ارت (Grounding)

این اتصال زمین یا ارت یک اتصال مصنوعی به زمین مي باشد که مقاومت خیلی کمی در مقابل عبور جریان برق و الکتریک داره و منظور از کلمه "زمین" تو کارهای برق و الکتریکی به زمین دارای پتانسیل صفر می گويند و اگر یه نقطه از شبکه به زمین وصل بشه به اون تک زمینی (Unigrounded) و وقتی تو ی نقاط مختلف شبکه اتصال به زمین داشته باشیم به اون چند زمینی (Multi Grounded) گفته مي شود.

هدف از اتصال زمین هم وصل کردن بدنه فلزی تمامی دستگاههای الکتریکی (به غیر از هادی های اصلی مدار) به زمین مي باشد تا هم از جان انسانها و هم از تجهیزات حفاظت شود.

بدست آوردن یک اتصال زمین خوب هم کمی مشکل و بستگی به جنس الکترود و مقاومت مخصوص خاک دارد.

قسمتهای یک سیستم ارت عبارتند از :

1-      هادی مبندی شده بدنه دستگاهها

2-     یک یا چند الکترد در زمین

به چه منظور از سیم ارت استفاده می کنیم:

1-درست عمل کردن دستگاههای برق و الکتریکی

2-فراهم شدن سرعت کافی برای عیب یابی

3-جلوگیری از افزایش ولتاژ سیستم در اثر بروز اتصالی و افت ولتاژ در اثر عدم تعادل بار.

4-حفاظت از جان انسانها

5-حفاظت از دستگاههای الکتریکی

ما دو نوع زمین کردم داریم:

1-زمین کردن حفاظت:

 زمین کردن تمامی قطعات فلزی تاسیسات الکتریکی که در ارتباط مستقیم با مدار الکتریکی نیستند . این روش بیشتر برای حفاظت افراد در مقابل ولتاژ تماسی به کار میرود.

2-زمین کردن الکتریکی:

زمین کردن نقطه ای از مدار الکتریکی به زمین . مثل نقطه ستاره ترانسفورماتورهای سه فاز . این کار هم برای درست کار کردن دستگاهها و جلوگیری از زیاد شدن فشار الکتریکی روی فازهای سالم نسبت به زمین وقتی که یکی از فازها با زمین تماس پیدا می کند ، استفاده مي شود.

منظور از مقاومت مخصوص خاک چیست؟؟

به مقاومت یک متر مکعب از زمین به ابعاد 1متر×1 متر× 1متر که بین دو الکترود صفحه ای سنجیده شده باشد ،مقاوت مخصوص گفته میشود.

البته این مقاومت به نوع مواد تشکیل دهنده زمین هم بستگی دارد

مقاومت مخصوص مرداب و زمین باتلاقی 20 اهم-متر

مقاومت مخصوص خاک رس و زمین زراعی 100 اهم-متر

مقاومت مخصوص ماسه نرم و مرطوب 200 اهم-متر

مقاومت مخصوص شن یا سنگریزه مرطوب 500 اهم-متر

مقاومت مخصوص سنگریزه یا ماسه یهپا شن خشک 1000 اهم-متر

مقاومت مخصوص مقاومت مخصوص زمین سنگلاخ 3000 اهم-متر

مقاومت مخصوص مقاومت مخصوص صخره 10000 اهم-متر

و البته باز هم مقاومت خاک معمولی بین 5  اهممتر تا 5000 اهم-متر هست و بستگی به جنس ترکیبات خاک و رطوبت و درجه حرارت دارد.

و چون وقتی یک الکترود توی خاک قرار می گیرد سطح وسیعی رو پوشش میدهد(تمام سطح الکترود) به همین خاطر مقاومت پائینی دارد و حتی اگر 2 تا الکترود فاصله به اندازه چند کیلومتر هم داشته باشند باز هم مقاومت بین انها چند اهم بیشتر نمیشود!!

