مقدمه

تعريف سيستم زمين

زمين كردن الكتريكي

الكترود زمين

انواع زمین کردن

گراند تجهيزات

گراند صاعقه گير(برق گیر)

اجزاي صاعقه‌گير

پایه مخصوص صاعقه گیر

-بست اتصال پایه و دکل

-بلوک های فاصله دهنده

-هادی نزولی Down Conductors

-بست و اتصالات هادی نزولی

-شمارنده( کنتور) صاعقه Lightning Strike Counter

اصول نصب صاعقه‌گير

گراند بارهاي ساکن

روشهای کنترل بارهای ساکن به شرح ذيل  می باشند

چرا نبايد از فونداسيون ها به جاي چاه ارت استفاده كرد؟

مقاومت ويژه زمين

-اتصال تست Test joint

مقدمه

بين سالهاي 1880 تا 1892 خطوط انتقال و توزيع برق بدون اينکه نقطه نول زمين شده داشته باشند احداث مي شدند و تجهيزات ارت نمي شدند و اساسآ مفهومي به نام ارت وجود نداشت.

به خاطر حفظ پايداري شبکه برق و مسائل ديگر، در سال 1927 به بعد اتصال نول به زمين اجباري شد.

 وضعيت ارت به صورت زير قابل بيان است :

اتصال فاز به زمين ميتواند فيوز را سوزانده و مدار و تجهيزات را محافظت کند.

اتصال نول به زمين خطري براي شبکه و تجهيزات ندارد.
اتصال بدن انسان به يک فاز( تنها) بسيار خطرناک است.

لازم است قوانین مربوط به چاه ارت  براي تمامي منازل، مغازه‌ها، واحدهاي صنعتي و بطور كلي هرگونه متقاضي (بدون درنظر گرفتن متراژ و تعداد طبقات) انجام شود.

تعريف سيستم زمين

زمين كردن الكتريكي

 زمين كردن يك نقطه از مدار الكتريكي به معني اتصال آن به هادي

 حفاظتي است.

سيستم زمين يا گراندينگ GROUNDING   يا ارتينگ EARTHING   عبارت است از اتصال الکتريکي ( با سيم ) تجهيزاتي که:

- با برق کار مي کنند و بدنه فلزي دارند

- با برق کار نمي کنند ولي بدنه فلزي و هادي دارند

- حتي در بعضي موارد و در کاربردهاي خاص با برق کار نمي کنند و بدنه فلزي هم ندارند و عايق هستند .

الكترود زمين

عبارت است از يك قطعه جسم هادي كه در زمين قرار داده

مي شود .

دلایل استفاده از ارت

تامين حفاظت جاني انسانها

عملکرد مناسب دستگاهها

 کنترل نويز

در صورت عدم نصب ارت مناسب
خطرات انساني: بسيار زياد
آسيب به تجهيزات و شبکه برق: زياد

در صورت نصب سيستم ارت مناسب
خطرات انساني: کمتر
آسيب به تجهيزات و شبکه برق: کمتر
به عبارتی در حالتی که سيستم ارت نصب شده باشد سه مسير جهت عبور جريان خطا و برگشت به منبع دارد و سهم کمي از جريان خطا ممکن است از بدن شخصي که با دست دستگاه را لمس ميکند عبور کند خصوصا اگر مقاومت زمين دستگاه نيز خيلي کم باشد .

انواع زمین کردن

زمين کردن به طور کلي به دو بخش تقسيم مي شود:

۱- زمين کردن الکتريکي يا زمين کردن نوترال يا نول کردن يا گراندينگ سيستم Ground System

الف : كاهش تنش الكتريكي ناشي از اثرات كليدزني و صاعقه
ب: كنترل جريان اتصالي در حد قابل قبول
ج: كاهش عدم تعادل ولتاژ
د: محدود كردن ولتاژ نقطه نول

ادامه

 2- زمين حفاظتي يا ايمني Safety Ground

از اين نوع سيستم حفاظتي در ايجاد ايمني براي افرادي که بنا به وظيفه شغلي در تماس با تجهيزات سيستم هاي الکتريکي و نيز براي افراد جامعه که مصرف کننده نهايي انرژي برق ميباشند استفاده ميشود.

