تبلیغات
برق & کامپیوتر - آیین‌نامه سیستم اتصال به زمین (ارتینگ) 1

آیین‌نامه سیستم اتصال به زمین (ارتینگ) 1

 

نوشته شده توسط:majid dadashvand

 فصل اول ـ تعاریف
این فصل به تعریف اصطلاح ها و كلمه‌های بكار رفته در آئین‌نامه می‌پردازد.
1ـ زمین (ارت)1:
رسانندگی جرم زمین را در صورتی كه پتانسیل الكتریكی در هر نقطه از زمین به صورت قراردادی برابر صفر در نظر گرفته شود، زمین (ارت) می‌نامند.
2ـ سیستم اتصال به زمین (ارتینگ)2:
یك یا چند الكترود همراه با سیمهای ارت را كه قابلیت اتصال به ترمینال اصلی داشته باشند، سیستم اتصال به زمین (ارتینگ) می‌نامند.
3ـ الكترود ارت (زمین)3:
رسانا یا گروهی از رساناهای متصل به هم است كه اتصال الكتریكی به زمین را فراهم می‌كنند.
4ـ مقاومت الكترود ارت4:
مقاومت بین ترمینال اصلی زمین و كره زمین است.


5 ـ امپدانس حلقه اتصال به زمین5 :
امپدانس حلقه جریان اتصالی زمین است كه شروع و پایان آن نقطه اتصالی است و با ZS نشان داده می‌شود.
ـ حلقه اتصالی زمین در سیستمهای مختلف به شرح ذیل است:
الف ـ سیستمهای TN
نقطه شروع (محل اتصالی)، از بدنه دستگاه به ترتیب به سیم ارت، شینه ارت، شینه نول، نقطه ترانس، سیم‌پیچ ترانس، سیم فاز اتصالی و نقطه اتصال به بدنه.
ب ـ سیستمهای TT  و IT
نقطه شروع (محل اتصالی)، سیم اتصال به زمین، الكترود زمین، زمین، الكترود سیستم، شینه نول، نقطه صفر ترانس، سیم فاز اتصالی و نقطه اتصالی.
6 ـ اتصالی:
حالتی از مدار است كه جریان در مسیری غیرعادی یا بدون اینكه پیش‌بینی شده باشد یا در نظر گرفته شود، جاری می‌شود. این جریان امكان دارد از نقص در عایق‌بندی یا از بستهای به كار رفته بر روی عایق رساناها ناشی شود.

 

