
سیستم ارتینگ چیست؟
سیستم ارتینگ (Earthing System) یک فرآیند کاملا مهندسی شده برای هدایت ولتاژها و جریان های ناخواسته به زمین است تا ولتاژ اضافی پایدار باقی بماند. این جریان ها اگر کنترل نشده باقی بماند ممکن است جان افراد را به خطر بیاندازد یا به تجهیزات آسیب برسد. در حقیقت در سیستم ارتینگ با انتقال ولتاژ اضافه به زمین ، آسیب دیدن تجهیزات و خطرات احتمالی را به حداقل می رسانیم. در همین راستا وجود یک سیستم ارتینگ استاندارد و ایمن برای شبکه های الکتریکی ضروری است.
در این مقاله سعی کرده ایم با نگاه جامع و کاربردی به بررسی سیستم ارتینگ بپردازیم . اگر شما هم دنبال ارتقای ایمنی برق در پروژه های ساختمانی ، صنعتی یا خانگی هستید ، مطالعه این مقاله به شما کمک خواهد کرد.
اهداف سیستم ارتینگ
احتتمال بروز خطا در هر سیستمی وجود دارد. از نشتی جریانهای کوچک گرفته تا وقوع صاعقه یا اتصال کوتاه.در چنین شرایطی، سیم ارت با انتقال جریان الکتریکی به زمین مدارات را از هر گونه خطرات تخریبی محافظت مینماید. بدین ترتیب آسیبها از تجهیزات الکتریکی نیز به دور میشود.
در نتیجه سیستم ارتینگ با هدف مهار جریانهای تولید شده از القای الکترومغناطیسی، کاهش ولتاژ در زمان اختلاف پتانسیل و حفاظت از جان انسان ها نقش بسیار مهمی دارد. به طور خلاصه اهداف سیستم ارت :پ
ایمنی افراد: جلوگیری از برقگرفتگی و مرگومیر بر اثر تماس با تجهیزات دارای نشتی جریان
محافظت از تجهیزات: افزایش طول عمر دستگاهها با تخلیه ولتاژهای غیرمجاز
پایداری عملکرد سیستمهای الکتریکی: کاهش نوسانات و اختلالات الکترومغناطیسی
تخلیه صاعقه و اضافه ولتاژ: هدایت ولتاژهای آنی ناشی از صاعقه یا سوئیچینگ به زمین
انواع سیستم ارتینگ
سیستم ارتینگ در حالت کلی و رایج آن به سه نوع اصلی تقسیم میشود که شامل TT، IT که سیستم TN خود به ، TN-S و TN-C-S تقسیم میشود. حرف T در اول شروع هر کلمه نشان دهنده نقشه شروع منبع است که به طور مستقیم به زمین متصل می شود و معمولا در مکانی نزدیک به سیم پیچ است.در ادامه به بررسی هر کدام خواهیم پرداخت :
سیستم TT (Terra-Terra) :
در سیستم TT منبع تغذیه از طریق نول به صورت مستقیم به زمین وصل می شود. مصرفکننده نیز یک الکترود زمین مستقل دارد که به بدنههای فلزی تجهیزات متصل میشود. در این روش دو اتصال زمین جداگانه وجود دارد، یکی برای شبکه و یکی برای مصرف کننده .
از ویژگی های این سیستم این است که وقتی جریان خطا در یک مصرفکننده رخ میدهد، از طریق الکترود مستقل خودش به زمین تخلیه میشود. چون این مسیر به زمین عمومی وصل نیست، جریان خطا نمیتواند به تأسیسات دیگر بازگردد یا نشت کند.این سیستم به دلیل عملکرد پایدار و پیشبینیپذیر، یکی از قابلاعتمادترین روشهای ارتینگ بهشمار میرود.
به زبان ساده تر و با یک مثال :
فرض کنید دو خانه در یک منطقه، هر دو به یک شبکه زمین مشترک وصل هستند. اگر در خانه اول اتصال بدنه رخ دهد و زمین مشترک باشد، بخشی از جریان خطا ممکن است به سمت بدنه تجهیزات در خانه دوم هم هدایت شود.
