برق شریان محرک هر کارخانه و کارگاه صنعتی است، اما در صورت عدم رعایت موازین مهندسی، می‌تواند به منشأ حوادث فاجعه‌بار انسانی، آتش‌سوزی‌های گسترده و سوختن تجهیزات اتوماسیون گران‌قیمت بدل گردد. پیاده‌سازی صحیح اصول ایمنی و سیستم ارتینگ (Earthing / Grounding) در تأسیسات برقی صنعتی نه تنها یک الزام قانونی طبق مبحث ۱۳ مقررات ملی ساختمان و استانداردهای IEC است، بلکه سنگ بنای پایداری شبکه الکتریکی کارخانجات به شمار می‌آید.
۱. اهداف بنیادین اجرای سیستم ارتینگ در صنایع
سیستم زمین یا ارتینگ سه هدف اساسی را دنبال می‌کند:
- حفاظت جانی پرسنل (Safety Grounding): هدایت فوری جریان‌های نشتی ناشی از اتصال فاز به بدنه فلزی تجهیزات به زمین و عمل کردن بی‌درنگ کلیدهای حفاظتی (RCD و کلیدهای اتوماتیک).
- حفاظت از تجهیزات و مهار ولتاژهای گذرا: تخلیه صاعقه و اضافه ولتاژهای ناشی از کلیدزنی شبکه جهت محافظت از ادوات حساسی نظیر اینورترهای نیروگاه‌های خورشیدی صنعتی و کنترلرهای PLC.
- حفظ تعادل ولتاژ و حذف نویز (Functional Earthing): تثبیت نقطه صفر پتانسیل در شبکه‌های سه‌فاز و جلوگیری از نویزپذیری سیگنال‌های آنالوگ در سامانه‌های ابزار دقیق.
۲. انواع پیکربندی سیستم‌های زمین صنعتی طبق استاندارد IEC 60364
شبکه‌های توزیع فشار ضعیف بر اساس نحوه اتصال نول و زمین به سه سیستم تقسیم می‌شوند:
- سیستم TN-S: هادی نول (N) و هادی حفاظتی (PE) در سراسر سیستم کاملاً از هم مجزا هستند؛ این سیستم ایمن‌ترین و استانداردترین پیکربندی برای کارخانجات مجهز به اتوماسیون صنعتی و الکترونیک قدرت است.
- سیستم TN-C-S: نول و ارت در ابتدای ترانس مشترک بوده و در تابلوهای اصلی کارخانه از یکدیگر تفکیک می‌شوند.
- سیستم TT: بدنه تجهیزات به الکترود زمین محلی متصل است؛ در این سیستم استفاده از کلیدهای دیفرانسیل جریان نشتی الزامی است.
۳. اجزای فیزیکی یک چاه ارت صنعتی استاندارد
برای دستیابی به مقاومت زمین ایده‌آل (زیر ۲ اهم برای بارهای صنعتی و زیر ۱ اهم برای دیتاسنترها و ابزار دقیق)، احداث اصولی چاه یا رینگ ارت مستلزم موارد زیر است:
- صفحه یا میله مسی با خلوص ۹۹.۹٪: صفحه مسی با ضخامت حداقل ۳ میلی‌متر یا رادهای مسی اتمایز.
- مواد کاهنده مقاومت خاک (بنتونیت یا مواد پودری LOM): جهت حفظ رطوبت و افزایش رسانایی الکتریکی خاک اطراف الکترود.
- جوش احتراقی (Cadweld): اتصالات سیم ارت به صفحه باید از طریق جوش احتراقی انجام شود تا در برابر اکسیداسیون مقاوم بماند.
- هم‌بندی اصلی و اضافی (Equipotential Bonding): اتصال تمامی سازه‌های فلزی، ریل جرثقیل‌های سقفی و لوله‌های تأسیسات به شینه اصلی ارت.
اقدامات ضروری در چک‌لیست ایمنی برق کارخانه
- اندازه‌گیری دوره‌ای مقاومت چاه ارت با دستگاه ارت‌سنج (ارت تستر کلمپی یا سه‌سیمه) هر ۶ ماه یک‌بار
- بررسی هم‌بندی بدنه تمامی الکتروموتورهای سنگین نظیر پمپ‌های صنعتی و شاسی ماشین‌آلات
- ترموگرافی سالانه شینه‌ها و اتصالات کلیدهای اتوماتیک در قالب برنامه نگهداری پیشگیرانه کارخانه