7 ـ جریان اتصال به زمین (جریان اتصال كوتاه)6 :
اضافه جریانی است كه در نتیجه بروز اتصالی با امپدانسی قابل چشم‌پوشی بین هادیهای با پتانسیلهای مختلف در شرایط عادی كار برقرار شود.
8 ـ جریان نشتی زمین7 :
جریان جاری به زمین یا رساناهای دیگری را كه مدار الكتریكی آنها به زمین راه دارد، جریان نشتی زمین می‌نامند. در صورت استفاده از خازن در مدارها، امكان دارد جریان مذكور دارای مقدار جزء خازنی هم باشد.
9ـ سیم اتصال به زمین (سیم ارت)8 :
سیم حفاظتی را گویند كه ترمینال اصلی ارت تأسیسات را به الكترود ارت یا سایر قسمتهای اتصال به زمین وصل می‌كند.
10ـ سیم خنثی (نول)9 :
سیمی متصل به نقطه خنثی در سیستم (صفر زمین) كه قادر است انرژی الكتریكی را انتقال دهد.
11ـ هادی‌ حفاظتی (PE)10 :
در بعضی از اقدامات حفاظتی برای تأمین ایمنی در برابر برق‌گرفتگی لازم است با استفاده از هادی حفاظتی قسمتهای زیر به همدیگر وصل شوند:
ـ بدنه‌های هادی؛
ـ قسمتهای هادی بیگانه؛
ـ ترمینال اصلی زمین؛
ـ الكترود زمین؛
ـ نقطه صفر ترانس (نقطه خنثی)؛
12ـ سیم غلافدار فلزی به منظور زمین كردن:
یك نوع سیستم سیم‌كشی است كه در آن سرتاسر طول یك یا چند سیم عایق‌دار توسط نوار یا غلاف فلزی پوشانده شده و مانند هادی PEN  عمل می‌كند.
13ـ سیم مشترك ارت ـ نول (PEN)11 :
سیمی را كه به طور مشترك، هم كار سیم اتصال به زمین و هم كار سیم نول را انجام دهد، سیم PEN می‌نامند.
14ـ قسمتهای بی‌حفاظ (روباز) هادی:
قسمت بی حفاظ از تجهیزات را كه قابل لمس بوده و حامل برق نیست، اما امكان برقدار شدن در شرایط اتصالی را دارد، قسمت بی‌حفاظ هادی می‌نامند.
15ـ ترمینال اصلی اتصال به زمین (ارتینگ)12 :
ترمینال یا شینه‌ای را گویند كه برای اتصال به سیمهای محافظ تهیه شده و سیمهای هم‌پتانسیل‌كننده و سیمهای اتصال به زمین (ارت)، یا هر وسیله‌ای كه به عنوان اتصال به زمین (ارتینگ) به كار می‌رود، به آن وصل می‌شوند.
16ـ قسمتهای برقدار13 :
سیم یا قسمتهایی از رسانا را كه برای استفاده‌های معمولی برقدار شده‌اند، قسمتهای برقدار می‌نامند.
سیم نول نیز شامل این قسمتهاست، اما طبق قرارداد، سیم PEN (سیم مشترك ارت ـ نول) به عنوان قسمت برقدار محسوب نمی‌شود.
17ـ پتانسیل زمین (ارت)14 :
پتانسیل الكتریكی ایجاد شده نسبت به جرم موجود زمین یا نسبت به سطح زمین اطراف الكترود ارت را هنگامی كه جریان الكتریكی از الكترود به زمین جاری شود، پتانسیل زمین می‌نامند.
18ـ كرادیان پتانسیل (در یك نقطه از زمین)15 :
اختلاف پتانسیل اندازه‌گیری شده بر واحد طول یك نقطه را در جهتی كه پتانسیل بیشترین مقدار را داشته باشد، گرادیان پتانسیل می‌نامند.
19ـ دستگاههای سیار (قابل حمل) 16 :
دستگاههای الكتریكی را می‌نامند كه در حال حركت كار می‌كنند یا اینكه می‌توانند به آسانی از محلی به محل دیگر حركت داده شوند. در حالی كه به پست توزیع برق متصل هستند.
20ـ قسمتهایی كه به طور همزمان با هم قابل دسترسی هستند17 :
سیمها یا قسمتهای رسانا كه به طور همزمان در موقعیتهای مخصوصی قابل لمس هستند. این قسمتها شامل بدنه‌های برقدار، قسمتهای بدون حفاظ (روباز)، هادیهای بیگانه، سیم ارت و الكترودهای ارت هستند.
21ـ دستگاه پس ماند جریان (RCD) 18 :
دستگاه سوئیچینگ مكانیكی یا مجموعه‌ای از دستگاهها كه در شرایط مشخصی سبب بازنگه‌داشتن اتصالات در مواقعی می‌شوند كه پس‌ماند جریان به مقدار معینی رسیده باشد.
22ـ هادی بیگانه:
قسمتی از رساناها را كه احتمال ایجاد پتانسیل، به ویژه پتانسیل ارت در آنها وجود دارد و قسمتهای شكل‌یافته‌ای از تجهیزات الكتریكی نیستند، هادی بیگانه می‌نامند.
23ـ وسایل قطع و وصل و كنترل19 (قبل یا بعد از تابلو)
تجهیزاتی است كه برای وصل یك مدار الكتریكی با هدف ذیل پیش‌بینی می‌شود:
ـ حفاظت
ـ كنترل
ـ جدا كردن
ـ انجام عملیات قطع و وصل
24ـ تابلو20 (مجموعه‌ای از تجهیزات قطع و وصل و كنترل):
تركیبی است از فیوزها، لوازم قطع و وصل و رله‌های كنترل كه كلیه اتصالات الكتریكی و مكانیكی بین آنها و نیز وسایل اندازه‌گیری مانند آمپرمتر یا ولتمتر را نیز شامل می‌شود.
25ـ حصار 21 :
حفاظی است كه از تماس مستقیم با ولتاژهای خطرناك جلوگیری می‌كند. مانند حصار ترانس پست برق فشار قوی.
26ـ باتری22 :
یك سیستم الكتروشیمیایی است كه قادر به ذخیره انرژی الكتریكی دریافتی به صورت شیمیایی است و آن را از طریق تبدیل، باز پس می‌دهد.
27ـ كانال كابل23 :
محفظه یا پوششی است كه بالای زمین یا داخل آن قرار دارد و در بعضی موارد دارای تهویه است و ابعاد آن اجازه ورود افراد را به داخل آن نمی‌دهد، ولی امكان دسترسی به هادیها یا كابلها در تمامی طول آن امكان‌پذیر است.
28 ـ سینی كابل24 :
تكیه‌گاه پایه داری برای كابل است كه لبه‌های آن برگشته و بدون پوشش است و ممكن است دارای منافذ پرس شده باشد.
29ـ تونل كابل25 :
محفظه‌ای است به شكل راهرو و آدم‌رو، حامی سازه‌های نگهدار برای هادیها یا كابلها و مفصلها كه دسترسی آزاد برای افراد در تمام طول آن ممكن باشد.