به عنوان مثال یک شبکه توزیع رو بررسی می کنیم تاببینیم کدام یک از قسمتهاي آن به ارت وصل میشود (هم الکتریکی و هم حفاظتی)

1-یکی از دو سیم ثانویه ترانسفورماتور تک فاز دو سیمه

2-سیم نول یک سیستم تک فاز سه سیمه فشار ضعیف

3-سیم نول یک سیستم 3 فاز و چهار سیمه فشار ضعیف

4-مرکز ستاره ترانسفورماتور 3 فاز

5-ترمینال زمین هر برق و الکتریک گیر

6-بدنه یا محفظه کلید دستگاههای برق و الکتریکی و ترانسفورماتورهای هوایی و زمینی

7-یک سیم ثانویه ، هر کدام از ترانسفورماتورهای ولتاژ و جریان (CT-PT)

8-سیم نول کلیه مشترکان در محل ورود برق و الکتریک به مکان آنها (در محل کنتور)

الکترود اتصال زمین: (Earth electrode)

شکل ظاهری الکترودی که داخل زمین قرار میگیرد می تواند اشکال مختلفی داشته باشد . ولی در كل به چهار مدل تقسیم بندی مي شود :

1-  کروی:              

همانطور که از اسم آن مشخص مي باشد يك  الکترود گردد مي باشد که بیشترین تماس را با خاک دارد.

2- تپ:

چند میله ای) "Multiple rode" که دو نوع دارد . انصال یک میله ای و چند میله ای . به این حالت که چند میله را به طور موازی برای اتصال ارت استفاده می کنند.

3- صفحه ای :

در این اتصال ارت يك صفحه هادی را یه صورت عمودی داخل زمین قرار می دهند . ضروري است که این صفحه 50 سانتیمتر از سطح زمین پائینتر باشد و اگر قرار است که به طور مایل قرار داده شود نباید زاویه آن از 60 درجه بیشتر باشد!

4- سیم یا تسمه ای :

در مناطق کوهستانی یا جاهائی که نمي توان الکترود را داخل زمین کاشت! از این نوع ارت استفاده می کنند و این نوع ارت با طول دادن مسیر ، مقاومت پائین را برای ارت بوجود می آورد. (مناسب برای نیروگاهها)

مقاوت زمین بوسیله دو دستگاه اندازه گيري مي شود :

1- ارت سنج

2- بوسیله یک ولتمتر و آمپر متر

روشهای اتصال زمین:

1- الکترود میله ای یا فولادی یا کاپرولد با حداقل قطر 15 میلی متر

2- الکترود نواری یا تسمه ای : باید در عمق نیم متری تا یک متری سطح زمین قرار بگیرد.

---  تسمه فولادی قلع اندود با ضخامت 3 میلی متر و سطح مقطع 100 میلی متر مربع

---  تسمه مسی دارای حد اقل سطح مقطع 50 میلی متر مربع و ضخامت 2 میلی متر

3- سیم تابنده:

---  سیم فولادی به هم تابیده ( رشته ای ) قلع اندود که حداقل قطر هر کدام از رشته ها 2.5 میلی متر و سطح مقطع کل سیم 95 میلی متر مربع باشد.

---  سیم مسی تابیده با حد اقل سطح مقطع 35 میلی متر مربع

4- الکترود صفحه ای : باید به طور عمودی در زمین قرار بگیرد و فاصله لبه بالائی صفحه تا سطح زمین حد اقل یک متر باشد

 --- صفحه آهنی قلع اندود شده که سطح هر طرف آن حداقل نیم متر مربع و ضخامت آن 3 میلی متر باشد.

---  صفحه مسی با ضخامت حداقل 2 میلی متر و سطح هر طرف آن نمی متر مربع

5-  استفاده از سیستم لوله کشی آب: اینجا این نکته مهم که سیستم لوله کشی ساختمان رو همیشه عایق می کنند و بعد با بتون می پوشانند تا از پوسیدگی اون جلوگیری بکنند . پس حتما این موضوع را در نظر باید بگیرید که نباید به این سیستمهای لوله کشی که به زمین وصل نیستند و نه به لوله کشی های پوسیده نباید سیم ارت را وصل کنید که این نوع ارت بی ارزش است . الان هم که دیگه از لوله سبز استفاده می کنند این سیستم منسوخ میشود .

در جا هايي كه از الکترود میله ای فولادی استفاده می کنند برای جلوگیری از فساد میله فولادی روی آن را با یک لایه مس برای جلوگيري از فساد و از بین رفتن آن می پوشانند.

