اهمیت ارتینگ (سیستم زمین) در ایمنی پروژه‌های برق

برق یکی از مهم‌ترین اختراعات بشر است که زندگی مدرن را شکل داده، اما همزمان می‌تواند خطرات جدی ایجاد کند. کوچک‌ترین نقص در طراحی یا اجرای شبکه‌های برق، می‌تواند منجر به برق‌گرفتگی، آتش‌سوزی و خسارات مالی قابل توجه شود. سیستم ارتینگ (Earthing System) یا همان سیستم زمین، یک راهکار اساسی برای ایمنی در پروژه‌های برقی شناخته می‌شود.

ارتینگ به معنای ایجاد مسیری امن برای هدایت جریان‌های اضافی یا نشتی به زمین است. این سیستم با وجود سادگی نسبی، نقش حیاتی در حفاظت از جان افراد، ایمنی تجهیزات و پایداری شبکه‌های برق دارد. در این مقاله، مفاهیم، ضرورت‌ها، اجزا، روش‌های اجرای ارتینگ و استانداردهای مربوطه بررسی می‌شود.

ارتینگ چیست و چرا اهمیت دارد؟

ارتینگ، یا زمین‌کردن سیستم، فرآیندی است که طی آن بدنه‌ها و قسمت‌های فلزی تجهیزات برقی به زمین متصل می‌شوند. زمین به دلیل خاصیت رسانایی طبیعی و حجم بالا، بهترین مسیر برای هدایت جریان‌های ناخواسته است.

خطرات عدم وجود سیستم زمین

تصور کنید یک تابلو برق در یک پروژه صنعتی به دلیل فرسودگی عایق‌ها برق‌دار شود. در صورت نبود ارتینگ، هر فردی که به تابلو دست بزند ممکن است دچار برق‌گرفتگی شود. اما اگر سیستم ارتینگ نصب شده باشد، جریان ناخواسته به سرعت به زمین منتقل می‌شود و خطر برق‌گرفتگی کاهش می‌یابد.

اهداف اصلی سیستم ارتینگ

1. حفاظت از افراد
   مهم‌ترین هدف ارتینگ، جلوگیری از آسیب‌های ناشی از برق‌گرفتگی است و مسیری امن برای عبور جریان فراهم می‌کند تا بدن انسان در معرض جریان مستقیم قرار نگیرد.
2. حفاظت از تجهیزات الکتریکی
   موتورهای صنعتی، ترانسفورماتورها و تابلوهای برق سرمایه‌های بزرگی هستند. سیستم زمین از آسیب دیدن تجهیزات بر اثر اضافه ولتاژ، اتصال کوتاه یا صاعقه جلوگیری می‌کند.
3. ثبات ولتاژ شبکه
   ارتینگ به کنترل ولتاژ و جلوگیری از نوسانات شدید در مدار کمک می‌کند، که در پروژه‌های حساس مانند بیمارستان‌ها و مراکز صنعتی اهمیت ویژه‌ای دارد.
4. حفاظت در برابر صاعقه
   سیستم زمین انرژی صاعقه را به زمین منتقل کرده و از آسیب به تجهیزات، سازه‌ها و ساختمان‌ها جلوگیری می‌کند.
5. رعایت استانداردها و مقررات
   یکی از الزامات استانداردهای ملی و بین‌المللی ، IEEE و NEC اجرای سیستم ارتینگ است. انجام ندادن آن سبب ایجاد خطرات جانی و مالی می شود.

اجزای اصلی سیستم ارتینگ

• الکترود زمین: میله، صفحه یا شبکه‌ای از سیم‌ها که در خاک دفن می‌شوند و جریان اضافی را به زمین هدایت می‌کنند.
• هادی ارت (Earth Conductor): کابل یا تسمه‌ای که تجهیزات را به الکترود متصل می‌کند.
• چاه ارت: محل قرارگیری الکترود برای بهبود رسانایی خاک و کاهش مقاومت سیستم.
• مواد کاهنده مقاومت: مانند بنتونیت، ذغال و نمک که به کاهش مقاومت زمین کمک می‌کنند.
• اتصالات و بست‌ها: برای اطمینان از دوام و استحکام سیستم در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی.

