سیستم اتصال زمین

سیستم اتصال زمین – الکترود زمین، میله ای رسانا می باشد که در زمین قرار گرفته و یک مسیر الکتریکی برای انتقال

جریان ناشی از سرج های الکتریکی و صاعقه ایجاد می کند تا بدین صورت مدارها و

تجهیزات الکتریکی را محافظت کند.

به عبارت دیگر اتصال زمین فرآیندی می باشد که در آن اتصال الکتریکی یک شی فلزی به زمین

توسط یک سیستم الکترود زمین، برقرار می شود.

یک الکترود زمین می تواند به شکل یک میله یا لوله مفتول مسی یا یک میله یا لوله آهنی

گالوانیزه ساخته شود.مطابق استاندارد الکتریکی ملی آمریکا، بر اساس آزمایش های انجام

شده مقاومت الکترودهای اتصال زمین در برابر زمین باید کمتر از ۲۵ اهم باشد.

نکته مهمی که باید به آن توجه کرد این است که الکترودهای آلومینیومی برای استفاده در فرآیند اتصال به زمین مجاز نیستند.

الکترود زمین استاندارد یا میله مس اندود از فولادی با طول ۸ تا ۱۰ فوت (حدود ۲.۵ تا ۳ متر) و

پوشش ۵ تا ۱۰ میل (۱.۲۷ تا ۲.۵۴ میکرون) از پوشش مس تشکیل شده است.

این میله به عنوان رایج ترین وسیله اتصال به زمین شناخته می شود.

الکترودهای زمین، به دو دسته تقسیم می‌شوند:

۱-  الکترودهای مصنوعی:

الکترودهایی هستند که با هدف برقراری اتصال الکتریکی با خاک در زمین ایجاد شده‌اند.

از انواع این الکترودها می‌توان موارد زیر را نام برد: الکترود صفحه‌ای، الکترود میله‌ای، الکترودهای افقی، شبکه مش و …

۲- الکترودهای طبیعی:

الکترودهایی هستند که برای کاربری های دیگری در زمین نصب شده‌اند و ممکن است در صورت

وجود شرایط لازم، برای ایجاد اتصال به زمین از آنها استفاده شود

مانند : لوله‌های فلزی آب، اجزای فلزی سازه، میلگردهای شمع‌های بتونی، غلاف فلزی کابل‌ها و…

لازم به ذکر است، از اینگونه الکترودها به تنهایی نمی‌توان به عنوان الکترود زمین استفاده نمود،

بلکه در کنار الکترودهای مصنوعی می‌توان از آنها به عنوان الکترود کمکی استفاده کرد.

متداولترین انواع الکترودها از نظر شکل و طرز قرار گرفتن آنها در زمین به شرح زیر تقسیم می شوند:

۴- الکترودهای قائم

۵-  الکترودهای افقی

۶- الکترودهای صفحه ای

۷- الکترود بتن مسلح در شالوده ساختمان

خصوصیات سیستم اتصال زمین باید از طرفی با الزامات حفاظتی سیستم و از طرف دیگر با مقررات

ایمنی در برابر برق گرفتگی در اثر تماس غیرمستقیم، مطابقت داشته باشد.

در ایجاد سیستم اتصال زمین از دیدگاه مقررات ملی ساختمان سه هدف زیر مورد توجه قرار می گیرد :

۱-  تامین ایمنی در برابر برق گرفتگی انسان یا سایر موجودات زنده در خلال بهره برداری سیستم الکتریکی

۲- حفظ عایق بندی سیستم یا ایجاد مسیری برای جریانهای اتصال کوتاه جهت عملکرد به موقع لوازم حفاظتی

۳- تامین الزامات سازگاری الکترومغناطیسی

در موارد لازم مقاومت الکتریکی الکترود زمین به عوامل فراوان مخصوصاً به مقاومت ویژه خاک،

ابعاد و شکل الکترود بستگی دارد، برای حجم معینی از فلز الکترود هر چه یکی از ابعاد الکترود

بزرگتر از دو بُعد دیگر بوده و تماس الکترود در این بُعد با خاک بیشتر باشد، مقاومت الکترود نسبت

به جرم کلی زمین کمتر خواهد شد.

