فنی و مهندسی بتانیرو

روش‌های اجرای سیستم ارت (زمین حفاظتی)
مین در صنعت برق به سیستمی اطلاق می‌شود که به ارتینگ معروف است و وظیفه آن انتقال ایمن جریان الکتریکی به زمین می‌باشد. این سیستم شامل اجزایی مثل چاه ارت و سیم‌های متصل به آن است.
در فرآیند ارتینگ، بدنه دستگاه‌های برقی مختلف نظیر دستگاه‌های صنعتی، مخابراتی یا خانگی با سیم به چاه ارت پیوند داده می‌شوند. این کار به منظور جلوگیری از برق‌گرفتگی یا آسیب دستگاه در صورت اتصال سیم فاز یا نول به بدنه دستگاه و ایجاد نشتی جریان است؛ جریان اضافی به زمین منتقل می‌شود و از بروز خطرات جلوگیری می‌کند.
برخی افراد ممکن است به اشتباه بدنه دستگاه‌های خانگی را به لوله‌های فلزی آب، گاز یا حتی اسکلت ساختمان وصل کنند که بسیار خطرناک و می‌تواند باعث برق‌گرفتگی شدید شود. در صورتی که سیم فاز و سیم ارت به هم متصل شوند، فیوز بلافاصله جریان را قطع می‌کند.
همچنین،سیم نول به ارت متصل شود و سیستم ارتینگ دارای فیوز محافظ جان (FI) باشد، این فیوز از نشتی جریان بیش از ۳۰ میلی‌آمپر جلوگیری کرده و جریان فاز و نول را متوقف می‌کند.

اگرچه سیم‌های ارت و نول از لحاظ ظاهری شبیه به هم هستند و هیچ‌کدام به‌طور معمول حامل برق نیستند، عملکرد آن‌ها متفاوت بوده و قابل جایگزینی نیستند.
در حال حاضر، سیستم ارتینگ به اندازه خود شبکه برق اهمیت یافته است.
در حوزه مخابرات، این سیستم برای جلوگیری از نویز در شبکه ضروری بوده و در انتقال برق کاربردهای گسترده‌ای دارد. علاوه بر این، بدون سیم ارت، شبکه‌های برق‌گیر کاربردی نخواهند داشت.
حدود دو قرن پیش، یعنی حدود 200 سال قبل، مفهوم سیستم ارتینگ به شکلی که امروزه آن را می‌شناسیم، وجود نداشت و طراحی و اجرای چنین سیستمی هنوز به عنوان یک ضرورت شناخته نشده بود. در آن زمان، تجهیزات الکتریکی بدون هیچ اتصال مؤثری به زمین فعالیت می‌کردند، که این خود زمینه‌ساز بروز مشکلات بزرگی در ایمنی کاربران بود.
نبود سیستم ارتینگ باعث می‌شد خطر برق‌گرفتگی و پیامدهای زیان‌بار آن، به ویژه در خانه‌ها و اماکن عمومی، به طرز قابل توجهی بالا باشد. اثرات سوء چنین شرایطی شامل آسیب به جان افراد و حتی تلفات جانی می‌شد.
با هدف پیشگیری از این نوع حوادث ناگوار و کاهش سطح خطرات مربوط به جریان‌های الکتریکی ناخواسته، ضرورت طراحی و پیاده‌سازی سیستمی که بتواند ایمنی استفاده از برق را تضمین کند، آشکار شد.
در این راستا، سرانجام در سال 1924، انگلستان به عنوان یکی از پیشگامان در تدوین و اجرای قوانین ایمنی الکتریکی، استفاده از سیستم ارتینگ در طراحی و ساخت اماکن را الزامی کرد.

این اقدام موجب شد تعداد زیادی از اماکن عمومی این کشور به این فناوری نوین مجهز شوند.
این تحول نه تنها نقش مهمی در کاهش نرخ برق‌گرفتگی ایفا کرد، بلکه مسیری را برای اصلاح و بهبود استانداردهای ایمنی الکتریکی در سایر نقاط جهان هموار ساخت.
اکنون سیستم ارتینگ به عنوان یکی از عناصر ضروری برای اطمینان از ایمنی برق در تمامی تأسیسات الکتریکی تبدیل شده است.

حدود ۲۰۰ سال پیش، مفهومی به نام سیستم ارتینگ وجود نداشت و تجهیزات الکتریکی هرگز به زمین متصل نمی‌شدند. این موضوع باعث می‌شد برق‌گرفتگی‌ها و صدمات ناشی از آن در منازل و اماکن عمومی بسیار شایع باشند.

