سیستمهای ارت

سیستمهای ارت

 

بطور کلی برای ایجاد یک ارتباط الکتریکی بین اجزاء و دستگاهها با زمین جهت هدایت جریانهای مختلف به زمین، نیاز به طراحی و اجرای یک سیستم ارت می باشد. سیستمهای ارت مختلف می تواند با اهداف خاصی اجرا گردد، یکی از این اهداف انتقال جریانهای خطا به زمین، به منظور ایجاد ایمنی برای افراد در تاسیسات مختلف  می باشد . وظیفه انتقال جریانها و بارهای الکتریکی به زمین ، برعهده الکترود زمین می باشد، از طرفی زمین دارای یک فضای هادی با یک مقاومت ویژه است ، بنا بر این از دیدگاه نظریه الکترواستاتیک هر الکترود دفن شده در زمین نسبت به نقطه مرجع در بینهایت دارای یک مقاومت است. طرح شکل و نحوه قرار گیری اجزاء الکترود در میزان مقاومت بدست آمده تاثیر بسزایی دارد، مقاومت الکترود زمین همچنین در مقادیر پتانسیلهای سطحی زمین که در اثر جریان خطا بوجود می آیند، متاثر است. از اینرو لازم است قبل از اجراء سیستم ارت تحقیقات گسترده ای در زمینه خاک و عوامل موثر در آن و ویژگیهای بیولوژیکی بدن انسان انجام گیرد.

طراحی فنی و تخصصی سیستمهای ارت در شرکت تاور با استفاده از نرم افزارهای طراحی سیستم ارت و با بهره گیری از استانداردهای معتبر دنیا صورت می گیرد .

بدیهی است که مسائل بسیاری در ارتباط با طرح و اجراء سیستم ارت در حاشیه وجود دارد که لازم است در هر مورد به استاندارد مرتبط با آن موضوع مراجعه شود. به عنوان مثال هندبوک ITU-T در ارتباط با همبندی و زمین کردن در تاسیسات مخابراتی بوده و می تواند در بسیاری از مسائل تئوری و عملی مرتبط با این بحث سودمند واقع شود.

● انواع سیستمهای ارت به لحاظ کاربرد :

 برای اینکه اهداف مورد نظر از اجرای سیستم ارت برآورده شود ، متناسب با آن دو نوع سیستم ارت ایجاد می گردد:

   -ارت حفاظتی : اتصال بدنه فلزی دستگاهها به زمین که در حالت عادی جریانی حمل نمی کنند را اتصال زمین حفاظتی می نامند.

 

 

 

   -ارت الکتریکی : زمین کردن نقطه ای از دستگاههای الکتریکی و تجهیزات برقی که قسمتی از مدار الکتریکی می باشند را ارت الکتریکی گویند. این عمل جهت کار صحیح دستگاهها  و به بيان ديگر حفاظت از وسايل برقي مي باشد.

به دلایل حفاظتی و ایمنی ارت حفاظتي در تمامي تاسيسات دارای اولویت است. بطور مثال در تاسيسات فشار قوي از آنجايي که با ولتاژ بالا (بالاتر از يک کيلو ولت) و عبور جريان زياد روبرو هستيم، بنابراين مسئله القاي بارهاي الکتريکي خطرناک و تزويج مغناطيسي بر روي تجهيزات فلزي که در مجاورت دستگاهها و خطوط برقدار هستند، جدي مي باشد. از اينرو براي طراحي سيستم زمين در اینگونه تاسيسات بايستي تدابير ويژه اي انديشيده شود، استفاده از شبکه گسترده زمین در این کاربردها راه حل اساسی می باشد.

 در تاسیسات مخابراتی نیز به دلیل حرکت بارهای الکتریکی اضافی و سرگردان به جهت کارکرد سیگنالها و جریانهای فرکانس بالا، از زمین مرجع سیگنال استفاده می شود. همچنین ارت سیستمهای حفاظت در برابر صاعقه نیز به عنوان ارت حفاظتی تلقی می شوند.

 

● الکترود زمین:

جزء اصلی و مهم یک سیستم ارت، الکترود زمین می باشد که بسته به نوع، کاربرد و شرایط محلی می تواند به صورت افقی یا عمودی با استفاده از انواع هادیهای استاندارد سیم، تسمه ، صفحه یا میله ساخته شود.

طبق توصیه های استاندارد و به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی، مس بهترین فلز برای استفاده در هادی ها و الکترود زمین است، بنابراین سیمها، تسمه ها و صفحه های مورد استفاده در سیستم ارت عموما از جنس مس می باشد. برای بالا بردن استحکام میل ها در هنگام کوبیدن، بهتر است میل ها از جنس فولاد باشند و برای جلوگیری از خوردگی و ایجاد اتصال بهتر از روکش مس بر روی فولاد استفاده شود. بهترین و موثرترین روش روکش کردن برای افزایش طول عمر میل فولادی، روش Copper Bond می باشد.

 

 

 

●  مقاومت ویژه و مدل خاک:

اولین پارامتر در طراحی سیستم ارت بوده و طبق تعریف مقاومت خاک به ابعاد یک متر در یک متر در یک متر، با واحد اهم-متر می باشد. دما، رطوبت و میزان نمک سه پارامتر اساسی هستند که تاثیر قابل ملاحظه ای در مقاومت ویژه دارند. از طرفی نوع ساختار زمین در مقاومت ویژه معادل و در نتیجه محاسبات سیستم زمین اهمیت ویژه ای دارد، از اینرو در مدل های محاسباتی سه مدل یکنواخت، غیر یکنواخت و دولایه در نظر گرفته می شود.

سنجش مقاومت ویژه خاک نیز به روش چهار نقطه ای ونرصورت می گیرد.

●  مقاومت ارت و نحوه اندازه گیری آن:

 مقاومت  ارت به صورت گسترده و نسبت به مرجع بینهایت با واحد اهم در نظر گرفته می شود.

در استاندارد های فوق الذکر روابطی جهت محاسبه الکترود ها با اشکال مشخص و محدود ارائه شده است که عمده آنها از تلفیق روشهای ریاضی و تجربی بدست آمده اند، اما محاسبه دقیق مقاومت الکترود های نامتعارف که از ترکیب و آرایش خاصی تشکیل شده اند از آن طرق امکان پذیر نمی باشد و استفاده از این روابط نتایج تقریبی بدست می دهند، از اینرو محاسبات اینگونه الکترودها با روش اجزاء محدود (Finite Element Method) به صورت دقیق و با استفاده از نرم افزار انجام می شود.

پس از احداث سیستم ارت لازم است مقدار مقاومت سیستم سنجیده شود، اندازه گیری مقاومت سیستم زمین با روش سه نقطه ای و مطابق با استاندارد IEEE 81 صورت می گیرد.

 

 

 

 

 

در این روش الکترود کمکی جریان و ولتاژ در فاصله مناسب از الکترود اصلی مطابق شکل قرار داده می شوند. بین الکترود جریان و  الکترود اصلی جریانی ارسال شده و ولتاژ بین الکترودهای اصلی و ولتاژ سنجیده می شود، نسبت ولتاژ به جریان ، مقاومت سیستم را به دست می دهد. همانگونه که در شکل ملاحظه می شود
 سنجش صحیح مقاومت سیستم  شدیدا به محل و فاصله الکترود ها بستگی دارد، لذا هنگام اندازه گیری بایستی به شرایط استاندارد دقت شود.

شايان ذكر است دستگاه تست پارامترهاي زمين، G-Test  ساخت شركت Cirprotec قابليت سنجش مقاومت ويژه خاك و مقاومت الكترود زمين را به صورت خودكار دارا بوده و مي تواند مستقيما با ارسال جريان و سنجش ولتاژ مقادير مقاومت ويژه و مقاومت الكترود را بر روي صفحه نمايش ديجيتال نمایش دهد.

سنجش مقاومت سيستم زمين در دو فركانس 270 و 1470 هرتز، به صورت Optional قابل انجام است كه فركانس 270 براي زمين سيستمهاي فركانس پايين مانند زمين الكتريكي سيستمهاي قدرت و فركانس 1470 نيز براي كاركردهاي فركانس بالا مانند صاعقه و سيگنالهاي مخابراتي مناسب مي باشد.

هم بندي سيستمهاي ارت و ايجاد ارتينگ يكپارچه

 

-مطابق استاندارد IEC61000-5-2 جهت كاهش اثرات الكترومغناطيسي كليه سيستم هاي ارت بايستي با يكديگر همبند گردند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-مطابق استاندارد IEC61000-5-2 استفاده از يك سيستم مشترك  براي كليه تجهيزات توصيه       نمي شود.

 

-روش توصيه شده در استاندارد IEC61000-5-2 جهت كاهش اثرات الكترومغناطيسي،استفاده ازسيستم ارت مجزا و همبندي سيستم هاي ارت در زير وروي زمين

 

 

آموزش روش محاسبه صاعقه گیر و برقگیر هادی حفاظتی میله فرانکلین قف

وجود بخار آب، حرارت و هوای گرم باعث ایجاد ابرهای کلمونیموس می گردد. این  مدل ابر بسیار گسترده و طول آن بالغ بر 15 کیلومتر و حداقل دارای ضخامت 10  کیلومتر است. گاهی از اوقات وجود ضخامت بالا در وضعیت جوی متلاطم موجب  ایجاد دمای تا 65- درجه ی سانتی گراد می شود. همچنین سرعت حرکت بالای ابر و  دمای یاد شده باعث ایجاد کریستال های یخ در لایه بالایی ابر و ذرات ریز آب  در لایه های پایین گشته و در اثر سرعت ابر، این دو لایه باردار می گردند،  به نحوی که کریستال های یخ بار مثبت و ذرات آب، بار منفی به خود می گیرند.  در این میانه لایه ی نسبتاً خنثی (از جنس هوای خشک یا مرطوب) با قطر یک تا 2  کیلومتر، نقش یک جداکننده را در این سیستم اجرا می کند (مانند خازن با دو  صفحه ی باردار و عایق در میان که هر چقدر نقش این جداکننده پر رنگ تر باشد،  ظرفیت خازن افزایش می یابد).
در وضعیت عادی اتمسفر زمین بار  (الکتریسته ساکن) حدود 100 ولت بر متر (ارتفاع) را دارا است. در هنگامی که  این سیستم ابر به وجود آمد، بار ساکن اتمسفر زمین افزایش می یابد و به 15  تا 20 کیلوولت بر متر می رسد. همچنین حرکت ابر باردار باعث حرکت بار مثبت  زمین می گردد. این انتقال بار تا آن جا ادامه پیدا می کند که شدت بار در  اتمسفر بین 15 تا 20 کیلو ولت بر متر برسد. در این حالت به شدت احتمال  تخلیه بین دو بار مثبت ابر و منفی زمین افزایش می یابد. تا این که در محلی  با شرایط بهتر (فاصله ی کم تر یا شدت بار بیش تر) تخلیه ی الکتریکی انجام  می پذیرد.
در این حالت بار منفی ابر به سمت بار مثبت زمین انتقال یافته  در سطح زمینه یا هادی که به زمین متنصل است، تخلیه انجام می پذیرد. بر طبق  برآوردها حدود 96% از صاعقه ها بین ابر و زمین انجام می پذیرد و 4% مابقی  بین ابر با ابر و یا در داخل خود ابر انجام می پذیرد.

محل صاعقه

با چشم غیر مسلح نمی توان محل دقیق صاعقه را متوجه شد، اما با دوربین  مخصوص فیلمبرداری این پدیده ی قابل ثبت است. در این حالت صاعقه با سرعت  000/50 کیلومتر بر ثانیه به طرف هدف حرکت و با آن برخورد می کند. در سیستم  های معمول برق گیر (صاعقه گیر) حرکت بار از ابر به سمت زمین و محل اصابت آن  روی زمین است. اما به تازگی سیستم های تولید شده اند که در هنگام صاعقه،  بار مثبت زمین به طرف صاعقه فرستاده می شود. در این سیستم ها، مقداری بار  تا ارتفاع محدود فرستاده می شود و محل صاعقه روی زمین نمی باشد، بلکه  مقداری بالاتر از زمین است و پس از برخورد صاعقه به بار انتقالی، نقطه ی  تلاقی به زمین کشیده می شود.

آثار صاعقه

در  اندازه گیری های انجام شده، جریان گذاری صاعقه تا حدود 35 کیلوآمپر برآورد  شده است. حال با توجه به این جریان شدید، صاعقه آثار زیان باری بر محیط  وارد می نماید. در هنگام برخورد صاعقه، در محل برخورد به شدت گاز ازن تولید  می شود؛ همچنین، عبور این جریان باعث تخریب بافت خاک می گردد، زیرا حرارت  تولیدی در اثر عبور جریان بسیار زیاد است. از جمله آثار صاعقه می توان موارد زیر را نام برد: 1- نور شدید در هنگام تخلیه 2- صدای شدید به علت تخلیه بارها و ایجاد فشار هوای بسیار زیاد که اثرات آن تا 10 کیلومتر قابل شنیدن است. 3-اثر حرارتی به علت وجود جریان بالا و یونیزاسیون اتمسفر که در بعضی موارد باعث ایجاد حریق می گردد. 4- اثر الکترودینامیک: عبور جریان بالا از هادی های مجاور باعث ایجاد  نیروی شدید بین آن ها می شود که احتمال تخریب هادی ها یا مواد نگهدارنده ی  بین آن ها را باعث می گردد. 5- اثر الکتروشیمیایی: در اثر عبور جریان از هوا و زمین به وجود می آید. 6- اثر القائی: در اثر عبور جریان اثر هادی ها به وجود می آید. 7- اثر برق گرفتگی: در اثر عبور جریان از بدن اشخاص با حیوانات به صورت مستقیم یا غیر مستقیم (ولتاژ قدم) به وجود می آید.

آثار مستقیم و غیر مستقیم صاعقه بر ساختمان ها

از اثرات مستقیم صاعقه بر ساختمان، ایجاد جریان و ولتاژ بالای لحظه ای و  ایجاد خسارات بر خود ساختمان از جمله حریق و شکستن شیشه ها را می توان نام  برد. از اثرات غیر مستقیم ایجاد پالس های گذرا بر شبکه ی برق، مخابرات و  رایانه و ایجاد خسارات بر تمامی تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی را می توان  نام برد.

حفاظت ساختمان در مقابل برخورد صاعقه (اثر مستقیم)

در این نوع حفاظت با ایجاد برق گیر با امپدانس پایین سعی در جذب کامل  صاعقه و ارسال آن به زمین می شود. بر طبق استاندارد فرانسه چهار نوع برق  گیر (صاعقه گیر) پیشنهاد می گردد (جدول 1).

الف – برق گیر ساده میله ای SIMPLE ROD LIGHTNING CONDUCTORS (SRL):

این نوع برق گیر دارای یک میله ی بلند است که بر سقف بلندترین محل ساختمان  نصب و به زمین متصل می شودو در هنگام صاعقه، با جذب ولتاژ، جریان تولیدی  را به زمین منتقل می کند. این صاعقه گیر به واسطه ی سادگی نصب در ایستگاه  های رادیو، محل آنتن های بشقابی، و ساختمان هایی که سطح حفاظتی کوچک دارند  توصیه می شود. سیستم صاعقه گیر میله ای از قسمت های زیر تشکیل شده است: 1- میله ی اصلی ودنباله ی آن 2- یک یا چند هادی پایین رونده 3- کلمپ تست که به انتهای هادی پایین رونده وصل است و ادامه ی آن به سیستم زمین واردمی شود. 4- نوار حفاظتی که به کلمپ تست وصل، حداقل 2 متر روی زمین کشیده و به زمین وارد می شود. 5- وسایل هم پتانسیل کننده (یا هم بندی) بین سیستم برق گیر و سیستم ارت اصلی ساختمان.

