به لحاظ لغت شناسی، گرانیدنگ اصطلاحی است که بیشتر در آمریکای شمالی و استاندارد IEEE مصطلح است در حالی که واژه ارتینگ در سایر مناطق جهان استفاده می شود.
به لحاظ تکنیکی، همانطور که در کتاب سبز IEEE بحث شده است، وقتی صحبت از ارتینگ می شود، اتصال مستقیم و فیزیکی به زمین (کره زمین) به عنوان یک رسانای بسیار بزرگ مطرح است. در حالی که در گراندینگ، همانند آنچه در اتصال قطب منفی منابع تغذیه مدارات الکترونیک یا ایجاد مسیر برگشت جریان در مدارات قدرت مطرح است، اتصال فیزیکی به خود زمین مطرح نیست و تنها ایجاد یک نقطه پتانسیل مرجع و یا ایجاد مسیری ارزان برای برگشت جریان (نول) و کارکرد صحیح تجهیزات اهمیت دارد. لذا ممکن است نقطه گراند در محلی با فاصله از زمین واقع شده باشد یا با واسطه (امپدانس) و به طور غیر مستقیم به زمین وصل باشد. به عبارت دیگر، ولتاژ نقطه ارت همواره صفر است در حالی که ولتاژ نقطه گراند ممکن است صفر نباشد.
به عبارت دیگر، ارتینگ اتصال هادی های پسیو به زمین است که با هدف ایمنی انجام میشود. هادیها و بدنه های فلزی ارت شده در حالت طبیعی حامل جریان نیستند و لذا شکل گیری جریان در ارت نشانه خطاست. در حالی که گراند شامل هادیهایی است که به طور نرمال حامل جریان هستند (در قدرت سیم نول و در الکترونیک سیم منفی). لذا، گراندینگ برای ایجاد مسیر بازگشت جریان و حفاظت مدار کاربرد دارد.
یکی ازنکات مهم دیگر، تفاوت محل ارت/گراند در مدارات ترکیبی قدرت و الکترونیک است. در این مدارات، هر چند اتصال زمین مدارات قدرت و زمین یکی نشان داده می شود، ولی باید توجه داشت که اتصال زمین بخش الکترونیکی و قدرت از هم ایزوله هستند، زیرا افزایش پتانسیل نقطه زمین در مدارات قدرت ممکن است موجب تخریب مدارات الکترونیکی شود.
سیستم گراندینگ نام دیگر سیستم ارت است که برای حفاظت تجهیزات الکترونیکی و الکتریکی و محافظت از ابزارهای صنعتی که با برق ولتاژ بالا کار میکنند استفاده میشود. سیستم ارت و یا سیستم ارتینگ همان سیستم چاه ارت است که برای مهار کردن نشت ولتاژهای برقی مورد استفاده قرار میگیرند.
اهداف سیستم گراندینگ یا سیستم ارت عبارت است از:
ایمنی و محافظت از جان انسان ها
ایمنی و محافظت از وسایل الکترونیکی و الکتریکی
حذف ولتاژ اضافی
جلوگیري از ولتاژهاي ناخواسته و صاعقه
اطمینان از قابلیت کار الکتریکی
فراهم آوردن شرایط ایده ال جهت کار
جلوگیري از ولتاژ تماسی
روشهاي اجراي سیستم ارت یا سیستم گراندینگ :
بطور کلی جهت اجراي سیستم ارت و سیستم حفاظتی دو روش کلی وجود دارد که ذیلاً ضمن بیان آنها ، موارد استفاده
و تجهیزات مورد نیاز هر روش و نحوه اجراي هر یک بیان می گردد .
1- زمین عمقی :
در این روش که یک روش معمول می باشد از چاه براي اجراي سیستم ارت استفاده می شود.
2- زمین سطحی:
در این روش سیستم ارت در سطح زمین براي مناطقی که امکان حفاري عمیق در آنها وجود ندارد و یا در
عمق حدود 80 سانتیمتر اجرا می گردد.
