سیستم ارتینگ و اهمیت آن در ایمنی برق

فهرست مطالب:

1. مقدمه
2. تعریف و مفهوم ارتینگ Earthing System
3. اهداف و ضرورت استفاده از سیستم ارت
4. اصول فنی عملکرد سیستم ارتینگ
5. انواع سیستم‌های ارتینگ TT, TN, IT و …
6. اجزای اصلی سیستم ارتینگ
7. مقاومت زمین و روش‌های کاهش آن
8. روش‌های اجرای ارتینگ
9. آزمون‌ها و اندازه‌گیری‌های سیستم ارت
10. استانداردها و الزامات بین‌المللی و ملی
11. الزامات ایمنی در طراحی و نصب
12. چالش‌ها و مشکلات متداول
13. فناوری‌های نوین و مواد جدید در ارتینگ
14. تولیدکنندگان داخلی و خارجی تجهیزات ارتینگ
15. جمع‌بندی
16. پرسش‌های متداول

۱. مقدمه:

سیستم ارتینگ یا اتصال زمین، بخش اساسی ایمنی شبکه‌های برق فشارضعیف و فشارمتوسط محسوب می‌شود. این سیستم، مسیر امنی برای هدایت جریان‌های خطا، اضافه ولتاژ و انرژی ناشی از صاعقه فراهم می‌کند و از جان افراد و تجهیزات محافظت می‌کند.

با افزایش حساسیت تجهیزات الکتریکی، نصب صحیح و نگهداری دوره‌ای سیستم ارتینگ به یکی از اولویت‌های اصلی پروژه‌های برقی تبدیل شده است. سیستم ارتینگ مناسب باعث کاهش خسارت، افزایش عمر تجهیزات و پایداری شبکه می‌شود.

۲. تعریف و مفهوم ارتینگ Earthing System:

ارتینگ به فرآیندی گفته می‌شود که طی آن بدنه فلزی تجهیزات یا نقاط مشخص مدار به زمین متصل می‌شوند. این اتصال باعث هدایت جریان‌های خطا و اضافه ولتاژ به زمین می‌شود و خطر برق‌گرفتگی، آسیب به تجهیزات و اختلال شبکه را کاهش می‌دهد.

در واقع، ارتینگ، مسیر جریان ناخواسته را به زمین منتقل می‌کند و پتانسیل برق‌گرفتگی تجهیزات را به حداقل می‌رساند.

۳. اهداف و ضرورت استفاده از سیستم ارت:

1. حفاظت از جان انسان: جلوگیری از برق‌گرفتگی ناشی از تماس با تجهیزات فلزی.
2. حفاظت تجهیزات: جلوگیری از آسیب ترانسفورماتورها، موتورها، کلیدها و تجهیزات حساس.
3. بهبود عملکرد سیستم حفاظتی: فعال شدن سریع فیوزها و کلیدهای حفاظتی.
4. حفاظت در برابر صاعقه و اضافه ولتاژ: هدایت انرژی رعد و برق به زمین.
5. کاهش نویز و اختلال شبکه: افزایش پایداری و کیفیت برق در صنایع و دیتاسنترها.

۴. اصول فنی عملکرد سیستم ارتینگ:

• مقاومت پایین الکترود: مقاومت زمین باید کم باشد تا جریان خطا به سرعت تخلیه شود.
• اتصال مطمئن هادی‌ها: هادی‌ها و اتصالات باید مقاوم به خوردگی و اکسیداسیون باشند.
• پایداری مکانیکی و الکتریکی: عملکرد طولانی مدت بدون تغییر مقاومت و اتصال.
• پتانسیل مجاز زمین: اختلاف ولتاژ بین تجهیزات و زمین در محدوده ایمن باقی بماند.

۵. انواع سیستم‌های ارتینگ:

۵.۱. سیستم TT:

• نول منبع تغذیه از ارت مصرف‌کننده جداست.
• مناسب ساختمان‌های مسکونی و صنعتی سبک.

۵.۲. سیستم TN:

• نول و ارت در نقطه منبع به هم متصل‌اند.
• TN-S: هادی نول و ارت جدا هستند.
• TN-C: هادی نول و ارت یکی است.
• TN-C-S: ترکیبی از دو حالت بالا.