هدف ديگر از اين نوع سيستم زمين ، محدود کردن خطر آتش سوزي از راه قطع سريع مدار معيوب به کمک وصل بدنه هاي فلزي به هادي خنثي يا زمين است.

گراند تجهيزات

عبارت است از اتصال تمام قسمتهاي فلزي يک دستگاه که به زمین در حالت عادي جرياني از آنها عبور نمي کند .

مثل اتصال بدنه لوازم برقي ،موتورها و غيره به زمين اين نوع سيستم از معمول ترين و اصلي ترين نوع گراند است.

 به اين ترتيب در حالت عادي سيم گراند نقشي ندارد و جرياني از آن عبور نمي کند.

 ولي در حالتي که بنا به دلايلي مثلآ خراب شدن پوشش و عايق، سيم فاز به بدنه فلزي دستگاه بخورد (اتصالي کند) اين امر باعث قطع سريع فيوزي که اين دستگاه از آن تغذيه ميکند خواهد شد و لذا پيش از وقوع هر خطري دستگاه معيوب بدون  برق ميشود و از کار مي افتد.

گراند صاعقه گير(برق گیر)

ايجاد يک مسير ايمن و غير مخرب براي عبور جريان ناشي از صاعقه که مستقيمآ روي ساختمان يا تجهيزات فلزي در محوطه تخليه ميشود را از بام تا زمين گراند صاعقه گير گويند.

در صورتي که صاعقه به طور مستقيم به ساختمان يا تجهيزات فلزي روي بام يا  کنار ساختمان برخورد کند و ساختمان سيستم گراند برق گير نداشته باشد و يا درست طراحي و اجرا نشده باشد جريان صاعقه به جاي عبور از مسير امن گراند از طريق ديگر تجهيزات فلزي مثل مخزن آب ،آنتن ،دود کش ،ناودان، راه پله فلزی و غيره به زمين ميرسد و اين تخليه جريان که در بعضي اوقات در حد کيلوآمپر است ميتواند خطرات زيادي را براي افراد و تجهيزات داشته باشد.

اجزاي صاعقه‌گير

امروزه پارامتر های مهمی در انتخاب صاعقه گیرها وجود دارد از جمله این پارامترها شعاع پوششی صاعقه گیر در سطح محاسبه شده و جانمایی دقیق و مناسب برای نصب صاعقه گیر با در نظر گرفتن کلیه محدودیت های موجود در پروژه می باشد.

پایه مخصوص صاعقه گیر

نوک هادی صاعقه گیر اکتیو Early Streamer Emission ESE باید حداقل ۲ متر بالاتر از سطح تحت حفاظت باشد . این فاصله شامل آنتنها ، برج های خنک کننده ، تانکر های آب و … می باشد.

-بست اتصال پایه و دکل

انتخاب مناسب دکل به عنوان عضو نگهدارنده صاعقه گیر از اهمیت ویژه ای برخوردار است چون انتخاب نا مناسب می تواند سبب خسارات جبران ناپذیری شود.

به طور کلی موارد زیر در نصب دکل ها باید رعایت شود

*انتخاب بست و اتصالات مناسب با طول و قطر دکل

*اطمینان از استقامت دکل در برابر باد و تکان های شدید

*نصب چراغ خطر جهت جلوگیری از برخورد احتمالی هلکوپترها و هواپیما در ارتفاعات

*پوشاندن دکلهای با پوشش گالوانیزه گرم و استفاده از این پوشش سطح خارجی

*در بخشهایی از سیستم صاعقه گیر که در محدوده ی  غیر مجاز با تاسیسات و تجهیزات الکترونیکی و… قرار دارند به عنوان مثال فاصله دکل و هادی نزولی تا آنتن تلویزیون ، ماهواره اسپیلیت و …  لازم است سیستم توسط ایزولاتور همبند شود تا از ایجاد جرقه های ناخواسته در هنگام عبور جریان صاعقه جلوگیری شود

