در این مقاله به نحوه اتصال ژنراتور به سیستم زمین (ارتینگ)، مفاهیم پایه‌ای، انواع روشها، نکات نصب و استانداردهای مهم ارتینگ ژنراتورها می‌‌پردازیم.
نحوه اتصال ژنراتور به سیستم زمین (ارتینگ) چگونه است؟ اصلا چه اهمیتی دارد که آن را چگونه وصل کنیم؟ ژنراتورها به‌عنوان منابع اصلی یا اضطراری تامین برق در صنایع، ساختمانها و مراکز حیاتی نقش بسزایی در تامین انرژی دارند. یکی از ارکان کلیدی برای ایمن‌سازی سیستمهای قدرت، اجرای صحیح ارتینگ (سیستم زمین‌کردن) است. ارتینگ ژنراتور، علاوه بر حفاظت بهینه از تجهیزات و افراد، بلکه پایداری عملکرد و کاهش اختلالات شبکه برق را نیز به همراه دارد.
در ادامه این مطلب به نحوه اتصال ژنراتور به سیستم زمین (ارتینگ)، مفاهیم پایه‌ای، انواع روشها، نکات نصب و استانداردهای مهم ارتینگ ژنراتورها می‌‌پردازیم.
آنچه خواهید خواند
انواع سیستمهای زمین‌کردن در ژنراتورها
در ژنراتورها، بسته به ساختار شبکه و کاربرد، روش‌های مختلف ارتینگ و سیستمهای زمین‌کردن به کار می‌رود که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای ویژه‌ای دارند:
- ارتینگ مستقیم نقطه ستاره (Solidly Earthed): رایج‌ترین روش در ژنراتورهای بزرگ صنعتی و پست‌های برق. نقطه ستاره سیم پیچ استاتور مستقیماً به چاه ارت متصل می‌شود تا ولتاژهای ناخواسته سریعاً تخلیه شوند.
- ارتینگ از طریق مقاومت (Resistive Earthed): قرار دادن مقاومت بین نقطه ستاره و زمین برای محدود کردن جریان خطا در هنگام اتصال زمین، کاربردی در سیستم‌هایی که کنترل دقیق جریان نشتی لازم است.
- ارتینگ از طریق راکتانس (Reactance Earthed): نصب یک سلف (راکتانس) در مسیر ارت جهت محدودسازی جریان خطای زمین تا حد معین؛ معمولاً کمتر رایج است اما مناسب سیستمهای خاص می‌باشد.
- ارتینگ ایزوله (Unearthed/Isolated): در برخی سیستمهای حساس، نقطه ستاره بدون اتصال مستقیم به زمین رها می‌شود؛ مناسب محیط‌هایی با ریسک انفجار و بیمارستانی، اما نیازمند تجهیزات حفاظتی خاص است.
- ارتینگ از نوع زمین مشترک (Common Earth): اتصال ارت ژنراتور و سایر تجهیزات به یک چاه ارت مشترک، مخصوصاً در تاسیسات با شبکه زمین یکپارچه.
نحوه اتصال سیم ارت به بدنه ژنراتور و نقاط کلیدی
نحوه اتصال سیم ارت به بدنه ژنراتور و نقاط کلیدی بدین ترتیب است:
- بدنه ژنراتور: بدنه فلزی ژنراتور باید با سیم ارت مجزا و کابل مناسب، مستقیماً به چاه ارت اصلی یا باس‌بار ارت تابلو برق متصل شود تا از وقوع شوک الکتریکی در صورت آسیب عایق بندی داخلی جلوگیری کند.
- نقطه ستاره سیم پیچ: در اکثر ژنراتورهای سه فاز، نقطه ستاره سیم پیچ به چاه ارت وصل می شود. اتصال باید با هادی مسی فاقد روکش و قطر مناسب صورت گیرد.
- تابلو برق: ترمینال اصلی ارت تابلو باید به طور مستقیم به ارت بدنه و نقطه ستاره متصل شود.
- جعبه اتصال یا Junction Box: تمام کابل‌های برقی خروجی و سیم ارت بدنه، به یک ریل ارت وصل می‌شوند تا یکپارچگی سیستم زمین حفظ گردد.
- حلقه حفاظتی و شبکه محلی: در مکان‌هایی با چندین ژنراتور، اجرای شبکه حلقوی یا باس‌بار ارت بین تجهیزات توصیه می‌شود.
