سیستم زمین یا همان سیستم ارتینگ از مهم ترین سیستم هایی است که برای حفاظت از افراد و تجهیزات در هر سازه ای بکار می رود.

هر مهندس سازه ای باید با انواع سیستم های اتصال زمین آشنا باشد تا نوع صحیح آن را برای سیستم خود انتخاب کند.

برای آشنایی با نحوه نصب و انواع مختلف این سیستم، مقاله زیر را از دست ندهید.

1# سیستم زمین الکتریکی چیست؟

سیستم زمین یک مجموعه به هم پیوسته از هادی های فلزی است که در زیر فونداسیون ساختمان به کار می رود.

تعدادی الکترود را در عمق چند متری زمین دفن می کنند و تمام هادی های ساختمان و بدنه تجهیزات را به این سیستم متصل می کنند.

اگر بدنه تجهیزات برق دار شود در این صورت جریان اتصال کوتاه وارد زمین می شود و مانع از برق گرفتگی افراد می شود.

در ویدیو زیر ابتدا مفاهیم سیستم زمین آموزش داده می شود و در ادامه مباحث اصلی را بازگو می کنیم.

دانلود pdf مقاله

1-1# هدف سیستم زمین چیست؟

شبکه های زمین برای چندین هدف طراحی شده اند.

از جمله این اهداف می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  1. ایمنی اشخاص با توجه خطرات الکتریکی
  2. حفاظت از تجهیزات در برابر خطرات الکتریکی

به طور کلی اجرای سیستم زمین برای رسیدن به مقاومت کم طراحی می شود تا
جریان های خطا و جریان های فرکانس بالا را از افراد و تجهیزات الکترونیکی دور کند.

2-1# محاسبات فنی سیستم زمین

برای سایزینگ هادی ارت و نول استانداردهای مختلفی وجود دارد؛
اما آنچه که در مبحث ساختمان اهمیت دارد، مقررات ملی ساختمان مبحث 13 است.

مقررات ملی ساختمان نحوه سایزینگ کابل ارت در ساختمان را مشخص کرده است.

این را هم ببینید
محاسبه سطح مقطع کابل

در ویدیو زیر نحوه سایزینگ اتصال زمین بر اساس مقررات ملی مشخص شده است.

2# انواع سیستم زمین

داشتن شناخت کامل از نوع سیستم زمین و انتخاب صحیح روش های ایمنی و وسایل حفاظتی در تاسیسات الکتریکی الزامی است.

به طور کلی سه نوع سیستم نیرو TT ،TN و IT متداول می باشند.

مفهوم حروف اختصاری بکار رفته در نام گذاری سیستم زمین در زیر آمده است.

حرف اول از سمت چپ بیانگر نوع رابطه سیستم نیرو با زمین است.

T: یک نقطه از سیستم مستقیما به زمین وصل است.

I: قسمت های برق دار سیستم نسبت به زمین عایق اند و یا یک نقطه از سیستم با امپدانس زمین شده اند.

حرف دوم از سمت چپ بیانگر نوع رابطه بدنه هادی با زمین است.

T: بدنه هادی به صورت مستقیم و مستقل از اتصال زمین (PE) به زمین وصل شده است؛ یعنی خودمان در محل آن را زمین کردیم.

N: بدنه هادی مستقیما به نقطه زمین شده سیستم وصل است.

علاوه بر دو حرف اصلی تعیین کننده نوع سیستم زمین، در مورد سیستم های TN برای مشخص کردن نحوه استفاده از هادی های حفاظتی (PE) و خنثی (N) از حروف اضافی استفاده می شود.

S: بدنه هادی از طریق هادی مجزا (PE) به نقطه خنثی (N) در مبدا سیستم وصل است.

C: بدنه هادی به هادی مشترک حفاظتی – خنثی (PEN) متصل است.

1-2# سیستم زمین TN

در این سیستم، منبع تغذیه مستقیما به زمین وصل شده است و
بدنه فلزی تجهیزات برقی و هادی های بیگانه در تاسیسات به نقطه نول منبع وصل شده اند.

این را هم ببینید
سیستم TN چیست و تفاوت سیستم TNS با TNC

سیستم TN خود به سه مدل مختلف تقسیم می شود که در زیر مفصلا توضیح داده شده است.

1) سیستم زمین TN-S

در این سیستم هادی های نول N و زمین PE از یکدیگر جدا هستند.

نقطه نول منبع و بدنه فلزی تاسیسات و نقطه زمین سیستم هر سه به یکدیگر متصل اند و مستقیما به زمین وصل شده اند.

الکترود سیستم زمین یک یا چند قطعه هادی است که به منظور برقراری ارتباط الکتریکی با جرم کلی زمین در خاک مدفون شده باشند.

سیستم زمین تی ان اس

2) سیستم زمین TN-C

در اتصال زمین TN-C هادی نول N و ارت PE به یکدیگر متصل هستند و به آن ها اتصال PEN گفته می شود.

