راهنمای جامع طراحی، اجرا، تست و تحویل سیستم ارتینگ، چاه ارت، همبندی و صاعقهگیر در ساختمان
۱۹ آبان ۱۴۰۵
طراحی، اجرا، تست و تحویل سیستم ارتینگ
الزامات مبحث ۱۳ مقررات ملی ساختمان، نشریه ۱۱۰ سازمان برنامه و بودجه، استانداردهای IEC و پژوهشهای علمی معتبر
مقدمه: چرا اجرای سیستم ارتینگ در ساختمان ضروری است؟
سیستم اتصال زمین (Earthing یا Grounding) یکی از اساسیترین اجزای ایمنی در تأسیسات الکتریکی ساختمانهای مسکونی، تجاری، اداری، صنعتی و بیمارستانی است. هدف از طراحی و اجرای صحیح سیستم ارتینگ، ایجاد مسیری کنترلشده برای عبور جریانهای خطا، کاهش ولتاژ تماس و گام، کمک به عملکرد صحیح تجهیزات حفاظتی و جلوگیری از برقگرفتگی افراد است.
بسیاری از افراد تصور میکنند که هدف اصلی چاه ارت صرفاً انتقال برق به زمین است؛ درحالیکه چنین تعریفی کامل نیست. سیستم اتصال زمین باید بهعنوان بخشی از یک مجموعه حفاظتی یکپارچه در نظر گرفته شود که شامل موارد زیر است:
1. الکترودهای اتصال زمین و شبکه زمین.
2. هادی حفاظتی (PE).
3. همبندی اصلی و تکمیلی (Equipotential Bonding).
4. سیستم حفاظت در برابر صاعقه (LPS).
5. تجهیزات حفاظت در برابر اضافهولتاژ (SPD).
6. تجهیزات قطع خودکار مدار در شرایط بروز خطا.
7. سیستم اندازهگیری، آزمون و پایش دورهای.
نکته مهم این است که وجود چاه ارت بهتنهایی تضمینکننده ایمنی ساختمان نیست. اگر همبندی، هادی حفاظتی، تجهیزات قطع حفاظتی و هماهنگی سیستم ارت بهدرستی طراحی نشده باشند، حتی یک الکترود زمین با مقاومت بسیار پایین نیز نمیتواند بهتنهایی از برقگرفتگی جلوگیری کند.
از منظر مهندسی، هدف اصلی سیستم ارتینگ ایجاد شرایطی است که در زمان بروز خطای الکتریکی، ولتاژهای خطرناک در دسترس افراد ایجاد نشوند و تجهیزات حفاظتی در زمان مناسب مدار معیوب را قطع کنند.
۱. مبانی علمی و استانداردهای مرجع طراحی سیستم ارتینگ
برای طراحی و اجرای اصولی سیستم اتصال زمین، باید میان مقررات ملی ساختمان، مشخصات فنی اجرایی و استانداردهای بینالمللی تفاوت قائل شد.
در پروژههای ساختمانی ایران، سه مرجع اصلی عبارتاند از:
۱-۱. مبحث سیزدهم مقررات ملی ساختمان
مبحث سیزدهم با عنوان «طرح و اجرای تأسیسات برقی ساختمانها» یکی از مراجع اصلی طراحی و اجرای تأسیسات الکتریکی ساختمان است.
ویرایش سوم این مبحث در سال ۱۳۹۵ منتشر شده است. در طراحی سیستم اتصال زمین باید بهخصوص به موارد زیر توجه شود:
- انتخاب سیستم اتصال زمین مناسب.
- طراحی هادیهای حفاظتی و مسیر جریان خطا.
- حفاظت در برابر برقگرفتگی.
- همبندی اصلی و تکمیلی.
- هماهنگی تجهیزات حفاظتی با سیستم اتصال زمین.
- رعایت الزامات محیطهای خاص.
- تهیه نقشهها و مدارک فنی تأسیسات برقی.
مطابق مبانی این مبحث، سیستمهای TN-S و TN-C-S از آرایشهای منتخب برای ساختمانها هستند و انتخاب آرایش نهایی باید با شرایط شبکه تغذیه و الزامات حفاظتی هماهنگ باشد.
۱-۲. نشریه ۱۱۰ سازمان برنامه و بودجه
نشریه ۱۱۰ با عنوان «مشخصات فنی عمومی و اجرایی تأسیسات برقی ساختمان» از مراجع مهم اجرایی در پروژههای ساختمانی و تأسیساتی کشور است.
جلد اول این نشریه، مربوط به تأسیسات برقی فشار ضعیف و متوسط، در تجدیدنظر سوم با شماره ۱-۱۱۰ ابلاغ شده است.
این تجدیدنظر طی بخشنامه شماره ۱۴۰۱/۴۹۸۷۰۸ مورخ ۱۴۰۱/۰۹/۱۶ ابلاغ شده و رعایت آن از تاریخ ۱۴۰۲/۰۱/۱۰ در قراردادهای مشمول وجوه عمومی و مشارکت عمومی و خصوصی الزامی اعلام شده است.
فصلهای مرتبط با موضوع ارتینگ در این مجموعه عبارتاند از:
فصل موضوع
۱۲ اتصال زمین سیستم نیرو و حفاظت در برابر برقگرفتگی
۱۳ آرایشهای اتصال زمین و هادیهای حفاظتی
۱۴ حفاظت در برابر اغتشاشات ولتاژی و الکترومغناطیسی
۱۵ حفاظت در برابر صاعقه
۱۶ تست و تحویل تأسیسات الکتریکی
بنابراین، طراحی و اجرای سیستم ارتینگ، همبندی، صاعقهگیر و تست نهایی باید با توجه به فصلهای مرتبط این نشریه انجام شود.
نکته حقوقی مهم: الزام نشریه ۱۱۰ در قراردادهای مشمول بخشنامه یادشده را نباید بدون بررسی، به تمام قراردادهای خصوصی تعمیم داد. در هر پروژه باید آخرین ضابطه ابلاغی، مشخصات قرارداد، الزامات دستگاه نظارت و مقررات لازمالاجرای زمان پروژه بررسی شود.
۱-۳. استانداردهای بینالمللی IEC و IEEE
استانداردهای زیر از مهمترین مراجع تکمیلی برای طراحی و کنترل سیستمهای اتصال زمین و حفاظت در برابر صاعقه هستند:
استاندارد موضوع
IEC 60364-4-41 حفاظت در برابر برقگرفتگی
IEC 60364-5-54 سیستمهای اتصال زمین و هادیهای حفاظتی
IEC 60364-6 بازرسی و آزمون تأسیسات الکتریکی
IEC 62305-1 اصول عمومی حفاظت در برابر صاعقه
IEC 62305-2 ارزیابی و مدیریت ریسک صاعقه
IEC 62305-3 حفاظت فیزیکی ساختمان و ایمنی افراد
IEC 62305-4 حفاظت سیستمهای الکتریکی و الکترونیکی در برابر آثار الکترومغناطیسی صاعقه
IEC 62561 الزامات قطعات و اجزای سیستم حفاظت در برابر صاعقه
IEEE 81 روشهای اندازهگیری مقاومت ویژه خاک، امپدانس زمین و پتانسیل سطح زمین۲. ضرورت استفاده از سیستم ارتینگ در ساختمان
سیستم ارتینگ صرفاً یک الزام اجرایی یا آیتم موجود در نقشههای برق نیست؛ بلکه یک سیستم حفاظتی برای کنترل خطرات الکتریکی است.