ب: سیستم برق گیر ESE (گسیل دهنده ی بار به طرف صاعقه)

این نوع برق گیر که به وسیله ی کارخانه هلیتا و موسسه ی مطالعاتی فرانسه  (CNRS) ساخته شده است به عنوان PULSAR شناخته می شود. وجود فناوری بالا  باعث برکارآمدی 100% این برق گیر در جذب صاعقه شده است. در تکنولوژی ساخت  این برق گیر، تولید ولتاژ بالا و تنظیم فرکانس در هنگام صاعقه ایجاد یک بار  خزنده ی پیشرو (بالا رونده) می نماید که همزمان با حرکت صاعقه به سمت بار  منفی حرکت می کند و به فاصله ی کمی از زمین (نسبت به فاصله ی زمین تا ابر)  این دو بار به یکدیگر برخورد و بلافاصله محل برخورد به سمت نوک برق گیر  حرکت و ادامه ی صاعقه از طریق این میله به سمت زمین حرکت می کند. سرعت حرکت  این بار، از برق گیر به سمت بالا حدود (یک متر بر میکروثانیه) است. زمان برخورد به وسیله ی رابطه ی زیر تعریف می شود. این رابطه بر اساس فاصله  ی بین بارها (محل برخورد و نوک برق گیر) و سرعت حرکت بار پیشروی استاتیکی  تعریف شده است. در عمل مقدار در آزمایشگاه ر اساس استاندارد NFC17-102  اندازه گیری می شود.
زمان اصابت یا برخورد صاعقه با بار پیشرو است که معمولاً درآزمایشگاه اندازه گیری می شود. مسافتی که بار پیشرو به سمت بالا حرکت می کند. V سرعت حرکت بار پیشرو به طرف بالا که معمولاً یک متر بر میکروثانیه است. از فرمول بالا می توان نتیجه گرفت که فاصله ی برخورد صاعقه تا برق گیر  بستگی به دو عامل سرعت حرکت بار و زمان برخورد دارد. در عمل هر چقدر L بزرگ  تر باشد، محل برخورد از محل مورد حفاظت دورتر و حفاظت کامل تر است (یعنی  محل مورد حفاظت از اثرات صاعقه درامان است). صاعقه گیرPULSAR مخصوص نصب  در ساختمان های مرکزی، سایت ها، مراکز صنعتی، تاریخی و زمین های بازی  روباز است. معمولاً با نصب این سیستم برق گیر اطمینان و قدرت عملکرد بسیار  زیاد می شود.

قسمت های مختلف صاعقه گیر ESE

الف: قسمت میله و سیستم تولید ولتاژ (الکترونیک) ب: یک یا چند هادی پایین رونده ج: کلمپ تست که به ازای هر هادی پایین رونده یک عدد جداگانه نصب می شود. د: قسمت های محافظ هادی که حداقل 2 متر بر روی زمین نصب می شود. ر: الکترودهای زمین که مخصوص پخش جریان صاعقه بر روی زمین هستند. ز: اتصالات هم پتانسیل کننده با هم بندی های اصلی زمین که به صورت قابل نصب و جدا شونده هستند. ج) شبکه بندی قفسه ای MESH CAGES یکی از ساده ترین و کامل ترین راه های حفاظت ساختمان در مقابل صاعقه، شبکه  بندی قفسه ای است. در این سیستم پشت بام و بلندترین قسمت هر ساختمان تحت  سیم بندی موسوم به قفسه ای (شبکه ای) قرار می گیرد و به تعداد مشخص هادی  پایین رونده در اطراف آن نصب می گردد. در این حالت ساختمان و تمام اجزاء  هادی های آن از خطر صاعقه و امواج الکترومگنتیک آن در امان هستند. علت استفاده از هادی های پایین رونده به خاطر تقسیم جریان صاعقه و کاهش آثار آن است. (شکل 4)

اجزای سیستم

1- هادی های شاخکی کوتاه که صاعقه را دریافت می نمایند و به شبکه انتقال می دهند. 2- شبکه بندی قفسه ای (مش) 3- هادی های پایین رونده 4- شکبه ی زمین (سیستم زمین) 5- اتصالات هم بندی و هم پتانسیل کننده و سیستم تست که قابل مونتاژ است. د) برق گیر با سیستم سیم هوایی STRETCH در این سیستم از یک یا چند سیستم هوایی که بر فراز تجهیزات کشیده می شود و  دو طرف آن به شبکه زمین وصل است استفاده می شود. در استفاده از این مدل که  بیش تر بر روی تجهیزات پست برق و دکل های انتقال برق فشار قوی استفاده می  شود، مقاومت سیم هوایی، استقامت مکانیکی در مقابل کشش و عبور جریان صاعقه و  ارتفاع سیستم از زمین مورد بحث خواهد بود. معمولاً تمامی برق گیرها باید  قابلیت جذب جریان تا 65 کیلوآمپر را داشته باشند.

حفاظت در مقابل اثرات غیر مستقیم صاعقه:

در هنگام اصابت صاعقه به ساختمان، اثرات جریان القائی آن بر روی کابل های  کواکسیال، کابل های ارتباطی و قدرت باعث ایجاد مشکل خواهد شد. در این حالت  سیستم حفاظتی به نام surge arrester که قدرت جذب جریان تا 65 کیلو آمپر را  داشته باشد، توصیه می گردد.

عیوب مربوطه به عدم هم بندی Equipotential Bounding Defects

در هنگام برخورد مستقیم صاعقه، عدم وجود اتصالات و هم بندی صحیح می تواند  باعث ایجاد جرقه ی شدید و در نتیجه ایجاد جریان مخرب بین دو وسیله گردد.  بنابراین باید از هم بندی اجزای صاعقه گیر و عملکرد صحیح آن اطمینان حاصل  نمود. به همین خاطر در یک سیستم برق گیر، تمامی اجزاء و تجهیزات جانبی شامل  شبکه ی مخابرات، IT و ... به وسیله ی یک هم بندی اضافه، به صاعقه گیر وصل  می شوند. ابتدا تمامی تجهیزات یک ساختمان به وسیله ی هم بندی و سیستم  حفاظت در مقابل ضربه SUREGE ARRESTER به یک شبکه ی ارت داخلی وصل و  درانتهای شبکه به وسیله قسمت هم پتانسیل کننده به شبکه ی صاعقه گیر وصل می  گردند.

فصل سوم

استاندارد فرانسه NFC 17-102, NFC 17-100 پیشنهاد می کند صاعقه گیر در سه قسمت مورد بحث قرار گیرد. 1- ارزیابی ریسک صاعقه 2- انتخاب سطح حفاظت و تجهیزات 3- انتخاب تجهیز یا تجهیزات جهت حفاظت

ارزیابی ریسک صاعقه

شبکه بندی به صورت مش یا قفسه ای MESHED CAGES

در این روش حداکثر عرض مش ها نباید از 15 متر تجاوز کند. نصب سیستم برق گیر بر اساس موارد زیر است: الف: نصب یک چند ضلعی (معمولاً 4 ضلعی) در پیرامون سقف ساختمان (محیط سقف) ب: اضافه نمودن هادی های متقاطع به شبکه ی اولیه جهت اضافه شدن مش بندی ج: عبور الزامی هادی از هر برآمدگی در سقف. یعنی از هر قسمت که ارتفاع  مجزا از سقف دارد، سیستم شبکه به صورت کامل انجام پذیرد و سپس به شبکه ی  اصلی متصل شود. د: شاخک های عمودی (Air Terminal) باید در مرتفع ترین و آسیب پذیرترین نقاط و گوشه ها و نزدیک تجهیزات جانبی نصب گردند. ترتیب و فواصل: فاصله ی 2 ترمینال (شاخک) 30 سانتی متری از 10 متر بیش تر نباشد. فاصله ی 2 ترمینال (شاخک) 50 سانتی متری از 15 متر بیش تر نباشد. شاخک (strike air terminal) خارج از چند ضلعی قرار نگرفته و در داخل چند ضلعی باشد.

هادی های پایین رو

جهت هر میله ی برق گیر ساده یا ESE نیاز به یک کنتور (شمارنده ی تعداد  صاعقه) وجود دارد. همچنین جهت هر 4 هادی پایین رو و حداقل یک شمارنده نیاز  است. شمارنده معمولاً در ارتفاع 2 متری بالای سطح زمین و در انتهای هادی  پایین رو نصب می شود.

حالت های خاص

وقتی برق  گیر (چه از نوع برق گیر ساده و چه از نوع ESE) در یک ساختمان نصب می گردد،  به ازای هر میله حداقل یک هادی پایین رو نیاز است. اما در دو حالت نیاز به  هادی پایین رو جهت هر میله است: الف: نصف عرض ساختمان بیش از ارتفاع  ساختمان باشد. B>A دو هادی پایین رو (منظور از نصف عرض ساختمان فاصله ی  لبه ی ساختمان تا میله ی برق گیر است). ب: ارتفاع ساختمان معمولی بیش از 28 متر و یا در دودکش ها یا ساختمان های صنعتی بیش از 40 متر باشد.

هادی های ساده (برق گیرهای ساده SRL)

در این گونه سیستم ها به ازای هر برق گیر (میله)، حداقل یک هادی پایین رو  نیاز است. در صورتی که ارتفاع ساختمان بیش از 35 متر باشد، حداقل 2 هادی  پایین رو جهت هر میله ی برق گیر نیاز است. این دو هادی به دو دیوار مختلف  نصب می گردند. همچنین در ساختمان های مهم و پر رفت و آمد نیز برای میله ی  برق گیر 2 هادی پایین رو نیاز است.

هادی های برق گیر (صاعقه گیر) SRC و ESE

قاعده ی کلی در برق گیرها آن است که بالاترین نقطه ی هرهادی یا برق گیر  شاخکی بیش ترین احتمال اصابت صاعقه را دارد. بر طبق سفارش استاندارد، سر  برق گیر باید حداقل 2 متر از تمام نقاط ساختمان (پشت بام، تجهیزات فلزی و  جانبی) بلندتر باشد. در این حالت بهتر است برق گیر در بالاترین نقطه ی  ساختمان نصب گردد. همچنین محل صاعقه گیر با توجه به تجهیزات جانبی و فواصل  مجاز از بدنه های فلزی انتخاب می شود. جهت افزایش طول صاعقه گیر،  استفاده از میله ی واسطه با جنس مخصوص لازم است. شرکت هلیتا واسطه ی صاعقه  گیرهای میله ای در طول های کلی 75/5 و 5/7 متر را جهت افزایش طول صاعقه گیر  به بازار ارائه داده است. این میله ها از جنس فولاد ضد زنگ هستند. در  زمین های ورزشی، استخرها و کمپینگ می توان از سیستم ESE استفاده نمود. جهت  محاسبه ی ریسک و سطح پوشش استفاده، از نرم افزار Helita استفاده می شود.  همچنین تمهیدات ویژه ای جهت نصب برق گیر در نزدیکی دودکش های فلزی و  تجهیزات دیگر در نظر گرفته می شود. در صورتی که هوای محل نصب دارای گازهای  خورنده یا دودهای اسیدی – کربنی باشد، باید فاصله ی مناسب نصب در نظر گرفته  شود. فاصله ی 50 سانتی متر از تجهیزات فلزی مانند دودکش فاصله ی مناسبی  است. در ساختمان هایی که بیش از یک صاعقه گیر میله ای (ESE یا SRC) در  پشت بام آن ها نصب شده باشد و در صورتی که مانع بیش از 5/1 ارتفاع بین آن  ها نباشد، باید تمامی صاعقه گیرها به یکدیگر متصل شوند. در صورتی که بین هر  کدام از آن ها مانع بلندتر از 5/1 متر باشد، نباید به یکدیگر متصل گردند. در انتخاب هادی های مربوط به صاعقه گیر، چه هادی شبکه بندی و یا پایین رو،  استفاده از سطح مقطع کم تر از 3×30 میلی متر و استفاده از هادی های گوشه  دار و نوک دار ممنوع است.

آنتن های تلویزیون و رادیو

با موافقت کاربر آنتن ها، می توان تمامی تجهیزات صاعقه گیر را بر روی میله  ی آنتن تلویزیون یا دریافت کننده های دیگر نصب نمود. در این حالت لازم است  موارد زیر رعایت گردد: الف: سر برق گیر حداقل 2 متر از بلندترین نقطه ی آنتن بلندتر باشد. ب: کابل کواکسیال آنتن به صورت مستقیم از کنار هادی برق گیر به طرف پایین رفته باشد و به آن هادی محکم شده باشد. ج: نیاز به اتصالات مشترک مرسوم به guging ندارد. د: هادی پایین رو به میله با کلمپ ثابت شده باشد. این روش باعث کاهش هزینه ی نصب صاعقه گیر نیز می شود.

اتصالات

هادی های متصل به برق گیر حداقل قطر 6 تا 8 میلی متر داشته باشند. در محل  هایی که نیاز به شمش مسی است، قطر آن از 30×30 کم تر نباشد؛ مانند اتصال به  کلمپ ها و کانترها.

کوپلینگ تست

هر هادی  پایین رو باید به یک کوپلینگ تست وصل گردد تا در هنگام تست، مقاومت زمین و  یا تست جریان و مقاومت برق گیر، از جا برداشته شود. قسمت تست (کوپلینگ تست)  در ارتفاع 2 متری از سطح زمین نصب می گردد و قابل بازرسی چشمی است. در ضمن  بر روی آن کلمات مربوط به اسم تجهیز و شماره ی آن نوشته می شود.

هادی های حفاظتی

این هادی ها بین کوپلینگ تست و قسمت زمین (هادی ها و الکترود زمین) نصب می  گردد و 2 متر طول عمودی و مقداری نیز طول افقی دارد و از جنس مس (هم جنس  با دو هادی سر و ته) و یا همان قطراست. در نصب آن از پیچ و مهره ی همجنس  استفاده می شود تا خوردگی به وجود نیاید. قسمت عمودی آن با سه اتصال به  دیوار محکم می شود. اتصالات (کلمپ ها) از جنس خود شمش یعنی مسی است.

هم بندی اتصالات Equipotential Bonding

برآورد اجمالی:

در هنگام صاعقه، عبور جریان شدید از هادی های برق گیر، ایجاد اختلاف  پتانسیل شدید بین نقاط صاعقه گیر و شبکه های مجاور شامل لوله های گاز، آب،  سازه ی فلزی ساختمان، تجهیزات سرمایشی و گرمایشی می نماید. این اختلاف  ولتاژ گاهی اوقات به خاطر ارت شدن این تجهیزات و عدم هم پتانسیل شدن با  صاعقه گیر است و باعث ایجاد جرقه (تخلیه ی سطحی) می گردد. جهت جلوگیری از  این معضل دو روش وجود دارد: الف: برقراری یک اتصال دائمی بین شبکه ی برق گیر و شبکه ی فلزی ساختمان (هادی های ساختمان) ب: ایجاد یک فاصله ی ایمن بین هادی های صاعقه گیر و تمامی تجهیزات در معرض تخلیه فاصله ی ایمن فاصله ای است که در صورت ایجاد صاعقه در شبکه های برق گیر،  بین این شبکه و هادی های موجود در ساختمان که نزدیک شبکه ی برق گیر هستند،  هیچ گونه تخلیه ی الکتریکی به وجود نیاید. این مهم با افزایش قدرت  عایقی تجهیزات و تغییر مسیر هادی ها در هنگام نصب ممکن می گردد که البته  روش هزینه بر و پر کاری است. بنابراین از روش هم پتانسیل کردن بیش تر  استقبال می گردد. روش ایجاد فاصله ی ایمنی فقط در مواردی مانند لوله گاز،  منابع نفت و گاز و ... کاربرد دارد که تجهیزات به سبب احتمال انفجار،  ترکیدگی و ریسک خطر بالا، قادر به هم بندی نباشند.