اما اگر هر خانه سیستم TT مستقل داشته باشد، جریان خطای خانه اول فقط از طریق زمین خودش دفع میشود و اصلاً وارد زمین خانه دوم نمیشود.
سیستم IT (Isolated Terra) :
در سیستم IT (مخفف Isolated Terra یا زمین ایزوله)، منبه هیچ گونه اتصالی به زمین ندارد. این اتصال به صورت غیر مستقیم از طریق یک القاگر یا یک مقاومت انجام می شود.از ویژگی های این سیستم این است که برخلاف روشهای متداول TT یا TN، نقطه نول ترانسفورماتور را مستقیماً به زمین متصل نمیکند، بلکه از طریق مقاومت یا القاگر آن را با زمین مرتبط میسازد.و همچنین با اولین خطای زمین، سیستم قطع نمیشود و هشدار داده میشود تا اپراتور رسیدگی کند.این سیستم با اتصال زمین به بدنه فلزی وسایل، تا حد زیادی از آسیب به تجهیزات و خطر جانی برای افراد جلوگیری میکرد. در بسیاری از سازمان ها یا ادارت قطعی برق ممکن است جان انسان ها را به خطر بیاندازد به عنوان مثال در اتاق عمل یک بیمارستان یا یک نیروگاه ، بنابراین در این مکان ها از سیستمهای ارتینگ ویژهای استفاده میشود که طراحی آنها به گونهای است که در صورت بروز اولین خطای الکتریکی، سیستم همچنان بدون وقفه به کار خود ادامه دهد.
سیستم TN (Terra–Neutral) :
سیستم TN طوری طراحی شده است که قطه نول ترانسفورماتور به زمین متصل شده و بدنه تجهیزات نیز از طریق سیم نول یا یک سیم جداگانه به همان نقطه زمین متصل میشود.در حقیقت در ین نوع سیستم با ایجاد یک مسیر برگشتی کم مقاومت برای جریان های خطا، باعث میشود که در صورت وقوع خطا، فیوز یا کلید محافظ بلافاصله عمل کند.این سیستم خود به سه دسته دیگر تقسیم می شود. و هرکدام دارای ویژگیهایی هستند که در زمینههای بهخصوصی قابل استفاده هستند. در ادامه آنها را بهشما معرفی خواهیم کرد.
TN-C (Combined):
در سیستم TN-C نول و ارت در یک سیم مشترک هستند.در واقع بهتر است بگوییم در TN-C نول و ارت بهصورت یک سیم مشترک تحت عنوان PEN مورد استفاده قرار میگیرد.در این روش بهدلیل نیاز کمتر بهکابل، هزینههای نصب کاهش پیدا میکند و درکل سیستم از ساختار سادهتری برخوردار است.
TN-S (Separate):
در این سیستم سیم نول و سیم ارت از ابتدا جدا هستند.. بهدلیل اتصال جداگانه نول و ارت، ایمنی بیشتری در TN-S وجود دارد و احتمال تداخلات الکترومغناطیسی کاهش مییابد.
TN-C-S (Mixed):
ابتدا نول و ارت مشترک (PEN) و بعداً جدا میشوند. در نزدیکی منبع یا همان پست ترانسفورماتور، نول و ارت مشترک هستند، اما در نقاط توزیع شده از یکدیگر جدا میشوند. این روش مزایای روشهای TN-C و TN-S را بهصورت مشترک دارا بوده و با کمترین هزینه ایمنی بالایی فراهم میکند.