مهمترین دلایل ضرورت اجرای آن عبارتاند از:
۲-۱. جلوگیری از برقگرفتگی افراد
فرض کنید در یک ساختمان، عایق سیم فاز یک دستگاه فلزی مانند ماشین لباسشویی، پمپ آب، چیلر یا بدنه تابلو برق آسیب ببیند.
در این شرایط، ممکن است بدنه فلزی دستگاه به ولتاژ فاز نزدیک شود. اگر فردی با بدنه تماس پیدا کند، جریان الکتریکی میتواند از بدن او عبور کند.
در صورت اجرای صحیح سیستم حفاظتی:
1. بدنه دستگاه از طریق هادی حفاظتی PE به ترمینال اصلی اتصال زمین متصل است.
2. در زمان بروز خطا، جریان از مسیر حفاظتی عبور میکند.
3. وسیله حفاظتی متناسب با نوع سیستم، مانند فیوز، کلید اتوماتیک یا کلید جریان باقیمانده (RCD)، شرایط قطع مدار را فراهم میکند.
4. مدت زمان قرارگیری فرد در معرض ولتاژ خطرناک کاهش مییابد.
نکته بسیار مهم این است که در سیستم TN، مسیر اصلی جریان خطا معمولاً از طریق هادی حفاظتی و مسیر فلزی برگشت به منبع تأمین میشود؛ بنابراین نباید تصور کرد که تمام جریان خطا الزاماً از خاک عبور میکند.
۲-۲. حفاظت از تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی
تجهیزات الکترونیکی، سیستمهای هوشمند ساختمان، دوربینهای مداربسته، تجهیزات شبکه، سرورها، سیستمهای اعلام حریق و کنترلرهای صنعتی نسبت به اضافهولتاژ و اختلاف پتانسیل حساس هستند.
اتصال زمین مناسب و همبندی اصولی، همراه با استفاده از تجهیزات SPD، میتواند آثار مخرب اضافهولتاژهای گذرا را کاهش دهد.
۲-۳. حفاظت در برابر صاعقه
برخورد مستقیم یا القایی صاعقه میتواند موجب ایجاد جریانهای بسیار بزرگ، اختلاف پتانسیل خطرناک، آتشسوزی و تخریب تجهیزات شود.
سیستم حفاظت در برابر صاعقه باید جریان صاعقه را از طریق مسیرهای طراحیشده به سیستم الکترود زمین هدایت کند و احتمال ایجاد جرقه خطرناک و ولتاژ تماس را کاهش دهد.
۲-۴. کاهش اختلاف پتانسیل بین اجزای فلزی ساختمان
وجود اختلاف پتانسیل بین لولههای فلزی آب، گاز، اسکلت فلزی، سینی کابل، بدنه تجهیزات و هادی حفاظتی میتواند شرایط خطرناکی ایجاد کند.
همبندی صحیح باعث میشود اختلاف پتانسیل بین قسمتهای هادی قابل دسترس کاهش یابد.
۲-۵. افزایش قابلیت اطمینان تأسیسات
در ساختمانهای هوشمند، مراکز داده، بیمارستانها و صنایع، عملکرد صحیح سیستم زمین علاوه بر ایمنی، در کاهش اختلالات الکترومغناطیسی و افزایش پایداری عملکرد تجهیزات نقش دارد.
نسخه تجمیعی IEC 60364-5-54:2011+A1:2021 از مراجع مهم طراحی الکترودهای زمین، هادیهای حفاظتی و هادیهای همبندی است.
همچنین نسخه سوم استانداردهای IEC 62305 در سال ۲۰۲۴ منتشر شده است. این مجموعه برای طراحی، ارزیابی ریسک، اجرا و بازرسی سیستم حفاظت در برابر صاعقه اهمیت ویژهای دارد.
۳. انواع سیستمهای اتصال زمین و نحوه انتخاب آنها
سیستم اتصال زمین در تأسیسات الکتریکی بر اساس نحوه اتصال نقطه خنثی منبع و بدنههای هادی تجهیزات به زمین دستهبندی میشود.
۳-۱. سیستم TN-S (تصویر شماره 1)
در این سیستم، هادی نول (N) و هادی حفاظتی (PE) از مبدأ تا مصرفکننده از یکدیگر جدا هستند.
این آرایش برای ساختمانهایی که امکان تأمین هادی حفاظتی مستقل وجود دارد، گزینه مناسبی است.
۳-۲. سیستم TN-C-S (تصویر شماره 2)
در بخشی از مسیر، هادی حفاظتی و نول به شکل هادی مشترک PEN هستند و در نقطه تعیینشده به PE و N تفکیک میشوند.
پس از نقطه تفکیک، اتصال مجدد N و PE مجاز نیست.
۳-۳. سیستم TT (تصویر شماره 3)
بدنههای هادی تجهیزات به الکترود زمین مستقل تأسیسات متصل میشوند و نقطه خنثی منبع نیز زمین شده است.
در این آرایش، استفاده و هماهنگی صحیح RCD برای حفاظت در برابر برقگرفتگی اهمیت زیادی دارد.
۳-۴. سیستم IT (تصویر شماره 4)
منبع از زمین عایق است یا از طریق امپدانس به زمین متصل میشود. بدنههای هادی تجهیزات به سیستم حفاظتی زمین متصل میشوند.
این آرایش در برخی محیطهای خاص، با طراحی و نظارت تخصصی استفاده میشود.
انتخاب سیستم باید بر اساس نوع شبکه توزیع، الزامات شرکت برق، نوع مصرفکننده، شرایط قطع خودکار تغذیه و محاسبات حفاظتی انجام شود. صرفاً اجرای یک چاه ارت مستقل، یک شبکه را به سیستم TT تبدیل نمیکند.
۴. طراحی سیستم ارتینگ ساختمان
طراحی سیستم اتصال زمین باید پیش از شروع عملیات اجرایی و ترجیحاً در مرحله طراحی فونداسیون و سازه انجام شود.
یکی از اشتباهات متداول در پروژههای ساختمانی، موکول کردن طراحی ارتینگ به زمان پایان سفتکاری یا نازککاری است. این کار ممکن است باعث از دست رفتن امکان استفاده از الکترودهای فونداسیون و افزایش هزینه اجرای سیستم زمین شود.
۴-۱. مطالعات اولیه و بررسی مقاومت ویژه خاک
اولین مرحله طراحی، بررسی شرایط زمین محل احداث ساختمان است.
مهمترین پارامتر در این مرحله، مقاومت ویژه الکتریکی خاک (Soil Resistivity) است.
این پارامتر به عوامل زیر وابسته است:
- نوع خاک و ترکیبات زمینشناسی.
- میزان رطوبت خاک.
- دما و تغییرات فصلی.