محاسبات فاصله ی ایمنی: S(m)=n.kj.L/km

S(m): فاصله ی ایمنی بین هادی های برق گیر و تجهیزات فلزی به حسب متر N: ضریب که بستگی به تعداد هادی های پایین رو (در سیستم ESE) قبل از اتصال به یکدیگر دارد و مقدار آن: برای یک هادی پایین رو n=1 برای دو هادی پایین رو n=0.6 برای سه یا بیش تر هادی پایین رو n=0.4 Ki: ضریب، بستگی به لول (سطح) حفاظتی دارد. جهت سطح حفاظتی یک (حفاظت بالا) مانند خازن سوخت، ساختمان های مهم Ki=0.1 جهت سطح حفاظتی دو (حفاظت خوب) بناهای تاریخی وساختمان های پر جمعیت Ki=0.075 جدول 2: فاصله مش

اندازه مش	PROTECTION LEVEL
5×5 10×10 15×15 20×20	I II III IV

جدول 3: فواصل هادی های پایین رو

فواصل بین هادی ها	PROTECTION LEVEL
10 15 20 25	I II III IV

جهت سطح حفاظتی سه (حفاظت نرمال) ساختمان های مسکونی معمولی Ki=0.05 Km: ضریب مواد بین دو سیستم برق گیر و تجهیز. وجود هوا بین دو سیستم Km=1 وجود جامدات بین دو سیستم Km=0.52 L : فاصله ی عمودی بین نقطه ایی که اندازه گیری انجام می شود (کلپ تست) و نزدیک ترین نقطه (هادی) تجهیز. S: برای لوله های گاز 3 متر در نظر گرفته می شود. مثال: در یک ساختمان با درجه ی حفاظت یک (سطح حفاظت بالا) با ارتفاع 30 متر سیستم برق گیر نصب شده است (نوع ESE). سوال یک: سیستم تهویه ی هوا در پشت بام ساختمان نصب شده است. در صورتی که 3  متر با شبکه ی برق گیر فاصله داشته باشد، چرااین فاصله ایمن است؟ مقدار L  برابر 25 متر در نظر گرفته شود. جواب: چون 92/1 متر از 3 متر کم تر است این سیستم در فاصله ی ایمن قرار دارد. از نرم افزار هلیتا می توان فاصله ی ایمن را محاسبه نمود.

هم بندی شبکه ی فلزی تجهیزات جانبی

EQUTPOTENTIAL BONDING OF EXTERNAL METALIC NET WORKS راه دوم حفاظت تجهیزات جانبی ساختمان مانند سازه ی فلزی، لوله ها، سیستم  هواساز و هم بندی آن ها و هم پتانسیل کردن با شبکه ی صاعقه گیر است. این  حالت وقتی لازم است که نتوان فاصله ی S حفاظتی را در مورد این تجهیزات یا  سیستم زمین آن ها رعایت نمود. جهت هم پتانسیل کردن این تجهیزات، نیاز  به هادی های مطمئن و دائمی با محاسبات سطح مقطع و مقاومت وجود دارد. تمامی  تجهیزات قابل هم بندی مانند خطوط شبکه ی مخابراتی، اطلاعات، سازه ی فلزی،  لوله های آب، گاز و غیره به وسیله ی هادی های مطمئن که حداقل سطح مقطع آن  16 است متصل و توسط هادی های پایین رو که به دیوار محکم شده اند، به جعبه ی  هم بندی موسوم به Equipotential Box و از آنجا به آخرین نقطه ی یک شبکه ی  برق گیر (قبل از ورود به الکترودهای زمین) که کلمپ تست نامیده می شود، وارد  می شود. این اتصال که موسوم به هم بندی اضافه است، باید قابل باز نمودن  جهت تست های خاص، و محل و ارتفاع آن مناسب جهت بازدیدهای دائمی باشد. با  این عمل تمامی تجهیزات یاد شده از خطر جرقه ناشی از صاعقه (Flash Point)  محفوظ می مانند. اما با این عمل می باید سیستم های حساس مانند کامپیوتر،  شبکه ی IT و شبکه ی مخابراتی به همراه تجهیزات مربوطه توسط surge arrester  محافظت گردد. (شکل 7)

بررسی سیستم زمین صاعقه گیر SYSTEM EARTH TERMINATION :

نگاه اجمالی: در هر سیستم برق گیر، تمامی پتانسیل سیستم در جذب و انتقال  صاعقه به زمین نهاد شده است. در این سیستم جذب صاعقه به وسیله ی هادی های  میله ای یا شبکه، انجام و جریان جذب شده توسط هادی های پایین رو به شبکه ی  زمین انتقال داده می شود. در شبکه ی زمین که شامل الکترودها، اتصالات و  هادی های مسی است، انتقال این جریان به زمین در کمترین زمان صورت می پذیرد.  تفاوت سیستم زمین در یک برق گیر با شبکه ی ارت سیستم برق ساختمان نیز به  همین دلیل است. در شبکه ی برق گیر بار استاتیک باید در سطح زمین گسترده شود  تا بارهای غیر همنام اثر یکدیگر را خنثی (بار منفی ابر و مثبت زمین) کنند،  اما در سیستم برق ساختمان جهت انتقال جریان نشتی از طریق شبکه ی زمین به  نقطه ی خنثی ترانفسورماتور باید الکترود ارت به طریق خاص باشد. هر سیستم زمین مربوط به صاعقه گیر در سه قسمت بررسی شده است: الف: در فرانسه و اکثر کشورهای پیشرفته ی دنیا، مقاومت حداکثر 10 اهم جهت  سیستم زمین هر صاعقه گیر پیشنهاد می شود. اندازه گیری این مقدار با باز  کردن کلمپ تست و اندازه گیری مقاومت الکترودهای زمین به روش های 2 سیمه و 4  سیمه انجام پذیر است. در صورتی که مقاومت 10 اهم مورد نیاز در این قسمت  حاصل نگردد، استاندارد پیشنهاد افزایش طول الکترودهای زمین، نصب میله های  ارت در خاتمه هادی های زمین الکترودها و استفاده از الکترولیت های مجاز  مانند سولفات ها، بنتونیت و غیره را داده است. افزایش طول هادی زمین (الکترودها) تا 100 متر یعنی هر هادی تا 20 متر نیز مجاز است.

ب: توانایی هدایت جریان

جهت افزایش توانایی حمل جریان توسط هادی زمین، نیاز به سه هادی (الکترود)  به جای یک الکترود پیشنهادی استاندارد است. افزایش تعداد هادی ها موجب  افزایش طول هادی و دمپ سریع تر جریان صاعقه می گردد.

ج: هم بندی اضافه (هم پتانسیل کردن)

استاندارد نیاز به یک هم بندی اضافه جهت هم پتانسیل کردن در سیستم برق گیر و سیستم ارت ساختمان را لازم و ضروری می داند. بازرسی های سیستم صاعقه گیر: تمامی اجزای یک برق گیر از میله تا سیستم  زمین نیاز به بازرسی های دوره ای و اندازه گیری مقاومت دارند. فرایند تست و  بازرسی به شرح زیر است: سیستم حفاظت با سطح بالا (لول یک) سالیانه؛ سیستم حفاظت با سطح خوب (لول دو) دو ساله؛ و سیستم حفاظت با سطح معمول سه ساله. در ضمن پس از هرگونه تعمیرات ساختمان یا اصابت صاعقه بر سیستم، باید بازرسی و تست ها مجدداً انجام پذیرد.

انواع الکترودهای زمین در سیستم صاعقه گیر

ابتدا سیستم الکترود زمین در صاعقه گیر ساده ESE بررسی می شود: 1- الکترودهای سه گانه (پنجه اردکی): در این سیستم سه شمش مسی با ابعاد  2×30 میلی متر به صورت پنجه اردک است. هر کدام از شمش ها فاصله ی 45 درجه  با شمش وسطی دارند و (حداکثر) طول کل شمش ها 25 متر است و به سه قسمت – یکی  از شمش ها حدود 2 متر بلندتر است – تقسیم می شوند. دو شمش کناری با  زاویه ی 45 درجه به شمش وسط در انتها با استفاده از کلمپ مسی یا کدولد وصل  می گردند. شمش وسط پس از ارتباط با شمش دیگر به طرف نقطه ی تست ادامه می  یابد (شکل 8). طول الکترودهای زمین بستگی به مقاومت زمین دارند و از 6 متر  به بالا ادامه می یابند. 2- میله های ارت: در صورتی که جغرافیای  ساختمان اجازه ی استفاده از شبکه ی پنجه اردکی را ندهد، می توان از سیستم  مثلث متساوی الاضلاع با طول هر ضلع 2 متر که میله ی ارت به انتهای هر زاویه  متصل شده است، استفاده نمود. طول میله ی ارت 2 متر است. هر میله با زاویه ی  مربوطه کلمپ یا جوش کدولد می گردد (شکل 9). 3- سیستم ترکیبی: در  صورتی که عمل الکترودهای زمین دارای وسعت باشد، می توان جهت کاهش مقاومت  زمین از ترکیب شبکه ی پنجه اردکی و میله ارت (در انتها) استفاده نمود (شکل  10).

شبکه ی زمین در صاعقه گیر شبکه ای (شبکه قفسه ای)

در برق گیر نوع شبکه ی قفسه ای از دو سیستم پنجه اردکی و میله ی ارت می توان استفاده نمود. 1- شبکه ی ارت پنجه اردکی: اتصالات به وسیله ی 3 تسمه ی مسی 2×30 میلی متر  که یکی از تسمه ها بزرگ تر است و دو عدد دیگر با زاویه ی 45 درجه در انتها  به شمش اصل جوش کدولد و یا کلمپ می گردند، صورت می پذیرد. طول مفید هر یک  از هادی ها 2 متر و در عمق 60 تا 80 سانتی متری زمین دفن می گردند. 2-  میله های ارت: در این حالت میله های ارت به صورت عمودی به طول 2 متردر  داخل زمین کوبیده می شوند. فاصله ی آن ها 2 متر از یکدیگر و فاصله از پی یک  تا 5/1 متر است. این دو میله به وسیله ی شمش مسی 2×30 به یکدیگر کلمپ و یا  جوش داده می شوند (شکل 11). علت تفاوت شبکه ی زمین در دو سیستم صاعقه گیر ESE و شبکه ی قفسه ای به خاطر احتمال جذب صاعقه ی آن ها است.

تجهیزات سیستم ارت

EARTH SYSTEM EQUIPMENT BONDING هنگامی که دریک ساختمان سیستم زمین جهت تجهیزات برق نصب می گردد، می توان  سیستم برق گیر را در نقطه ی خاص به نام کلمپ هم بندی ولتاژ به این سیستم  وصل نمود. این نقطه ی اتصال نزدیک ترین نقطه ی به هادی پایین رو است. در  صورتی که امکان وصل این قسمت نباشد، می توان سیستم برق گیر را مستقیم به  هادی زمین وصل نمود. اما اتصال باید به طریقی باشد که جریان القائی صاعقه  بر روی کابل های برق اثر گذار نباشد. در اتصال به نقطه ی هم پتانسیل (هم  بندی اضافه) باید بتوان نقطه ی اتصال را جهت تست مقاومت اهمی و جریان جدا  نمود. همچنین نقاط قابل دید و تست دوره ای باشند. فواصل مجاز بین هادی های سیستم صاعقه گیرو انشعابات برق، آب، گاز زیرزمین: بر طبق استاندارد NFC فواصل مجاز بین تمامی هادی های شبکه ی صاعقه گیر و  سیستم انشعاب برق و آب و گاز و کابل های زیرزمینی بر طبق جدول وجود داشته  باشد. این فواصل برای تمامی اجزای فلزی صادق است و اجزای غیر فلزی را شامل  نمی شود (جدول 4)

ارزیابی ریسک (احتمال) برخورد صاعقه

بر طبق پیشنهاد استاندارد NFC مطالعه ی صاعقه در سه قسمت انجام می پذیرد. 1. ارزیابی ریسک صاعقه 2. بررسی سطح حفاظت 3. بررسی شیوه ی حفاظت

بررسی ریسک صاعقه (احتمال برخورد صاعقه به ساختمان)

در بررسی احتمال برخورد صاعقه، روش مورد استفاده به صورت زیر است. 1- تعداد مورد انتظار برخورد صاعقه با برق گیر که به Ng شناخته می شوند.
که در این فرمول: Ng: حداکثر تعداد صاعقه هایی است که به واحد سطح در این منطقه برخورد می کند (تعداد صاعقه / کیلومتر مربع / سال)؛ و Ngman=2Ng که می توان آن را به صورت زیر محاسبه نمود: الف: استفاده از نقشه ی منطقه ی جغرافیائی ب: استفاده از سطح ایزوکرونیک موج به Nk که تقریباً برابر Nk/10 می شود.

محاسبه ی سطح (ایزوله) ساختمان بر حسب مترمربع Ae

در معرفی سطح زیر ساخت، همان تعداد صاعقه که به ساختمان اصابت می کند در  نظر گرفته می شود. در پیوست استاندارد NFC 17-100, 17-102 محاسبات و جداول  مربوطه ارائه شده است. ضریب بستگی به شرایط محیطی ساختمان دارد. از  نرم افزار ارائه شده توسط شرکت هلیتا محاسبات ریسک حریق ارائه شده است.  همچنین این محاسبات در مجموعه های دیگر توسط سازندگان معروف ارائه گردیده  است. شرکت فرس Furse نیز مجموعه محاسباتی خود را با توجه به ساختمان ارائه  کرده است. بررسی تعداد قابل انتظار برخورد صاعقه به ساختمان NC: (تعداد قابل تحمل صاعقه) در بررسی احتمال برخورد صاعقه از فرمول زیر استفاده می شود. : ضریب که بستگی به نوع ساختمان دارد. : ضریب که بستگی به اجزاء ساختمان دارد. : ضریب که بستگی به تجهیزات داخل ساختمان دارد. : ضریب که بستگی به آثار و نتیجه ی برخورد و صاعقه به ساختمان دارد. همچنین از طریق نرم افزار قابل محاسبه است.

سطح حفاظتی PROTECTION LEVEL :

در این حالت مقادیر مقایسه شده اند. اگر کوچک تر یا مساوی باشد، در نتیجه نیاز به اجباری کردن نصب برق گیر نیست. اگر بزرگ تر از باشد،نیاز به سیستم صاعقه گیر با سطح حفاظتی است. مقادیر سطح حفاظتی، شعاع حفاظت برق گیر را مشخص می کند. فاصله ی ایمنی و پریود تعمیرات نیز توسط این سطح مشخص می گردد. در بررسی نقشه مربوط به تعداد صاعقه در ایران بین صفر تا یک صاعقه (یک صاعقه /سال/ کیلومتر مربع) را می توان انتظار داشت.