انواع مختلف اتصال به زمین درسیستم گراندینگ :
در انواع مختلف سیستمهای الکتریکی ، وصل قسمتهایی از سیستم و بدنه های هادی لوازم الکتریکی به جرم کلی زمین از دو دیدگاه مورد توجه است :
الف ) اتصال به زمین عملیاتی یا سیستم
در این روش وصل نقطه خنثای سیستم بـه زمیـن بـاعث قطع مـدارهـای معیـوب احتمالـی می شـود و درنتیجه عایق بندی سیستم حفظ شده ، صـحت کار لـوازم و دستگـاههـای الکتـریکی تـأمیـن و اضافـه ولتاژها محـدود میگردد و از این طریق به کار درست لوازم و مدارها کمک می شود.
ب ) اتصال به زمین حفاظتی
در این روش بدنه های هادی به خنثی و زمین وصل می شود تا در مـواقع اتـصالی مــدار معیوب را بـه سرعت قطع کند و بدین ترتیب ایمنی افـرادی که بنابه وظیفه شغلی در تماس با تجهیـزات سیستمهـای الکتریکی هستند و همجنین سایر افراد جـامعه که مصرف کننده نهایی انـرژی هستند ، تـأمیـن شـود و خـطر آتش سوزی نیزمحدود می گردد .
طرح شکل و نحوه قرار گیری اجزاء الکترود در میزان مقاومت بدست آمده تاثیر بسزایی دارد، مقاومت الکترود زمین وترکیب اجزاء آن همچنین در مقادیر پتانسیل های سطحی زمین که در اثر جریان خطا بوجود می آیند، متاثر است. از این رو لازم است قبل از اجراء سیستم زمین تحقیقات گسترده ای در زمینه خاک و عوامل موثر در آن و ویژگیهای بدن انسان انجام گیرد.
در این اینجا یک سری مطالب کلی و مختصر جهت آشنایی با سیستم زمین ارائه می شود که عمده عناوین و مطالب آن از استانداردهای مرتبط و معتبر جمع آوری شده است، بدیهی است که مسائل بسیاری در ارتباط با طرح و اجراء سیستم زمین در حاشیه وجود دارد که لازم است در هر مورد به استاندارد مرتبط با آن موضوع مراجعه شود.
1- هدف از زمین کردن و انواع آن
بطور کلی زمین کردن به دو علت انجام می گیرد، یکی کار کردن و رفتار صحیح سیستم های الکتریکی و به بیان دیگر حفاظت از تجهیزات الکتریکی می باشد که زمین کردن الکتریکی نامیده می شود و دیگری حفاظت اشخاصی که به نوعی با دستگاههای الکتریکی در تماس هستند یا کار می کنند که این نوع، زمین کردن حفاظتی نامیده می شود.
نحوه زمین کردن صحیح الکتریکی در تاسیسات و سیستمهای الکتریکی می تواند به کار صحیح و تشخیص به موقع عیبها و اتصال کوتاه هایی که در شبکه رخ می دهد کمک بسزایی داشته باشد.
برای اینکه اهداف مورد نظر از اجرای سیستم زمین را برآورده سازیم ، متناسب با آن دو نوع سیستم زمین ایجاد میگردد:
– زمین حفاظتی(Protective Grounding) : اتصال بدنه فلزی دستگاهها به زمین را در حالت عادی جریانی حمل نمیکنند را اتصال زمین حفاظتی مینامند. در این نوع اتصال کلیه بدنه های فلزی دستگاهها به زمین متصل میشوند تا هیچگونه اختلاف پتانسیلی بین بدنه فلزی دستگاه با زمین ایجاد نشود و در صورت اتصال یکی از فازهای برقدار با بدنه جریانی در مدار برقرار شود که باعث قطع رله های حفاظتی گردد.
– زمین الکتریکی(System Grounding): زمین کردن نقطه ای از دستگاههای الکتریکی و تجهیزات برقی که قسمتی از مدار الکترکی میباشند را زمین الکتریکی گویند. اینکار جهت کار صحیح دستگاه و جلوگیری از افزایش فشار الکتریکی بر روی فازهای سالم نسبت به زمین ، در زمان تماس یکی از فازها با زمین میباشد. به عنوان مثال در سیستمهای توزیع فشار ضعیف و نیز در نیروگاههای تولید برق نقطه خنثی ستاره ترانسفورمرها و ژنراتورها به زمین متصل می شود. و یا در سیستمها و تجهیزات اندازه گیری و رله های الکتریکی وجود یک مرجع پتانسیل صفر برای کار صحیح دستگاهها لازم و ضروری است. از زمین الکتریکی اغلب در شرایط کار عادی دستگاهها و شبکه برق جریان عبور میکند، در صورتیکه از زمین حفاظتی تنها درصورت بروز خطا و اتصال فازها با زمین جریان عبور میکند.