30ـ مدار (برقی دریك تأسیسات) 26 :
مجموعه‌ای از تجهیزات الكتریكی كه از منبعی واحد تغذیه كنند و در برابر اضافه جریانها به كمك وسیله واحدی حفاظت شوند.
31ـ مدار توزیع (از یك تأسیسات)27 :
مداری است كه یك تابلوی برق را تغذیه می‌كند.
32ـ كلید خودكار28 :
وسیله مكانیكی قطع و وصل است كه قادر است در شرایط عادی مدار جریانها را قطع یا وصل كند و در شرایط غیرعادی مانند اتصال كوتاه، جریانی را به مدت كوتاه از خود عبور دهد یا قطع كند.
33ـ جریان طراحی (یك مدار)29 :
شدت جریانی است كه پیش‌بینی می‌شود در حالت عادی از مدار عبور كند.
34ـ جریان مجاز حرارتی (یك هادی)30 :
حداكثر شدت جریان است كه می‌تواند به طور دایم و در شرایط معین از هادی عبور كند، بدون آنكه دمای دایمی آن از مقدار مشخص تجاوز كند.
35ـ اضافه جریان31 :
هر شدت جریانی كه از مقدار اسمی تجاوز كند. در مورد هادیها مقدار اسمی برابر جریان مجاز حرارتی است.
36ـ جریان اضافه بار (یك مدار) 32 :
اضافه جریان در مداری است كه خرابی الكتریكی ندارد.
37ـ شدت جریان عملیاتی قراردادی (مربوط به یك وسیله حفاظتی)33 :
شدت جریان معینی است كه سبب می‌شود وسیله حفاظتی در مدت مشخصی كه به آن زمان قراردادی گویند، عمل كند.
38 ـ تماس مستقیم34 :
تماس افراد یا احشام است با قسمتهای برقدار، مانند تماس با سیم فاز یا تماس با سیم فاز و نول.
39ـ تماس غیرمستقیم35 :
تماس افراد یا احشام با قسمتهای معیوب الكتریكی مانند تماس با كلید یا پریز معیوب یا بدنه فلزی برقدارشده كه در حالت عادی برقرار نیستند.
40ـ ترمینال اصلی زمین (شینه ارت) 36 :
ترمینال یا شینه‌ای است كه برای وصل هادیهای حفاظتی كه شامل هادیهای همبندی برای هم ولتاژ كردن و هادیهای مربوط به اتصال زمین عملیاتی (در صورت وجود) به سیستم زمین است، پیش‌بینی می‌شود.
41ـ تجهیزات الكتریكی37 :
شامل هر نوع مصالح و لوازم و وسایل و تجهیزاتی است كه در تولید، تبدیل، انتقال، توزیع یا مصرف انرژی الكتریكی مورداستفاده قرار می‌گیرد، مانند ترانسفورماتورها، وسایل اندازه‌گیری، وسایل حفاظتی، تجهیزات سیستمهای سیم‌كشی و وسایل مصرف‌كننده انرژی الكتریكی مانند لوازم خانگی و غیره.
42ـ تجهیزات مصرف‌كننده جریان38 :
تجهیزاتی است كه برای تبدیل انرژی الكتریكی به نوعی انرژی دیگر در نظر گرفته می‌شود. مانند لامپها، بخاریهای برق و دینامها.
43ـ فیوز39 :
وسیله‌ای است كه به نحو مخصوصی طراحی و تناسب یافته و در صورتی كه در یك مدار الكتریكی شدت جریان برق در مدت زمان معینی از مقدار كافی بیشتر شود از طریق ذوب یك یا چند المان، آن مدار را حفظ می‌كند.
44ـ تأسیسات الكتریكی 40 :
مجموعه‌ای از تجهیزات الكتریكی مرتبط با هم است كه هدف یا هدفهای معینی را كه دارای مشخصات هماهنگ هستند تأمین می‌كنند.
45ـ سرویس ورودی تأسیسات الكتریكی 41 :
نقطه‌ای است كه در آن انرژی الكتریكی به ساختمان ، كارگاه یا كارخانه تحویل می‌شود.
46ـ عایق‌بندی 42 :
عایق‌بندی به قسمتهای برقدار اعمال می‌شود تا در برابر برق‌گرفتگی ایمنی ایجاد كند.
47ـ عایق‌بندی كابل 43 :
مواد عایقی هستند كه در ساختار كابل به كار می‌رود و كار اصلی آنها مقاومت در برابر ولتاژ است.
48ـ مفصل44 :
وسیله‌ای است برای اتصال بین دو كابل كه یك مدار مداوم را تشكیل می‌دهد.
49ـ سپر (شیلدینگ كابل)45 :
لایه فلزی و زمین شده روی كابل است تا میدان الكتریكی كابل را به داخل آن محدود یا كابل را در برابر تأثیر عوامل الكتریكی خارج، حفاظت كند. (غلافهای فلزی، زره‌ها و هادیهای هم مركز زمین شده ممكن است به عنوان سپر نیز بكار روند.)
50 ـ كلید قطع بار46 :
وسیله مكانیكی قطع و وصل است كه قادر به وصل، عبور دادن و قطع جریان برق مدار در شرایط عادی است. شرایط عادی ممكن است شامل وضعیتی با اضافه بارهای مشخص باشد و همین‌طور برای مدتی مشخص جریانهایی را در شرایط غیرعادی مدار، مانند اتصال كوتاه تحمل كند.
51 ـ ولتاژ تماس47 :
ولتاژی است كه به هنگام بروز خرابی در عایق‌بندی بین قسمتهایی از هادیها، بدنه‌های هادی، قسمتهای هادی بیگانه و غیره كه به طور همزمان در دسترس هستند، ظاهر می‌شود. (شكل1)
52 ـ ولتاژ تماس احتمالی 48 :
حداكثر ولتاژ تماس است كه احتمال دارد در صورت بروز اتصال كوتاهی با امپدانس ناچیز، در تأسیسات الكتریكی ظاهر شود.
53 ـ ولتاژ گام
ولتاژی است كه براثر برخورد هادی فاز با زمین ایجاد می‌شود. این برخورد ممكن است در اثر پارگی هادیهای فاز برق فشار ضعیف یا فشار قوی بوجود آمده و یا اینكه در اثر از بین رفتن عایقبندی سیم‌ها یا كابلهای برقدار و نشت جریان برق به زمین حادث می‌شود. (شكل1).
54 ـ اضافه ولتاژ صاعقه 49 :
اضافه ولتاژگذرایی در نقطه‌ای از سیستم است كه به علت اصابت صاعقه‌ای با مشخصات معین ظاهر می‌شود.
55 ـ سیستم سیم‌كشی 50 :
مجموعه‌ای است متشكل از كابل و سیم یا كابلها و سیمها و یا شینه‌كشی و همچنین قسمتهایی كه آنها را نگهداری می‌كند (لوله‌های پولیكای توی‌كار، روی كار، داكت‌ها، سینی‌ها و كانالها).