 

ارت

بدنه هادی تجهیزات: بدنه یا اسکلت هادی مربوطه به تجهیزات الکتریکی است که در استرس بوده و می‌توان آن را لمس کرد. این قسمت از تجهیز در وضعیت عادی برقدار نیست، ولی ممکن است در اثر بروز نقصی در دستگاه یا ایجاد اتصال داخلی برقدار شود زمین شده: وصل شدن به میله زمین (الکترود) یا وصل به سیستم هادی‌های گسترده که به جای زمین عمل می‌کند. الکترود زمین: سازه‌های فلزی مدفون در خاک که می‌توانند مسیر جریان‌های سرگردان زمین را تسهیل یا گرادیان پتانسیل زمین ناشی از این جریان‌ها را تغییر دهند الکترود زمین می‌گویند.

این الکترود‌ها می‌توانند شامل موارد زیر باشند: ۱) لوله آب فلزی دفن شده در زمین ۲) شبکه‌های فلزی ساختمان که بطور موثر در زمین قرار گرفته اند ۳) میلگردهای داخل بتن ۴) شبکه‌های مسی موسوم به رینگ زمین یکی از موثرترین الکترود‌های زمین یک رینگ یا یک شبکه فلزی است که به اسکلت ساختمان در فواصل مناسب متصل گردیده است.

زمین: زمین دراین مبحث به معنی نوع وجنس زمین است. مثل خاک رس، ماسه+شن+سنگلاخ، باتلاق وغیره میل زمین (زمین کننده): میل زمین عبارت است ازهادی یا فلز به هر شکل (صفحه‌ای، لوله ای، طنابی، پروفایل) که در زمین چال می‌شود و با زمین ارتباط برقرار می‌کند. زمین هم سطح: عبارت است از قسمتی از سطح زمین که بین نقاط مختلف آن در اثر عبور جریان اززمین اختلاف پتانسیل محسوس ایجاد نمی‌شود زمین هم سطح تقریبا ۲۰ متر. مقاومت زمین: عبارت است از مقاومت گسترده زمین به اضافه مقاومت سیم زمین. اختلاف سطح میل: عبارت است از ولتاژی که در ضمن عبور جریان از زمین کننده بین میل و زمین هم سطح به وجود می‌آید. اختلاف سطح زمین: عبارت است از اختلاف پتانسیل هرنقطه از زمین بین زمین همسطح و میل. اختلاف سطح تماس: عبارت است از قسمتی از ولتاژ میل که توسط انسان برداشت می‌شود. اختلاف سطح قدم: عبارت است از قسمتی از ولتاژ میل که توسط فاصله دو پا (تقریبا یک متر) می‌شودبطوری که قسمتی ازجریان زمین در اثر این ولتاژ ازبدن انسان یا حیوان که دوپا بسته می‌شود. مقاومت ویژه: مقاومت ویژه زمین مقاومتی مکعبی به ابعاد یک متر (در هرضلع) واندازه گیری شده در دو زمینهای گوناگون باهم متفاوت می‌باشد این تاثیرات سبب همبستگی زمین لبعاد ذرات خاک، دانسیته بسته بندی، مقدار رطوبت، دمای وبیشترازهمه ترکیب شیمیایی زمین، مربوط به مقدارالکترولیت زمین وهمچنین مقدار آب آن است، دراکثر موارد مخلوط یا طبقاتی از انواع مختلف خاک وجود دارد.

انواع زمین کردن: ۱) زمین کردن حفاظتی ۱. ۱) زمین کردن برای ارتینگ ۱. ۲) زمین کردن برای صاعقه ۲) زمین کردن الکتریکی

زمین کردن حفاظتی: عبارت است از زمین کردن کلیه قطعات فلزی تاسیسات الکتریکی که در ارتباط مستقیم (فلز به فلز) با مدار الکتریکی ندارد. این زمین کردن به خصوص برای حفاظت اشخاص در مقابل اختلاف تماس زیاد بکار برده می‌شود. بدین منظور در پست‌های فشار قوی باید تمام قسمت‌های فلزی که در نزدیکی و همسایگی با فشارقوی قرار گرفته اند وامکان تماس عمدی و سهوی با آن‌ها موجود است به تاسیسات زمینی که برای این منظور احداث شده است (زمین حفاظتی) متصل و مرتبط کرده اند این قسمت‌ها عبارت اند از ستون‌ها و پایه‌های فلزی و درب‌ها و نرده‌های فلزی، قسمتهای فلزی دسترس تمام تمام دستگاهای اندازه گیری ایزولاتورها، مقره‌های عبوری، بخصوص قسمت‌های فلزی که برای کار کردن با دستگاه باید آن‌ها را لمس کرد و در دست گرفت مثل چرخ‌های فرمان واقسام تنظیم کننده و رگولاتورها، دسته کلید‌ها و ...، زیرا دراین قسمت‌ها دراثر جریان عبور خیلی کم نیز عضلات دست بطوری منقبض می‌شود که باز کردن و رهائی پیدا کردن از آن غیر ممکن ومحال بنظرمی رسد وعاقبتی وخیم واسفناک برای تماس گیرنده در پیش خواهد داشت.

بدین منظور و برای جلوگیری از هرگونه حادثه‌ای باید زمین حفاظتی بنحوی تاسیس گردد که قسمتی از مسیر جریان که توسط اعضای بدن انسان اتصالی می‌شود (دست وپا ویا دو دست وپا) دارای تفاوت پتانسیل یا افت ولتاژ زیاد نباشد افت ولتاژ بستگی به قدرت ونوع ارتباط شبکه با زمین دارد و درهرحال مقدار پست معلوم و ثابت و قابل محاسبه و در ضمن المقدور کوچک نگهداشته شود بطور مثال اگر مقره عبور که در دیوار مرطوبی نصب شده است بشکند وسیم فشار قوی با دیوار تماس پیدا کند وجریان اتصال زمین در این حالت ۲۵ آمپر و مقاومت هر متر دیوار ۱۰ اهم باشد مابین دو نقطه از دیوار که انسان با آن تماس دارد (فاصله دست و پا تقریبا دو متر) اختلاف سطحی برابر با ۵۰۰ = ۲۵ × ۲ × ۱۰ ولت بوجود می‌آید که مسلما برای انسان خطرناک است، ولی اگر پایه فلزی مقره که به دیوار محکم شده بوسیله یک سیم نسبتا ضخیم به زمین وصل شود.

درموقع اتصال بدنه یا اتصال زمین قسمت عمده جریان اتصال از این سیم عبور خواهد کرد و کلیه قسمتهای دیوار هم پتانسیل سیم در آن نقطه خواهد شد؛ لذا افت ولتاژ در امتداد دیوار ناچیز شده و برای انسان خطر ایجاد نخواهد کرد. عامل موثر خطر برای انسان یا هر موجود زنده دیگر جریان می‌باشد که البته وجود اختلاف سطح است که باعث عبور این جریان می‌گردد. ولی در برق گرفتگی فشار قوی جریانهایی از یک تا ۱۰۰ آمپر و بیشتر ممکن است از بدن انسان عبور کند. بدون اینکه مستقیما باعث از کار افتادن قلب شود. ولی در عوض این جریانهای شدید باعث خراب کردن و سوزاندن یافتهای بدن بخصوص تجزیه آب بدن می‌شود وبه کلیه‌ها آسیب فراوان می‌رساند در ضمن عبور جریان زیاد از بدن باعث سوزاندن محل ورود و زخم برداشتن عمیق در محل خروج جریان می‌شود که ممکن است منعاقبا منجرب به مرگ گردد. بد نیست متذکر شویم که بعضی از حیوانات بخصوص اسب‌ها در مقابل جریانهای زمین حساس‌تر و مستعد‌تر از انسان‌ها می‌باشند که شاید این مستعد بودن به علت بزرگتر بودن فاصله قدم آن‌ها و اختلاف سطح قدمی که آن‌ها اززمین برداشت می‌کنند باشد.

زمین کردن الکتریکی: زمین کردن الکتریکی یعنی زمین کردن نقطه‌ای از دستگاه‌های الکتریکیو ادوات برقی که جزئی از مدار الکتریکی می‌باشد. مثل زمین کردن مرکز ستاره سیم پیچی ترانسفورماتور ویا ژنراتور و یا زمین کردن سیم مشترک دو ژنراتور جریان داِم سری شده (MP). زمین کردن الکتریکی دستگاه‌ها بخاطر کار صحیح دستگاه‌ها و جلوگیری از ازدیاد فشار الکتریکی فازهای سالم نسبت به زمین در موقع تماس یکی از فاز‌ها با زمین می‌باشد.

زمین کردن مستقیم: این نوع زمین مثل وصل کردن مستقیم نقطه صفر ترانسفورماتور و یانقطه‌ای از سیم رابط بین دو ژنراتور جریان دائم به زمین.

زمین کردن غیر مستقیم:

مانند اتصال صفر ژنراتور توسط یک مقاومت بزرگ به زمین با اتصال نقطه صفر ستاره ترانسفورماتور توسط سلف بزرگ به زمین (سلف بترسن یا پیچک محدود کننده جریان نامی). زمین کردن باز: در این نوع زمین کردن نقطه صفر اصولا هر نقطه از شبکه الکتریکی که دارای پتانسیل نسبت به زمین است توسط یک فیوز فشار قوی (الکترود جرقه گیر) به زمین وصل می‌شود. تاموقعی که مدار فیوز باز است بعضی در حالت کار عادی شبکه ارتباط شبکه با زمین باز است، ولی در موقعی که ولتاژ زیادی شبکه را تهدید می‌کند مدار فیوز به کمک جرقه بسته می‌شود و شبکه مستقیما با زمین ارتباط برقرار می‌کند. برق گیرهای فشارقوی انواع این فیوز‌ها می‌باشد.

 

 

برای خواندن قسمت دوم این متن، سیستم ارت و صاعقه گیر (۲) را مشاهده نمایید.

ارت وچاه ارت چیست؟

وظيفه اصلي سيستم ارتينگ اين است که هر جريان الکتريکي که وارد اين سيستم شد را به طور کامل به زمين منتقل کند.سيستم ارتينگ متشکل از چاه ارت و سيم متصل به چاه ميباشد.

اگر ما بدنه تمام دستگاههاي برقي اعم از صنعتي و مخابراتي و خانگي و…و يا به طور کلي هرنوع مصرف کننده برق را توسط يک رشته سيم به سيم اتصال به زمين متصل کنيم،يک سيستم ارتينگ ايجاد کرده ايم.

هدف از ايجاد اين سيستم اين است که اگر هريک از سيم هاي فاز و يا سيم نول به هر طريقي به بدنه دستگاه اتصال يابد و مدار الکتريکي مورد نظر دچار نشتي جريان شود؛اين نشتي جريان توسط سيم ارت به زمين منتقل شده و از برق گرفتگي و يا در مواردي اتصالي دستگاه جلوگيري مي شود.

در مواردي به اشتباه بدنه مصرف کننده هاي خانگي را به لوله هاي آهني آب و يا گاز و يا حتي به اسکلت ساختمان اتصال مي دهند که اين کار بسيارخطرناکي است که منجر به برق گرفتگي هاي کشنده ميشود.

درهنگام اتصال کامل سيم هاي فاز به سيم ارت فيوز مربوط به آن فاز عمل کرده و جريان را قطع مي کند و در هنگام اتصال کامل سيم نول به سيم ارت اگر مدار ارتينگ داراي فيوز محافظ جان(FI )باشد،اين فيوز از ۳۰ ميلي آمپر نشتي جريان به بالا را قطع مي کند و باعث قطع کامل جريان فاز و نول ميشود.

لازم به ذکر است که سيم ارت و سيم نول به ظاهر از نظراينکه بي برق هستند بسياربه يکديگر شبيه هستند ولي در عمل دوسيم مستقل از هم وعملکردي متفاوت از يکديگر دارند؛و هيچگاه نمي توان از يکي بجاي ديگري استفاده کرد.

سيستم ارتينگ امروزه کاربردي همانند خود برق را داراست و از اهميت بسيار ويژه اي برخوردار است.چنانکه در مخابرات به سيستمهاي ارتينگ بسيار حساس و دقيق براي جلوگيري نويز در شبکه نياز است و نيز در شبکه هاي انتقال و توزيع برق کاربرد فراوان دارد؛شبکه هاي برق گير بدون سيم ارت عملا بلا استفاده هستند.

روشهای اجرای ارت (زمین حفاظتی)

بطور كلي جهت اجراي ارت و سيستم حفاظتي دو روش كلي وجود دارد كه ذيلاً ضمن بيان آنها ، موارد استفاده و تجهيزات مورد نياز هر روش و نحوه اجراي هر يك بيان مي‌گردد .

۱ـ زمين عمقي : در اين روش كه يك روش معمول مي باشد از چاه براي اجراي ارت استفاده مي شود.

۲- زمين سطحي: در اين روش سيستم ارت در سطح زمين (براي مناطقي كه امكان حفاري عميق در آنها وجود ندارد) و يا در عمق حدود ۸۰ سانتيمتر اجرا مي گردد. در چه شرايطي از روش سطحي براي اجراي ارت استفاده نمائيم ؟ در مكانهايي كه : ـ فضاي لازم و امكان حفاري در اطراف سايت وجود داشته باشد . ـ ارتفاع از سطح دريا پائين باشد مانند شهرهاي شمالي و جنوبي كشور . ـ پستي و بلندي محوطه سايت كم باشد . ـ فاصله بين دكل و سايت زياد باشد . با توجه به مزاياي روش سطحي اجراي ارت به اين روش ارجحيت دارد .

 

اجرای ارت به روش عمقی

 

۱-انتخاب محل چاه ارت : چاه ارت را بايد در جاهايي كه پايين‌ترين سطح را داشته و احتمال دسترسي به رطوبت حتي‌الامكان در عمق كمتري وجود داشته باشد و يا در نقاطي كه بيشتر در معرض رطوبت و آب قرار دارند مانند زمينهاي چمن ، باغچه‌ها و فضاهاي سبز حفر نمود. ۲- عمق چاه با توجه به مقاومت مخصوص زمين ، عمق چاه از حداقل ۴ متر تا ۸ متر و قطرآن حدودا ۸۰ سانتيمتر مي تواند باشد. در زمين هايي كه با توجه به نوع خاك داراي مقاومت مخصوص كمتري هستند مانند خاكهاي كشاورزي و رسي عمق مورد نياز براي حفاري كمتر بوده و در زمينهاي شني و سنگلاخي كه داراي مقاومت مخصوص بالاتري هستند نياز به حفر چاه با عمق بيشتر مي باشد. براي اندازه گيري مقاومت مخصوص خاك از دستگاههاي خاص استفاده مي گردد. در صورتي كه تا عمق ۴ متر به رطوبت نرسيديم و احتمال بدهيم در عمق بيشتر از ۶ متر به رطوبت نخواهيم رسيد نيازي نيست چاه را بيشتر از ۶ متر حفر كنيم . بطور كلي عمق ۶ مترو قطر حدود ۸۰ سانتيمتر براي حفر چاه پيشنهاد مي گردد.