انواع سیستم‌های ارتینگ

• ارتینگ حفاظتی (Protective Earthing):

تمرکز بر حفاظت افراد و جلوگیری از برق‌گرفتگی دارد.

• ارتینگ عملیاتی (Functional Earthing):

جهت تضمین عملکرد صحیح تجهیزات و سیستم‌های مخابراتی استفاده می‌شود.

• ارتینگ صاعقه‌گیر (Lightning Earthing):

هدایت انرژی صاعقه به زمین و کاهش خطرات ناشی از صاعقه.

• ارتینگ ترکیبی:

در پروژه‌های بزرگ و پیچیده، ترکیبی از انواع ارتینگ به‌کار گرفته می‌شود تا ایمنی حداکثری تأمین شود.

 

عوامل موثر در کیفیت سیستم ارتینگ

• نوع خاک و رطوبت آن: خاک‌های مرطوب و رسی دارای مقاومت پایین‌تری هستند و عملکرد بهتری دارند.
• عمق نصب الکترود: الکترودهای عمیق‌تر در برابر تغییرات دما و رطوبت عملکرد پایدارتری دارند.
• جنس الکترود: مس و فولاد گالوانیزه به دلیل رسانایی و مقاومت در برابر خوردگی توصیه می‌شوند.
• کیفیت اتصالات: اتصالات باید مقاوم و ضدزنگ باشند تا عمر سیستم افزایش یابد.
• نگهداری دوره‌ای: تست و بررسی منظم سیستم ارتینگ ضروری است.

روش‌های اجرای سیستم ارتینگ

1. چاه ارت عمقی:
   رایج‌ترین روش برای نصب میله یا صفحه مسی در عمق زمین.
2. ارتینگ سطحی:
   برای مکان‌هایی که امکان حفر چاه عمیق وجود ندارد، شبکه‌ای از سیم‌های مسی در سطح خاک گسترده می‌شود.
3. ارتینگ ترکیبی:
   استفاده از روش‌های عمقی و سطحی همزمان در پروژه‌های بزرگ و حساس برای کاهش مقاومت زمین.

اشتباهات رایج در اجرای سیستم ارتینگ

• استفاده از سیم‌ها و الکترودهای بی‌کیفیت
• انتخاب عمق نامناسب برای چاه ارت
• بی‌توجهی به شرایط خاک و رطوبت
• عدم تست و نگهداری دوره‌ای سیستم
• اتصال نادرست تجهیزات به شبکه ارت

این خطاها می‌توانند کارایی سیستم ارتینگ را کاهش داده و خطرات جانی و مالی ایجاد کنند.

استانداردهای معتبر

• IEC 60364: استاندارد بین‌المللی سیستم‌های برق ساختمان
• IEEE Std 80: راهنمای طراحی سیستم زمین در پست‌ها و شبکه‌های فشار قوی
• NFPA 70 (NEC): کد ملی برق آمریکا
• ISIRI: استاندارد ملی ایران برای ایمنی سیستم‌های برق

رعایت این استانداردها تضمین‌کننده عملکرد ایمن و مطمئن سیستم ارتینگ است.

نتیجه‌گیری

سیستم ارتینگ نه یک انتخاب، بلکه یک ضرورت حیاتی در هر پروژه برقی است. این سیستم علاوه بر حفاظت از جان انسان‌ها، مانع خسارت به تجهیزات و سرمایه‌ها می‌شود و پایداری شبکه برق را تضمین می‌کند.

از ساختمان‌های کوچک مسکونی گرفته تا نیروگاه‌های بزرگ و صنایع سنگین، همه نیازمند طراحی و اجرای صحیح ارتینگ مطابق با استانداردهای معتبر هستند. به همین دلیل، مهندسان و مجریان پروژه‌های برق باید همواره اجرای دقیق این سیستم را در اولویت قرار دهند و از تست و نگهداری دوره‌ای آن غافل نشوند.

شرکت مهام نیرو لوت