 

فصل دوم ـ مفاهیم بنیادین سیستم اتصال به زمین
ماده1ـ اتصال به زمین از دو نظر مهم است:
1ـ حفظ سلامت و ایمنی افرادی كه از سیستم برق استفاده می‌كنند.
2ـ حفظ سلامت سیستم، صرفنظر از مسایل مربوط به ایمنی.
ماده2ـ اتصال به زمین از نظر انجام كار صحیح و سالم سیستم، دو هدف را دنبال می‌كند:
1ـ ایجاد شرایطی كه در آن، سیستم از نظر فنی درست عمل كند.
این هدف با برقراری مسیری از طریق زمین به منبع تغذیه و اتصال به زمین با استفاده از رله‌های حساس به دست می‌آید.
2ـ ایجاد شرایطی كه در آن عایق‌بندی سیستم سالم می‌ماند.
در ساده‌ترین تحلیل ممكن، یك سیستم از رساناها و عایقها تشكیل می‌شود، رساناها باید تا جایی كه ممكن است جلوی عبور جریان برق از مسیرهای ناخواسته را بگیرند. به عبارت دیگر، عبور جریان برق باید در مسیر دلخواه برقرار شود و در سایر جهات از آن جلوگیری به عمل آید. عایقها حساس‌تر از هادیها هستند و علاوه بر دمای زیادی كه سبب انهدام عایق می‌شود، بالا رفتن بیش از حد ولتاژ و اثر آن به مدت طولانی، مخصوصاً در دمای بالا، عایق را زودتر از بین برده و سبب بروز خرابی در سیستم می‌شود.
به طور خلاصه، صرفنظر از اثر دما در تحلیل اولیه، عمر عایق‌بندی بستگی به شدت میدان و مدت زمان برقراری آن دارد. اگر شدت میدان كمی از مقدار مجاز آن بیشتر باشد، ممكن است پس از چند سال سبب خرابی عایق‌بندی شود و اگر این مقدار چند برابر مقدارمجاز باشد، در ظرف چند دقیقه یا ثانیه سبب از بین رفتن عایق‌بندی در ضعیف‌ترین نقطه سیستم می‌گردد. در شكل (2) منحنی تغییرات ایستادگی عایق‌بندی یك كابل با توجه به تنش میدان الكتریكی و مدت زمان برقراری آن نشان داده شده است.