-بلوک های فاصله دهنده

عبور هادی نزولی روی پشت بام ساختمان ها که عموما توسط ایزوگام و… عایق می گردند بهتر است توسط بلوک های فاصله دهنده انجام گیرد تا از خرابی عایقبندهای سطح پشت بام جلوگیری شود

-هادی نزولی Down Conductors

ارتباط بین صاعقه گیر با سیستم ارت توسط هادی نزولی برقرار می شود. این هادی می تواند شامل انواع تسمه یا سیم های بافته شده با سطح مقطع بیشتر از 50 میلی متر مربع باشد

در سیستمهای صاعقه گیر غیر ایزوله باید حداقل دو هادی نزولی از دو مسیر مجزا اجرا شود در شرایط خاص ممکن است هادی نزولی  از سیستم حذف یا به بیش از ۲ هادی افزایش یابد. در ساختمان ها و اسکلت های با ارتفاع بالاتر از ۶۰ متر لازم است در ارتفاعات پایین تر با فاصله معین تمهیداتی برای جلوگیری از اصابت صاعقه به بدنه سازه بعمل آید. هادی های نزولی باید در خارجی ترین قسمت ساختمان اجرا شوند همچنین خم ها و در نظر گرفتن فاصله ایمن از اهمیت خاصی برخوردارند

-بست و اتصالات هادی نزولی

اتصال هادی نزولی به سازه باید توسط بست های مناسب برقرار گردد. ضروریست در هر متر هادی نزولی از ۳ عدد بست استفاده شود

-شمارنده( کنتور) صاعقه Lightning Strike Counter

کنتور صاعقه باید در مستقیم ترین هادی نزولی و قبل از سکسیونر (به فرانسوی Sectionneur )تست در فاصله ۲ متری از سطح زمین قرار گیرد پس از هر بار جذب صاعقه توسط سیستم  صاعقه گیر، تست های مربوط به سلامت سیستم صاعقه گیر و ارت ضروری است. پس نصب کنتور صاعقه می تواند کمک بزرگی در آگاهی از جذب صاعقه توسط سیستم باشد و سلامت آن باشد.

اصول نصب صاعقه‌گير

قطعه اصلی صاعقه گیر OMEGA-X را به لوله دکل با مهره سایز ۴۴ سفت نموده و سپس با یک پیچ سایز M5 آن را محکم نمایید .اتصال دکل باید به یک جای سفت و محکم از قبیل دیواره ساختمان و یا سازه های فلزی با استفاده از پایه های آماده انجام پذیرد . ارتفاع دکل باید  حداقل ۲ متر بالاتر از وسایل نصب شده از قبیل آنتن و تهویه مطبوع و غیره در پشت بام باشد .
نصب و راه اندازی صاعقه گیر OMEGA-X باید با توجه به الزامات استانداردهای NFC17-102 انجام پذیرد .
نصب و راه اندازی باید توسط متخصص انجام پذیرد در غیر اینصورت تولید کننده مسئولیتی را برای نصب نامناسب قبول نمی نماید .
صاعقه گیر OMEGA-X با استفاده از هادی رعد برق خود اثرات یک ضربه مستقیم از رعد و برق را محافظت مینماید . برای حفاظت کامل در برابر این ضربه ها برای وسایل برقی در مقابل اثرات تخیله باید از حفاظت اضافه ولتاژ استفاده نمود .

گراند بارهاي ساکن

الکتريسيته ساکن در صنايع معمولاً درموارد ذيل توليد می گردند:

 1-عبور مواد پودر شده از روی نقاله های بادي

2-چرخش تسمه ها و کمربندهای انتقال قدرت غير هادی

3-جاری شدن هوا، گاز يا بخار مواد، از مجراها و دريچه ها.

 4-بدن انسان، در محيط های خشک و کم رطوبت بر اثر تماس کفش با کف ساختمانها، بار ساکن تا چند هزار ولت توليد

 می کند.

روشهای کنترل بارهای ساکن به شرح ذيل  می باشند

 1.هم بندی و زمين کردن

2.کنترل رطوبت

3.يونيزاسيون

4.اجرای کف های هادی

5.تمهيدات مخصوص نصب و نگهداری.