- میزان نمکهای محلول.
- تراکم و ساختار لایههای زمین.
- عمق مورد بررسی.
برای اندازهگیری مقاومت ویژه خاک معمولاً از روش چهار الکترودی ونر (Wenner Four-Point Method) استفاده میشود.(تصویر شماره 5)
در این روش، چهار الکترود بهصورت خطی و با فاصله مساوی در زمین قرار میگیرند. دستگاه اندازهگیری، جریان را از دو الکترود بیرونی عبور داده و اختلاف پتانسیل بین دو الکترود داخلی را اندازهگیری میکند.
برای آرایش متقارن ونر، در شرایط ایدهآل و با فرض عمق نفوذ الکترودها در مقایسه با فاصله آنها ناچیز:
(فرمول از تصویر شماره 6)
برای زمینهایی با لایهبندی پیچیده، باید اندازهگیری در چند فاصله مختلف انجام شود تا امکان مدلسازی لایههای خاک فراهم شود.
نکته اجرایی: اندازهگیری مقاومت ویژه خاک با اندازهگیری مقاومت الکترود زمین یکسان نیست. اولی برای طراحی سیستم زمین به کار میرود و دومی برای ارزیابی عملکرد الکترود اجراشده.
۴-۲. تعیین نوع الکترود زمین
بر اساس شرایط پروژه، میتوان از یک یا ترکیبی از الکترودهای زیر استفاده کرد:
در شرایطی که لایههای سطحی خاک مقاومت ویژه بالایی دارند، استفاده از الکترودهای عمیق پس از مطالعات ژئوالکتریکی میتواند بررسی شود.
۴-۳. الکترود فونداسیون؛ یکی از روشهای مناسب در ساختمانهای جدید
در ساختمانهای در حال احداث، استفاده از الکترود فونداسیون یکی از گزینههای مهندسی مهم است.
در این روش، شبکه آرماتور یا هادی مخصوص اتصال زمین در بتن فونداسیون قرار میگیرد و از طریق اتصالات طراحیشده به ترمینال اصلی زمین متصل میشود.
مزایای این روش عبارتاند از:
- سطح تماس گسترده با خاک از طریق بتن.
- کاهش وابستگی به یک الکترود منفرد.
- امکان ایجاد شبکه زمین یکپارچه.
- کاهش هزینه حفاری مجدد در آینده.
- امکان اتصال مناسب به همبندی سازه.
بااینحال، استفاده از آرماتور فونداسیون بدون بررسی پیوستگی الکتریکی، خوردگی، نوع سازه و جزئیات اتصالات، به معنی داشتن یک الکترود استاندارد نیست.
در طراحی این الکترود باید الزامات IEC 60364-5-54 و جزئیات اجرایی مربوط به الکترودهای تعبیهشده در بتن رعایت شود.
۴-۴. محاسبه و تعیین ابعاد الکترود زمین
ابعاد الکترود باید براساس مقاومت ویژه خاک، هندسه الکترود، تعداد الکترودها، عمق نصب، شرایط محیطی و مقاومت مکانیکی و خوردگی تعیین شود.
برای مثال، در مدل ساده یک میله عمودی در خاک همگن، مقاومت تقریبی آن را میتوان با رابطه زیر برآورد کرد:(فرمول از تصویر شماره 11)
این رابطه برای تخمین اولیه در شرایط ساده است و جایگزین طراحی دقیق شبکه زمین یا اندازهگیری میدانی نیست.
در اجرای چند میله نیز نباید مقاومت کل را صرفاً با تقسیم مقاومت یک میله بر تعداد میلهها محاسبه کرد؛ زیرا میدانهای جریان الکترودها بر یکدیگر اثر میگذارند.
۴-۵. انتخاب مصالح و اتصالات
مصالح سیستم ارتینگ باید از نظر هدایت الکتریکی، تحمل جریان خطا، مقاومت در برابر خوردگی و استحکام مکانیکی مناسب باشند.
مواردی که باید در مشخصات فنی کنترل شوند:
- جنس و سطح مقطع هادی مسی یا فولادی مناسب.
- نوع و کیفیت میله زمین.
- پوشش محافظ الکترود.
- سازگاری الکتروشیمیایی فلزات در محل اتصال.
- نوع اتصال مکانیکی یا جوش مخصوص.
- حفاظت اتصالات در برابر رطوبت و خوردگی.
- امکان بازدید و اندازهگیری اتصالات قابل دسترس.
برای اتصال هادی مسی به آرماتور یا سایر قطعات فلزی، باید از روش اتصال تأییدشده و متناسب با جنس مصالح استفاده شود. جوشکاری معمولی بدون طراحی و تأیید فنی، راهکار قابل اتکایی برای تمام اتصالات ارت نیست.
۵. طراحی و اجرای چاه ارت (Earth Pit)
چاه ارت یکی از روشهای ایجاد الکترود زمین است که در برخی ساختمانها و تأسیسات مورد استفاده قرار میگیرد.
نکته مهم این است که در استانداردهای جدید، چاه ارت الزاماً تنها روش اتصال زمین نیست. استفاده از الکترود فونداسیون، شبکه زمین، الکترود حلقوی و سایر روشهای مهندسی نیز امکانپذیر است.
۵-۱. مراحل اجرای چاه ارت
مرحله اول: انتخاب محل مناسب
محل اجرای چاه باید با توجه به نقشه تأسیسات زیرزمینی، شرایط زمین، دسترسی برای تعمیر و نگهداری و فاصله مناسب از تأسیسات حساس انتخاب شود.
مرحله دوم: حفاری
عمق و ابعاد حفاری باید براساس طراحی و شرایط واقعی خاک تعیین شود. تعیین یک عمق ثابت برای تمام پروژهها از نظر مهندسی صحیح نیست.
مرحله سوم: نصب الکترود
بسته به طراحی میتوان از الکترود میلهای، صفحهای، تسمهای یا آرایش ترکیبی استفاده کرد.
در روش صفحهای، جنس، ابعاد و ضخامت صفحه باید با توجه به الزامات استاندارد و مشخصات پروژه تعیین شود.
مرحله چهارم: اجرای اتصال هادی
اتصال هادی ارت به الکترود باید از طریق اتصال مورد تأیید، مانند کلمپ مناسب یا جوش اگزوترمیک (Exothermic Welding)، انجام شود.
در این مرحله باید از اتصال محکم، سطح تماس مناسب و مقاومت در برابر خوردگی اطمینان حاصل کرد.
مرحله پنجم: بهسازی خاک در صورت نیاز
در زمینهایی با مقاومت ویژه بالا، ممکن است از مواد کاهنده مقاومت زمین (Ground Enhancement Material) استفاده شود.
مواد مورد استفاده باید:
- از نظر شیمیایی با الکترود سازگار باشند.
- موجب خوردگی شدید الکترود نشوند.
- در طول زمان پایداری داشته باشند.
- موجب آلودگی خاک و آبهای زیرزمینی نشوند.
- مشخصات فنی و تأییدیه معتبر داشته باشند.