سیم PEN مستقیما وارد چاه ارت می شود و از آن به عنوان سیم خنثی استفاده می شود که به بدنه تجهیزات متصل می شود.

سیستم زمین تی ان سی

3) سیستم زمین TNCS

می توان سیستم زمین TN-S و TN-C را به صورت همزمان در یک تاسیسات استفاده کرد.

یعنی در بخش از تاسیسات الکتریکی ساختمان سیم نول و ارت جدا از هم باشند و در بخشی دیگر به صورت مشترک.

فقط این نکته مهم باید توجه شود که اتصال زمین TNC نباید در پایین دست اتصال زمین TNS قرار بگیرد؛
چون قطعی سیم نول در بالا دست منجر به قطع هادی های حفاظتی در بخش پایین دست می شود.

سیستم زمین تی ان سی اس

2-2# سیستم زمین TT

در سیستم زمین TT یک نقطه منبع تغذیه (ژنراتور نیروگاه) به صورت مستقیم به زمین وصل شده است.

تمام بدنه فلزی تجهیزات برقی به الکترود زمین جداگانه متصل شده اند که ممکن است این الکترود از لحاظ الکتریکی مستقل از الکترود منبع باشد.

سیستم زمین تی تی

این را هم ببینید
آشنایی با سیستم TT

3-2# سیستم زمین IT

در این سیستم نقطه نول منبع تغذیه ایزوله شده یا نقطه نول با امپدانس (مقاومت) زمین شده است.

تمام بدنه فلزی تجهیزات مستقیما با سیم ارت به زمین متصل می شوند.

در این سیستم سیم نول وجود ندارد.

سیستم زمین آی تی

این را هم ببینید
سیستم ارتینگ IT

3# الکترود اتصال به زمین

الکترود زمین به میله ای رسانا معمولا از جنس مس یا فولاد گفته می شود که در خاک دفن شده و کل سیستم زمین ساختمان به آن وصل می شود.

این الکترود باید به گونه ای طراحی شود که کمترین میزان مقاومت را داشته باشد تا جریان اتصال کوتاه وارد زمین شود و از تجهیزات یا بدن افراد عبور نکند.

این را هم ببینید
الکترود زمین

متداول ترین الکترودهایی که در ساختمان استفاده می شوند به قرار زیر اند:

1-3# الکترود قائم

الکترودهای قائم به خاطر تماس بیشتر لایه های خاک در طول قائم الکترود و همچنین در مواردی که فضای کافی در دسترس نباشد از متداول ترین نوع الکترودها هستند.

انواع الکترودهای قائم با روش کوبیده شدن در زمین و یا به روش دفنی (حفر چاه) نصب می شوند.

الکترود قائم

2-3# الکترود افقی

استفاده از این الکترود زمانی مطرح است که امکانات و محوطه با وسعت کافی جهت اجرای آن وجود داشته باشد.

الکترودهای افقی در شکل های مختلف در عمق 0.5 تا 0.8 متری از سطح زمین نصب می شوند.

الکترود افقی

3-3# الکترود زمین فونداسیون

یکی از انواع الکترودهای افقی محسوب می شوند.

بتن به کار رفته در فونداسیون ساختمان ها به دلیل رسانایی مطمئن و سطح تماس وسیع با خاک می تواند گزینه مناسبی برای استفاده به عنوان الکترود زمین باشد.

الکترود فونداسیون

نحوه اتصال به میلگردهای فونداسیون ساختمان در شکل زیر مشخص شده است.

الکترود فونداسیون 1

4-3# الکترود صفحه ای

در مناطق با خاک مرطوب و نمناک از الکترود صفحه ای کم عمق استفاده می شود.

الکترودهای صفحه ای هزینه بالایی دارند به همین دلیل کمتر استفاده می شوند.

الکترود صفحه ای

5-3# محاسبه مقاومت الکترود زمین قائم

در این قسمت نحوه محاسبه مقاومت الکترود زمین قائم را آموزش می دهیم.

4# انواع سیستم اتصال زمین

اتصال به زمین برای حفاظت جان انسان و حیوان، تامین شرایط کارکرد صحیح تاسیسات برقی و حفاظت آن ها به کار می رود.

انواع مختلف اتصال زمین در ادامه آموزش داده می شود:

انواع اتصال به زمین

1-4# اتصال زمین حفاظتی

گاهی بدنه فلزی تجهیزات الکتریکی را زمین می کنیم با هدف حفاظت از برق گرفتگی افرادی که در تماس با آن تجهیز هستند.

سیستم اتصال به زمین حفاظتی2-4# اتصال زمین ایمنی

ممکن است گاهی نقطه خنثی تجهیزات پست های برق به زمین وصل شود.

این تجهیزات می تواند ترانسفورماتور و ژنراتور باشد.