بنابراین یک الکترود میله ای یا تسمه ای که به صورت قائم یا افقی نصب شده باشد، نسبت به الکترود

صفحه ای ارجحیت دارد. لذا الکترود صفحه ای غیراقتصادی ترین الکترودها است.

امروزه در اغلب کشورها استفاده از بتن مسلح در شالوده ساختمان (روش یوفر) و استفاده از

الکترودهای میله ای متعدد موازی، پرطرفدارترین و اقتصادی ترین روشهای اجرای سیستم زمین

محسوب می شوند.

به همین دلیل استفاده از واژه چاه ارت امروزه دیگر جامعیت لازم را ندارد و بایستی از عبارت

صحیح سیستم اتصال زمین استفاده گردد.

باتوجه به اقلیم خشک بسیاری از نقاط ایران، اغلب خاک محل به خودی خود دارای کیفیت الکتریکی کافی نیست.

لذا برای کم کردن مقاومت الکترود زمین در این موارد، می توان نسبت به تعویض خاک اطراف الکترود و

جایگزین کردن با الکترولیت های دارای کیفیت الکتریکی خوب و پایدارتر اقدام نمود.

حداقل عمق الکترودهای زمین:

– الکترودهای کوبیده شده یا دفن شده در زمین به صورت قائم :۲ متر (با حداقل قطر ۱۶ میلی متر)

– لبه بالایی الکترود صفحه ای از سطح زمین ۱٫۵متر (برای حداکثر آن حدی تعیین نمی شود)

– الکترودهای افقی تسمه ای یا هادی مسی : ۰٫۷ متر – حداقل طول لوله الکترود زمین ساده که در زمین کوبیده یا به صورت قائم دفن می شود، نباید از ۲ متر کمتر باشد.( با حداقل قطر۱ اینچ یا ۲/۵۴ سانتیمتر) – حداقل عمق چاه حفر شده برای دفن لوله به عنوان الکترود ساده قائم باید ۲ متر باشد.

– در صورت استفاده از ۲ الکترود زمین ،فاصله دو الکترود از یکدیگر در نزدیکترین نقطه، نباید از ۲۰ متر کمتر باشد و در مورد الکترودهای قائم این فاصله نباید از ۲۰ متر یا ۲ برابر عمق الکترودها(هر کدام که بیشتر است) نزدیکتر باشد.

الزامات ضروری در مورد الکترود زمین

– الکترود زمین نباید به ساختمان نزدیک باشد بلکه در فاصه ای حداقل ۱.۵m نصب شود.

– جهت عملکرد رله های حفاظتی و فیوز، مقاومت زمین باید به اندازه کافی کم باشد تا جریان به راحتی از آن عبور کند. اما این مقدار ثابت نیست چون به تغییرات آب و هوا و رطوبت بستگی دارد.

– الکترود زمین باید همیشه در حالت عمودی در داخل زمین و یا گودال قرار داده شده است چون ممکن است تماس با لایه های زمین متفاوت باشد.

– اتصال هادی زمین به بدنه، قطعات فلزی و سرب زمین باید محکم باشد.

– از پیچ و مهره لوله فلزی کوتاه برای اتصال سیم به صفحات ارت باید استفاده شود.

– برای محافظت از خوردگی مفاصل از گریس استفاده می شود.

– سرب از طریق پیچ و مهره از دو مکان بر روی صفحه زمین محکم می شود.

– حفر چاه با دهانه ی (۵x5ft (1.5×۱.۵m و عمق حدود ۲۰ تا ۳۰ فوت (۹ تا ۶ متر) انجام می شود.(توجه داشته باشید که، عمق و عرض آن بستگی به ماهیت و ساختار زمین دارد).

– برای حفظ شرایط رطوبت، به اندازه (۱ft (30cm ذغال سنگ و مخلوط آهک در اطراف صفحه زمین قرار داده شود.البته در حال حاضر از خاک مقاومت پایین بنتتونیت استفاده می گردد.