استفاده از نمک و زغال بهعنوان روش متداول و غیراصولی کاهش مقاومت زمین توصیه نمیشود؛ زیرا نمک میتواند موجب خوردگی الکترود و آلودگی محیط شود و اثر آن نیز در طول زمان پایدار نیست.
مرحله ششم: اجرای حوضچه بازدید
برای اتصالاتی که نیاز به بازرسی دارند، حوضچه بازدید مناسب اجرا میشود.
حوضچه باید امکان دسترسی به محل اتصال و انجام آزمونهای لازم را فراهم کند.
مرحله هفتم: اندازهگیری و ثبت نتایج
پس از تکمیل اجرا، مقاومت الکترود یا سیستم زمین با روش مناسب اندازهگیری و گزارش آن ثبت میشود.
۵-۲. آیا مقاومت چاه ارت باید حتماً زیر ۲ اهم باشد؟
یکی از موضوعات اشتباه و پرتکرار در اجرای سیستم ارتینگ، تعیین یک عدد ثابت برای مقاومت چاه ارت تمام ساختمانهاست.
گاهی مجریان اعلام میکنند مقاومت ارت باید حتماً کمتر از ۲ اهم یا ۵ اهم باشد؛ درحالیکه چنین عددی را نمیتوان بدون توجه به نوع سیستم اتصال زمین، نوع حفاظت، مشخصات شبکه و الزامات پروژه به تمام ساختمانها تعمیم داد.
مقدار مجاز یا هدف طراحی باید براساس موارد زیر تعیین شود:
1. نوع سیستم اتصال زمین، مانند TN یا TT.
2. جریان خطای مورد انتظار.
3. مشخصات کلیدهای حفاظتی.
4. زمان قطع موردنیاز.
5. مقاومت و امپدانس مسیر خطا.
6. الزامات حفاظت در برابر صاعقه.
7. شرایط ولتاژ تماس و گام.
8. مشخصات قرارداد و ضوابط مرجع پروژه.
برای نمونه، در سیستم TT رابطه هماهنگی حفاظت با RCD به شکل زیر بیان میشود:(فرمول از تصویر شماره 12)
این محاسبه صرفاً نشاندهنده شرط اولیه هماهنگی در این مثال است و به معنی مجاز بودن مقاومت زمین ۱۶۶۶ اهم برای هر پروژه نیست. سایر الزامات قطع خودکار، شرایط محیطی، زمان قطع، عملکرد تجهیزات و الزامات طراحی باید نیز رعایت شوند.
در محیطهای خاص، مانند فضاهای پزشکی یا محیطهای با خطر ویژه، محدودیتها ممکن است متفاوت باشند.
نتیجه مهندسی: مقاومت پایینتر زمین معمولاً مطلوب است، اما ایمنی ساختمان فقط با عدد مقاومت چاه ارت تعیین نمیشود. امپدانس حلقه خطا، پیوستگی PE، عملکرد RCD و شرایط ولتاژ تماس و گام نیز باید بررسی شوند.
۶. طراحی و اجرای سیستم همبندی (Equipotential Bonding)
همبندی یکی از مهمترین اجزای سیستم حفاظتی ساختمان است که در بسیاری از پروژهها بهاندازه کافی مورد توجه قرار نمیگیرد.
هدف اصلی همبندی، کاهش اختلاف پتانسیل بین قسمتهای هادی قابل دسترس و قسمتهای هادی بیگانه ساختمان است.
۶-۱. همبندی اصلی (Main Equipotential Bonding)
در همبندی اصلی، قسمتهای هادی بیگانهای که طبق مقررات باید همبندی شوند، به ترمینال اصلی اتصال زمین (MET) متصل میشوند.(تصویر شماره 13)
مواردی که حسب شرایط و ضوابط پروژه باید بررسی و همبندی شوند عبارتاند از:
- لولههای فلزی اصلی آب.
- لولههای فلزی گاز در محل و با روش مورد تأیید ضوابط گازرسانی.
- اسکلت فلزی ساختمان.
- اجزای فلزی اصلی سازه.
- سیستمهای فلزی تأسیسات مکانیکی.
- سایر قسمتهای هادی بیگانه که ممکن است پتانسیل خطرناک وارد ساختمان کنند.
توجه: اتصال هادی همبندی به لوله گاز باید با رعایت ضوابط اختصاصی شرکت گاز و الزامات ایمنی انجام شود. نباید از لوله گاز بهعنوان هادی حفاظتی یا الکترود زمین استفاده کرد.
۶-۲. همبندی تکمیلی (Supplementary Bonding)
همبندی تکمیلی در مکانهایی اجرا میشود که نیاز به کاهش بیشتر اختلاف پتانسیل بین قسمتهای هادی وجود دارد.
از جمله:
- حمام و سرویسهای بهداشتی با شرایط مشمول همبندی تکمیلی.
- موتورخانهها.
- اتاقهای تأسیسات.
- محیطهای صنعتی.
- فضاهای پزشکی با الزامات اختصاصی.
- فضاهای دارای تجهیزات فلزی گسترده.
در این سیستم، قسمتهای هادی مربوط به تجهیزات و قسمتهای هادی بیگانه مشمول ضابطه به یکدیگر متصل میشوند.
۶-۳. تفاوت همبندی با اتصال زمین
این دو مفهوم یکسان نیستند.
اتصال زمین همبندی
ایجاد ارتباط الکتریکی با زمین از طریق سیستم الکترود کاهش اختلاف پتانسیل بین اجزای هادی
کمک به عملکرد سیستم حفاظتی محدود کردن ولتاژ تماس بین قسمتها
شامل الکترود و هادی اتصال زمین شامل هادیهای همبندی و اتصالات مربوط
ممکن است در خارج از ساختمان نیز توسعه یابد معمولاً در نقاط مشخص داخل ساختمان اجرا میشود
۶-۴. اجرای صحیح ترمینال اصلی زمین (MET)(تصویر شماره 14)
ترمینال اصلی زمین محل اتصال هادیهای اصلی سیستم زمین و همبندی ساختمان است.
در طراحی آن باید موارد زیر رعایت شود:
- محل نصب مشخص و قابل دسترس باشد.
- ظرفیت عبور جریان متناسب با طراحی باشد.
- اتصالات محکم و مقاوم در برابر خوردگی باشند.
- امکان قطع اتصال برای آزمون، با رعایت ایمنی، وجود داشته باشد.
- هادیها دارای شناسه و برچسب مناسب باشند.
- از اتصالهای نامطمئن و چندلایه جلوگیری شود.
ترمینال MET نباید با شینه نول تابلو اشتباه گرفته شود. ارتباط N و PE تنها در محل مجاز و تعیینشده توسط آرایش شبکه برقرار میشود.
۶-۵. همبندی سازه و اسکلت فلزی
در ساختمانهای دارای اسکلت فلزی یا بتنآرمه، استفاده از اجزای سازهای بهعنوان بخشی از مسیر همبندی یا سیستم حفاظت صاعقه، تنها در صورتی مجاز و قابل اتکا است که پیوستگی الکتریکی، سطح مقطع، کیفیت اتصالات، خوردگی و جزئیات اجرایی آن مطابق استاندارد اثبات شده باشد.