زمین کردن حفاظتی می تواند در تمامی تاسیسات وجود داشته باشد، اما زمین کردن تجهیزات در بعضی مکانها مانند تاسیسات فشار قوی اهمیت زیادی دارد. از آنجایی که در این نوع تاسیسات، با ولتاژ بالا (بالاتر از یک کیلو ولت) و عبور جریان زیاد روبرو هستیم، بنابراین مسئله القای بارهای الکتریکی خطرناک و تزویج مغناطیسی بر روی تجهیزات فلزی که در مجاورت دستگاهها و خطوط زیر ولتاژ هستند، جدی می باشد. همچنین اتصال هادیهای برق دار به ساختارهای فلزی در این تاسیسات می تواند خطرات و حوادث ناگواری را در پی داشته باشد. از اینرو برای طراحی سیستم زمین در تاسیسات فشار قوی، بایستی تدابیر ویژه ای اندیشیده شود. در برخی از تاسیسات مانند تاسیسات نفتی، خطوط انتقال گاز، پالایشگاهها و … علاوه بر نحوه اتصال به زمین، مسئله همبندی (Bonding) بسیار حائز اهمیت است. در این مکانها کوچکترین اختلاف پتانسیل بین اجزاء فلزی می تواند موجب آتش سوزی و انفجار شود.
2- اجزاء اصلی سیستم زمین
هر سیستم زمین دارای سه جزء اصلی می باشد این سه جزء عبارتند از:
الکترود زمین، هادی اصلی زمین و باسبار(شین) زمین.
الکترود زمین بسته به نوع و طرح هر شکلی می تواند داشته باشد و یا می تواند تلفیقی از انواع مختلف باشد در بخشهای بعد توضیح مختصری راجع به انواع الکترود رایج ارائه خواهد شد. همچنین ارتباط الکتریکی الکترود با جرم کلی زمین نیز توسط یک المان مقاومتی فشرده و سمبل زمین الکتریکی ایده آل مدل می شود که منظور از مقاومت الکترود همان R_Gمی باشد.
شین یا باسبار زمین به منظور سهولت در اتصال سیمها و ارتباطات الکتریکی برای اتصال و همبندی تجهیزات به زمین استفاده می شود. باسبار از نظر ظاهری یک قطعه تسمه فلزی با سطح مقطع مناسب و معمولا از جنس هادی مس می باشد و تمامی اتصالات از طریق کابلشو به آن وصل می شوند. در بعضی از تاسیسات مانند سوئیچ یارد پستهای فشار قوی ممکن است به دلیل اهمیت موضوع و ایمنی بشتر واسطه باسبار از مسیر جریان حذف شده و تجهیزات و بدنه های فلزی مسقیما توسط یک هادی به الکترود زمین وصل شوند.
هادی اصلی زمین یک ارتباط محکم و با سطح مقطع مناسبی است که معمولا از یک طرف به الکترود زمین و از طرف دیگر به باسبار اصلی متصل می شود. تعداد هادیهای اصلی بسته به نوع، وسعت سیستم زمین و تاسیسات ، پراکندگی تجهیزات و… متغیر بوده و لزوما یک مسیر نمی باشد.
یکی از مهمترین قسمتهای یک سیستم زمین الکترود زمین است. وظیفه انتقال و پراکنده سازی جریانهای بوجود آمده در سیستم زمین نیز بر عهده الکترود زمین است.الکترود زمین می تواند به هر شکلی باشد. شکلها و اجزائی که به عنوان الکترود استفاده می شوند بر اساس هادی های ساخته شده استاندارد می باشد. با توجه به اینکه محاسبه مقاومت برای الکترودهای غیر استاندارد بسیار مشکل و یا غیر ممکن می باشد، استفاده از آنها از طرف مراجع چندان توصیه نمی شود. در بخشهای بعدی نحوه محاسبه مقاومت زمین برای هر یک از انواع الکترودها تشریح خواهند شد.