محدوده مقاومت مخصوص چند نوع خاك در جدول زير آمده است. نوع خاك                           مقاومت مخصوص زمين ( اهم متر ) باغچه‌اي                                             ۵ الي ۵۰ رسي                                                 ۸ الي ۵۰ مخلوط رسي ، ماسه‌اي و شني             ۲۵ الي ۴۰ شن و ماسه                                      ۶۰ الي ۱۰۰ سنگلاخي و سنگي                          ۲۰۰ الي ۱۰۰۰۰

۳- اتصال سيم به صفحه مسي اتصال سيم به صفحه مسي بسيار مهم مي باشد و هرگز و در هيچ شرايطي نبايد اين اتصال تنها با استفاده از بست ، دوختن سيم به صفحه و يا … برقرار گردد.بلكه حتما بايد سيم به صفحه جوش داده شود و براي استحكام بيشتر با استفاده از ۲ عدد بست سيم به صفحه ( رديف ۱۵ جدول مصالح مورد نياز )بسته شده و محكم گردد.براي جوش دادن قطعات مسي به يكديگر از جوش برنج يا نقره استفاده شود و در صورت عدم دسترسي به اين نوع جوش از جوش (Cadweld) استفاده گردد .

۴- حفر چاه ارت با توجه به شرايط جغرافيايي منطقه چاهي با عمق مناسب و در مكان مناسب (با توجه با راهنماي انتخاب محل چاه ارت ) حفر گردد. شياري به عمق ۶۰سانتيمتر از چاه تا پاي دكل براي مسير سيم چاه ارت تا برقگير روي دكل همچنين براي سيم ارت داخل ساختمان حفر نمائيد. در صورتي كه مسير ۲ سيم مشترك باشد بهتر است مسير دو سيم ايزوله گردند. همينطور مسير سيمها بايد كوتاهترين مسير بوده و سيم ميله برقگير و ارت حتي الامكان مستقيم و بدون پيچ و خم باشد و نبايستي خمهاي تند داشته باشد و در صورت نياز به خم زدن سيم در طول بيش از ۵۰ سانتيمتر انجام گردد.

۵- پر نمودن چاه ارت ۱-۵-ابتدا حدود ۲۰ ليتر محلول آب و نمك تهيه و كف چاه ميريزيم بطوريكه تمام كف چاه را در برگيرد بعد از ۲۴ ساعت مراحل زير را انجام مي دهيم . ۲-۵- به ارتفاع ۲۰ سانتيمتر از ته چاه را با خاك رس و يا خاك نرم پر مينمائيم. ۳-۵- به مقدار لازم (حدود ۴۵۰كيلو گرم معادل ۱۵ كيسه ۳۰ كيلو گرمي)بنتونيت را با آب مخلوط كرده و بصورت دوغاب در مياوريم و مخلوط حاصل را به ارتفاع ۲۰ سانتيمتر از كف چاه ميريزيم هر چه مخلوط حاصل غليظ تر باشد كيفيت كار بهتر خواهد بود. ۴-۵-صفحه مسي را به ۲ سيم مسي نمره ۵۰ جوش ميدهيم اين سيمها يكي به ميله برقگير روي دكل و ديگري به شينه داخل ساختمان خواهد رفت بنابراين طول سيم ها را متناسب با طول مسير انتخاب مي نمائيم. ۵-۵- صفحه مسي را بطور عمودي در مركز چاه قرار مي دهيم ۶- ۵-اطراف صفحه مسي را با دوغاب تهيه شده تا بالاي صفحه پر مي نمائيم ۷-۵- لوله پليكاي سوراخ شده را بطور مورب در مركز چاه و در بالاي صفحه مسي قرار مي دهيم و داخل لوله پليكا را شن ميريزيم تا ۵۰ سانتيمتر از انتهاي لوله پر شود اين لوله براي تامين رطوبت ته چاه مي باشد و در فصول گرم سال تزريق آب از اين لوله بيشتر انجام گردد. لازم بذكر است در مواردي كه چاه ارت در باغچه حفر شده باشد و يا ته چاه به رطوبت رسيده باشد و يا كلا در جاهايي كه رطوبت ته چاه از بالاي چاه يا از پايين چاه تامين گردد نيازي به قراردادن لوله نمي باشد . ۸- ۵-بعد از قراردادن لوله پليكا به ارتفاع ۲۰ سانتيمتر از بالاي صفحه مسي را با دوغاب آماد شده پر مينمائيم. ۹-۵-الباقي چاه را هم تا ۱۰ سانتيمتر بر سر چاه مانده ، با خاك معمولي همراه با ماسه يا خاك سرند شده كشاورزي پر مي نمائيم و ۱۰ سانتيمتر از چاه را براي نفوذ آب باران و آبهاي سطحي به داخل چاه با شن و سنگريزه پر مي نمائيم . روئ چاه مخصوصا در مواقعي كه از لوله پوليكا استفاده نمي گردد نبايد آسفالت شده و يا با سيمان پر گردد. ۱۰-۵-داخل شيار هاي حفاري شده را با خاك سرند شده كشاورزي يا خاك نرم معمولي و يا خاك معمولي مخلوط با بنتونيت پر نمائيد

۶-نصب شينه و ميله برقگير شينه داخل ساختمان بايد توسط مقره هايي از ديوار ساختمان ايزوله گردد.قطر و طول شينه بستگي به تعداد انشعابات داخل ساختمان دارد .(تمامي تجهيزات داخل ساختمان بايستي بطور جداگانه و موازي به اين شينه متصل گردد.)در حالتيكه دكل روي ساختمان قرار داشته باشد سيم ميله برقگير نبايستي از داخل ساختمان برده شود بلكه بايد خارج از ساختمان سيم كشيده شود و همينطور مسير عبوري سيم ارت به داخل ساختمان تا شينه ورودي ساختمان بايد عايق دار باشد.در پاي دكل توسط بست ، سيم ميله برقگير به يكي از پايه هاي دكل خيلي محكم متصل شود و تا بالاي دكل به ميله برقگير متصل گردد. لازم بذكر است مسير ميله برقگير از كابلهايي كه به آنتنها مي روند بايد جدا باشد .

اجرای ارت به روش سطحی

هفت روش براي اجراي زمين سطحي وجود دارد كه عبارتند از : ۱- ROD

۲- RING

۳-  پنجه اي (شعاعي)

۴-مختلط

۵-  حلزوني

۶- الكتروشيميايي

۷- شبكه اي

اجراي ارت به روش ROD كوبي

مصالح مورد نياز مصالح مورد نياز همانند روش عمقي مي باشد با اين تفاوت كه به جاي صفحه مسي از ميله هاي مغز فولادي ۵/۱ متري و با قطر ۱۴ ميليمتر و با روكش مس استفاده مي نمائيم. روش اجرا كانالي به عمق ۸۰ سانتيمتر و عرض ۴۵ سانتيمتر و طول X حفر مي نمائيم طول كانال را به دو روش ميتوان تعيين نمود.

الف – اندازه گيري مقاومت مخصوص خاك و انجام محاسبات لازم

ب – به روش تجربي كه در ادامه شرح داده مي شود.

ج- چنانچه سايت داراي دكل خود ايستا مي باشد براي حفر كانال از فاصله بين اتاق تجهيزات و دكل و همچنين اطراف دكل استفاده شود .

د- چنانچه دكل روي ساختمان قرارداشته حفاري با در نظر گرفتن اتاق دستگاه و دكل در مسيري كه زمين رطوبت بيشتري دارد انجام گيرد.

ه – پس از آماده شدن كانال ۲ ميله به فاصله ۳متر از يكديگر در زمين ميكوبيم به گونه اي كه حدود ۱۵ سانتيمتر از ميله ها بيرون بمانند سپس ۲ميله را با كابل مسي يا كابل برق به هم وصل نموده و با دستگاه ارت سنج مقاومت زمين ايجاد شده را اندازه ميگيريم ، چنانچه مقاومت نشان داده شده با دستگاه بالاي ۴ اهم بود ميله ديگري به فاصله ۳ متر از ميله دوم ميكوبيم و با اتصال ۳ ميله به هم مقاومت زمين ايجاد شده را اندازه گيري مي نمائيم . اينكار را تا زماني كه مقاومت اندازه گيري شده به زير ۴ اهم برسد ادامه مي دهيم بعد از آنكه به تعداد كافي ميله كوبيده شد سيمي را كه به شينه مسي نصب شده در اتاق دستگاه متصل است به تك تك ميله ها جوش داده و به سمت دكل ميبريم.

و – براي پر نمودن كانال ابتدا با بنتونيت روي سيم مسي را پوشانده (در زمينهايي كه رطوبت كافي ندارند) و سپس با خاك سرند شده كشاورزي يا خاك نرم كانال را پر مي نمائيم.

ز – مقاومت زمين اجرا شده را اندازه گيري نموده و ثبت مينمائيم ( بعد ازپر كردن كانال مقاومت زمين اندازه گيري شده كاهش خواهد داشت و بايد كمتر از ۳ اهم باشد.)

نكته : در مناطق سردسير عمق كانال حفاري شده و بطور كلي مسير عبور كابل مسي خيلي مهم مي باشد و نبايد در معرض يخبندان قرار گيرد . تاثير كاهش درجه حرارت بر افزايش مقاومت سيستم زمين به شرح زير مي باشد .

ساير روش ها: روش هاي ديگر در مناطق كوهستاني و سنگلاخي و مكانهاي خاص كاربرد دارد كه بنا به مورد با بازديد از محل و اندازه گيريهاي لازم ميتواند طرح مناسب تهيه گردد

اجراي ارت در ارتفاعات

ارتفاعات كشور را با توجه به نوع زمين و خاك ميتوان به سه دسته تقسيم كرد. ۱-ارتفاعات خاكي كه امكان حفاري و كوبيدن ميله مغز فولادي در آنها وجود دارد. ۲-ارتفاعات سنگلاخي كه امكان حفاري عميق در آنها وجود ندارد ولي ميتوان شيار ايجاد كرد. ۳-ارتفاعات صخره اي براي حالت اول : به يكي از روش هاي حفر چاه يا كوبيدن ROD ميتوان سيستم ارت را اجرا نمود در حالت دوم شيارهايي بصورت ستاره و پنجه اي ايجاد نموده و تسمه مسي را در داخل شيار ها خوابانده و براي كاهش مقاومت روي تسمه را با مخلوط خاك و بنتونيت مي پوشانيم . نكته : كليه اتصالات در زير خاك بايد به يكديگر جوش داده شود . روش اول : در زمينهاي صخره اي كه امكان حفاري وجود ندارد با مصالح ساختماني كانال ساخته، تسمه مسي را در كف كانال خوابانده و كانال را با بنتونيت پر مي نمائيم . طول كانال يا كانالها بايد به اندازه اي باشد كه مقاومت اندازه گيري شده زير ۳ اهم گردد. براي گرفتن نتيجه مطلوب ميبايستي داخل كانال بصورت مصنوعي دائما مرطوب نگهداشته شود. روش دوم: روش شبكه اي است بدين صورت كه ابتدا شبكه شطرنجي با سيم مسي  بطوريكه نقاط اتصال به هم جوش داده شده درست كرده سپس با مصالح ساختماني آنرا در زمين با بنتونيت به ارتفاع ۴۰cm بطوريكه ابتدا ۲۰cm بنتونيت ريخته سپس شبكه ساخته شده را قرار داده و روي آنرا هم تا ۲۰cm با بنتونيت مي پوشانيم و انشعابهاي لازم جهت دكل و سايت ونقاط ديگر از آن گرفته ميشود متغيير هاي x و y به ميزان مقاومت خوانده شده بستگي دارد .

نكات عمومي و مهم در خصوص سيستمهاي ارت ۱-كليه اتصالات با مفتول برنج يا نقره جوشكاري گردد.سطح جوش بايد CM 6 باشدو جهت اتصالات وجوشكاري رعايت گردد(در مواردي كدولد توصيه ميشود). ۲-ازهرپايه دكلهاي خودايستا هم فونداسيون دكل توسط سيم مسي و بست مخصوص به سيستم ارت و هم پاي دكل به سيستم ارت جوشكاري گردد. ۳-سيم ميله برقگير ازپايه اي كه آنتنهاي كمتري نصب مي شود و با كابلهاي روي لدر حداكثرفاصله را داشته باشد،بدون خمش درمسير ومستقيما به رينگ داخل كانال و از كوتاهترين مسير توسط جوش متصل گردد. ۴-ميله برقگير روي دكل در بالاترين نقطه دكل(با رعايت مخروط حفاظتي با زاويه ۴۵ درجه ) بطوريكه تجهيزات راكاملا پوشش دهد،قرارگيرد و جنس آن تمام مس با آلياژ استاندارد به قطرmm 16 و طول آن بستگي به ارتفاع نصب انتنهاي روي دكل دارد. ۵-شعاع خم سيم مسي حداقل CM20 وزاويه قوس حداقل ۶۰ درجه رعايت گردد(رعايت زاويه خمش سيم مسي ) ۶- پايه‌ها و نقاط ابتداوانتهاي لدر افقي به سيستم گراند متصل گردد. ۷-كليه كابلهاي ورودي به سالن دستگاه توسط بست گراند به بدنه دكل و ابتداي لدر افقي(بعد از محل خم شدن كابل)گراند شوند. ۸-به هيچ عنوان در روي دكل،جوشكاري صورت نگيرد. ۹-اتصال از شبكه گراند سيستم اجرا شده به تانكر سوخت ديزل ژنراتور، تانكر آب هوايي ، اسكلت فلزي ساختمان و در و پنجره هاي اتاق دستگاه صورت گيرد. ۱۰-اگر سيستمي‌ازقبل‌اجرا شده باشد،سيستم قديم به‌جديد در عمق‌خاك متصل گردند. ۱۱-سيم‌ارت‌ درروي زمين بايد باروكش‌وسيم‌داخل‌كانالها‌ بايد بدون روكش و مستقيم كشيده شود. ۱۲-پركردن كانال بايد با خاك سرند شده كشاورزي يا خاك نرم انجام گردد. ۱۳-ارتفاع نصب شينه مسي CM 50 ازكف تمام شده باشد. ۱۴-شينه داخل اتاق حدالمقدور به چيدمان دستگاهها نزديك باشد. ۱۵-ازهر دستگاهي جداگانه سيم ارتي به شينه متصل گردد ( قطر و طول شينه گراند بستگي به تعداد انشعابات آن دارد). ۱۶- در دكلهاي مهاري پر ظرفيت ، مهارهاي دكل بايستي توسط بست مخصوص به گراند اتصال يابد. ۱۷- جهت استفاده ترانس برق شهر در ايستگاههاي مخابرات بايستي گراند جداگانه اجرا گردد. ۱۸- در سايتهاي کامپوتری جهت اجراي سيستم زمين حتي المقدور بايستي از يك زمين با سطح يكنواخت ( بدون شيب ) استفاده نمود. ۱۹- در ايستگاهها بين نول و گراند نبايستي اختلاف ولتاژ وجود داشته باشد. ۲۰- در دكلهاي پر ظرفيت كه ابعاد قسمت بالاي دكل بيشتر از m 2 مي‌باشد نياز به نصب يك عدد برقگير اضافي در سمت مقابل برقگير اول مي‌باشد. ۲۱- در سيم‌كشي داخل محوطه سايت هاي کامپوتری براي چراغهاي روشنايي و ساير موارد بايد از كابل زميني استفاده گردد و در ايستگاههاي بالاي كوه و نقاط دور از شهر نبايد از چراغهاي روشنايي خياباني استفاده شود. ۲۲- استاندارد قابل قبول آزمايش و تحويل اتصال زمين براي سايتهاي كوچك زير ۱۰ اهم و براي سايت هاي بزرگ و مهم زير ۳ اهم مي‌باشد

انواع سیستم های اتصال زمین در شبکه های فشار ضعیف

 

انواع سیستم های اتصال زمین در شبکه های فشار ضعیف

 