۵.۳. سیستم IT:

• نول ایزوله یا از زمین جداست.
• مناسب بیمارستان‌ها، دیتاسنترها و تجهیزات حساس.
• کاهش خطر اتصال کوتاه و افزایش پایداری شبکه.

۶. اجزای اصلی سیستم ارتینگ:

۶.۱. الکترود زمین:

• میله مسی یا فولادی گالوانیزه: مناسب خاک با مقاومت متوسط.
• صفحه مسی: افزایش سطح تماس با زمین.
• الکترود شیمیایی (Chemical Earth): کاهش مقاومت در خاک خشک یا سنگی.

۶.۲. هادی زمین:

• جریان خطا را از تجهیز به الکترود منتقل می‌کند.
• جنس: مس، برنج یا فولاد گالوانیزه.
• اندازه و سطح مقطع هادی باید بر اساس جریان خطا و طول مسیر طراحی شود.

۶.۳. چاه ارت:

• عمق معمولاً ۲–۳ متر.
• پر شده با بنتونیت، ذغال و نمک برای کاهش مقاومت زمین.

۶.۴. اتصالات و بست‌ها:

• جنس: برنج، برنز یا فولاد مقاوم به خوردگی.
• اتصالات باید پایدار، مقاوم و قابل بازرسی باشند.

۶.۵. سیستم اندازه‌گیری مقاومت زمین:

• ابزار: ارت‌تستر (Earth Tester).
• مقاومت مناسب: 5Ω < برای ساختمان‌های مسکونی، 2Ω < برای صنعتی و پست‌های برق.

۷. مقاومت زمین و روش‌های کاهش آن:

• افزایش تعداد و طول الکترودها.
• استفاده از الکترود شیمیایی و مواد بهبوددهنده خاک.
• افزایش سطح تماس الکترود با زمین.
• استفاده از بنتونیت، نمک و ذغال برای کاهش مقاومت در خاک‌های خشک یا مقاوم.

۸. روش‌های اجرای ارتینگ:

۸.۱. ارتینگ چاهی:

• نصب میله یا صفحه در چاه ۲–۳ متری.
• پر کردن چاه با ترکیب خاک، بنتونیت و نمک.

۸.۲. ارتینگ سطحی یا شبکه‌ای:

• شبکه‌ای از سیم‌ها یا تسمه‌های مسی/فولادی در سطح یا عمق کم زمین.
• مناسب مناطق مرطوب یا صنعتی با تجهیزات متعدد.

۸.۳. ارتینگ شیمیایی:

• استفاده از الکترودهای شیمیایی برای کاهش مقاومت زمین در خاک‌های خشک یا سنگی.

۹. آزمون‌ها و اندازه‌گیری‌های سیستم ارت:

• اندازه‌گیری مقاومت زمین با ارت‌تستر.
• تست پیوستگی هادی‌ها و اتصالات برای اطمینان از هدایت جریان.
• اندازه‌گیری اختلاف پتانسیل زمین برای ایمنی افراد.
• بازرسی دوره‌ای سالانه برای اطمینان از کارکرد صحیح سیستم.

۱۰. استانداردها و الزامات:

• IEC 60364: طراحی و ایمنی سیستم‌های برق ساختمان.
• IEEE 80: طراحی سیستم‌های زمین برای پست‌ها و شبکه فشار متوسط.
• BS 7430: الزامات ارتینگ در بریتانیا.
• ISIRI 3917: استاندارد ملی ایران برای طراحی و نصب ارتینگ.

۱۱. الزامات ایمنی در طراحی و نصب:

• اتصال مستحکم و مقاوم هادی‌ها.
• استفاده از مواد مقاوم در برابر خوردگی و شرایط محیطی سخت.
• مقاومت زمین مطابق استانداردهای ملی و بین‌المللی.
• جلوگیری از دسترسی افراد به نقاط الکترود بدون حفاظ مناسب.