3- مفهوم جرم کلی زمین (زمین ایده آل)
جرم کلی زمین یا زمین ایده آل مرجع سنجش مقاومت الکتریکی سیستم زمین می باشد و در واقع می توان گفت زمینی است که مقاومت آن نسبت به خودش صفر است. زمین ایده آل یا جرم کلی زمین از نظر تئوری برای تمامی انواع الکترودها با هر نوع شکل و اندازه ای در بی نهایت قرار دارد. اما شرایط زمین ایده آل وفاصله آن از نظر عملی برای الکترودهای مختلف نسبت به وسعت آنها متغیر بوده و در فاصله کمتری اتفاق می افتد. بطور مثال در صورتی که حداکثر قطر یک سیستم زمین 20 متر باشد زمین ایده آل آن بطور تقریبی در فاصله حدودی 150 تا 200 متر وجود خواهد داشت. این بدان معناست که در صورت عبور جریان از سیستم، پتانسیل الکتریکی در فاصله مذکور به صفر می رسد.
بطور کلی در مورد جرم کلی زمین میتوان گفت:
– بین نقاط مختلف جرم کلی مقاومت در حد صفر است،
– جرم کلی زمین مبنای اندازه گیری مقاومت زمین است که این مقاومت بین سر آزاد الکترود وجرم کلی زمین وجود دارد،
– جرم کلی محدوده فیزیکی مشخصی ندارد واز لحاظ نظری تمام زمینهای اطراف الکترود ودرواقع کره زمین در تشکیل آن شرکت دارند.
4- مقاومت ویژه خاک
اولین و اساسی ترین پارامتر در طراحی سیستم زمین، مقاومت ویژه خاک میباشد. طبق تعریف مقاومت یك متر مكعب از خاك به ابعاد 1×1×1 mمی باشد، كه بین دو الكترود اندازه گیری می شود و واحد آن اهم- متر(Ω-m)می باشد.
مقاومت سیستم زمین و میزان گرادیان ولتاژ بستگی مستقیم به مقاومت ویژه خاک دارد.ضریب هدایت الکتریکی مواد تشکیل دهنده سطح زمین در مقایسه با ضریب هدایت الکتریکی بالای فلزات خیلی پایین میباشد.هدایت الکتریکی زمین بعهده نمکها و رطوبت بین این عایقهاست. همچنین دانه بندی و نحوه پخش دانه ها و تراکم آنها نیز بر مقاومت ویژه تاثیر فراوان دارد.
داشتن اطلاعات کافی از مقاومت ویژه خاک و چگونگی تغییرات آن در اثر رطوبت، دما و عمق خاک، کمک شایانی در طراحی و بدست آوردن مقاومت مناسب و نگهداری آن در طول عمر تاسیسات خواهد داشت.
4- 1 مدل بندی خاک :
باید توجه داشت که خاک اغلب مناطق روی زمین یکنواخت نیست. در مواردی كه مقاومت ویژه خاك در عرض و عمق تغییرات محسوسی نداشته باشد می توان خاك را یكنواخت فرض كرد. در مدل غیر یکنواخت برای آن یک مقاومت ویژه معادل و بصورت ظاهری در نظر گرفته می شود. این مدل حالت خاصی از خاک می باشد که دارای لایه بندی نبوده و یکنواخت هم نیست.
اما در اغلب موارد خاك را به صورت چند لایه مدل می كنند زیرا تجربه نشان داده است در عمل خاک با حرکت در عمق به صورت لایه های به هم پیوسته بوده و می توان با اندازه گیری مقادیر مقاومت ویژه و عمق هر لایه را محاسبه نمود. در بیشتر موارد و به منظور ساده شدن محاسبات خاک را بصورت دولایه مدل می کنند. در این مدل لایه اول با مقاومت ویژه ρ1 و عمق h و لایه دوم با مقاومت ویژه ρ2 در نظر گرفته می شود.
