سیستم ارتینگ چیست و چه کاربردی دارد؟
سیستم ارتینگ یا زمین کشی یکی از اجزای اساسی برای حفاظت از تجهیزات برقی و افراد در برابر خطرات ناشی از برق است. این سیستم به عنوان یک مسیر امن برای جریان‌های اضافی ناشی از اتصال کوتاه یا صاعقه عمل می‌کند و با جلوگیری از بروز اختلاف پتانسیل ایمنی شبکه‌های برقی را تضمین می‌نماید.
طراحی و اجرای صحیح این سیستم‌ها طبق استانداردهای معتبر نقش مهمی در پیشگیری از اختلالات الکتریکی و حفاظت از تجهیزات و افراد ایفا می‌کند. هدف از این مقاله آشنایی با اهمیت، کاربرد و انواع سیستم ارتینگ است که از وقوع مشکلات و آسیب‌ها در سیستم‌های برقی جلوگیری می‌کند.
سیستم ارتینگ چیست؟
سیستم ارتینگ برای اتصال مدارهای الکتریکی به زمین طراحی شده تا ولتاژ پایداری ایجاد کرده و ایمنی تجهیزات و افراد را تضمین کند. این سیستم با هدایت ولتاژ اضافی به زمین، از وقوع شوک الکتریکی و آسیب به دستگاه‌ها جلوگیری می‌کند. همچنین، در مواقع تغییرات ناگهانی ولتاژ، از طریق انتقال اضافه ولتاژ به زمین، خطرات ناشی از آن را کاهش می‌دهد.
اتصال صحیح شبکه برق به سیم ارت ایمنی افراد در برابر این خطرات را تضمین می‌کند و مانع از بروز مشکلات جدی در دستگاه‌ها و سیستم‌های برقی می‌شود.
انواع سیستم‌های ارتینگ
· سیستم ارتینگ TT
سیستم ارتینگ TT یکی از روش‌های متداول زمین‌کشی است که در آن تجهیزات الکتریکی به‌طور مستقیم به یک الکترود زمین محلی متصل می‌شوند در حالی که سیستم اصلی به زمین وصل نیست. این سیستم به‌طور مستقل در هر نقطه از شبکه به زمین متصل می‌شود به همین دلیل به آن “غیرمستقیم” گفته می‌شود.
یکی از ویژگی‌های مثبت سیستم TT این است که حتی در صورت خرابی سیستم اصلی همچنان ایمنی تجهیزات را حفظ کرده و از برق‌گرفتگی و صدمات الکتریکی جلوگیری می‌کند. این سیستم همچنین انعطاف‌پذیری بالایی دارد و می‌توان آن را به‌راحتی در ساختمان‌ها و مکان‌های مختلف نصب کرد.
با این حال سیستم TT در شرایطی که خاک دارای مقاومت بالا یا ویژگی‌های نامناسب باشد ممکن است عملکرد ضعیفی داشته باشد که باعث کاهش کارایی و افزایش هزینه‌های نگهداری شود. علاوه بر این نیاز به نظارت و نگهداری منظم الکترودهای زمین برای عملکرد بهینه سیستم وجود دارد که با این حال سیستم TT برای مکان‌هایی که نیاز به نصب سریع و مستقل دارند مانند ساختمان‌های مسکونی و واحدهای تجاری کوچک گزینه مناسبی است.
· سیستم ارتینگ IT
در سیستم ارتینگ ITهیچ اتصالی مستقیم بین سیم نول و زمین وجود ندارد بلکه بدنه‌های تجهیزات الکتریکی از طریق سیم حفاظتی به زمین متصل می‌شوند. در این سیستم نقطه ستاره سیستم توزیع برق به زمین وصل نمی‌شود یا در صورت لزوم از طریق یک امپدانس بزرگ برای کاهش نوسانات ولتاژ به زمین متصل می‌گردد.
تجهیزات الکتریکی و هادی‌های بیگانه از طریق سیم‌های حفاظتی به الکترود زمین وصل شده و مقاومت آن‌ها نسبت به الکترود نباید از ۲۰ اهم بیشتر باشد. علاوه بر این وسیله ناظر بر عایق‌بندی در سیستم برای هشدار در صورت کاهش عایق‌بندی بین سیم‌های فاز و سیم حفاظتی نصب می‌شود.
مزایای سیستم IT شامل جلوگیری از قطع برق در صورت اتصال یک فاز به زمین و عدم ایجاد جریان خطرناک در صورت تماس بدن با هادی‌های برق‌دار است. این سیستم به‌ویژه برای مکان‌هایی که دارای ژنراتور یا ترانسفورماتور خاص خود هستند کاربرد دارد.
در صورت وجود اتصالی تجهیزات حفاظتی مناسب می‌توانند برق را قطع کنند اما این سیستم معمولاً در مواردی که نیاز به حفاظت ویژه وجود دارد توصیه می‌شود و استفاده از وسایل حفاظتی مانند محافظ جان و تجهیزات کنترل دائمی برای ایمنی بیشتر در این سیستم ضروری است.