صرف اتصال یک سیم به یک ستون فلزی، به معنی اجرای کامل همبندی سازه نیست.
۷. طراحی و اجرای سیستم حفاظت در برابر صاعقه (Lightning Protection System)
سیستم حفاظت در برابر صاعقه یا LPS برای کاهش خطرات ناشی از برخورد مستقیم صاعقه با ساختمان طراحی میشود.
این سیستم باید بهگونهای طراحی شود که جریان صاعقه از مسیرهای مشخص و کنترلشده به سیستم زمین هدایت شود و احتمال آسیب فیزیکی، آتشسوزی، برقگرفتگی و جرقه خطرناک کاهش یابد.
۷-۱. آیا نصب صاعقهگیر برای تمام ساختمانها الزامی است؟
پاسخ به این سؤال به شرایط ساختمان و ارزیابی ریسک بستگی دارد.
عوامل تعیینکننده عبارتاند از:
- ارتفاع ساختمان.
- موقعیت جغرافیایی.
- تراکم و چگالی برخورد صاعقه در منطقه.
- کاربری ساختمان.
- تعداد افراد حاضر.
- مواد قابل اشتعال و خطر آتشسوزی.
- ارزش و حساسیت تجهیزات داخلی.
- پیامدهای اقتصادی و اجتماعی خرابی.
استاندارد IEC 62305-2:2024 روش ارزیابی ریسک صاعقه را ارائه میکند تا نیاز به حفاظت و سطح اقدامات لازم مشخص شود.
۷-۲. اجزای اصلی سیستم حفاظت در برابر صاعقه
یک سیستم حفاظت خارجی در برابر صاعقه شامل سه بخش اصلی است:
الف) سیستم دریافتکننده صاعقه (Air Termination System)
وظیفه این بخش ایجاد نقاط و مسیرهای دریافت جریان صاعقه است.
اجزای آن میتواند شامل موارد زیر باشد:
- میلههای صاعقهگیر.
- هادیهای افقی.
- شبکه هادی روی بام.
- اجزای فلزی طبیعی ساختمان که شرایط استاندارد را دارند.
ب) هادی نزولی (Down Conductor)
وظیفه هادی نزولی انتقال جریان صاعقه از سیستم دریافتکننده به سیستم الکترود زمین است.
در طراحی این بخش باید موارد زیر بررسی شوند:
- تعداد هادیهای نزولی.
- مسیرهای کوتاه و مستقیم.
- جلوگیری از پیچوخم غیرضروری.
- رعایت فاصله جداسازی (Separation Distance).
- کیفیت اتصالات.
- حفاظت مکانیکی.
- کنترل خوردگی.
ج) سیستم خاتمه زمین (Earth Termination System)
این بخش جریان صاعقه را به زمین منتقل میکند.
در طراحی آن میتوان از الکترودهای حلقوی، فونداسیونی، شبکهای یا آرایش ترکیبی استفاده کرد.۷-۳. کلاسهای حفاظت صاعقه (LPL)
در استاندارد IEC 62305، چهار سطح حفاظت صاعقه تعریف شده است:
سطح حفاظت کلاس LPS شعاع کره غلتان
سطح اول I ۲۰ متر
سطح دوم II ۳۰ متر
سطح سوم III ۴۵ متر
سطح چهارم IV ۶۰ متر
این شعاعها برای روش کره غلتان (Rolling Sphere Method) هستند و نباید با فاصله مجاز شبکه هادیهای روی بام اشتباه گرفته شوند.
۷-۴. روشهای طراحی سیستم دریافتکننده
روش کره غلتان (Rolling Sphere)(تصویر شماره 15)
یک روش هندسی برای تعیین نواحی در معرض برخورد مستقیم صاعقه و جانمایی اجزای دریافتکننده.
روش زاویه حفاظتی (Protective Angle)(تصویر شماره 16)
تعیین محدوده حفاظتی با توجه به ارتفاع، کلاس LPS و محدودیتهای روش.
روش شبکهای (Mesh Method)(تصویر شماره 17)
اجرای شبکهای از هادیها روی بام با ابعاد متناسب با کلاس حفاظت و هندسه ساختمان.
انتخاب روش مناسب باید بر اساس IEC 62305-3 انجام شود. برای ساختمانهای پیچیده، بلندمرتبه و دارای تجهیزات روی بام، استفاده از تحلیل سهبعدی و بررسی نقاط برجسته اهمیت زیادی دارد.
۷-۵. سیستم حفاظت داخلی و تجهیزات SPD
یکی از اشتباهات اجرایی این است که با نصب یک میله صاعقهگیر روی بام، تصور میشود تمام تجهیزات الکتریکی ساختمان در برابر صاعقه ایمن شدهاند.
درحالیکه حفاظت کامل باید شامل حفاظت خارجی و داخلی باشد. (تصویر شماره 18)
حفاظت داخلی شامل:
- همبندی اجزای فلزی.
- ایجاد نواحی حفاظت صاعقه (LPZ).
- رعایت فاصله جداسازی.
- استفاده از تجهیزات حفاظت در برابر اضافهولتاژ (SPD).
- هماهنگی SPDها در ورودی و تابلوهای توزیع.
- حفاظت خطوط برق و مخابرات.
تجهیزات SPD براساس محل نصب و نوع حفاظت دستهبندی میشوند:
نوع SPD کاربرد
Type 1 تخلیه بخشی از جریان صاعقه در محل ورود جریان و در شرایط طراحی مربوط
Type 2 محدود کردن اضافهولتاژهای گذرا در تابلوهای توزیع
Type 3 حفاظت تکمیلی نزدیک تجهیزات حساس
در برخی پروژهها، استفاده از ترکیب Type 1+2 نیز متناسب با طراحی امکانپذیر است.
انتخاب SPD باید براساس موارد زیر صورت گیرد:
- ولتاژ نامی شبکه.
- سیستم اتصال زمین.
- جریان تخلیه و پارامترهای صاعقه.
- سطح ولتاژ حفاظتی Up.
- جریان اتصال کوتاه احتمالی.
- هماهنگی با تجهیزات بالادست و پاییندست.
- طول و سطح مقطع هادیهای اتصال.
- الزامات حفاظت خطوط داده و مخابرات.
استاندارد IEC 62305-4:2024 الزامات طراحی، نصب، بازرسی، نگهداری و آزمون اقدامات حفاظت از سیستمهای الکتریکی و الکترونیکی در برابر آثار الکترومغناطیسی صاعقه را پوشش میدهد.
۸. اصول اجرای استاندارد سیستم ارتینگ و صاعقهگیر در ساختمان
اجرای صحیح سیستم زمین به هماهنگی میان مهندس برق، مهندس سازه، مجری برق، ناظر و مجری تأسیسات مکانیکی نیاز دارد.
ترتیب پیشنهادی اجرای پروژه به شرح زیر است:مرحله اول: قبل از اجرای فونداسیون
- بررسی نقشههای سازه و برق.
- انجام مطالعات مقاومت ویژه خاک در صورت نیاز طراحی.
- تعیین نوع الکترود زمین.
- تعیین مسیر هادیهای اصلی.
