اتصال به زمین و اتصال بخشی جدایی ناپذیر از طراحی سیستم حفاظت الکتریکی مدرن است. یک سیستم زمین موثر و کم امپدانس پایه و اساس یک سیستم الکتریکی بدون توجه به نوع ساختار است. کمک به تامین ایمنی پرسنل و همچنین حفاظت قابل اعتماد برای تجهیزات حیاتی و همچنین به حداقل رساندن وقفه در سرویس و خرابی پرهزینه بسیار مهم است. دانستن تفاوت بین اتصال به زمین، اتصال و ارتینگ برای طراحی و نصب صحیح یک سیستم اتصال به زمین ضروری است.
اما ابتدا اجازه دهید اصطلاحات را تعریف کنیم.
زمین : یک اتصال رسانا، خواه عمدی یا تصادفی، بین مدار یا تجهیزات الکتریکی و زمین، یا به جسم رسانایی که به جای زمین عمل می کند.
ارتینگ : جرم رسانای زمین که پتانسیل الکتریکی آن در هر نقطه به طور متعارف برابر با صفر در نظر گرفته می شود. در برخی از کشورها به جای کلمه زمین از اصطلاح “ارت” استفاده می شود.
پیوند : اتصال دائمی قطعات فلزی برای تشکیل یک مسیر رسانای الکتریکی که تداوم الکتریکی و ظرفیت رسانایی هر جریان احتمالی را تضمین می کند.
نیاز به زمین
دلایل مهمی وجود دارد که چرا باید یک سیستم اتصال به زمین نصب شود، از جمله:
برای محافظت از مردم
- سازه ها و تجهیزات را از تماس ناخواسته با هادی های برق محافظت کنید.
- از حداکثر ایمنی در برابر خطاهای سیستم الکتریکی و صاعقه اطمینان حاصل کنید.
- این یک واقعیت اساسی است که الکتریسیته همیشه تا نقطه پایین ترین پتانسیل جریان دارد. وظیفه این است که اطمینان حاصل شود که برق از جمله خطاها، صاعقه و نویز الکترونیکی با حداکثر ایمنی به مردم می رسد و در عین حال قابلیت اطمینان تجهیزات را حفظ می کند. بنابراین، ما باید از جریان ایمن و کنترل شده الکتریسیته با حداقل افت ولتاژ به زمین در همه موارد اطمینان حاصل کنیم.
کدها و استانداردهای زمین
- نیاز به زمین با توجه به عملکرد متفاوت است. الزامات اتصال زمین یک سیستم قدرت از تجهیزات الکتریکی، حفاظت در برابر صاعقه یا برای عملکرد مناسب تجهیزات الکترونیکی متفاوت است.
- نصب صحیح سیستم های زمین مناسب مستلزم آگاهی از نیازها و چیدمان تاسیسات است. ویژگی های خاک، مواد هادی زمین و اتصالات و پایانه های زمین، عوامل مهمی هستند که طراحی یک سیستم زمین را تعیین می کنند. استانداردها و کدهای قابل اجرا باید اعمال شود.
- در حالی که بسیاری از کدها و استانداردها شامل حداقل الزامات اتصال به زمین و اتصال هستند، طراحی و نصب سیستم های اتصال به زمین الکتریکی یکی از مهمترین جنبه های هر سیستم توزیع برق است. با این حال، کدها و استانداردها اغلب اشتباه گرفته می شوند و سیستم های زمین متعاقباً به درستی نصب می شوند.
کدهای اتصال به زمین
چرا زمین خوب مهم است؟
ماهیت گذرا صاعقه به همراه زمان خیزش سریع و جریان‌های قدر زیاد به این معنی است که برای موثر بودن حفاظت در برابر صاعقه باید توجه ویژه‌ای به زمین‌گذاری شود. بسیاری از عوامل مانند تغییرات مقاومت خاک، دسترسی به نصب، چیدمان و ویژگی‌های فیزیکی موجود، همگی مختص سایت هستند و تمایل دارند بر تصمیم‌گیری در مورد روش‌های به‌کارگیری زمین تأثیر بگذارند. هدف اصلی سیستم اتصال زمین ضربه مستقیم این است که:
- به طور موثر انرژی رعد و برق را در زمین پخش کنید.
- به حفاظت از تجهیزات و پرسنل کمک کنید.
- کنترل هم پتانسیل را ارائه دهید.
- اصول پایه گذاری
- امپدانس زمین
- مقاومت خاک یکی از نکات مهم طراحی است. این به طور قابل توجهی برای انواع مختلف خاک، میزان رطوبت و دما متفاوت است و باعث ایجاد تغییرات در امپدانس های زمین می شود.
اتصالات کوتاه و مستقیم زمینی
ولتاژ تولید شده توسط تخلیه صاعقه در درجه اول به زمان افزایش جریان و امپدانس (در درجه اول اندوکتانس) مسیر به زمین بستگی دارد. زمان خیز بسیار سریع منجر به افزایش قابل توجه ولتاژ به دلیل هر سلف سری ناشی از مسیرهای طولانی و غیرمستقیم یا خمیدگی شدید در مسیریابی هادی های زمین می شود. به همین دلیل است که اتصالات کوتاه و مستقیم زمین مهم است.
اتصال از سیستم الکترود به زمین
کارایی یک سیستم الکترود زمین در اتصال جریان صاعقه به زمین به عوامل متعددی از جمله هندسه سیستم الکترود زمین، شکل هادی ها و اتصال موثر به خاک بستگی دارد.
درست زمینی جریان جریان از نقطه تزریق یک الکترود زمین منفرد را نشان می دهد. همانطور که جریان از نقطه تزریق مرکزی خارج می شود، یک گرادیان ولتاژ در سطح زمین در اطراف الکترود ایجاد می شود. این گرادیان به یک فلات در فاصله ای از الکترود می رسد. امپدانس مشاهده شده توسط جریان توسط ذرات خاک در تماس مستقیم با سطح میله و امپدانس عمومی خاک تعیین می شود.