· سیستم ارتینگ TN-S
در سیستم ارتینگ TN-Sیک نقطه از شبکه به‌طور مستقیم به زمین متصل می‌شود و بدنه‌های هادی تجهیزات الکتریکی از طریق هادی‌های حفاظتی به آن نقطه متصل می‌گردند. در این سیستم سیم نول و سیم حفاظتی به‌طور جداگانه از هم در تمامی توزیع نیرو قرار دارند. در محل تابلو برق علاوه بر شین نول، شین زمین (ارت) نیز وجود دارد که سیم زمین از طریق آن به الکترودهای زمین متصل می‌شود و به موازات سیم‌های نول و فاز تا تجهیزات مصرف‌کننده ادامه می‌یابد.
مزیت اصلی سیستم TN-S این است که قطع شدن تنها سیم حفاظتی نمی‌تواند منجر به بروز خطر شود زیرا سیستم به‌طور خودکار حفاظت می‌کند. همچنین با وجود جدا بودن سیم نول و حفاظتی احتمال آتش‌سوزی کاهش یافته و می‌توان از تجهیزات حفاظتی اضافی مانند رله نشتی جریان (محافظ جان) بهره برد. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که سیستم TN-S امنیت بالاتری را فراهم کند و ریسک خطرات ناشی از مشکلات عایق‌بندی را کاهش دهد.
· سیستم ارتینگ TN-C
در سیستم ارتینگ TN-C هادی نول و هادی حفاظتی به‌طور مشترک به‌عنوان یک هادی واحد تحت عنوان PEN شناخته می‌شوند. در این سیستم سیم نول که از شین نول تابلو برق به مصرف‌کنندگان منتقل می‌شود همزمان نقش سیم زمین را نیز ایفا می‌کند. این سیستم معمولاً در کابل‌های غلاف‌دار فلزی یا کابل‌های هم‌مرکز که برای عبور جریان اتصال به زمین استفاده می‌شوند به‌کار می‌رود. استفاده از این سیستم در شبکه‌های توزیع نیرو به‌سادگی با گرفتن انشعاب از سیم نول حفاظتی و اتصال آن به تجهیزات انجام می‌شود.
یکی از معایب عمده سیستم TN-C این است که در صورت قطع شدن سیم نول حفاظتی ولتاژی بین هادی‌های سالم و زمین برقرار می‌شود که می‌تواند خطراتی ایجاد کند. این مشکل به‌ویژه در سیستم‌های با سیم‌کشی ثابت و سطوح مقطع پایین‌تر (مانند سیم‌های مسی کمتر از ۱۰ میلی‌متر مربع) مشکل‌ساز است.
بنابراین در این سیستم باید از کابل‌های مناسب و اتصالات دقیق برای جلوگیری از قطعی نول استفاده شود و همچنین سیم نول حفاظتی باید به‌درستی عایق‌بندی شده و از رله‌های جریان پس‌مانده نیز استفاده نشود.
· سیستم ارتینگ TN-CS
در سیستم ارتینگ TN-C-S در بخش ابتدایی سیستم هادی نول و ارت با یکدیگر مشترک هستند اما پس از آن یک سیم جداگانه از نول به بدنۀ دستگاه‌های مصرف‌کننده متصل می‌شود. این سیستم هنگامی که هادی حفاظتی – خنثی (PEN) از مبدأ تا نقطۀ تفکیک مشترک است و پس از آن هادی‌های حفاظتی (PE) و خنثی (N) از هم جدا می‌شوند به‌عنوان TN-C-S شناخته می‌شود.
یکی از معایب این سیستم این است که در صورت قطع شدن سیم نول حفاظتی (PEN) ولتاژی مشابه ولتاژ بین فاز و نول بین هادی‌های در دسترس تجهیزات و زمین ایجاد می‌شود که می‌تواند خطراتی به همراه داشته باشد.
در انتها سیستم ارتینگ یکی از ارکان اساسی در تضمین ایمنی در تاسیسات الکتریکی است و نقش حیاتی در پیشگیری از حوادثی مانند برق‌گرفتگی، آتش‌سوزی یا خرابی تجهیزات ایفا می‌کند. با هدایت جریان‌های اضافی به زمین این سیستم از خطرات ناشی از نوسانات ولتاژ و اتصال کوتاه جلوگیری می‌کند و ایمنی افراد و تجهیزات را تأمین می‌نماید.
برای بهبود سیستم‌های ارتینگ پیشنهاد می‌شود که از سیم‌ها و تجهیزات با کیفیت بالا و مطابق با استانداردهای روز استفاده شود و همچنین سیستم‌ها به‌طور دوره‌ای بررسی و تست شوند تا عملکرد بهینه‌تری داشته باشند. همچنین استفاده از فناوری‌های نوین مانند رله‌های حفاظتی و نظارت دقیق بر وضعیت سیستم‌های ارتینگ می‌تواند به کاهش خطرات و افزایش ایمنی در صنایع مختلف کمک کند.