از ترکيب روشهای بالا نيز در مواردی جهت کنترل موثرتر می توان استفاده نمود

چرا نبايد از فونداسيون ها به جاي چاه ارت استفاده كرد؟

بـه علت اينكه فوندانسيون ها از جنس ماسه هستند و ماسه در واقع يك نوع سراميك است. بـنـــابـــرايـــن نــيــمـــه هـــادي بـــوده و مـــانــنـــد تــمـــام نيمه هادي ها داراي الكترون هاي آزاد محدود اسـت. بـنـابـرايـن فـونـدانـسـيـون هـا فـقط تا حدي مي تواند داراي مقاومت پايين باشد و از ولتاژ 70 به بالا شديدا مقاومتشان بالا رفته و ديگر جرياني را به زمين عبور نمي دهند

مقاومت ويژه زمين

مـقــاومــت بـيـن الـكـتـرود و زمـيـن بـسـتـگـي بـه مقاومت ويژه زمين دارد كه خود بسته به جنس زمـيـــن و مــيـــزان رطـــوبـــت آن دارد. خاك هاي سطحي به علت داشتن رطوبت كمتر داراي مقاومت ويژه بالاتر هستند. براي كاهش مـقـاومـت الـكترود در اين موارد از الكترودهاي بـلندتر استفاده مي كنيم يا با اضافه كردن املاح هادي (تركيب نمك و زغال) در اطراف الكترود مـقـاومـت ويـژه زمـيـن را كاهش مي دهيم.

 با تــوجــه بـه ايـنـكـه بـنـتـونـيـت سـبـب حـفـظ بـيـشـتـر رطـوبـت طـبـيعي زمين مي شود، درحال حاضر اسـتـفـاده از آن در چـاه هـاي ارت درزمـيـن هـاي خـشـك بـسـيـار مـتـداول شده است.

 لازم است سيستم زمين مطابق  آخرين پيشرفت هاي روز در زمينه احداث چاه ارت ( استفاده از بنتونيت و ساير مواد كاهش دهنده مقاومت ) با مقاومت حداكثر 2 اهم اجرا شود.

مي توان با همبندي شمش هاي نول وارت در محل تابلوي كنتور مشتركين هم براي ارت كردن سيستم داخلي و هم براي زمين كردن  بد نه تابلو از سيستم واحدي استفاده نمود.
- لازم است مقدار مقاومت سيستم زمين توسط مهندسين ناظر اندازه گيري شود و در چك ليست مربوطه ثبت گردد و از پذيرفتن ارت هاي با مقاومت بالاتر از 2 اهم جداً خودداري گردد.

لازم است اندازه گيري مستمر مقاومت سيستم زمين در ساختمان ها حداقل سالي يكبار انجام گرديده و در صورت بالاتر بودن از استاندارد نسبت به اصلاح ارت اقدام گردد. مسؤوليت انجام اين كار با مالك يا مالكين است و وي مي تواند بدين منظور از دفاتر مورد تأييد سازمان نظام مهندسي ساختمان استفاده نمايد.

در عمل انتخاب بهترین محل برای احداث اتصال زمین یا محدوده آن مشکل است زیرا عواملی خارج ازکنترل متخصصان و کارشناسان برق محل احداث الکترود را مشخص می‌کند همچنین باید توجه داشت که مشخصات و املاح موجود در خاک یک منطقه رانیز نمی‌‌توان کلاً تغییر داد.

-اتصال تست Test joint

جهت انجام تست های سیستم صاعقه گیر و وصل یا قطع بودن ارتباط بین هادی نزولی و سیستم ارت نصب اتصال تست بر روی هر هادی نزولی از اهمیت ویژه ای برخوردار است

طبق استانداردهای حفاظت اتصال تست هادی در مواردی که در دسترس عموم است بایستی درون جعبه ای  کامپوزیتی که روی آن علامت ارت درج گردیده است قرار گیرد اتصال تست باید در ارتفاع ۲ متری از سطح زمین نصب شود