- طراحی نقاط خروجی ارت از فونداسیون.
- پیشبینی ترمینال اصلی زمین.
- بررسی همبندی آرماتورها و اجزای سازهای.
مرحله دوم: هنگام اجرای فونداسیون
- اجرای هادی یا الکترود تعبیهشده.
- ایجاد اتصالات الکتریکی مطمئن.
- کنترل پیوستگی الکتریکی.
- ثبت محل و مشخصات اتصالات.
- تهیه عکسهای اجرایی قبل از بتنریزی.
- انجام بازرسی توسط دستگاه نظارت.
مرحله سوم: پس از اجرای اسکلت
- اتصال سیستم همبندی به اجزای فلزی موردنیاز.
- پیشبینی هادیهای نزولی صاعقه.
- اجرای مسیرهای ارت عمودی.
- کنترل پیوستگی الکتریکی.
- بررسی محل عبور هادیها.
مرحله چهارم: هنگام اجرای تأسیسات برقی
- نصب شینه اصلی زمین.
- اجرای هادی PE.
- اتصال بدنه تابلوها و تجهیزات.
- اجرای همبندی اصلی و تکمیلی.
- اجرای تجهیزات SPD.
- کنترل تفکیک صحیح نول و ارت.
- برچسبگذاری مسیرها و ترمینالها.
مرحله پنجم: تکمیل سیستم صاعقهگیر
- نصب اجزای دریافتکننده.
- نصب هادیهای نزولی.
- اجرای الکترود زمین.
- کنترل فاصله جداسازی.
- بررسی کیفیت اتصالات.
- هماهنگی سیستم صاعقه با همبندی و SPD.
مرحله ششم: تست، رفع نواقص و تحویل
- اندازهگیری مقاومت الکترود زمین.
- تست پیوستگی هادیهای حفاظتی.
- کنترل همبندی.
- تست حلقه خطا.
- آزمون RCD.
- بازرسی صاعقهگیر.
- تحویل نقشههای چونساخت و گزارشهای آزمون.
۹. تست و بازرسی سیستم ارتینگ و همبندی
یکی از مهمترین مراحل پروژه، آزمون سیستم زمین پس از اجراست.
اجرای فیزیکی الکترود، اتصال هادیها و نصب شینه ارت بهتنهایی برای تأیید کیفیت کار کافی نیست. سیستم باید از نظر الکتریکی، مکانیکی و حفاظتی مورد آزمایش قرار گیرد.
۹-۱. اندازهگیری مقاومت الکترود زمین
برای اندازهگیری مقاومت الکترود زمین، از دستگاه Earth Tester استفاده میشود.
یکی از روشهای متداول، روش افت پتانسیل سهنقطهای (Fall of Potential) است.
در این روش معمولاً از سه الکترود یا نقطه اتصال استفاده میشود:
- E: الکترود زمین مورد آزمایش.
- P: الکترود کمکی اندازهگیری پتانسیل.
- C: الکترود کمکی تزریق جریان.
دستگاه جریان آزمایشی را از مسیر E و C عبور داده و اختلاف پتانسیل بین E و P را اندازهگیری میکند.
سپس مقاومت از رابطه زیر به دست میآید:
(فرمول از تصویر شماره 20)
در روش متداول ۶۲ درصد، برای یک الکترود منفرد در شرایط مناسب و هندسه مشخص، نقطه P در حدود ۶۲ درصد فاصله بین E و C قرار میگیرد.
اما این روش در زمینهای لایهای، شبکههای بزرگ و سیستمهای متصل به چندین الکترود ممکن است بهتنهایی کافی نباشد. در این شرایط باید اندازهگیری در فواصل مختلف تکرار شود و پایداری منحنی مقاومت بررسی شود.
۹-۲. روش کلمپی (Clamp-On)
ر این روش از دستگاه کلمپی اندازهگیری مقاومت زمین استفاده میشود.
مزیت این روش عدم نیاز به جدا کردن الکترود از مدار در بسیاری از آرایشهای مناسب است.
اما یک محدودیت مهم دارد:
روش کلمپی برای اندازهگیری مقاومت یک الکترود منفرد و کاملاً ایزوله، بدون وجود مسیر برگشت موازی، مناسب نیست.
این روش به وجود یک مسیر حلقهای موازی نیاز دارد. بنابراین نتایج آن باید با توجه به توپولوژی شبکه تفسیر شوند.
۹-۳. تست پیوستگی هادی حفاظتی PE
در این آزمون، پیوستگی الکتریکی بین شینه اصلی زمین، تابلوها، بدنه تجهیزات و سایر نقاط حفاظتی بررسی میشود.
هدف این آزمون اطمینان از وجود مسیر حفاظتی پیوسته و دارای مقاومت پایین است.
در این تست باید:
- اتصالات مکانیکی بررسی شوند.
- مقاومت مسیر اندازهگیری شود.
- اتصالهای نامطمئن شناسایی شوند.
- مسیر PE از نظر قطعشدگی کنترل شود.
- از دستگاه مناسب اندازهگیری مقاومت پایین استفاده شود.
برای اندازهگیری پیوستگی هادی حفاظتی، استفاده از دستگاه تست با جریان آزمون متناسب با IEC 60364-6 اهمیت دارد.
این آزمون یکی از مهمترین تستهای تأیید عملکرد حفاظت در برابر برقگرفتگی است.
در این روش، امپدانس مسیر جریان خطا اندازهگیری میشود.
در سیستم TN، رابطه پایه برای بررسی قطع خودکار تغذیه به شکل زیر است:
(فرمول از تصویر شماره 21)
بنابراین صرف اندازهگیری مقاومت چاه ارت برای تأیید عملکرد حفاظت کافی نیست.
۹-۵. تست کلید محافظ جان RCD
کلید RCD باید با دستگاه تست مخصوص مورد آزمون قرار گیرد.
موارد قابل بررسی عبارتاند از:
- جریان نامی عملکرد باقیمانده.
- زمان قطع.
- عملکرد در آزمونهای مختلف جریان آزمون.
- صحت سیمبندی.
- عملکرد کلید در شرایط آزمون تعیینشده توسط سازنده و استاندارد.
صرف فشردن دکمه TEST روی کلید محافظ جان، جایگزین آزمون کامل دستگاه با تستر RCD نیست.
۹-۶. تست سیستم صاعقهگیر
بازرسی سیستم حفاظت صاعقه باید شامل موارد زیر باشد:
1. کنترل وضعیت میلهها و هادیهای دریافتکننده.
2. بررسی اتصالات مکانیکی و الکتریکی.
3. کنترل پیوستگی هادیهای نزولی.
4. بررسی خوردگی و آسیب فیزیکی.
5. کنترل اتصالات به سیستم الکترود زمین.
6. بررسی فاصله جداسازی.
7. کنترل همبندی و تجهیزات SPD.
8. بررسی تغییرات ایجادشده در ساختمان پس از نصب LPS.
مطابق IEC 62305-3، بازرسی و نگهداری سیستم حفاظت صاعقه باید در مراحل مختلف عمر ساختمان انجام شود؛ از جمله در زمان ساخت و پیش از پوشیده شدن اجزای مدفون.