مشاهده می‌شود كه تغییرات شدت میدان نسبت به زمان به گونه‌ای است كه شدت میدان با خط افقط مجانب است و این مقداری است كه در مدتی طولانی، عایق‌بندی در آن شدت میدان را نشان خواهد داد. قابل ذكر است كه در دماهای مختلف محل خط مجانب تغییر خواهدكرد.
ماده3ـ تغییرات ولتاژ در سیستمی كه به زمین وصل نیست:
در این بخش به بررسی اثر ولتاژها در حالت واقعی می‌پردازیم. شكل (3) وضعیت ولتاژها را در صورت وصل نبودن یك نقطه از سیستم به زمین نشان می‌دهد:
ولتاژ نقطه خنثی (N) نسبت به زمین در صورت سالم بودن سیستم، به علت وجود خازنهای طبیعی بین فازهای سیستم و زمین، برابر صفر است و در این هنگام ولتاژهای موجود هیچ تنش اضافی را روی عایق‌بندی هادی خنثی و هادیهای فازها در سرتاسر سیستم، به وجود نخواهدآورد.
U N-E = 0
V 230 U L1-E = U0 =
V 230 U L2-E = U0 =
V 230 U L3-E = U0 =
اما اگر به سبب بروز سانحه‌ای در سیستم، یكی از فازها (L1) به زمین وصل شود، وضعیت ولتاژهای سیستم به صورت ذیل خواهدبود:
ولتاژ نقطه خنثی (N) نسبت به زمین در سیستمی كه یك فاز آن به زمین وصل شده است، دیگر برابر صفر نبوده و برابر U0 خواهدبود. در این هنگام ولتاژهای موجود تنشی را روی عایق‌بندی هادی خنثی و هادیهای فازها در سرتاسر سیستم به وجود خواهند آورد:
V 230 U N-E = U0 =
0 U L1-E = U =
V 400 U L2-E = U0 =
V 400 U L3-E = U0 =

همچنین مقدار ولتاژ ممكن است در زمانی طولانی عایقی را كه برای آن پیش‌بینی نشده است، از بین ببرد.
از طرف دیگر، قبل از اینكه عایق‌بندی در اثر بالا رفتن ولتاژها خراب شود، ممكن است باعث جرقه زدن بین نقاطی از سیستم شود كه ولتاژ آنها نسبت به هم بیشتر از دوام عایق آنهاست.
ماده4ـ انواع سیستمهای توزیع فشار ضعیف:
1ـ سیستمهای سه فاز با هادی خنثی؛
2ـ سیستمهای تك فاز منشعب از سه فاز با هادی خنثی؛
دو سیستم مذكور در ایران معمول است، اما انواع دیگری سیستمهای توزیع وجود دارند كه در شكل (4) نمونه‌هایی از آنها مشاهده می‌كنید.


ماده5 ـ شناسایی هادیها در سیستمهای جریان متناوب:
(2ـ3ـ1) برای مشخص كردن هادی فاز از حرف L (اولین حرف كلمه Live ) استفاده می‌شود.
(2ـ3ـ2) برای مشخص كردن هادی خنثی از حرف N (اولین حرف كلمه Neutral ) استفاده می‌شود.
(2ـ3ـ3) برای مشخص كردن هادی حفاظتی از حرف PE (اولین حرف كلمات Protective Earthing ) استفاده می‌شود.
(2ـ3ـ4) برای مشخص كردن هادی مشترك حفاظتی/خنثی از حروف PEN (اولین حروف كلمات Protective Earthing + Neutral ) استفاده می‌شود.
بنابراین، سیستمهای تك فاز به قرار ذیل خواهند بود:
الف) سیستمهای دو سیمه      L1 +  PEN  ;  L1 +  L2  ;  L1 + N
ب) سیستم سه سیمه                                             L1 + N + PE
سیستمهای سه فاز به صورت ذیل خواهند بود:
الف) سیستم سه سیمه                                           L1 + L2 + L3
ب) سیستمهای چهار سیمه    ( PEN  یا  PE  یا  N ) L1 + L2 + L3 +
ج) سیستمهای پنج سیمه                       L1 + L2 + L3 + N + PE