2-4 عوامل موثر در مقاومت ویژه:
به غیر از ساختار ساختمانی خاک که ثابت بوده و به عوامل خارجی وابسته نیست، سه پارامتر مهم و اساسی در تغییرات مقاومت ویژه خاک نقش دارند. این سه عامل عبارتند از: دما، رطوبت و نمک.تغییرات مقاومت ویژه خاك دارای رطوبت بالای 20 درصد بسیار كم ولی برای رطوبت پایین تر از 20 درصد بسیار شدید است. در مورد اثر دما روی مقاومت ویژه خاك همان گونه كه در شكل دیده می شود رطوبت موجود در خاك در دمای پایین تر از صفر درجه یخ می زند و موجب افزایش شدید ضریب حرارتی مقاومت ویژه خاك می شود . چون این ضریب منفی است با كاهش دمای خاك مقاومت ویژه آن بالا می رود و موجب افزایش مقاومت الکترود و اتصال زمین می شود. به همین علت در پایان نصب سیستم زمین ، سطح زمین را باید با خرده سنگ به ضخامت 10 سانتی متر پوشاند تا از سرعت تبخیر رطوبت در مواقع گرمی هوا بكاهد .
تركیبهایی از نمك ها ، اسیدها و بازهای موجود در خاك روی مقاومت ویژه آن موثر است. در شكل 2 به طور نمونه اثر نمك روی مقاومت ویژه خاكی با 30 درصد رطوبت نشان داده شده است. با توجه به این مطلب گاهی برای كاهش و اصلاح مقاومت سیستم زمین اطراف الكترودهای مربوطه را با مواد شیمیایی کاهنده مقاومت تغذیه می كنند.
5- اندازه گیری مقاومت ویژه خاک
تعیین مقاومت ویژه برای طراحی سیستم زمین لازم و ضروری است. یكی از روش هایی كه برای اندازه گیری مقاومت ویژه خاك ارائه شده روش پیشنهادی دكتر ونر (Wenner) می باشد . در این روش چهار الكترود با ابعاد كوچك انتخاب نموده و با فاصله مساوی a از یكدیگر و به عمق h در یك خط به ترتیب قرار میگیرند. مشروط بر اینكه قطر الكترودها و عمق دفن آنها بیش از ده درصد فاصله آنها باشد. با ارسال جریان بین الكترودهای C1 و C2 ولتاژ بین الكترودهای P1 و P2 اندازه گیری می شود. اكنون از رابطه زیر مقاومت ویژه خاک محاسبه می شود.
مقادیری که برای سنجش مقاومت ویژه بدست می آیند عموما مقادیر ظاهری آن بوده و همانگونه که قبلا عنوان شد با توجه به ساختار واقعی خاک اطلاعاتی از عمق و مقدار مقاومت لایه های خاک (در صورتی که ساختار خاک یک لایه نباشد) بدست نمی دهند. در حقیقت تصمیم گیری برای مدل لایه بندی خاک و حصول مقادیر پارامترهای آن بر عهده تیم یا شخص طراح می باشد. مراحل سنجش در نواحی مختلف سایت و برای مقادیر مختلف a صورت می گیرد. با توجه به این حقیقت که جریان اعمال شده تا عمق a در زمین نفوذ می کند، می توان با ثبت مقادیر سنجیده شده منحنی تغییرات مقاومت ویژه را بر حسب تغییرات a رسم نمود. تفسیر منحنی بدست آمده و نحوه تغییرات آن می تواند مدل واقعی لایه های خاک را نشان بدهد. در صورتی که مشخص شود که رفتار خاک دارای دو لایه است که در اکثر مواقع نیز به همین گونه است.
5- 1 نکات مهم در سنجش مقاومت ویژه:
– بهترین روش برای اندازه گیری استفاده از دستگاههای پرتابل دیجیتال است که مستقیما با دادن فاصله a به دستگاه و اتصال پروبها، مقدار مقاومت ویژه را نشان می دهد. همچنین اکثر این دستگاهها قابلیت ثبت و چاپ اطلاعات را دارند.
– با توجه به اینکه نقطه نوترال شبکه های برق فشار ضعیف به زمین وصل میباشد، به منظور عدم تداخل در جریانهای اندازه گیری می بایست از منابع ایزوله شده مانند باطری یا ژنراتور پرتابل استفاده نمود.