۱۰. تست و تحویل نهایی سیستم ارتینگ و صاعقهگیر
تحویل سیستم ارتینگ باید همراه با گزارش فنی، مستندات اجرایی و نتایج آزمون باشد.
یکی از مشکلات متداول پروژهها این است که مجری صرفاً یک عدد مقاومت زمین را اعلام میکند و آن را بهعنوان تأیید نهایی سیستم ارتینگ ارائه میدهد.
این روش برای تحویل مهندسی کافی نیست.
۱۰-۱. چکلیست کنترل و تحویل سیستم ارتینگ
چکلیست زیر میتواند بهعنوان فرم اولیه کنترل کیفیت توسط ناظر، مجری و دستگاه نظارت مورد استفاده قرار گیرد.
فرم کنترل کیفیت و تحویل
[ ] تأیید نقشههای اجرایی و نقشههای چونساخت سیستم زمین
[ ] کنترل نوع و مشخصات الکترود زمین
[ ] کنترل جنس و سطح مقطع هادیهای ارت
[ ] کنترل اتصالات الکترود و هادی اصلی زمین
[ ] کنترل شینه اصلی اتصال زمین MET
[ ] کنترل پیوستگی هادی حفاظتی PE
[ ] کنترل تفکیک صحیح هادی نول و ارت
[ ] کنترل همبندی اصلی و تکمیلی
[ ] اندازهگیری مقاومت ویژه خاک در صورت نیاز طراحی
[ ] اندازهگیری مقاومت یا امپدانس سیستم زمین
[ ] تست پیوستگی هادیهای حفاظتی
[ ] تست امپدانس حلقه خطا
[ ] تست عملکرد کلیدهای RCD
[ ] کنترل هماهنگی تجهیزات حفاظتی
[ ] کنترل SPD و اتصالات آن
[ ] بازرسی هادیهای نزولی صاعقهگیر
[ ] کنترل اجزای دریافتکننده صاعقه
[ ] کنترل فاصله جداسازی و مسیرهای هادی
[ ] ثبت تصاویر اجرایی و اتصالات قبل از پوشش
[ ] تهیه و تأیید گزارش نهایی آزمون و تحویل
۱۰-۲. مدارک لازم برای تحویل نهایی
مجری سیستم ارتینگ و صاعقهگیر باید متناسب با دامنه قرارداد، مدارک زیر را تحویل دهد:
ردیف مدرک
۱ نقشه طراحی سیستم اتصال زمین
۲ نقشه چونساخت (As-Built)
۳ محاسبات طراحی الکترود زمین
۴ گزارش اندازهگیری مقاومت ویژه خاک، در صورت انجام
۵ گزارش اندازهگیری مقاومت زمین
۶ گزارش تست پیوستگی PE
۷ گزارش تست حلقه خطا
۸ گزارش آزمون RCD
۹ گزارش بازرسی و تست LPS
۱۰ مشخصات فنی تجهیزات SPD
۱۱ گواهیها و مشخصات فنی مصالح
۱۲ تصاویر اتصالات مدفون و نقاط مهم اجرایی
۱۳ صورتجلسه رفع نواقص
۱۴ برنامه بازرسی و نگهداری دورهای
۱۰-۳. چه زمانی باید سیستم ارتینگ مجدداً تست شود؟
آزمون سیستم زمین فقط مربوط به زمان تحویل ساختمان نیست.
بازرسی مجدد در شرایط زیر اهمیت دارد:
- پس از وقوع صاعقه شدید.
- پس از انجام عملیات خاکبرداری در مجاورت الکترودها.
- پس از تغییرات اساسی در سیستم برق ساختمان.
- در صورت مشاهده خوردگی یا آسیب اتصالات.
- در صورت بروز خطاهای الکتریکی غیرعادی.
- در بازههای زمانی تعیینشده توسط استاندارد، مشخصات فنی و برنامه نگهداری پروژه.
فواصل بازرسی LPS باید بر اساس کلاس حفاظت، شرایط محیطی و الزامات استاندارد تعیین شوند و نباید یک دوره زمانی ثابت را برای همه ساختمانها تجویز کرد.
۱۱. اشتباهات رایج در طراحی و اجرای ارتینگ، همبندی و صاعقهگیر
در بازدیدهای فنی و کنترل کیفیت پروژههای ساختمانی، برخی ایرادات تکرار میشوند که میتوانند عملکرد حفاظتی سیستم را مختل کنند.
اشتباه اجرایی پیامد احتمالی
اجرای چاه ارت بدون مطالعه خاک عدم دستیابی به عملکرد مورد انتظار
اتصال نامناسب هادی به الکترود افزایش مقاومت اتصال و احتمال قطع مسیر
استفاده از نمک و زغال خوردگی و ناپایداری عملکرد
عدم اجرای همبندی اصلی ایجاد اختلاف پتانسیل خطرناک
اتصال مجدد N و PE پس از نقطه تفکیک عبور جریانهای نامطلوب از مسیر حفاظتی
استفاده از لوله آب بهعنوان ارت وابستگی حفاظت به مسیر نامطمئن
نصب صاعقهگیر بدون طراحی LPS پوشش حفاظتی ناقص
عدم رعایت فاصله جداسازی احتمال جرقه جانبی
عدم استفاده صحیح از SPD آسیب به تجهیزات الکترونیکی
انجام تست صرفاً با دستگاه کلمپی احتمال تفسیر اشتباه نتایج
تحویل صرفاً بر اساس عدد مقاومت چاه نادیده گرفتن سایر شرایط ایمنی
یک نکته بسیار مهم برای مجریان برق این است که اتصال نول به ارت در تابلوهای فرعی ساختمان، پس از محل تفکیک مجاز، نباید انجام شود. این اشتباه میتواند جریان کاری نول را وارد مسیرهای حفاظتی و بدنههای فلزی کند.
همچنین سیستم ارت صاعقهگیر، ارت حفاظتی و همبندی باید با یکدیگر هماهنگ و طبق طرح حفاظتی یکپارچه طراحی شوند. ایجاد سیستمهای زمین مستقل و بدون هماهنگی میتواند اختلاف پتانسیل خطرناک ایجاد کند.
۱۲. بررسی علمی و پژوهشی اهمیت سیستم ارتینگ
از دیدگاه پژوهشهای علمی مهندسی برق، عملکرد سیستم زمین را نمیتوان صرفاً با مقدار مقاومت DC یک الکترود ارزیابی کرد.
در هنگام وقوع خطای قدرت یا برخورد صاعقه، پارامترهای دیگری نیز اهمیت پیدا میکنند:
- امپدانس سیستم زمین.
- مقاومت ویژه خاک در عمقهای مختلف.
- توزیع جریان در شبکه زمین.
- افزایش پتانسیل زمین (GPR).
- ولتاژ تماس (Touch Voltage).
- ولتاژ گام (Step Voltage).
- رفتار گذرای سیستم در برابر جریانهای ضربهای.
۱۲-۱. اهمیت ولتاژ تماس و ولتاژ گام
در زمان عبور جریان خطا یا جریان صاعقه از سیستم زمین، پتانسیل سطح زمین در اطراف الکترودها یکسان نیست.