:TNسیستم

 در این سیستم منبع نیرو در پست یا نیروگاه به صورت به صورت مستقیم به زمین وصل شده است و بدنه فلزی تجهیزات توسط هادی

 به زمین متصل می باشد PEN یا PE

 

 به سه زیر سیستم تقسیم می شودPENسیستم

                                                                                                                         PENیکی می باشد N ,PE هادی حفاظتی     TNC  (1

 جدا باشدN,PE هادی حفاظتی TNS (2

 ابتدا مشترک و سپس جدا می شوندN,PE هادی حفاظتی TNC-S  (3

می باشدTNسیستم اتصال زمین شبکه ی برق ایران

 به صورت مجزا به سیستم زمین متصل شده است PE,Nنکته : درسراسر سیستم هادی

TNC-S

 که هزینه کمتر می باشد TNC-Sاز بین سیستم های گفته شده سیستم

 باید بدون واسطه به زمین متصل گردد PEدر این سیستم هادی حفاظتی

2) سیستم TT:

سیستم نیرو یا منبع انرژی در یک نقطه ارت می گردد وهر یک از قسمت های فلزی از تجهیزات در دسترس به طور محلی ارت می گردد

این سیستم جز در موارد خواص توصیه نمی شود ونیاز به تجهیزات قوی دارد.در بیمارستان ها از این سیستم استفاده می شود برای وسایل های خاص

3)سیستم IT:

در این سیستم منبع انرژی یا نیرو یا به طو کلی ارت نمی گردد یا توط یک امپدانس بزرگ ارت می شود وقسمت های فلزی تجهیزات در دسترس نیز به طور جداگانه ارت می شود استفاده از این سیستم برای شبکه های عمومی برق ممنوع است موارد استفاده از این سیستم در اتاق های عمل و نظایر آن در بیمارستان ها ودر صنعت نیز در مواردی که نیاز است اولین اتصالی منجر به قطع خط تولید نگردد استفاده می شود

ریسک برق گرفتگی را پایین می آورد ولی تجهیزات حفاظتی گرانی دارد

  IT مزایای

محدود شده است IS_C  جریان اتصال کوتاه پایین به دلیل باز گذاشتن نقطه خنثی  ریسک آتش سوزی و برق گرفتگی برای خطای اول پایین می باشد بروز خطا باعث بی برق نمی شود

 ITمعایب

1_بهره برداری پیچیده و حفاظت گران

2_برای خطای دوم ایمن نیست

3_تجهیزات در این سیستم گران

اهمیت نقطه زمین وقتی ظاهر می شود که در شبکه های برق یک اتصال فا به زمین اتفاق افتد در این حالت جریان فاز معیوب از طریق زمین به نقطه یخنثی ترانسفورماتور برگشت داده می شود که می توان با وسیله ی حفاظتی ارزان قیمت مانند فیوزها این اتصالی را قطع نماید.در صورت عدم نقطه خنثی به زمین وصل نشده باشد جریان اتصالی به علت وجود عدم مسیر برگش ناچیز و خیلی کم تر از جریان معمولی بوده و فیوزهای به کار رفته مدار قطع نمی کنداین امر موجب بالا رفتن ولتاژهای سالم نسبت به زمین می شود و برای تشخیص خطا ناگذیر به استفاده از وسایل حفاظتی گران قیمت خواهد بود

نکته: عبور جریان عامل اصلی در شدت برق گرفتگی می باشد ومنشع عبور جریان الکتریکی اختلاف پتانسیل بین دو نقطه است

محاسبه مقاومت الکترود زمین

محاسبه مقاومت الکترود زمین

1-میل سطحی:

این میل تشکیل شده از یک یا چند سیم مفتولی یا تسمه و یا طناب فولادی روی اندود که در عمق کم (حدود 50 سانت متر تا 100 سانتی متر) در زمین چال می شود. وممکن است به صورت ساده (خطی),اشعه ای (پنجه ای ),کمربندی,غربالی ویا ترکیبی از آن ها باشد.

طول یا ابعاد میل سطحی بستگی به مقدار گسترده مورد نیاز دارد.

مقاومت گسترده میل سطحی ساده (خطی) را می توان در شرایطی که زمین تا سطح میل یخ زده باشد اگر رابطه زیر را محاسبه کرد:

مقاومت گسترده میل گرد ساده بر حسب اهم R

قطر میل برحسب متر d:طول میل برحسب متر و L

استفاده شود در رابطه فوق bاگر ازمیل تسمه ای به پهنای

مثال: یک میل سطحی از تسمه  تخت فلزی بطول  L=100m وپهنای  b=2 cmکه در عمق یک متری زمین یک متری زمین چال شده است در صورتیکه مقاومت مخصوص زمین  .mΩp=100  باشد برابر با

در صورتیکه سطح مقطع میل سطحی از 100 سانتی متر مربع بزرگتر باشد.میتوان برای تعیین مقاومت گسترده میل از رابطه ساده روبرو استفاده کرد

میل سطحی بهتر است کاملا صاف و افقی در زمین قرار گیرد و در صورتیکه میل دارای انشعاب هایی می باشد (مثل پنجه ای )باید بخاطر جلوگیری از اثر متقابل اشعه ها بر یک دیگر زاویه  بین اشعه ها از 60 درجه کمتر نشود.به عبارت دیگر تعداد اشعه ها نباید از 6 عدد تجاوز کند . معمولا در پست های فشار قوی از 4 اشعه با زاویه 90درجهاستفاده می شود

در این صورت مقاومت  گسترده میل از رابطه زیر بدست می آید.

اگر از میل غربالی یا توری استفاده می شود.بهتر است که عرض توری حداقل برابر صفرنصف طول باشد.

متناسب با خانه های غربال برابر است با K   طول و عرض میل غربالی است و فاکتور B,L  و

2-میل عمقی :

این میل که در اعماق زمین چال می شود بر دو نوع است.میل میله ای و میل صفحه ای.

الف: میل میله ای :

که تشکیل شده از یک میله .لوله- یا هر پروفایل دیگری از آهن سفید که بطور عمودی در زمین کوبیده می شود و طول و تعدادی  آن بستگی به مقاومت گسترده لازم دارد. مقاومت گسترده یک میل میله ای بر حسب اهم برابر است با

که

قطر لوله یا مفتول برحسب متر می باشدD طول میل برحسب متر                                                     h

ب) میل صفحه ای

میله صفحه ای از ورق آن روی اندود(آهن سفید)ویا مسی به ضخامت 3 میلی متر تشکیل شده و بطور عمودی در زمین چال می شود.

می باشد .5m×1m ویا 1m×1m ابعاد آن متناسب با مقاومت گسترده لازم

در موقع قرار دادن صفحه در زمین باید دقت کرد که لبه بالای صفحه حداقل یک متر زیر سطح زمین قرار گیرد. در این صورت مقاومت گسترده میل صفحه ای برابر است

عرض صفحه است A که در آن

ج)الکترود گرافیکی:

الکترود های ارتقاء یافته برای خاک های کم رسانا و هدایت الکتریکی پایین (الکترود گرافیتی ) .گرافیت به علت خاصیت انتقال حرارتی و الکتریکی بالا در برابر مواد شیمیایی غیرقابل آسیب با خنثی عمل می کند.وبعنوان الکترود زمین خوب عمل می نماید.(به علت قابلیت نفوذ یکنواخت آن درون صخره های سنگی ).این الکترود نوعی هسته ی گرافیکی سخت است که بایک لایه املاح (نمک) وپودر گرافیت اطرافش پوشانده شده است ودر عین حال مانع وارد شدن آسیب های مکانیکی در حین نقل وانتقال یا نصب می شود ونیز رسانای الکترود ا بالا می برد.

همین عملکرد در مورد نفوذ پذیری مورد استفاده قرار می گیرد.میله اتصال تست نصب شده درون چاه ارت توسط سیم مسی به قطر 8-10 میلیمتر وبا تسمه  مسی به ابعاد2×30میلیمتر محکم می شود. جهت افزایش دوام وکارایی الکتود گرافیتی .گودال می بایست از خاک گرافیت و پودر خاص گرافیت جهت اتصال زمینی پر شود.

روش های اتصال سیم ارت به زمین

روش کوبیدنی (میله ای- الکترودی)

 

این روش بیشتر در مکان های که باعث سست بودن خاک و امکان کندن چاه نباشد می توان الکترود را در زمین کوبید در این روش چون امکان کوبیدن یک میله بلند مثلا 10یا 15  متری مشکل است از چند میله کوتاه  که به صورت دایره ای وبه فاصله حداقل 2.5 تا 3 متر می باشد کوبیده و در نهایت آنها ا به صورت موازی به هم اتصال داد.

 

روش دفنی :

 

از این روش در زمین هایی که حفر چاه ویا دفن کردن هادی امکان داشته باشد استفاده می شود. وبه دو صورت سطحی و عمقی می باشد.

 

استفاده از چاه ارت(صفحه ای-مشبک-کلافی)

 

سطحی که بیشتر در زمین های مردابی ویا به صورت کانال روی زمین (تسمه ای ,پاغازی,سیم خوابیده شده)در این موارد عمیق دفن معمولا 0.5 متر انتخاب می شود

 

سیم اتصال زمین سیار

 

از این روش بیشتر در هنگام  کار بر روی شبکه هوایی استفاده می کنند

 

اتصال زمین های سیار باید از سیم های لخت مسی افشان وقابل انعطاف ساخته شده باشند.ودارای استقامت حرارتی لازم جهت اتصال کوتاه باشند.

 

سطح مقطع سیم اتصال زمین سیاراز فرمول زیر بدست می آید

 

حداکثر جریان پایدار اتصال کوتاه دستگاه برحسب آمپر I  سطح مقطع هادی برحسب میلیمتر مربع        s

 

بیشترین زمان عملکرد رله های دستگاه برحسب ثانیه که به هرحال سطح مقطع مذکور نباید از 25میلیمتر مربع کمتر باشد T

 

تمام هادی های اتصال زمین سیار (جهت  اتصال کوتاه تمام فاز ها و وصل به سیستم زمین) باید دارای گیره های مخصوص باشد.

 

1-مجموعه اتصال زمین سیار باید شماره گذاری شوند و درمحل مشخص نگهداری شوند.(به علت اینکه در پایان کار یا در موقع تعمیر اجزایی فراموش نشود)

 

2- قطع و وصل کردن سکسیونرهای اتصال زمین  و همچنین اتصال سیار باید طبق نقشه اجرایی انجام شود.

 

3- باز وبست کردن اتصال زمینهای سیار در ایستگاه های با ولتاژبالای 1000ولت باید توسط دو نفر انجام پذیرد.

 

4- بستن اتصال زمین سیار را بایستی بلافاصله پس از کنترل نبودن ولتاژانجام داد.

 

شرایط انتخاب میله ها:

 

درانتخاب نوع میله ها باید به مواد موجود درخاک توجه کرد و آنگاه درمورد گالوانیزه بودن ویا دارای روکش دار بودن ونوع فولادی و….. توجه داشت

 

مشکلات میله ها:

 

مشکلات استفاده از الکترود های میله ای عبارت است از

 

3_کوبیدن آن ها در داخل زمین مخصوصا زمانی که بخواهیم تعداد بیشترویا به طول بزرگ تر در زمین بکوبیم.

 

4_خورندگی و پوسیدگی آنها باگذشت زمان

 

5_اثرات املاح و مواد شیمیایی موجود در خاک بر روی آنها

 

انواع صفحه ها:

 

صفحات معمولا قبلا از جنس آهن وبعد ها ازجنس مس و گاها” از صفحات  مسی روکش داده شده بابعضی ازآلیاژها استفاده می شود.

 

روش اتصال سیم به صفحه:

 

سیم ارت را به روش های ذیل به صفحه اتصال دهند.

 

1_در گوشه هاو یا در وسط صفحه سوراخی تعبیه می کنند وبعد سیم ارت را به صورت کمربندی از سوراخ گوشه ها عبور داده وبعد در سوراخ وسطی به پیچ و مهره محکم به صفحه می بندند.(باید توجه کرد که برای جلوگیری کردن از خوردگی به دلیل خاصیت قطبی بودن دو فلز مختلف باید جنس پیچ ها از جنس صفحه باشد)

 

2_محل اتصال بین صفحه وسیم را جوش مخصوص می دهند.

 

روش های قرار دادن صفحه در چاه:

 

صفحه را می توان به دو صورت در داخل چاه قرار داد.

 

1_به صورت عمودی :که بهترین روش می باشد به دلیل اینکه هر دو طرف صفحه همیشه به یک اندازه باخاک در تماس است.

 

2_به صورت افقی: دراین روش چون نمک ویا ذغال سنگ با گذشت زمان حل می شوند.و درزیر صفحه حفره ای کوچک تشکیل شده و مقاومت آن قسمت زیاد می شود ودر تماس کمی با خاک قرار می گیرد.به همین دلیل از این روش در زمانی که ازنمک و ذغال بکار می رود کمتر استفاده می کنند.

 

محاسبه تعداد چاه ارت

 

برای محاسبه تعداد چاه های اتصال زمین لازم است مقاوت حداکثر مجاز سیستم اتصال زمین با الکترود مشخص را از رابطه زیر بدست آورد.

 

مقاومت هر چاه اتصال زمین برحسب اهمR

 

مقاومت مخصوص اکتریکی زمین برحسبƿ

 

قطر الکترود مورد نظر برحسب سانتی مترD

 

طول الکترود مورد نظر برحسب سانتی مترL

 

روش پرکردن چاه ارت

 

چاه ارت را به سه روش می توان پر کرد

 

1. بااستفاده از نمک وذغال به صورت لایه لایه (وش سنتی)
2. بااستفاده از نمک وذغال به صورت مخلوط (روش سنتی)
3. با استفاده از مواد مخصوص و کاهنده مقاومت زمین(که اخیرا رایج پیدا کده است)

 

روش کاهش مقاومت  چاه ارت

 

1-  بااستفاده از موادی که ضریب هدایت آنها بیشتر ا نمک وذغال است

 

2- با استفاده از حفظ رطوبت خاک

 

روش های حفظ رطوبت و جلوگیری از افزایش مقاومت چاه

 

_ احداث چاه در باغچه و محل های چمن کاری شده

 

_ احداث چاه در زیر ویا نزدیکی ناودانی آب باران

 

_ قرار دادن اولیه پلیکا به صورت مورب وپر از ماسه و سوراخ دار در داخل چاه

 

انواع کار برد های چاه ارت

 

1_  حفاظتی

 

2_  اکتریکی

 

2.1_ رعد وبرق

 

2.2_ میدانهای مغناطیس

 

 

 

چاه ارت

 

جهت جلوگیری از بارهای اضافی ومخرب روی سیستم برقی,سیستم زمین یا ارت باید برقدار شود دراین سیستم,نول واقع یه چاه ارت توسط کابل مسی مرتبط می شود شرایط ایجاد ارت استاندارد به صورت ذیل می باشد:

 

1_حفر چاه تا رسیدن به خاک نم دار بایستی انجام شود

 

2_پودر ذغال و نمک (کلیرید سدیم) به نسبت یک به دو (هرکیلو گرم ذغال دوکیلو گرم نمک) به مقدار 40کیلوگرم درچاه ریخته شود (این مواد با مقاومت خاک نسبت عکس دارند وکم وزیاد کردن این مواد مقاومت خاک را زیاد ویا کم می گرداند)

 

3_صفحه ی مسی به اندازه 50×50 سانتی متر وبه قطر 1 سانتی متر به صورت تیغه ای (عمودی)روی نمک وذغال قرار می گیرد.