– برای سنجش بایستی از جریان AC استفاده نمود. با توجه به خاصیت الکترولیتی زمین در زمان جذب رطوبت و املاح موجود در آن، با عبور جریان مستقیم، مواد شیمیایی موجود در این الکترولیت یونیزه شده و یونهای مثبت به سمت الکترود منفی و یونهای منفی به سمت الکترود مثبت خواهد رفت و با تجزیه شدن هیدروژن موجود در خاک باعث بوجود آمدن حبابهای ریز در اطراف الکترود شده و لایه ای عایق را در اطراف الکترود بوجود می آورد. بنابراین مقدار سنجیده شده کاملا اشتباه خواهد بود.
– در موقع اندازه گیری کابلهای مورد استفاده بایستی کاملا از روی قرقره باز شوند، زیرا در غیر اینصورت امپدانس سیم های پیچیده شده قرائت را دچار اشتباه می کند.
6- ملاحظات ایمنی و تحقیق درباره خصوصیات و ویژگیهای بدن
با توجه به اینکه ایمنی به عنوان مهمترین مسئله در طراحی و نصب سیستمهای زمین مطرح است، دو معیار اساسی در این خصوص بایستی مدنظر قرار گیرد:
– فراهم نمودن شرایطی مناسب جهت پراکنده کردن جریانهای الکتریکی در زمین، بدون تجاوز از حدود کارکرد تجهیزات.
– مطمئن شدن از اینکه برای اشخاصی که در اطراف سیستم زمین شده هستند، خطر برق گرفتگی وجود نداشته باشد و تحت افزایش ولتاژهای زمین قرار نگیرند.
البته علاوه بر دو معیار فوق طراحان سیستم های تاسیسات الکتریکی بایستی تدابیری را برای رفع سریع خطاهای زمین بیاندیشند. در این رابطه بایستی تجهیزات و رله های تشخیص و رفع سریع خطا نصب شوند. به عنوان نمونه می توان به RCD یا رله تشخیص جریان پسماند به عنوان ساده ترین وسیله در تاسیسات فشار ضعیف اشاره نمود. 1-6 افزایش پتانسیل زمین و مفهوم ولتاژهای گام و تماس:
درشرایط عادی الکترود زمین هم پتانسیل نقاط دور دست (جرم کلی زمین) میباشد که با ایجاد جریان خطا در الکترود پتانسیل آن افزایش می یابد. مقدار این پتانسیل یا GPR (افزایش پتانسیل زمین) از حاصلضرب جریان خطا در مقاومت الکترود زمین بدست می آید، بنابراین هر چه مقاومت الکترود احداثی کمتر باشد پتانسیل سطحی زمین ناشی از خطا کمتر خواهد بود.
2-6 محدوده جریانهای قابل تحمل:
دومین مسئله محاسبه حداکثر جریان بدن شخصی که در روی زمین ایستاده و ماکزیمم افزایش پتانسیل زمین را دریافت میکند. تاثیر جریان عبوری از قسمتهای اساسی به زمان اندازه جریان و فرکانس آن بستگی دارد. انسان درمحدوده فرکانسی 50-60 هرتز بسیار آسیب پذیراست. در این زمینه استاندارد IEEE-80 مقادیر آستانه ای را بصورت زیر ارائه داده است:
-آستانه درک حدود 1mA
– آستانه رهایی حدود 6-9 mA
– اشکال در تنفس حدود 9-25 mA
– آستانه فیبریلاسیون بطنی حدود 60-100 mA
همچنین انرژی دریافتی بدن از جریان عبوری با رابطه زیر بدست می آید:
که در آنIB2 جریان عبوری از بدن، tS زمان تداوم شوک وSB انرژی در یافتی میباشد، بدیهی است هر چه زمان کمتر باشد انرژی دریافتی کمتر خواهد بود لذا اهمیت طراحی سیستمهای رفع خطای سریع در اینجا آشکار می شود و به هر ترتیب اگر زمان دوام خطا در محدوده 0.06 تا 0.3 ثانیه باشد خطرات بسیار کمتر خواهد بود.
