زمین الکتریکی

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: در این مطلب به مباحث زمین الکتریکی، تاریخچه آن ، تاسیسات سیم کشی ساختمان، چاه ارت و نحوه احداث  چاه ارت پرداخته می شود.

 

تاریخچه زمین الکتریکی:

سیستم الکترومغناطیسی تلگراف راه دور که از سال ۱۸۲۰ مورد استفاده قرار می‌گرفت از دو یا چند سیم برای انتقال پیام‌ها به صورت پالس‌های الکتریکی استفاده می‌کرد. سپس این موضوع روشن شد (احتمالا به وسیله دانشمند آلمانی استین‌هیل) که از زمین می‌توان به عنوان مسیر برگشت برای کامل کردن مدار پیام‌ها استفاده کرد؛ به این ترتیب نیازی به سیم بازگشت نخواهد بود اما این روش در طول مسیرهای درون‌قاره‌ای که در سال ۱۸۶۱ بین سنت ژوزف، میسوری و ساکرامنتو کالیفرنیا ایجاد شده بود یک مشکل داشت. در طول فصل‌های خشک سال به علت خشک بودن زمین مقاومت آن به شدت افزایش می‌یافت که باعث اختلال در کارکرد تلگراف می‌شد.

بعدها زمانی که تلفن می‌رفت تا جایگزین تلگراف شود این نکته روشن شد که جریانی که به وسیله شبکه‌های قدرت، خطوط راه‌آهن برقی و دیگر مدارهای تلفن و تلگراف ایجاد می‌وشد موجب ایجاد اختلال در سیگنال‌های فرستاده شده می‌شود و به این ترتیب استفاده از سیستم‌های دو سیمه دوباره جایگزین شد.

تاسیسات سیم‌کشی قدرت:

با وصل بدنه تجهیزات الکتریکی بروز خطا در هر یک از تجهیزات موجب جاری شدن جریان در سیم زمین شده و از برق دار شدن بدنه جلوگیری می‌کند. یک اتصال مناسب به زمین باید مقاومت پایینی داشته باشد تا در صورت بروز خطا، جریان جاری در زمین موجب عمل کردن سیستم حفاظت در شبکه شود. با وصل تمامی اجسام هادی در خطر برقدار شدن می‌توان از بروز شوک الکتریکی در اثر تماس با این اجسام جلوگیری کرد.

سیم زمین سیمی است که (مستقیماً یا غیر مستقیم) به یک یا چند الکترود زمین اتصال دارد. این الکترودها ممکن است در نزدیکی محل استفاده از سیم زمین یا در محلی دورتر قرار داشته باشند. این سیم (یا شینه داخل تابلو) زمین در سیستم‌های TNS وTNCS که رایجترین سیستمهای نیرورسانی میباشند میبایست به سیم (یا شینه داخل تابلو) نول وصل شود. همچنین ممکن است این سیم به شبکه لوله‌کشی شده ساختمان نیز متصل شده باشد تا مقاومت کمتری را ایجاد کند. استفاده از لوله‌های آب برای اتصال به سیستم زمین با گسترش استفاده از لوله‌های غیر فلزی مثل لوله‌های پلی وینیل کلراید در برخی کشورها ممنوع شد.

 

در صورت همبندی پی و یا اسکلت فلزی ساختمان با چاه ارت مقاومت سیستم بمیزان زیادی کاهش یافته وایمنی افزایش خواهد یافت تجهیزات الکتریکی ثابت معمولاً از اتصال زمین دائمی برخوردارند. تجهیزات قابل حمل که دارای بدنه فلزی هستند از یک پین مخصوص برای وصل سیم زمین استفاده می‌کنند. اندازه هادی زمین معمولاً با استفاده از استانداردها و مقرارت مربوط به حفاظت الکتریکی تعیین می‌شود.

انتقال انرژی الکتریکی:

برخی از سیستم‌های انتقال HVDC از زمین به عنوان سیم برگشت استفاده می‌کنند. این کار به ویژه در مورد خطوط کابلی زیر آبی مورد استفاده قرار می‌گیرد چرا که آب دریا یک هادی مناسب است. در این حالت برای ایجاد اتصال با زمین از الکترودهای دفن شده در زمین استفاده می‌شود. محل قرار گرفتن این الکترودها باید با دقت انتخاب شود تا از خوردگی شیمیایی الکترودها و تاسیسات زیر زمینی تا جای ممکن کاسته شود.

