سیستم زمین

سیستم زمین

هدف از احداث شبکه زمین ایجاد ایمنی بوده که خود شامل دو قسمت عمده می باشد:

- ایمنی افراد (زمین حفاظتی)

زمین حفاظتی عبارت است از زمین کردن کلیه قطعات فلزي تأسیسات الکتریکی که در ارتباط مستقیم با بخش الکتریکی تأسیسات نمی باشند. این کار براي حفاظت اشخاص درقبال اختلاف سطح تماس زیاد به کارگرفته می شود.

- ایمنی تجهیزات (زمین الکتریکی)

به زمین کردن نقطه اي ازدستگاه هاي الکتریکی و ادوات برقی که جزئی از مدارالکتریکی می باشند، زمین الکتریکی می گویند مثل زمین کردن مرکز ستاره سیم پیچ ترانس و یا ژنراتور، که این عمل به منظور کار صحیح دستگاه ها و جلوگیري از ازدیاد فشار الکتریکی فازهاي سالم نسبت به زمین در موقع تماس یکی از فازهاي دیگر با زمین می باشد.

اتصال کوتاه چیست؟

درصورت وجود اضافه ولتاژهاي موقت ناشی از افزایش بار، اتصال کوتاه رخ می دهد که ممکن است در اثر آن تجهیزات به شدت آسیب ببینند. اگر فاز به زمین اتصالی کند جریان زیادي به زمین داخل می شود، که ممکن است کارکنان را درمعرض شوك ناشی از ولتاژ گام و یاتماس قرار دهد، زیرا ولتاژ فازهاي سالم نسبت به زمین و بدنه تجهیزات به مقدار قابل توجهی افزایش می یابد. در ادامه گفته میشود که با زمین کردن نول سیستم می توان این اضافه ولتاژها را کاهش داد.

چرا معمولاً یک نقطه از سیستم را در محل منبع تغذیه زمین می کنند؟

این عمل دو پیامد دارد:

1- این که از آسیب دیدن عایق بندی تجهیزات در اثر افزایش ولتاژ جلوگیری می کند و ولتاژ را در یک مقدار مشخص ثابت نگه می دارد.

2- سبب می شود تا ولتاژ برق گرفتگی خیلی زیاد نباشد.

مبنای اصلی انتخاب نوع سیستم زمین، استاندارد IEC 60364 می باشد که به معرفی انواع مختلف سیستم زمین می پردازد.

انواع سیستم های رایج زمین کردن:

حرف اول از سمت چپ، مشخص کننده رابطه نول سیستم با زمین است به این صورت که:

T: یعنی نقطه نول مستقیما به زمین وصل شده است.

I: یعنی نقطه نول از طریق یک امپدانس به زمین متصل است یا نسبت به زمین ایزوله است.

حرف دوم از سمت چپ، مشخص کننده رابطه بدنه های هادی تاسیسات با زمین است به این صورت که:

N: یعنی بدنه های فلزی تجهیزات از نظر الکتریکی مستقیما به نقطه زمین شده ترانس اصلی متصل شده اند.

T: یعنی بدنه های فلزی مستقل از اتصال زمین سیستم نیرو به زمین وصل می شوند.

1- سیستم TN

در این سیستم، منبع انرژی مستقیما به زمین وصل است و تمامی بدنه های قلزی تاسیسات الکتریکی نیز به وسیله هادی حفاظتی (PE) به این نقطه متصل اند. سیستم TN خود به 3 دسته تقسیم می شود:

- سیستم TN-S:

در سرتاسر این سیستم، سیم نول و هادی حفاظتی (PE) از هم جدا می باشند.

untitled

- سیستم TN-C-S:

در بخشی از این سیستم ، از یک هادی مشترک به عنوان هادی حفاظتی – خنثی (PEN) استفاده می شود و از آن نقطه به بعد این دو سیم از هم جدا می گردند.untitled

- سیستم TN-C:

در سرتاسر این سیستم از یک هادی مشترک به عنوان هادی حفاظتی – خنثی (PEN) استفاده می شود.

untitled

رایج ترین سیستم مورد استفاده در کشور، سیستم TN می باشد که از میان سه زیر مجموعه آن، سیستم TN-C-S متداول تر است.

2- سیستم TT:

در این سیستم منبع انرژی در یک یا چند نقطه ارت می گردد و هر یک از قسمت های فلزی تجهیزات در دسترس به طور محلی ارت می شوند. این سیستم غیر از موارد خاص مجاز نمی باشد و لازمه آن ایجاد حفاظت کامل با استفاده از وسایل حفاظتی مخصوص (کلیدهای جریان باقی مانده) می باشد.

untitled

3- سیستم IT:

در این سیستم منبع انرژی یا به طور کامل ارت نمی گردد و یا توسط یک امپدانس بزرگ ارت می شود و قسمت های فلزی تجهیزات در دسترس نیز به طور جداگانه ارت می گردد. استفاده از این سیستم برای شبکه های عمومی توزیع برق ممنوع است. موارد استفاده از این سیستم، اتاق های عمل و نظایر آن در بیمارستان ها است و در صنعت از این سیستم در مواردی استفاده می شود که لازم است اولین اتصال به زمین سبب قطع مدار نگردد (مانند خطوط زنجیره ای تولید)

untitled

مقایسه انواع سیستم زمین:

untitled

سیستم بدون اتصال زمین چیست؟

در این حالت، با توجه به این که زمین عموما از موادی که هادی الکتریسیته هستند تشکیل شده است، اگر شخصی روی زمین ایستاده باشد و به طور همزمان با دو جسم برق دار تماس پیدا کند، در صورت اتصال فاز با بدنه یکی از این اجسام، جریان از طریق بدن شخص مسیر خود را به سمت منبع تغذیه طی خواهد کرد و در اثر عبور جریان بسیار زیاد ناشی از چنین اتصال کوتاهی، شخص دچار برق گرفتگی می گردد.

سیستم همراه با اتصال زمین چیست؟

در این حالت، چون بر اساس قانون اهم، جریان همواره از مسیری که مقاومت کمتری دارد عبور می کند، لذا جریان تمایل دارد به جای عبور از مسیری که شخص با مقاومتی در حدود 1300 اهم در آن قرار گرفته است، از طریق سیم ارت با مقاومت زمین زیر 2 اهم مسیر خود را طی کند و مقدار بسیار کمی از آن از بدن شخص می گذرد که خطرناک نیست، بنابراین شخص دچار برق گرفتگی نمی شود.

روش های ایجاد یک سیستم اتصال زمین کدامند؟

الف) روش عمقی:

عبارت است از احداث یک یا چند چاه به عمق مناسب تا رسیدن به رطوبت طبیعی خاک

ب) روش سطحی:

این روش برای مناطقی که مکان حفاری عمیق در آن ها وجود ندارد اجرا می گردد که در آن از یک یا چند الکترود اتصال زمین به صورت های زیر استفاده می گردد:

- الکترودهای میله ای

- الکترودهای صفحه ای

- الکترودهای لوله ای

- الکترود های نواری و تسمه ای

- استفاده از سیستم لوله کشی ساختمان

- استفاده از فوندانسیون ساختمان