این پاورپوینت به بررسی اصول، اهداف، روش ها و اهمیت سیستم ارتینگ (گراندینگ) در ایمنی الکتریکی و عملکرد بهینه تجهیزات الکترونیکی می پردازد.
مقدمه:
سیستم ارتینگ (گراندینگ) یکی از مهم ترین مفاهیم در مهندسی برق به شمار می رود که نقش اساسی در تضمین ایمنی، پایداری عملکرد تجهیزات و محافظت از انسان و دستگاه ها در برابر ولتاژهای ناخواسته دارد. این سیستم با فراهم کردن مسیری مناسب برای تخلیه جریان های اضافی به زمین، مانع از آسیب های ناشی از خطاهای الکتریکی می شود و پایداری ولتاژ در نقاط مختلف مدار را تضمین می کند.
در مدارهای الکتریکی، زمین به عنوان مرجع ولتاژ تعریف می شود و تمامی ولتاژها نسبت به این نقطه سنجیده می شوند. این تعریف پایه ای، کاربردهای گسترده ای را در طراحی، بهره برداری و ایمن سازی سیستم های قدرت، الکترونیک و مخابرات فراهم می سازد. وجود یک زمین مؤثر باعث کاهش نویز، افزایش دقت اندازه گیری ها و ارتقاء کیفیت سیگنال در سیستم های حساس می شود.
در شبکه های انتقال انرژی و سیستم های مخابراتی، زمین می تواند به عنوان یکی از هادی ها ایفای نقش کند. این موضوع به ویژه در تلگراف های قدیمی و سیستم های انتقال یک سیمه باعث صرفه جویی در مصرف مواد و کاهش هزینه ها شده است. مسیر برگشتی جریان از طریق زمین، در این نوع سیستم ها بهینه ترین راهکار اقتصادی بوده است.
یکی از اهداف اصلی سیستم ارتینگ در مدارهای قدرت، محافظت از تجهیزات در برابر اضافه ولتاژهای گذرا و اتصال های کوتاه است. با انتقال سریع و ایمن این جریان ها به زمین، از خرابی تجهیزات، آتش سوزی های ناشی از جرقه ها و برق گرفتگی جلوگیری می شود. این عملکرد به ویژه در پست های فشار قوی و ایستگاه های توزیع بسیار حیاتی است.
سیستم های ارت می توانند به صورت مستقیم یا غیرمستقیم به زمین متصل شوند. در اتصال مستقیم، هادی ها مستقیماً به الکترود زمین متصل می شوند؛ اما در اتصال های غیرمستقیم، ممکن است از مقاومت یا تجهیزاتی خاص برای کنترل جریان عبوری استفاده شود. انتخاب نوع اتصال وابسته به نوع سیستم، ولتاژ کاری و شرایط محیطی است.
در صنایع حساس مانند پالایشگاه ها و انبارهای مواد اشتعال پذیر، تخلیه بار الکتریسیته ساکن از طریق سیستم ارتینگ اهمیت زیادی دارد. الکتریسیته ساکن می تواند موجب جرقه و انفجار شود و به همین دلیل، باید با طراحی دقیق سیستم زمین، ایمنی محیط را تضمین کرد. کاربرد ارتینگ در این صنایع بخشی از الزامات ایمنی صنعتی محسوب می شود.
از دیگر مزایای سیستم ارتینگ، فراهم کردن یک مسیر ایمن برای عملکرد کلیدهای حفاظتی نظیر RCD و فیوزها است. در صورت بروز اتصال کوتاه، جریان خطا از طریق زمین عبور کرده و باعث عملکرد سریع تجهیزات حفاظتی می شود. این عملکرد، سرعت پاسخ سیستم حفاظتی را بالا می برد و از خسارات گسترده جلوگیری می کند.
در طراحی سیستم های ارتینگ، باید عواملی همچون مقاومت خاک، رطوبت، دما، جنس الکترود، عمق نصب و فاصله ی الکترودها مورد بررسی قرار گیرد. این عوامل به صورت مستقیم بر مقاومت سیستم زمین و قابلیت هدایت جریان های خطا تاثیرگذار هستند. استفاده از نرم افزارهای شبیه سازی برای تحلیل و طراحی بهینه در این زمینه رایج است.
با گسترش سیستم های الکترونیکی و دیجیتال، ضرورت استفاده از ارتینگ موثر بیش از پیش احساس می شود. اختلالات الکترومغناطیسی، ولتاژهای ناخواسته و تداخل های فرکانسی می توانند عملکرد تجهیزات را مختل کنند. یک سیستم زمین سازی دقیق، موجب پایداری بیشتر مدار، کاهش خطاها و افزایش طول عمر تجهیزات می شود.