۱۲. چالش‌ها و مشکلات متداول:

• خاک با مقاومت بالا در مناطق خشک یا سنگی.
• خوردگی الکترودها در مناطق ساحلی یا صنعتی.
• نصب نادرست هادی‌ها و اتصالات.
• تغییر مقاومت زمین در طول زمان به دلیل خشکی خاک یا فرسایش.

۱۳. فناوری‌های نوین و مواد جدید در ارتینگ:

• الکترودهای کامپوزیتی مقاوم در برابر خوردگی: افزایش عمر مفید سیستم.
• اتصالات با روکش ضد اکسیداسیون: پایداری طولانی‌مدت هادی‌ها.
• حسگرهای آنلاین: مانیتورینگ مقاومت و پتانسیل زمین به صورت لحظه‌ای.
• پوشش‌های نانو: کاهش خوردگی و افزایش هدایت الکتریکی.

۱۴. تولیدکنندگان داخلی و خارجی تجهیزات ارتینگ:

۱۴.۱. تولیدکنندگان داخلی:

۱۴.۱.۱. ایران ارتینگ:

• محل: تهران
• محصولات:
  • میله‌های مسی و فولادی گالوانیزه
  • صفحات مسی و شبکه‌ای
  • الکترود شیمیایی
  • هادی‌های زمین و بست‌های مقاوم در برابر خوردگی
• ویژگی‌ها:
  • تولید مطابق استاندارد ملی ISIRI 3917
  • مقاومت زمین کمتر از 5Ω در شرایط معمول خاک
  • ارائه خدمات مشاوره طراحی سیستم ارتینگ صنعتی و ساختمان‌های مسکونی
• کاربرد: ساختمان‌های مسکونی، پروژه‌های صنعتی، پست‌های برق فشار متوسط
• وب‌سایت: www.iranearthing.com

۱۴.۱.۲. آریا صاعقه:

• محل: اصفهان
• محصولات:
  • تجهیزات صاعقه‌گیر (Lightning Arresters)
  • هادی‌ها و بست‌های ارتینگ
  • الکترودهای مسی و فولادی
• ویژگی‌ها:
  • تمرکز بر سیستم‌های ارتینگ صنعتی و پست‌های برق
  • ارائه سیستم‌های مانیتورینگ مقاومت زمین
  • گواهینامه ISO 9001 و تأییدیه توانیر
• کاربرد: صنایع حساس، دیتاسنترها، پست‌های فشار متوسط
• وب‌سایت: www.ariasaghfe.com

۱۴.۱.۳. مس‌پار پارسیان:

• محل: مشهد
• محصولات:
  • هادی‌های مسی و آلومینیومی زمین
  • بست‌ها و اتصالات هادی
  • صفحات و میله‌های ارتینگ صنعتی
• ویژگی‌ها:
  • تولید مطابق استاندارد IEC و ISIRI
  • مقاومت بالا در برابر خوردگی و شرایط محیطی سخت
  • ارائه خدمات تست و نصب پروژه‌ای
• کاربرد: شبکه‌های توزیع برق، صنایع، ساختمان‌های بزرگ
• وب‌سایت: www.mesparparsian.com

۱۴.۱.۴. سیمند ارتینگ:

• محل: تبریز
• محصولات:
  • سیستم‌های ارتینگ شبکه‌ای و چاهی
  • اتصالات پیشرفته هادی‌ها و میله‌ها
  • الکترودهای شیمیایی و صفحه‌ای
• ویژگی‌ها:
  • تولید تحت لیسانس اروپایی
  • انجام تست‌های مقاومت و هدایت در کارخانه
  • ارائه مشاوره طراحی ارتینگ سفارشی برای پروژه‌ها
• وب‌سایت: www.simandearthing.ir

۱۴.۱.۵. توان نیرو:

• محل: کرج
• محصولات:
  • هادی‌ها و بست‌های ارت صنعتی
  • الکترودهای مسی و گالوانیزه
  • سیستم‌های ارتینگ مقاوم در برابر خوردگی و رطوبت
• ویژگی‌ها:
  • استفاده در شبکه‌های فشار ضعیف و فشار متوسط
  • ارائه خدمات نصب و نگهداری دوره‌ای
  • تولید مطابق استاندارد IEC و ISIRI
• وب‌سایت: www.tavanniroo.ir