در سیستم‌های توزیع تک سیم با برگشت زمین (Single Wire Earth Return/SWER) با استفاده از یک سیم قدرت در شبکه‌های قدرت در هزینه‌ها صرفه‌جویی می‌شود. این روش معمولاً در مناطق روستایی مورد استفاده قرار می‌گیرد تا خطرات ناشی از برگشت جریان زیاد در زمین موجب خسارت نشود.

یکی از نگرانی‌های خاص در طراحی پست‌های الکتریکی افزایش پتانسیل زمین است. زمانیکه جریان بسیار بزرگ ناشی از خطا در شبکه به زمین تزریق می‌شود ممکن است پتانسیل الکتریکی در مناطق مجاور محل تزریق جریان نسبت به مناطق دیگر بالا رود. این اتفاق به دلیل محدود بودن ضریب هدایت در لایه‌های خاک رخ می‌دهد. این تغییر پتانسیل در زمین می‌تواند آنقدر زیاد باشد که دو نقطه نزدیک به هم بر روی زمین دارای ولتاژی با اختلاف بالا باشند. این اختلاف ولتاژ می‌تواند خطراتی را برای افرادی که در آن منطقه بر روی زمین ایستاده‌اند ایجاد کند (به دلیل افزایش ولتاژ گام). همچنین لوله‌ها، نرده‌ها یا سیم‌های ارتباطی داخل پست نیز دچار اختلاف ولتاژ می‌شوند که می‌تواند ولتاژ تماس با این اشیا را تا حد خطرناکی بالا ببرد.

چاه ارت:

برای حفاظت از برخورد آذرخش و اتصال الکترسیته به بدنه یخچال و هر وسیله موجود در منزل و کارگاه که به برق وصل می‌شود و در اثر تماس انسان برای وی خطر ایجاد می‌کند معمولاً بهترین راه احداث چاه ارت (چاه زمین‌کاری) است.

نحوه احداث چاه ارت:

سالهای قبل از ذغال و نمک برای چاه ارت استفاده می‌شد ولی پس از مدتی در اثر تماس نمک با مس صفحه مسی سولفاته می‌شد و عملا چاه ارت از کار می‌افتاد ولی در حال حاضر یک حلقه چاه به عمق بین۳ ال ۸ متر حفر می‌گردد و یک صفحه مسی به ابعاد ۷۰*۷۰ سانتیمتر و با ضخامت ۵ میلیمتر که به یک سیم مسی معمولا نمره ۹۰ از طریق جوش و بست اتصال می‌یابد و از ماده‌ای بنام سوپر اکتیو بنتونیت استفاده می‌گردد این ماده را بهمراه ۱۰۰۰ لیتر آب بصورت دوغاب در آورده و درون چاه می‌ریزیم در بین کار صفحه مسی را بصورت عمودی و در وسط چاه قرار می‌دهیم و الباقی دوغاب را می‌ریزیم سپس خاک را سرند کرده داخل چاه می‌ریزیم و از طریق سیم کلیه بدنه دستگاهها شامل الکتروموتور بدنه لوازم آشپزخانه هر آنچه را که به برق وصل شده و قابلیت تماس با انسان را دارد به این سیم وصل می‌کنیم و حتی در بلندترین نقطه ساختمان یک میله فلزی نصب می‌کنیم و آنرا نیز به این سیم وصل می‌کنیم.

نتیجه: اگر صاعقه به ساختمان بزند از طریق این میله به زمین منتقل می‌شود اگر سیم لخت شده و به بدنه فریزر ماشین لباسشویی و غیره وصل شود قبل از اینکه برای انسان خطری ایجاد کند به زمین منتقل می‌شود و خلاصه با ایجاد سیستم زمینی کردن خطر برق گرفتگی از بین می‌رود ضمنا در دو شاخه‌های جدید و پریزها جدید بجز سیم نول و فاز یک سیم دیگر وجود دارد و آن همین سیم ارت است.

در اثر برخورد صاعقه به ساختمانی که سیستم ارتینگ ندارد معمولا کامپیوتر تاسیسات ساختمان و غیره آسیب می‌بینند در بهترین حالت اگر جان در میان نباشد..... پس من توصیه می‌کنم با توجه به هزینه نسبتا کم ساختمان خود را به این سیستم مجهز کنید.

مراقب باشید حتی اگر خود شما متخصص نیستید از ایجاد چاه ارت با ذغال و نمک اکیدا خودداری نموده و حتما از سوپر اکتیو بنتونیت استفاده شود.

 

منبع: وبلاگ بهروز ابتکار