اتصال به زمین

اتصال به زمین یا ارتینگ مهمترین جنبه سیستم‌های الکتریکی است. طبق استاندارد IEC اتصال به زمین از دو منظر قابل توجه است:

  1. اتصال به زمین یک نقطه از سیستم الکتریکی به زمین یا عایق بودن از زمین، عامل مهمی در حفظ سلامت خود سیستم و عایق‌بندی آن است.
  2. حفاظت در برابر برق گرفتگی است. که بدون توجه ویژه به آن، عملاً سیستم نیرو فاقد کاربری و دوام خواهد بود.

نکته مهم این است که روش رعایت ایمنی با توجه به نوع سیستم، متفاوت خواهد بود. ولی جالب است که بدانیم همه روش‌های ایمنی، نوعی اتصال به زمین بدنه‌های تجهیزات الکتریکی را تجویز می‌کنند. بنابراین زمین نقش مهمی در سیستم‌های الکتریکی دارد. در واقع این سیستم‌ها پایه و اساس شبکه‌های توزیع است. این مباحث جزء موضوعات مهم و پایه‌ای برق فشار ضعیف تلقی می‌شوند ولی در دروس دانشگاهی به آنها خیلی پرداخته نمی‌شود. بنابراین به دلیل اهمیت موضوعُ خواهش من این است که به این مطالب با دقت توجه بفرمایید.

IEC با توجه به این نکته، زمین را مبنا قرار داده و گروه بندی خود را بر اساس محوریت زمین انجام داده است. از طرف دیگر، برای تعریف یک سیستم الکتریکی، باید نوع و تعداد هادی‌های آن را مشخص کنیم. IEC در این مورد هم اقدام کرده و هادی‌های مختلف یک سیستم را نامگذاری کرده است.

مطابق استاندارد IEC 60364 یک سیستم نیرو با توجه به جنبه‌های زیر مشخص می‌شود:

1- نوع و تعداد هادی‌های برق‌دار و حفاظتی یک سیستم – منظور از هادی‌های برقدار مطابق درس اول که در آن تعاریف تخصصی ارتینگ را ارائه دادیم، شامل هادیهای فاز و هادی خنثی است. 

2- نحوه اتصال به زمین سیستم نیرو یعنی اینکه آیا نقطه خنثی یا همان نول ژنراتور یا ترانسفورماتور، به زمین وصل شده یا نه.

3- در خصوص بدنه‌های فلزی تجهیزات و مصرف‌کننده‌ها صحبت می‌کند که این بدنه‌ها آیا به هادی حفاظتی (همان PE) وصل شده‌اند یا بطور مستقیم به زمین متصل شده‌اند.

بنابراین ما در خصوص این سه نکته، باید تعیین تکلیف کنیم و در این درس هم کل مباحث ما پیرامون این موضوع خواهد بود.

شناسایی هادی‌ها در سیستم‌های الکتریکی

 مبنای بحث ما در این درس، استاندارد IEC 60364 است. در این استاندارد برای تشخیص هادی‌ها از حروف لاتین استفاده شده است. ابتدا در مورد سیستم‌های جریان متناوب صحبت می‌کنیم. برای هادی فاز از حرف L که حرف اول کلمه Line هست، استفاده می‌شود و برای مشخص کردن هادی خنثی اول کلمه نوترال یعنی N استفاده می‌شود. برای نشان دادن هادی حفاظتی هم از حروف PE استفاده می‌کنیم که مخفف عبارت Protective Earthing  یعنی زمین کردن حفاظتی است. و اگر هادی خنثی و حفاظتی مشترک هستند از عبارت PEN استفاده خواهیم کرد که نشان دهنده ترکیب PE با N است.

الان می‌خواهیم در مورد آرایش‌های موجود در شبکه تکفاز صحبت کنیم. در شبکه تکفاز سیستم یا دو سیمه است و یا سه سیمه. در سیستم دو سیمه، هادیها را می‌توانیم به دو شکل داشته باشیم. یا این دو سیم فاز و نول هستند و یا فاز و هادی مشترک حفاظتی-خنثی خواهد بود.  اما در سیستم سه سیمه، این سیم‌ها همان هادیهای فاز، خنثی و هادی حفاظتی است.

اما در مورد شبکه سه فاز. در این شبکه سه نوع آرایش سیم‌ها امکان پذیر است: می‌تواند سیستم سه سیمه باشد یعنی به صورت سه فاز شبکه L1-L2-L3 و یا می‌تواند به صورت چهارسیمه باشد. یعنی سیم چهارم می‌تواند یکی از هادی‌های نول یا هادی حفاظتی یا هادی مشترک حفاظتی-خنثی باشد. آرایش سوم پنج سیمه است. علاوه به سه خط سه فاز هادی‌های نول و حفاظتی بطور مستقل باشند. در ایران برای تاسیسات برق ساختمان، این آرایش انتخاب شده است.

اما در جریان مستقیم. در DC ما بجای هادی‌های فاز و نول، هادی مثبت و منفی داریم و ممکن است علاوه بر آنها، نقطه سر وسط هم داشته باشیم. بنابراین اسامی که اینها را باید نشان بدهیم به این شکل خواهد بود. هادی مثبت با L+ هادی منفی با L- و هادی میانی با mid نشان داده می‌شوند.

در شبکه DC آرایش‌های ممکن به سه صورت خواهد بود. یا سیستم دو سیمه است و فقط هادی‌های مثبت و منفی را داریم. یا به صورت سه سیمه است که علاوه بر مثبت و منفی، سیم سوم می‌تواند یا سیم سر وسط باشد یا هادی حفاظتی و آرایش بعدی سیستم چهارسیمه است. یعنی علاوه بر مثبت و منفی، هم سر وسط را داریم و هم هادی حفاظتی را.

نشانه‌های ترسیمی

هادی فاز با این علامت که نشان دهنده یک سیم یا هادی است. هادی خنثی یا نول با این علامت. هادی حفاظتی با این علامت و هادی مشترک حفاظتی-خنثی هم با این علامت. اگر می‌خواهید یادتان نرود که علائم چی هستند عرض کنم که در هادی نول، علامت دایره نشان دهنده نقطه خنثی ترانس یا ژنراتور است و در هادی حفاظتی یا PE، علامت خط اضافی نشان دهنده هادی بودن بدنه است. بنابراین در هادی مشترک حفاظتی-خنثی یا PEN ما هر دو علامت را داریم.