۱۴.۲. تولیدکنندگان خارجی:

۱۴.۲.۱. DEHN آلمان:

• محصولات:
  • الکترود مسی و فولادی
  • تجهیزات صاعقه‌گیر و سیستم‌های حفاظت شبکه
  • اتصالات هادی و بست‌های مقاوم در برابر خوردگی
• ویژگی‌ها:
  • فناوری پیشرفته صاعقه و ارتینگ صنعتی
  • تست و کنترل کیفیت مطابق IEC و IEEE
• کاربرد: شبکه‌های برق فشار متوسط و فشار ضعیف، صنایع حساس
• وب‌سایت: www.dehn.com

۱۴.۲.۲. Furse انگلستان:

• محصولات:
  • سیستم‌های ارتینگ خانگی و صنعتی
  • میله و صفحه مسی، شبکه ارتینگ سطحی
  • تجهیزات پایش آنلاین مقاومت زمین
• ویژگی‌ها:
  • تولید با بالاترین استانداردهای ایمنی اروپا
  • تمرکز بر دیتاسنترها و ساختمان‌های حساس
• وب‌سایت: www.furse.com

۱۴.۲.۳. OBO Bettermann آلمان:

• محصولات:
  • اتصالات هادی و بست‌ها
  • هادی‌های مسی و آلومینیومی زمین
  • سیستم‌های ارتینگ شبکه‌ای و چاهی
• ویژگی‌ها:
  • تجهیزات مقاوم در برابر خوردگی و رطوبت
  • ارائه راهکارهای جامع برای شبکه‌های فشار متوسط و صنعتی
• وب‌سایت: www.obo-bettermann.com

۱۴.۲.۴. nVent ERICO آمریکا:

• محصولات:
  • الکترودهای مسی، فولادی و شیمیایی
  • هادی‌ها، بست‌ها و اتصالات شبکه‌ای
  • سیستم‌های پایش آنلاین مقاومت زمین
• ویژگی‌ها:
  • ارائه راهکارهای کامل ارتینگ صنعتی و ساختمانی
  • مطابق استانداردهای IEEE و IEC
• وب‌سایت: www.nvent.com/erico

۱۴.۲.۵. Schneider Electric فرانسه:

• محصولات:
  • تجهیزات ارتینگ صنعتی و خانگی
  • میله و صفحه مسی، هادی‌ها و بست‌ها
  • سیستم‌های هوشمند مانیتورینگ زمین
• ویژگی‌ها:
  • تمرکز بر ایمنی و کیفیت شبکه
  • ارائه خدمات طراحی و نصب سیستم‌های ارتینگ پیشرفته
• وب‌سایت: www.se.com

۱۴.۲.۶. ABB سوئیس:

• محصولات:
  • سیستم‌های ارتینگ فشار متوسط و فشار ضعیف
  • اتصالات و هادی‌های مقاوم در برابر خوردگی
  • تجهیزات پایش و مانیتورینگ مقاومت زمین
• ویژگی‌ها:
  • فناوری جهانی و تست‌های دقیق کیفیت
  • استفاده گسترده در صنایع برق و نیروگاهی
• وب‌سایت: www.abb.com

۱۴.۲.۷. Pfisterer سوئیس:

• محصولات:
  • اتصالات مکانیکی و هادی‌های زمین
  • سیستم‌های ارتینگ صنعتی و شبکه‌ای
• ویژگی‌ها:
  • طراحی مقاوم در برابر بارهای مکانیکی و اضافه ولتاژ
  • مطابق استاندارد IEC و ISO
• وب‌سایت: www.pfisterer.com

۱۵. جمع‌بندی

سیستم ارتینگ یکی از اصلی‌ترین عناصر ایمنی برق است. طراحی صحیح، انتخاب جنس مناسب، رعایت استانداردها و نگهداری دوره‌ای، کلید بهره‌برداری مطمئن از شبکه‌های فشارضعیف و فشارمتوسط است. استفاده از فناوری‌های نوین و پایش آنلاین مقاومت زمین، ایمنی و پایداری شبکه را افزایش می‌دهد.