چه زمانی از ارت استفاه می کنیم؟
در دنیای امروز که استفاده از تجهیزات الکترونیکی تقریبا غیرممکن شده در کنار آن خطرات ناشی از نشتی جریان و یا صاعقه نیز افزایش یافته است. در چنین شرایطی استفاده از سیستم ارت یا ارتینگ می تواند جلوی خطرات جانی و مالی را به حداقل برساند. اما این سؤال مطرح است که آیا همیشه به سیستم ارت نیاز داریم؟ یا فقط در برخی شرایط خاص؟ در ادامه موقعیت هایی که استفاده از ارتینگ را الزامی می کند را نام میبریم:
- نصب هرگونه تابلو برق یا سیستم توزیع الکتریکی
- استفاده از تجهیزات فلزی بدنهدار مانند کولر، پمپ، بخاری برقی و…
- اتاق سرور، دیتاسنترها و تجهیزات شبکه
- بیمارستانها و اتاقهای عمل
- تجهیزات الکترونیکی دقیق مانند PLC، تابلو کنترل و ابزار دقیق
- استفاده از سیستمهای تولید برق مانند پنل خورشیدی یا ژنراتور
- نصب صاعقهگیر و سیستم حفاظت در برابر رعد و برق
- پروژههای صنعتی و کارخانهها
- ساختمانهای چند طبقه و آپارتمانها
- استفاده از دستگاههای محافظ جان (RCD / RCBO)
اجزای سیستم ارتینگ استاندارد
سیستم ارتینگ یک شبکه مهندسی شده از قطعات و تجهیزات تخصصی است که هر قسمت نقش حیاطی در عملکرد تجهیزات و جلوگیری از خطرات احتمالی دارند.
برای اینکه یک سیستم ارتینگ کار خود را به درستی انجام دهد باید تمام قطعات و اجزای آن به درستی به هم متصل شوند. در ادامه با مهمترین اجزای سیستم ارتینگ آشنا می شویم :
الکترود زمین (Earth Electrode)
الکترود زمین مهمترین بخش سیستم ارتینگ است. این الکترود باید به گونهای در زمین قرار گیرد که کمترین مقاومت را در برابر عبور جریان الکتریکی داشته باشد.
انواع رایج الکترود زمین :
میلهای (Rod): میله مسی یا گالوانیزه کوبیدهشده در خاک
صفحهای (Plate): صفحات بزرگ مسی یا فولادی دفنشده
نواری یا تسمهای (Strip): تسمههای مسی افقی مدفون در زمین
چاه ارت: چاهی حاوی الکترود + مواد کاهنده مقاومت خاک
سیم ارت (Earth Conductor)
سیم ارت مسیری برای عبور جریان الکتریکی از تجهیزات الکتریکی به الکترود زمین است. این سیم باید دارای سایز مناسب و مقاومت کم باشد تا بتواند جریان الکتریکی را به طور موثر هدایت کند.
جعبه تست ارت (Test Box)
باکسی نصبشده بین مسیر ارت تا چاه یا الکترود که امکان اندازهگیری مقاومت زمین را بدون قطع سیستم فراهم میسازد. این جعبه باید در محلی مناسب و قابل دسترس نصب شود تا در صورت نیاز به تعمیرات و یا بازرسی، به راحتی قابل دسترسی باشد.
مشخصات جعبه تست ارت:
- در مسیر تسمه یا سیم ارت نصب میشود
- معمولاً از جنس پلاستیک مقاوم یا فلز
- دارای پیچ اتصال قابل باز و بسته شدن
سیستم ارتینگ ممکن است شامل اجزای دیگری مانند :مواد کاهنده مقاومت زمین ،المانهای حفاظتی ، اتصالدهندهها و چاه ارت (در صورت نیاز) و تابلو برق یا تجهیزات متصل به ارت
جمع بندی :
سیستم ارتینگ فقط یک الزام فنی یا قانونی نیست؛ بلکه نقش نجاتبخش در لحظات بحرانی دارد. بیتوجهی به ارت ممکن است باعث مرگ، آسیب جدی، آتشسوزی و ضررهای مالی جبرانناپذیر شود. بنابراین در هر پروژهای، ارت را از ابتدا اصولی و بر اساس استاندارد طراحی و اجرا کنید.