 

4_ سیم مسی به قطر 50میلیمتر توسط کابلشو مسی وپیچ ومهره مخصوص از جنس مس جهت جلوگیری از پوسیدگی و زنگ زدگی به صفحه مسی متصل شود.

 

5_لوله پلیکا به قطر 4ا 6 سانتی متر در کنار ویا بصورت مورب در چاه قرارمی گیرد.لازم به توجه است.سوراخهای متعددی در بدنه لوله ها ایجاد شده تا اطراف لوله وچاه را مرطوب گداند.

 

6_در پایان نیز چاه باخاک رس و نرم پر می شود.

 

7_مقاومت چاه بااستفاده از دستگاه ارت سنج باید زیر 2 اهم باشد.

 

انواع مواد کاهش دهنده مقاومت چاه

 

1.لوم

 

2.مارکونیت

 

3.ماده سان ارت

 

4.بنتونیت

 

الف) بنتونیت میکرونیزه

 

ب) بنتونیت اکتیب دار

 

5.خاکستر سفی

 

GMI.6

 

1. ژل افزاینده هدایت الکتریکی
2. مواد صاعقه گیر زمین
3. مواد کاهنده مقاومت الکتریکی زمین

 

MEG .10مواد ازاینده اثر زمین

 

GEM.11

 

12.خاک کاهنده مقاومت زمین

 

13.پودر هادی الکترسیته (رسانا)

 

AZP.14 مواد کاهنده مقاومت الکتریکی زمین آذر پاد

 

16.تونسیل ارت مخصوص چاه ارت

 

17. نمک و ذغال خاک ذغال موزاک خاک ذغال پود_ نمک

 

 _نمک صنعتی

 

 _نمک شکری

 

 _نمک شکلاتی

 

 

 

سیستم ارت وصاعقه گیر1

مبانی سیستم های زمین ارتینگ

اصطلاحات و تعاریف:اصطلاحاتی که در زمین کردن بکاربرده می شود.

بدنه هادی تجهیزات:

بدنه یا اسکلت هادی مربوطه به تجهیزات الکتریکی است که در استرس بوده و می توان آن را لمس کرد.این قسمت ازتجهیز در وضعیت عادی برقدار نیست ولی ممکن است در اثربروز نقصی در دستگاه یا ایجاد اتصال داخلی برقدار شود

زمین شده:

وصل شدن به میله زمین (الکترود)یا وصل به سیستم هادی های گسترده که به جای زمین عمل می کند.

الکترود زمین:

سازه های فلزی مدفون در خاک که می توانند مسیر جریان های سرگردان زمین را تسهیل یا گرادیان پتانسیل زمین ناشی از این جریانها را تغییر دهند الکترود زمین می گویند.

این الکترودها می توانند شامل موارد زیر باشند:

1)لوله آب فلزی دفن شده در زمین

2)شبکه های فلزی ساختمان که بطور موثر در زمین قرار گرفته اند

3)میلگردهای داخل بتن

4)شبکه های مسی موسوم به رینگ زمین یکی از موثرترین الکترود های زمین یک رینگ یا یک شبکه فلزی است که به اسکلت ساختمان در فواصل مناسب متصل گردیده است.

زمین:

زمین دراین مبحث به معنی نوع وجنس زمین است. مثل خاک رس,ماسه+شن+سنگلاخ,باتلاق وغیره

میل زمین(زمین کننده):

میل زمین عبارت است ازهادی یا فلز به هر شکل(صفحه ای ,لوله ای,طنابی,پروفایل) که در زمین چال می شود و با زمین ارتباط برقرار می کند.

زمین هم سطح:

عبارت است از قسمتی از سطح زمین که بین نقاط مختلف آن در اثر عبور جریان اززمین اختلاف پتانسیل محسوس ایجاد نمی شود زمین هم سطح تقریبا 20 متر.

مقاومت زمین:

عبارت است از مقاومت گسترده زمین به اضافه مقاومت سیم زمین.

اختلاف سطح میل :

عبارت است از ولتاژی که در ضمن عبور جریان از زمین کننده بین میل و زمین هم سطح به وجود می آید.

اختلاف سطح زمین:

عبارت است از اختلاف پتانسیل هرنقطه از زمین بین زمین همسطح و میل.

اختلاف سطح تماس:

عبارت است از قسمتی از ولتاژ میل که توسط انسان برداشت می شود.

اختلاف سطح قدم:

عبارت است از قسمتی از ولتاژ میل که توسط فاصله دو پا(تقریبا یک متر) می شودبطوری که قسمتی ازجریان زمین در اثر این ولتاژ ازبدن انسان یا حیوان که دوپا بسته می شود.

مقاومت ویژه:

مقاومت ویژه زمین مقاومتی مکعبی به ابعاد یک متر (در هرضلع) واندازه گیری شده در دو زمینهای گوناگون باهم متفاوت می باشد این تاثیرات سبب همبستگی زمین لبعاد ذرات خاک ,دانسیته بسته بندی , مقدار رطوبت, دمای وبیشترازهمه ترکیب شیمیایی زمین,مربوط به مقدارالکترولیت زمین وهمچنین مقدار آب آن است,دراکثر موارد مخلوط یا طبقاتی از انواع مختلف خاک وجود دارد.

انواع زمین کردن:

1)زمین کردن حفاظتی

1.1)زمین کردن برای ارتینگ

1.2)زمین کردن برای صاعقه

2)زمین کردن الکتریکی

زمین کردن حفاظتی:

عبارت است از زمین کردن کلیه قطعات فلزی تاسیسات الکتریکی که در ارتباط مستقیم (فلز به فلز) با مدار الکتریکی ندارد. این زمین کردن به خصوص برای حفاظت اشخاص در مقابل اختلاف تماس  زیاد بکار برده می شود.بدین منظور در پست های فشار قوی باید تمام قسمت های فلزی که در نزدیکی و همسایگی با فشارقوی قرار گرفته اند وامکان تماس عمدی و سهوی با آنها موجود است به تاسیسات زمینی که برای این منظور احداث شده است (زمین حفاظتی) متصل ومرتبط کرده اند این قسمت ها عبارت اند از ستونها و پایه های فلزی و دربها و نرده های فلزی,قسمتهای فلزی دسترس تمام تمام دستگاهای اندازه گیری ایزولاتورها,مقره های عبوری ,  بخصوص قسمت های فلزی که برای کار کردن با دستگاه باید آنها را لمس کرد و در دست گرفت مثل چرخ های فرمان واقسام تنظیم کننده و رگولاتورها, دسته کلیدها و غیره زیرا دراین قسمت ها دراثر جریان عبور خیلی کم نیز عضلات دست بطوری منقبض می شود که باز کردن و رهائی پیدا کردن از آن غیر ممکن ومحال بنظرمی رسد وعاقبتی وخیم واسفناک برای تماس گیرنده در پیش خواهد داشت.

بدین منظور و برای جلوگیری از هرگونه حادثه ای باید زمین حفاظتی بنحوی تاسیس گردد که قسمتی از مسیر جریان که توسط اعضای بدن انسان اتصالی می شود (دست وپا ویا دو دست وپا) دارای تفاوت پتانسیل یا افت ولتاژ زیاد نباشد افت ولتاژ بستگی به قدرت ونوع ارتباط شبکه با زمین دارد و درهرحال مقدار پست معلوم و ثابت و قابل محاسبه و در ضمن المقدور کوچک نگهداشته شود بطور مثال اگر مقره عبور که در دیوار مرطوبی نصب شده است بشکند وسیم فشار قوی با دیوار تماس پیدا کند وجریان اتصال زمین در این حالت 25 آمپر و مقاومت هر متر دیوار 10 اهم باشدمابین دو نقطه از دیوار که انسان با آن تماس دارد ( فاصله دست و پا تقریبا دو متر) اختلاف سطحی برابر با 500=25×2×10 ولت بوجود می آید که مسلما برای انسان خطرناک است ولی اگر پایه فلزی مقره که به دیوار محکم شده بوسیله یک سیم نسبتا ضخیم به زمین وصل شود.

درموقع اتصال بدنه یا اتصال زمین قسمت عمده جریان اتصال از این سیم عبور خواهد کرد و کلیه قسمتهای دیوار هم پتانسیل سیم در آن نقطه خواهد شد. لذا افت ولتاژ در امتداد دیوار ناچیز شده و برای انسان خطر ایجاد نخواهد کرد.

عامل موثر خطر برای انسان یا هر موجود زنده دیگر جریان می باشد که البته وجود اختلاف سطح است که باعث عبور این جریان می گردد.

ولی در برق گرفتگی فشار قوی جریانهایی از یک تا 100 آمپر و بیشتر ممکن است ازبدن انسان عبور کند. بدون اینکه مستقیما باعث از کار افتادن قلب شود. ولی در عوض این جریانهای شدید باعث خراب کردن و سوزاندن یافتهای بدن بخصوص تجزیه آب بدن می شود وبه کلیه ها آسیب فراوان می رساند در ضمن عبور جریان زیاد از بدن باعث سوزاندن محل ورود وزخم برداشتن عمیق در محل خروج جریان می شود که ممکن است منعاقبا منجرب به مرگ گردد.

بدنیست متذکر شویم که بعضی از حیوانات بخصوص اسبها در مقابل جریانهای زمین حساس تر و مستعد تر از انسان ها می باشند که شاید این مستعد بودن به علت بزرگتر بودن فاصله قدم آنها و اختلاف سطح قدمی که آنها اززمین برداشت می کنند باشد.

زمین کردن الکتریکی:

زمین کردن الکتریکی یعنی زمین کردن نقطه ای از دستگاه های الکتریکیو ادوات برقی که جزئی از مدار الکتریکی می باشد. مثل زمین کردن مرکز ستاره سیم پیچی ترانسفورماتور ویا ژنراتور و یا زمین کردن سیم مشترک دو ژنراتور جریان داِم سری شده(MP).

زمین کردن الکتریکی دستگاه ها بخاطر کار صحیح دستگاه ها و جلوگیری از ازدیاد فشار الکتریکی فازهای سالم نسبت به زمین در موقع تماس یکی از فاز ها با زمین می باشد.

زمین کردن مستقیم: 

این نوع زمین مثل وصل کردن مستقیم نقطه صفر ترانسفورماتور و یانقطه ای از سیم رابط بین دو ژنراتور جریان دائم به زمین .

زمین کردن غیر مستقیم: مانند اتصال صفر ژنراتور توسط یک مقاومت بزرگ به زمین با اتصال نقطه صفر ستاره ترانسفورماتور توسط سلف بزرگ به زمین (سلف بترسن یا پیچک محدود کننده جریان نامی ).

زمین کردن باز:

در این نوع زمین کردن نقطه صفر اصولا هر نقطه از شبکه الکتریکی که دارای پتانسیل نسبت به زمین است توسط یک فیوز فشار قوی (الکترود جرقه گیر) به زمین وصل می شود. تاموقعی که مدار فیوز باز است بعضی در حالت کار عادی شبکه ارتباط شبکه با زمین باز است ولی در موقعی که ولتاژ زیادی شبکه را تهدید می کند مدار فیوز به کمک جرقه بسته می شود و شبکه مستقیما با زمین ارتباط برقرار می کند. برق گیرهای فشارقوی انواع این فیوزها می باشد.

تماس باما

09129468583

ادرس : سهراوردی شمالی - نبش بینا

 

با وجود این همه تنوع از مواد کاهنده در بازار ، کدامیک را باید انتخاب کرد؟

 

پس از سالها با تلاش کمیته ها و کارگروه های تخصصی تدوین استاندارد ، ویژگیهای مورد نیاز ساخت مواد کاهنده در قالب استاندارد بین المللی تدوین گردید.

 

از دیدگاه استاندارد مشخصه  اصلی مواد کاهنده علاوه بر تامین مقاومت الکتریکی کم ، خورنده نبودن ، پایداری شیمیایی بالا، شسته نشدن ، تثبیت مقاومت سیستم زمین و عدم آلایندگی  محیط زیست می باشد ، این ویژگیها بصورت بصری قابل تشخیص نیست بلکه با انجام آزمونهای شیمیایی خاص و در آزمایشگاههای معتبر قابل سنجش و تایید است.

 

لازم به توضیح است که مواد کاهنده مقاومت الکتریکی خاک حتماً بایستی مطابق استاندارد IEC62561-7 تولید شده و دارای تاییدیه آزمایشگاهی معتبر به شرح زیر باشد:

 

1-Leaching test which is performed according to EN 12457-2

 

2-Sulfur tests which is performed according to ISO 14869-1

 

3-Determination of resistivity according to ASTM G57

 

4-Corrosion test which is performed according to ASTM G59-97 and G102-89

 

به تناسب نیاز بازار ، انواع مواد کاهنده با نامهای مختلف توسط فروشندگان تولید گردیده است ولی نیاز است تست های فوق را در جهت افزایش سطح آگاهی شما عزیزان تشریح نمایم.

 

متاسفانه اکثر موادهایی که در بازار غیرفنی به فروش میرسد از ترکیبات بنتونیت و یا به اصطلاح بنتونیت اکتیو که تغییراتی نسبت به آن دارد ، استفاده شده است . همانطور که مستحضرید از مزایای بنتونیت (با دریافت رطوبت) ، کاهش مقاومت است . ولی معایب آن از جمله : نیاز دائم آن به نگهداری ، پشتیبانی و آبیاری ، همچنین از بین رفتن خصوصیات آن در دراز مدت و شسته شدن از پیرامون اقلام سیستم زمین ، بیشتر از مزایای آن می باشد. بنابراین گول این فروشندگان متقلب را با تغییر نام این مواد با اسمهای مشابه برندهای معروف بازار و ذکر مورد تایید آزمایشگاه بودن، را نخورید. (اینکه یک برگه تست از آزمایشگاه بابت آنالیز مواد یا مقاومت ویژه آن داشته باشند مورد قبول استاندارد نیست بلکه شفاف سازی این متن ، بابت شناخت بیشتر این تست ها و انتظارات استاندارد IEC62561-7 است)

 

در کل سیستم زمین را بگونه ای طراحی نمایید که با صرف هزینه کم (با بنتونیت) ، اثر کاهش مقاومت صورت پذیرد ولی انتظار پایداری این مقاومت در همه فصول و طی چند سال را نداشته باشید یا با استفاده از مواد کاهنده مقاومت منطبق بر استاندارد IEC62561-7 بتوانید ضمن کاهش مقاومت ، سرعت خوردگی اقلام را کاهش داده و به پایداری مقاومت سیستم زمین در دراز مدت کمک نمایید.

 

 

البته استفاده از مواد کاهنده مقاومت در هر شرایطی پیشنهاد نمی گردد و  گاهاً میزان حجم متریال بکار رفته در سیستم زمین ، جایگزین مناسبی برای مواد مقاومت سیستم زمین است.  

 

به تناسب نیاز بازار ، انواع مواد کاهنده با نامهای مختلف توسط فروشندگان تولید گردیده است ولی نیاز است تست های فوق را در جهت افزایش سطح آگاهی شما عزیزان تشریح نمایم.