SB ثابت تجربی است كه بر اساس آزمایشهایی در فاصله 0.03 تا 3 ثانیه بدست آمده و مقدار آن برای یك شخص 50 كیلوگرمی تقریبا برابر 0.0135و برای یك شخص 70 كیلوگرمی برابر 0.0246است.
IB مقدار موثر جریان عبوری از بدن (آمپر)
tS مدت زمانی كه خطا طول می كشد. (ثانیه)
بنابراین جریانهای قابل تحمل برای دو فرد 50 و 70 کیلوگرمی برابر خواهد است با:
7- الکترود زمین وانواع آن
همانطور که در ابتدا به آن اشاره شد بخش ارتباطی هر سیستم زمین با جرم کلی زمین، الکترود است. بطورکلی الکترود ها از نظر نحوه احداث به دو بخش کلی زیر تقسیم بندی می شوند: • الکترود طبیعی (موجود)
– غلاف هادی کابلها
– اسکلت فلزی سازه ها
– فنداسیون دارای میلگردهای فلزی
– لوله کشی آب • الکترودهای مصنوعی
– الکترود صفحه ای
– الکترود قائم
– الکترود افقی
– الکترود ترکیبی
احداث یک سیستم زمین استاندارد و مطمئن با استفاده از الکترود های مصنوعی صورت می گیرد.
الکترود صفحه ای:
یکی از انواع متداول الکترود که از دیرباز در تاسیسات برای زمین کردن از آن استفاده می شود
رای نصب این الکترود ابتدا یک حلقه چاه با قطر حدودی 80cm حفر شده سپس صفحه در قعر چاه قرار می گیرد، ، بر روی صفحه مواد کاهنده و خاک رس با نسبتی مشخص ریخته شده و چاه پر می شود. برای طول عمق چاه مقدار استانداردی وجود ندارد و بر حسب تجربه حفاری بایستی تا رسیدن به یک رطوبت نسبی ادامه یابد اما بهتر است حداقل در بهترین شرایط کمتر از 2 متر نباشد.
مواردی که در احداث این الکترود بایستی به آنها توجه شود:
– صفحه بهتراست به صورت قائم دفن شود تا خطوط جریان خارج شده به صورت یکنواخت پخش شده وکوتاه باشند و فشارخاک بردو سطح الکترود یکنواخت باشد.
– اتصال کابل مسی با صفحه میبایست حداقل در 2 نقطه انجام شود.
– برای جلوگیری ازخوردگی ، بهتر است محل اتصال با لایه ضخیم قیر اندود شود.
– لایه خاک بالای صفحه میبایست حداقل 60 cm باشد.
– اگر یک الکترود مقاومت مورد نظر را نداد میتوان از چند الکترود با فواصل مناسب جهت رعایت حوزه ولتاژ استفاده نمود. فاصله مناسب و استاندارد حداقل به اندازه عمق حفاری است اما هر چه بیشتر باشد بهتر خواهد بود.
– بهترین جنس صفحه از لحاظ مقاومت در برابر شرایط محیطی مس است اما می توان از فولاد گالوانیزه نیز استفاده نمود.
– ضخامت مناسب برای صفحه مسی حداقل 2mm و برای صفحه فولادی 3mm است.
8- هم بندی یا هم پتانسیل سازی
هدف ازایجادهمبندی برای هم ولتاژ کردن جلوگیری از تشکیل ولتاژهای خطرناک است بین اجزای مختلفی که ممکن است به وسیله یک نفربه طور همزمان لمس شده ، یا در مکانهای قابل انفجار موجب آتش سوزی شده و یا اینکه در سایتهای مخابراتی موجب ایجاد نویز در سیستمها و اختلال در کار آنها شود. به طور کلی قسمتهای مختلف زیر در یک سیستم باید با یکدیگر همبند شوند:
– هادی اصلی حفاظتی MPE
– ترمینال اصلی زمین(شینه اصلی زمین) MEB
– کلیه لوله کشیهای فلزی در داخل ساختمان(آب-گاز-حرارت مرکزی و تهویه)
– اجزای فلزی ساختمان (اسکلت فلزی-میلگردهای بتن مسلح)
– بدنه فلزی تجهیزات و لوازم
– هادی های حفاظتی PE
– هادی یا ترمینال اصلی زمین