هدف اصلی از معرفی و اجرای سیستم ارتینگ، پیشگیری از برق‌گرفتگی و کاهش خطرات مرتبط با آن بود. به همین دلیل، برای نخستین بار در سال ۱۹۲۴، استفاده از این سیستم در انگلستان اجباری شد و بخش عمده‌ای از اماکن عمومی این کشور به این فناوری مجهز شدند.

امروزه، سیستم ارتینگ در ساختمان‌های بزرگ و برج‌های تجاری سراسر جهان به‌عنوان روشی موثر برای جلوگیری از خطرات برق‌گرفتگی به کار گرفته می‌شود. این سیستم که گاه با نام "زمین کردن" نیز شناخته می‌شود، نوعی سیستم حفاظتی به‌شمار می‌آید.

از منظر علمی، هنگامی که زمین بتواند به‌عنوان یک رسانای مناسب برای هدایت جریان‌های اضافی یا خطا (مثل جریان ناشی از صاعقه) عمل کند و ارتباط الکتریکی موثر با آن برقرار شود، این سازوکار "سیستم ارتینگ" نامیده می‌شود.

اهداف اصلی از پیاده‌سازی سیستم ارتینگ شامل موارد زیر است:

- تضمین عملکرد صحیح تجهیزات حفاظتی

- تخلیه جریان‌های حاصل از القائات الکترومغناطیسی و حذف الکتریسیته ساکن

- کاهش ولتاژ تماس و ولتاژ گامی در زمان وقوع اختلاف پتانسیل‌های خطرناک

- حفظ ایمنی افراد و اطمینان از عملکرد مطلوب دستگاه‌های برقی، الکترونیکی و دیجیتالی

روش‌های پیاده‌سازی ارتینگ به زبان ساده :

سیستم‌های ارتینگ (زمین حفاظتی) نقش اساسی در ایمنی تجهیزات و کاربران در برابر خطرات ناشی از جریان‌های پراکنده یا خطا دارند.

معمولاً دو روش متداول برای اجرای این سیستم‌ها وجود دارد که هر یک بر اساس شرایط محیطی و نیاز پروژه انتخاب می‌شوند.

در ادامه، به بررسی این دو روش، کاربردهایشان و شرایط مناسب برای اجرای آن‌ها می‌پردازیم.

روش زمین عمقی
روش عمقی در زمین کردن سیستم ارتینگ یا زمین کردن عمقی یکی از پرکاربردترین راهکارها برای تامین ایمنی تجهیزات الکتریکی به شمار می‌آید. همان‌طور که از نام این روش مشخص است، نخستین قدم شامل حفر یک چاه عمیق در خاک زمین می‌شود.

در ادامه، موادی مانند بنتونیت یا ترکیبات مشابه به داخل این چاه اضافه می‌شود تا سطح هدایت الکتریکی میان تجهیزات و زمین افزایش یابد. با اجرای این فرآیند، یک مسیر مطمئن برای تخلیه جریان‌های اضافی به زمین ایجاد می‌شود؛ فرآیندی که نه تنها عملکرد مطلوب سیستم را تضمین می‌نماید، بلکه امنیت و پایداری تجهیزات الکتریکی را نیز بهبود می‌بخشد.

روش زمین سطحی

روش سطحی در زمین کردن در مواردی که حفر چاه عمقی امکان‌پذیر نباشد، روش دیگری به نام زمین سطحی به کار گرفته می‌شود. این روش معمولاً در عمق نزدیک به سطح خاک یا محدوده‌ای حدود 80 سانتی‌متر از سطح زمین اجرا می‌گردد.

زمین سطحی به‌خصوص در مناطقی که شرایط خاص جغرافیایی مانند وجود آب زیرزمینی بالا یا خاکی با قابلیت هدایت الکتریکی مناسب دارند، عملکرد مطلوبی ارائه می‌دهد.

این روش جایگزینی موثر برای ایجاد یک سیستم ارتینگ قابل اعتماد بوده و تا حد قابل توجهی نیاز به حفاری عمیق را برطرف می‌کند.

چگونه می‌توان تشخیص داد که روش زمین سطحی برای پروژه مناسب است؟

- در صورتی که فضای کافی برای حفاری اطراف سایت موجود باشد.

- زمانی که منطقه مورد نظر در ارتفاع پایین‌تری نسبت به سطح دریا قرار گرفته است، مانند شهرهای شمال یا جنوب کشور.

- اگر محوطه پروژه از سطوح صاف و بدون تغییرات قابل توجه در ارتفاع برخوردار باشد.

- هنگامی که فاصله قابل توجهی بین دکل‌ها یا تجهیزات و محل نصب سیستم وجود داشته باشد.