سیستم زمین ایمنی

3-4# اتصال زمین صاعقه گیر

در قسمت بالایی ساختمان از برق گیر استفاده می شود که برای جلوگیری از آسیب رساندن صاعقه به سازه است.

برقگیر

این را هم ببینید
معرفی انواع صاعقه گیر

4-4# اتصال زمین عملیاتی

اتصال نقاطی از سیستم برای اطمینان از کار دائم برخی از تجهیزات است.

هدف از این اتصال به زمین ایمنی و حفاظت در برابر برق گرفتگی نیست.

مثلا تجهیزات سیگنالینگ و اتوماسیون شامل این مورد می شوند.

5# مقاومت ویژه خاک سیستم زمین

از آن جایی که کارایی الکترودهای زمین به شکل، ابعاد و همچنین شرایط خاک منطقه (مقاومت مخصوص خاک) وابسته است،
شناخت ما نسبت به خاک منطقه بسیار مهم است و ما باید جایی را برای احداث سیستم زمین انتخاب کنیم که مقاومت ویژه خاک پایینی داشته باشد.

این را هم ببینید
اندازه گیری مقاومت زمین

1-5# مقاومت مخصوص خاک چیست؟

با واحد اهم متر بیان می شود و نشانگر این است که خاک منطقه تا چه حد در برابر عبور جریان از خود مقاومت نشان می دهد.

هر چقدر مقاومت مخصوص خاک کمتر باشد شرایط بهتری برای ایجاد سیستم زمین در منطقه است.

2-5# اندازه گیری مقاومت ویژه خاک

دو روش اصلی برای اندازه گیری مقاومت ویژه خاک در منطقه وجود دارد.

  • روش سه نقطه ای یا تک راد
  • روش چهار نقطه ای یا روش ونر

دستگاه اندازه گیری مقاومت زمین

1) اندازه گیری مقاومت ویژه خاک به روش سه نقطه

در این روش یک الکترود میله ای تا عمق معینی در زمین کوبیده شده و مقاومت آن به یکی از روش های مورد تایید استانداردها اندازه گیری می شود.

روش سه نقطه ای

سپس الکترود مورد نظر را تا عمق بیشتری در خاک فرو برده و مجددا اندازه گیری انجام می شود.

این کار برای همه عمق های مورد نظر تکرار شده و در هر عمق با جایگذاری مقاومت اندازه گیری شده در رابطه زیر مقدار مقاومت ویژه محاسبه می شود.

اندازه گیری مقاومت ویژه

2) اندازه گیری مقاومت ویژه خاک به روش چهار نقطه ای

در این روش چهار میله در امتداد یک خط راست در زمین کوبیده می شود که همگی با فاصله معین و برابری از یکدیگر قرار گرفته اند.

جریان تستی بین دو میله بیرونی گذرانده می شود و ولتاژ بین دو میله درونی به کمک یک ولتمتر اندازه گیری می شود.

سپس از روی نسبت ولتاژ به جریان مقاومت به دست می آید.

روش چهار نقطه ای

در این روش هر چهار میله اندازه گیری در امتداد یک خط راست، با فاصله مساوی از یکدیگر (a) و در عمق مشخصی (b) کوبیده می شوند.

در فرمول زیر نحوه محاسبه دقیق و تقریبی مقاومت ویژه خاک در این روش را مشاهده می کنید.

فرمول روش ونر

6# استاندارد IEC 60364 سیستم زمین

اساندارد IEC 60364 برای تاسیسات الکتریکی فشار ضعیف، حفاظت برای ایمنی و حفاظت در برابر شوک الکتریکی است.

استانداردهای مختلف دیگری در زمینه نحوه اجرا و نظارت بر سیستم زمین وجود دارد که ما در زیر همه آن ها را معرفی می کنیم:

  • استاندارد IEC 61936.1
  • استاندارد IEEE std80
  • کد ها و استاندارد IEEE std 142
  • استاندارد NFPA 70
  • کد و استاندارد DIN 18014
  • استاندارد BS 7430

مقاله بالا بخشی از مطالب گسترده تاسیسات الکتریکی است.

برای یادگیری صفر تا صد این حوزه به آموزش جامع تاسیسات الکتریکی نماتک مراجعه کنید.

برای مشاهده توضیحات کامل بسته کلیک کنید.

مشاهده بسته تاسیسات الکتریکی
بسته تاسیسات الکتریکی

اگر به دنبال یاد گرفتن مهارت بیشتر و افزایش درآمد هستید،

برای دریافت آموزش های رایگان مرتبط با حوزه علاقه‌مندی خود فقط کافیه فرم رو تکمیل کنید.

لطفا موبایل خود را وارد نمایید

نظرتون درباره این مقاله چیه؟
ما رو راهنمایی کنید تا اون رو کامل تر کنیم و نواقصش رو رفع کنیم.
توی بخش دیدگاه ها منتظر پیشنهادهای فوق العاده شما هستیم.