تفاوت ارتینگ ژنراتور مستقل و ژنراتور متصل به شبکه
در حالت ژنراتور مستقل (Stand-alone)، ژنراتور جدا از شبکه سراسری عمل می‌کند و سیستم ارتینگ آن به چاه یا الکترود زمین مجزا متصل است. معمولاً نقطه ستاره و بدنه ژنراتور هم به همین چاه ارت متصل می‌شوند. اما اتصال ژنراتور متصل به شبکه برق سراسری نیازمند هماهنگی کامل بین سیستم ارتینگ محلی و ارتینگ شبکه است. ممکن است نقطه ستاره ژنراتور از طریق مقاومت یا سلف به زمین متصل شود تا از تزریق بیش از حد جریان خطای اتصال زمین ممانعت گردد. ارتینگ ژنراتور سنکرون نیز غالباً باید با سیستم ارت کلی مجموعه هماهنگ باشد تا از حلقه جریان زمین و نابسامانی‌های حفاظتی جلوگیری کنید.
اثرات عدم وجود ارت مناسب بر ایمنی و عملکرد تجهیزات
عدم اجرای صحیح یا ضعف در سیستم ارتینگ ژنراتور تبعات منفی فراوانی دارد:
- افزایش ریسک شوک الکتریکی: فقدان ارت سراسری احتمال برق گرفتگی پرسنل در اثر نشتی الکتریکی یا آسیب عایق را بالا می‌برد.
- آسیب به تجهیزات و عایق‌ها: اختلالات ولتاژی و تجمع بارهای ساکن سبب صدمه به سیم پیچ‌ها و قطعات داخلی می‌شود.
- احتمال آتش سوزی: نشتی جریان‌های بزرگ، کابل‌ها و اتصالات را داغ و مشتعل می‌کند.
- هارمونیک و نویز الکتریکی: ارت ناکافی منجر به افزایش اختلالات هارمونیکی و ناپایداری منابع تغذیه می‌شود.
- خطای عملکرد رله‌ها و حفاظت: بسیاری از سیستمهای حفاظتی وابسته به برگشت جریان از طریق ارت بوده و عدم وجود یک ارت مناسب، باعث عدم عمل درست رله‌ها می‌شود.
استانداردها و دستورالعمل‌های ارتینگ ژنراتورها
برای تضمین ایمنی و استانداردسازی، باید مقررات بین‌المللی و ملی و همچنین دستورالعمل‌های ارتینگ ژنراتورها رعایت شود:
- استاندارد IEC 60364: مرجع کلی ارتینگ تجهیزات فشار ضعیف و ژنراتور.
- استاندارد ملی ایران (ISIRI 11085): دستورالعمل کامل در مورد ارتینگ و حفاظت تجهیزات برق.
- مقاومت مخصوص چاه ارت: مقدار قابل قبول زیر 2 اهم یا مطابق مقررات محل پروژه.
- کابل‌های ارت: استفاده از هادی مسی عریان با سطح مقطع کافی (معمولاً حداقل 25 یا 35 میلیمتر مربع بسته به جریان اتصال کوتاه).
- بازرسی‌های ادواری: تست مقاومت و یکپارچگی سیستم ارت طبق دستورالعمل‌های نگهداری و ایمنی.
- رعایت دستورالعمل کارخانه سازنده ژنراتور و تابلو برق.
تست سیستم ارتینگ ژنراتور
مهمترین انواع تست سیستم ارتینگ ژنراتور عبارتند از:
- تست مقاومت ارت: با دستگاه ارت تستر، مقاومت اتصال زمین اندازه‌گیری و با استاندارد مقایسه می‌شود.
- تست پیوستگی الکتریکی (Continuity Test): اطمینان از اتصال مطمئن سیم ارت در تمام نقاط بدنه ژنراتور و تابلو.
- بازرسی چشمی: سلامت الکترود چاه ارت، نبود خوردگی یا شکستگی سیم‌ها.
- تست دوره‌ای: حداقل سالی یکبار یا بعد از تعمیرات اساسی، انجام تست‌های چاه و کابل ارت توصیه می‌شود.
- ثبت مستندات: ثبت نتایج تست و مقایسه با ادوار گذشته برای پایش روند افزایش مقاومت.
نتیجه‌گیری
نحوه اتصال ژنراتور به سیستم زمین (ارتینگ)، اساس ایمنی فیزیکی و عملکرد صحیح ژنراتورها و تجهیزات جانبی است. با اجرای استانداردها، انتخاب و نصب کابل ارت مناسب، اتصال صحیح نقطه ستاره و بدنه، محیطی عاری از خطر شوک، آتش سوزی و آسیب تجهیزات فراهم می‌شود. یادتان باشد که پایش و تست‌های دوره‌ای، کلید حفظ سلامت ارتینگ است. نبود ارت مناسب علاوه بر تهدید جان انسانها، می‌تواند موجب خرابی و اختلال در بهره‌برداری پروژه شود. بنابراین، سرمایه‌گذاری در طراحی، نصب و نگهداری سیستم ارت ژنراتور، ضامن پایداری و تداوم برق‌رسانی ایمن خواهد بود.