اگر فردی در دو نقطه با پتانسیل متفاوت قرار گیرد، ممکن است اختلاف پتانسیل از طریق بدن او برقرار شود.
ولتاژ گام، اختلاف پتانسیل بین دو نقطه از سطح زمین با فاصله یک گام فرضی است.
ولتاژ تماس، اختلاف پتانسیل بین یک قسمت فلزی قابل لمس و سطح زمینی است که فرد روی آن قرار دارد.
بنابراین حتی در شرایطی که مقاومت زمین پایین است، در صورت طراحی نامناسب شبکه زمین ممکن است ولتاژ تماس و گام خطرناک ایجاد شود.
۱۲-۲. اهمیت امپدانس زمین در برابر صاعقه
جریان صاعقه دارای مؤلفههای سریع و فرکانسهای بالا است. بنابراین رفتار سیستم زمین در برابر جریان صاعقه صرفاً با مقاومت اندازهگیریشده در فرکانس پایین قابل توصیف نیست.
در شرایط گذرا، القای هادیها، طول مسیرها، شکل هندسی شبکه و نحوه اتصال اجزا اهمیت زیادی پیدا میکنند.
به همین دلیل، مسیرهای هادی صاعقه باید تا حد امکان کوتاه و مستقیم باشند و از ایجاد حلقهها و پیچوخمهای غیرضروری جلوگیری شود.
۱۲-۳. نقش سیستم همبندی در ایمنی الکتریکی
همبندی، اختلاف پتانسیل بین قسمتهای هادی را محدود میکند و در کاهش احتمال ایجاد جرقه خطرناک نقش دارد.
این موضوع بهویژه در ساختمانهای دارای اسکلت فلزی، تجهیزات مکانیکی گسترده، موتورخانهها، اتاقهای سرور و فضاهای صنعتی اهمیت دارد.
۱۲-۴. استاندارد IEEE 81 و اهمیت روشهای اندازهگیری
استاندارد IEEE 81 مرجع تخصصی مهمی برای اندازهگیری مقاومت ویژه خاک، امپدانس سیستم زمین و پتانسیل سطح زمین است.
نسخه جدید IEEE 81-2025 دامنه موضوعات اندازهگیری را شامل مواردی مانند موارد زیر میداند:
- اندازهگیری مقاومت ویژه خاک.
- اندازهگیری مقاومت و امپدانس سیستم زمین.
- بررسی امپدانس گذرای سیستم.
- اندازهگیری ولتاژ تماس و گام.
- بررسی پیوستگی و صحت سیستم زمین.
- بررسی محدودیتهای دستگاههای اندازهگیری.
این موضوع نشان میدهد که تأیید مهندسی سیستم زمین، فراتر از یک اندازهگیری ساده مقاومت الکترود است.
۱۳. جمعبندی مهندسی و توصیههای اجرایی
سیستم ارتینگ، همبندی و حفاظت در برابر صاعقه باید بهعنوان یک مجموعه حفاظتی یکپارچه طراحی و اجرا شود.
در یک ساختمان استاندارد، وجود چاه ارت بهتنهایی کافی نیست و لازم است تمام اجزای سیستم شامل الکترود زمین، هادی حفاظتی، شینه اصلی زمین، همبندی، تجهیزات حفاظتی، سیستم صاعقهگیر و تجهیزات SPD از نظر عملکردی با یکدیگر هماهنگ باشند.
برای دستیابی به یک سیستم ایمن و قابل اطمینان، رعایت موارد زیر ضروری است:
1. طراحی سیستم زمین پیش از اجرای فونداسیون انجام شود.
2. مقاومت ویژه خاک در صورت نیاز محاسبات طراحی اندازهگیری شود.
3. انتخاب نوع الکترود براساس شرایط واقعی پروژه باشد.
4. از مصالح و اتصالات استاندارد استفاده شود.
5. پیوستگی الکتریکی هادیهای حفاظتی تضمین شود.
6. همبندی اصلی و تکمیلی مطابق ضوابط اجرا شود.
7. سیستم صاعقهگیر براساس ارزیابی ریسک طراحی شود.
8. تجهیزات SPD با سطح حفاظت و آرایش زمین هماهنگ باشند.
9. تمامی تستهای لازم با دستگاههای کالیبره انجام شوند.
10. گزارشهای تست، نقشههای چونساخت و مدارک فنی در زمان تحویل ارائه شوند.
توصیه به مهندسان ناظر و مجریان برق: در زمان کنترل پروژه، تنها به مشاهده چاه ارت و دریافت یک عدد مقاومت زمین اکتفا نکنید. کیفیت اتصالات، پیوستگی مسیر حفاظتی، هماهنگی تجهیزات قطع، همبندی و عملکرد سیستم صاعقهگیر، همگی باید بررسی و مستندسازی شوند.
۱۴. منابع و مراجع علمی و استانداردی
منابع زیر برای استناد فنی به متن و استفاده در طراحی، اجرا، نظارت و تهیه مستندات پروژه مناسب هستند.
الف) مراجع ملی ایران
1. وزارت راه و شهرسازی، دفتر تدوین مقررات ملی ساختمان، مبحث سیزدهم مقررات ملی ساختمان: طرح و اجرای تأسیسات برقی ساختمانها، ویرایش سوم، ۱۳۹۵.
2. سازمان برنامه و بودجه کشور، مشخصات فنی عمومی و اجرایی تأسیسات برقی ساختمان، جلد اول: تأسیسات برقی فشار ضعیف و متوسط، ضابطه شماره ۱-۱۱۰، تجدیدنظر سوم، ابلاغیه شماره ۱۴۰۱/۴۹۸۷۰۸، سال ۱۴۰۱.
3. سازمان برنامه و بودجه کشور، مشخصات فنی عمومی و اجرایی تأسیسات برقی ساختمان، جلد دوم: تأسیسات برقی جریان ضعیف، با لحاظ آخرین نسخه ابلاغی مرتبط با پروژه.
ب) استانداردهای بینالمللی
4. International Electrotechnical Commission (IEC). (2021). IEC 60364-5-54: Low-voltage electrical installations – Part 5-54: Earthing arrangements and protective conductors. IEC.
5. International Electrotechnical Commission (IEC). (2017). IEC 60364-6: Low-voltage electrical installations – Part 6: Verification. IEC.
6. International Electrotechnical Commission (IEC). (2024). IEC 62305-1: Protection against lightning – Part 1: General principles. IEC.
7. International Electrotechnical Commission (IEC). (2024). IEC 62305-2: Protection against lightning – Part 2: Risk management. IEC.
8. International Electrotechnical Commission (IEC). (2024). IEC 62305-3: Protection against lightning – Part 3: Physical damage to structures and life hazard. IEC.
9. International Electrotechnical Commission (IEC). (2024). IEC 62305-4: Protection against lightning – Part 4: Electrical and electronic systems within structures. IEC.
10. IEEE. (2025). IEEE Std 81-2025: IEEE Guide for Measuring Earth Resistivity, Ground Impedance, and Earth Surface Potentials of a Grounding System. IEEE Standards Association.