و برای اینکه این ارت تا مدت طولانی مثلا 30 سال دوام بياورد ضخامت مس نباید کمتر از 0.25 میلی متر کمتر باشد و همچنین باید پوشش مسی بوسیله جوش مولکولی انجام شود تا رطوبت بین میله فولادی و مس نفوذ نکرده و باعث فساد آن نشود.

تا حد امکان هم میله باید به صورت عمودی داخل زمین قرار بگیرد ولی باز هم اگر به خاطر موانعی امكان آن نبود که آن را بطور عمودی قرار داد ، نباید زاویه آن بیشتر از 60 درجه باشد!

طبق استاندارد وزارت نیرو میله کاپرولد باید دارای چنین مشخصاتی باشد ... طول 1.5 متر و قطر 16 میلی متر و باید به فاصله 50 سانتی متر از تیر و به اندازه حدود 20 سانتی متر پائین تر از سطح زمین در خاک قرار بگیرد تا از ایجاد ولتاژهای خطرناک روی سطح زمین جلوگیری شود.

خاک اطراف میله هم باید به خوبی کوبیده شود تا مقاومت اتصال زمین کاهش پیدا کند. معمولا اتصال سیم زمین به میله به وسیله یک بست برنزی سخت انجام می گیرد و برای سیم زمین باید از سیم مسی 25 و یا حد اقل 16 میلی متر مربع استفاده شود. و بهتر که روی آن با یک در پوش از جنس PVC پوشانده شود تا از برق و الکتریک گرفتگی جلوگیری شود. باز هم مقاومت خاک اطراف میله مهم است و تحقیقات نشان داده که 90% مقاومت الکتریکی اطراف یک میله اتصال زمین معمولا در محدوده شعاعی 1.8 تا 3 متری میله ایجاد میشود.

برای همین منظور ( کاهش مقاومت خاک ) هم چند روش وجود دارد:

1-  استفاده از میله های طویل برای رسیدن به لایه مرطوب

2- استفاده از میله های موازی ( مثل یک مدار موازی كه مقاومت ميله ها هم از مقاومت موازی طبعیت می کنند. این روش بیشتر در سنگلاخها استفاده میشود. در این روش نباید فاصله میله ها از 2 برابر طول میله ها بیشتر شود و در روش کاهش مقاومت باعث افزایش جریان میشود

3- استفاده از مواد شیمیايی >> چون آب به تنهائی نمی توناند هدایت الکتریکی رابه خوبی انجام دهد و اگر در جائی اضافه کردن آب باز هم نتواند مقاومت را تا حد مطلوب کاهش دهد ، به آب کلرور سدیم (نمک معمولی) ، کلرور کلسیم ، کربنات سدیم یا سولفاد مس اضافه می کنند. از نمک و خاک ذغال هم مي توان استفاده کرد.

این نکته رو هم بگم که این مواد باید بین همون فاصله مجاز (تا 2 متری میله) قرار بگیرند و نباید به طور مستقیم با میله تماس داشته باشند تا از فساد تدریجی میله جلوگیری شود.

عوامل تعيين كننده ميزان پايين بودن مقاومت ارت:

 --اثر رطوبت خاک ( مقدار کمی تغییر در رطوبت خاک تاثیر زیادی روی مقاومت خاک مي گذارد)

-- درجه حرارت (هر چه درجه حرارت کمتر شود ، مقاومت مخصوص خاک بیشتر مي شود)

-- عمق زمین ( عمق میله اتصال زمین باید به قدری باشد که به سطح رطوبت دائمی خاک رسيده و درجه حرارت خاک ثابت باشد .پس هر چه عمق بیشتر شود ، رطوبت خاک بیشتر شده و در نتیجه مقاومت مخصوص زمین کمتر مي شود)

--  طول الکترود (هدایت اتصال زمین رابطه مستقیم با طول الکترود دارد!! به طور خلاصه و ساده هر وقت که طول میله 70% افزایش پیدا کند ، مقاومت به نصف کاهش پیدا می کند)

 --قطر الکترود(این مقدار ، تاثير آنچنانی بر روی کاهش یا افزایش مقاومت ندارد).

شرائط یک اتصال خوب:

1- پائین بودن مقاومت زمین در حداستاندارد

2- مقاوم در برابر فساد تدریجی و عوامل مخرب زمین

3- قابلیت تحمل جریانهای زیاد و تکراری

4- دوام و طول عمر