 

متاسفانه اکثر موادهایی که در بازار غیرفنی به فروش میرسد از ترکیبات بنتونیت و یا به اصطلاح بنتونیت اکتیو که تغییراتی نسبت به آن دارد ، استفاده شده است . همانطور که مستحضرید از مزایای بنتونیت (با دریافت رطوبت) ، کاهش مقاومت است . ولی معایب آن از جمله : نیاز دائم آن به نگهداری ، پشتیبانی و آبیاری ، همچنین از بین رفتن خصوصیات آن در دراز مدت و شسته شدن از پیرامون اقلام سیستم زمین ، بیشتر از مزایای آن می باشد. بنابراین گول این فروشندگان متقلب را با تغییر نام این مواد با اسمهای مشابه برندهای معروف بازار و ذکر مورد تایید آزمایشگاه بودن، را نخورید. (اینکه یک برگه تست از آزمایشگاه بابت آنالیز مواد یا مقاومت ویژه آن داشته باشند مورد قبول استاندارد نیست بلکه شفاف سازی این متن ، بابت شناخت بیشتر این تست ها و انتظارات استاندارد IEC62561-7 است)

 

در کل سیستم زمین را بگونه ای طراحی نمایید که با صرف هزینه کم (با بنتونیت) ، اثر کاهش مقاومت صورت پذیرد ولی انتظار پایداری این مقاومت در همه فصول و طی چند سال را نداشته باشید یا با استفاده از مواد کاهنده مقاومت منطبق بر استاندارد IEC62561-7 بتوانید ضمن کاهش مقاومت ، سرعت خوردگی اقلام را کاهش داده و به پایداری مقاومت سیستم زمین در دراز مدت کمک نمایید.

 

 

البته استفاده از مواد کاهنده مقاومت در هر شرایطی پیشنهاد نمی گردد و  گاهاً میزان حجم متریال بکار رفته در سیستم زمین ، جایگزین مناسبی برای مواد مقاومت سیستم زمین است.  

 

مواد کاهنده مقاومت تولید شده مطابق استاندارد IEC62561-7 باید مورد آزمونهای زیر قرار گیرد :

 

آزمون 1 : Leaching test

 

این مواد باید از نظر فیزیکی و شیمیایی دارای ثبات باشد و از نظر شیمیایی بر خاک اطراف خود بی اثر بوده (آثار تخریبی نداشته باشد) و با گذشت زمان شسته نشود (صافی نشود). تطبیق این تست بر اساس استاندارد EN 12457-2 می باشد که پارامترهای زیر را در محلول حاصله مورد تجزیه و تحلیل و آنالیز قرار می دهند.

 

pH, As, Ba, Cd, Cl-, Co, Cr, Cr VI, Cu, Mo, Ni, NO2 -, Pb, total S, SO4 2-, V and Zn

 

آزمون 2 : Sulfur test

 

 

درصورتیکه ماده تقویت کننده هدایت الکتریکی خاک حاوی درصد قابل توجهی گوگرد باشد امکان تخریب الکترود زمین به سرعت افزایش پیدا می کند. به همین جهت این استاندارد ، حد گوگرد را برای مواد کاهنده مقاومت زمین ، کمتر از 2% دانسته است. که این تست مطابق استاندارد ISO14869-1 (کیفیت خاک- حلالیت برای تعیین مجموع مقدار عنصر : حلالیت با Hydrofluoric and Perchloric Acids )  صورت می پذیرد.

 

 

آزمون 3 : Determination of resistivity

 

بر اساس این آزمون مواد کاهنده مطابق استاندارد ASTM G57 و با تجهیزات خاص ( Soil Box و الکترودهای تعبیه شده روی آن و .) مورد تست قرار می گیرند. چند نکته در اینجا قابل توضیح است که :

 

1- دلیل تست این آزمون توسط آزمایشگاههای معتبر این است که خیلی از Soil box های موجود از الکترودهایی خلاف جنس و نوع اشاره شده در استاندارد است و یا فواصل آنها بر خلاف استاندارد بوده و از دقت صحیحی برخوردار نیستند.

 

2- بسیاری از آزمایشگاهها در جهت مشتری مداری با تغییرات در میزان رطوبت یا پارامترهای تاثیرگذار در میزان مقاومت ویژه مواد ، سعی در راضی نگه داشتن تولیدکنندگان این مواد دارند.

 

 

3- در این استاندارد هیچ اشاره ای به دریافت عدد خاصی از این آزمون ننوده است و پاس نمودن شرایط آزمون وابسته به تست سه نمونه تصادفی از محصول و دریافت نتیجه یکسان از آنهاست. در حالیکه بسیاری از تولید کنندگان با نمایش عدد خیلی پایین ، تلاش به فریب مشتری و ایجاد ذهنیت خیالی از تاثیر این مواد در کاهش مقاومت را دارند. 

 

 شرایط و تجهیزات آزمون مقاومت ویژه مواد کاهنده

 

 آزمون 4 : Corrosion test

 

بر اساس این آزمون مواد کاهنده مطابق استاندارد ASTM G59 مورد تست قرار می گیرد. هدف از این آزمون که مهمتر از آزمون میزان مقاومت ویژه مواد کاهنده می باشد ، دستیابی به پارامتر مقاومت پلاریزاسیون Rp و تعریف حد برای آن است.

 

نکته 1 ) مطابق این استاندارد در زمانیکه الکترود زمین شما از جنس مس باشد ، در محیطهای بدون خوردگی ، مقاومت پلاریزاسیون باید بیشتر از 4 اهم در متر مربع باشد و در محیطهای با خوردگی بالا ، مقاومت پلاریزاسیون بیشتر از 8 اهم در متر مربع مناسب است.

 

نکته 2 ) مطابق این استاندارد در زمانیکه الکترود زمین شما از جنس گالوانیزه گرم باشد ، در محیطهای بدون خوردگی ، مقاومت پلاریزاسیون باید بیشتر از 3 اهم در متر مربع باشد و در محیطهای با خوردگی بالا ، مقاومت پلاریزاسیون بیشتر از 7/6 اهم در متر مربع مناسب است.

 

نتیجه نهایی : در هنگام خرید مواد کاهنده مقاومت دنبال دریافت تاییدیه تست این چند آزمون از آزمایشگاههای معتبر باشید و همچنین تصور داشتن مواد کاهنده ای با مقاومت ویژه خیلی پایین غلط و اشتباه است. ضمن داشتن مقاومت ویژه نسبتاً کم ، داشتن مقاومت پلاریزاسیون بیشتر از 8 اهم در متر مربع ، در هر شرایطی و با هر جنس الکترودی ، سرعت خوردگی را کاهش خواهد داد.

 

در این راستا شرکت مهندسی تونیر با مواد کاهنده مقاومت GEM ، توانسته ضمن کسب تاییدیه های معتبر از آزمون های مورد اشاره ، میزان مقاومت پلاریزاسیون مواد تولیدی را به 10/7 اهم در  متر مربع برساند.

 

 

 

 

 

ایامیدانید چندصاعقه بازمین شده است؟

در تصویر زیر انواع صاعقه ها به نمایش داده شده است

 

نام هر یک از صاعقه ها و ارتفاع شکل گیری آنها نسبت به زمین ، بشرح زیر میباشند :

1.Red Sprite

2.Gigantic Jet

3.Blue Jet

4.Bolt from the blue

5.Spider

6.Energetic karrow bipolar

7.Beaded

8.Forked

9.Ribbon

10.Zigzag

11.Ball

صاعقه های نوع 1 تا 3 در ارتفاع بالاتر از 16 مایل از سطح زمین ، صاعقه نوع 4 در ارتفاع بین 3 تا 16 مایل از سطح زمین ، صاعقه های نوع 5 و 6 در ارتفاع بین 1 تا 3 مایل از سطح زمین و صاعقه های نوع 7 الی 11 در ارتفاع کمتر از 1 مایل از سطح زمین ظاهر می شوند.

 

بطور معمول مردم با صاعقه های بین ابر با زمین و ابر با ابر (عموماً در لایه تروپوسفر از اتمسفر زمین) آشنایی دارند . در روزگاران قديم مردم تصور مي كردند كه صاعقه دليلي مشهود بر جنگ بزرگ ميان خدايان در آسمان مي باشد . اما حقيقت عجيب تر و بسيار جذاب تر از چنين افسانه اي است . رصد و تحقیقات دانشمندان در ابرهاي سياه سنداني (کومولونیمبوس) ، رموز فراوانی را از صاعقه ها آشکار ساخت که نه خشم خدایان ، بلکه دنیای عجیبی را نمایان نمود .

همانطور که در تصویر  فوق مشاهده فرمودید مرتفع ترین صاعقه رویت شده در جو اتمسفر زمین ، صاعقه های Red Sprite هستند . که بین لایه های استراتوسفر شکل می گیرد . این صاعقه ها از دنیای غیب بطور غافلگیرانه ای ظاهر و سپس نامرئی می شوند . شرکت اسپاك قصد دارد این نوع صاعقه های عجیب و ماوراء طبیعه را بحضورتان معرفی نماید .

بيش از يك قرن ، رصدخانه ها خبر از انتشار پرتاب هاي لرزشي صاعقه گونه اي بصورت upward از لایه های بالايي ابر را مي دادند كه اثبات  اين ديدگاه براي به تحقق پيوستن بسيار مشكل بود.

سرانجام در سال 1989  فضانوردان شاتل فضايي موفق به ثبت این حوادث بر روي نوارهاي ويديويي گشتند و تصور نمودند که در مدار زمين ، اين فلش هاي كوتاه و شگفت انگيز كه با توجه به حركاتشان Sprite ناميده شده اند ، از دنیای غیب پدید آمده اند .

 

SPRITES FROM SPACE

 

اما اين موضوع تا سال 1994 ديده نشده بود تا اينكه تيمي از دانشگاه آلاسكا در فربانكس (Fairbanks) ، با چرخش پيرامون توفان هاي صاعقه در وسترن توسط هواپيماي جت ، اولين عكس هاي رنگي از Sprite را بدست آوردند. اين عكس هاي فوري نشان مي دهند كه Sprite رنگي (معمولا به رنگ قرمز) ، بسيار بزرگ و اغلب به صورت ناباورانه اي ظريف هستند. برخي از آنها حركت upward تا حدود 95 كيلومتر (58 مايل) دارند و هميشه به صورت رعد و برق ظاهر نمایی می کنند كه معمولا از نوع خشن و تندخو هستند. همچنین ضرباتي رو به پايين (به سمت زمين) زده و بصورت گروهي ظاهر مي شوند.

 

محققان بر اين باورند كه اين صاعقه ها (Red Sprite) بر اثر شكل گيري ميدان مغناطيسي در ماوراء ابرها ، اتفاق مي افتد . در واقع يونها (اتمهاي باردار الكتريكي) و الكترونهاي شناور در اتمسفر توسط اين ميدان مغناطيسي داغ شده ، درنتيجه بصورت تابشي قرمز رنگ نمايان مي شود.

صاعقه هاي Blue Jet ، نوع ناشناخته ديگري از صاعقه ها بوده كه پس از تحقيقات فراوان نظريه شكل گيري آن بصورت زير منتشر گرديد :

" اين صاعقه ها ممكن است در شرايطي كه يك پرتوي كيهاني (جزء هاي متحرك بسيار سريع كه از ستاره سوپرنووا (supernova) يا ساير پرتوهاي داراي انرژي بيرون مي آيند) با يك مولكول هوا در آن ناحيه با هم برخورد كنند ، ايجاد شوند . اين برخورد بارشي از الكترون ها را توليد مي كند كه با وجود ميدان مغناطيسي رو به بالا در ماوراي ابر ، حركت اين الكترون ها شتاب بيشتري پيدا كرده و انرژي زيادي دريافت مي كنند ، در نتيجه نوري به رنگ آبي ساطع خواهد شد. "

 

وقتي محققان دكمه دوربين هاي خود را به منظور گرفتن عكس از اين صاعقه ها فشار مي دادند ، متوجه نورهاي عجيب ديگري شدند كه در ارتفاع هاي بالا مي درخشيدند . سطح صاعقه هاي Blue Jet  از ابرهايي با 300 برابر سرعت صوت در هوا كه به حالت روشنايي مخروطي شكل كه تا 40 كيلومتر ارتفاع دارد ، بوجود آمده است .

در اواسط دسامبر همون سال ، گروهي از محققان دانشگاه استنفورد ، به رهبري Umran Inan  از دانشكده استنفورد ، در نشست اتحاديه ژئوفيزيك آمريكا در سان فرانسيسكو گزارش دادند كه آنها فرم ديگري از صاعقه را در لايه هاي استراتوسفر رويت كرده اند. نوعي كه ممكن است برخلاف عقايد عمومي به نظر رسد و سريع تر از سرعت نور منتشر مي يابد .  اين هاله هايي از نور قرمز كه Sprite نام گرفتند اولين بار بطور قطعي توسط پژوهشگران ژاپني در سال 1995 ضبط شده بود.

آن زمان اطلاعات كمي درباره ساختار و حركات اين صاعقه ها در دسترس بود تا زمانيكه گروه Inan اين پديده را با دستگاهي بنام چشم مگس كه يك تجهيز ساخته شده سفارشي متشكل از 12 فوتو ديتكتور با حساسيت بالا و بهم زنجير شده كه هر كدام با سرعت 45 سانتيمتر (18 اينچ) به قسمتي متفاوت از آسمان نشانه گرفته اند ، ثبت نمودند .

 

COLOR IMAGE of a Red Sprite on July 4, 1994 at 04:00:20 UTC,

which reached an altitude of over 85 km.

The tendrils beneath the sprite are as low as 60 km.

The bright area beneath the sprite is an over-exposure of normal lightning

occurring in the top portion of an active thunderstorm complex located in the Texas panhandle.

Cloud tops in were about 18 km.

تحقيقات استنفورد براي شناخت روي 10 صاعقه از نوع Sprite سازماندهي شد . اين تحقيقات از صاعقه هاي نرمال شروع شد كه در كمتر از يك هزارم ثانيه به محدوده اي تا 300 كيلومتر (200 مايل) توسعه يافت . اگر چه تصور ميشد كه اين صاعقه ها سريعتر از سرعت نور منتشر مي شوند ، اما آناليزهاي فيزيكي در اثبات آنها وجود داشت كه هيچ شيئي در واقعيت به اين سرعت حركت نخواهد كرد ، كه در آنصورت نظريه نسبيت انيشتين نقض ميشد . بدليل همجواري مولكول هاي هوا ، نوري از آتش سريع ساطع ميشود بمانند بارقه جهت فعالسازي پرواز هواپيما (جت) لذا سريعتر از سرعت نور خيال باطليست .

Inan  و Yuri Taranenko از آزمايشگاه بين المللي لس آلامس مدلهاي رياضي در جهت شرح دليل بوجود آمدن Sprite توسعه دادند كه با توجه به اين شبيه سازي ها ، پالس الكترومغناطيسي كليد اصلي توليد شده توسط ضربات صاعقه مي باشد. اين پالس بمانند يك بالون به صورت upward منبسط شده و اگر پالس به اندازه كافي نيرومند باشد ، نظريه اجرا مي شود و باعث انرژي دار شدن كافي يون ها و الكترون هاي آزاد در مرز بين استراتوسفر و يونسفر براي ساخت ذره هاي باردار كه به رنگ قرمز نمايان ميشود ، خواهد شد .

بنابراين ، اگر چه پالس الكترومغناطيسي دقيقاً به سرعت نور گسترش مي يابد . Inan توضيح مي دهد كه رينگ درخشان از ذره هاي تشكيل شده در لايه پايين يونسفر سريع رشد مي كنند ، دقيقاً مشابه رفتار بالونهاي رها شده در زير آب كه سطح را مي شكنند و موجي توليد مي كند كه با سرعت خيلي بيشتري نسبت به سرعت حركت بطرف بيرون (به سمت بالا) خواهد داشت .