اتصال زمین و انواع آن (ارت)

انواع سیستم‌های اتصال زمین (ارت)

اتصال زمین شامل انواع اصلی “زمین حفاظتی” و “زمین الکتریکی” است. در مصارف تخصصی، مفاهیمی مانند “زمین عملیاتی” و “زمین پاک (Clean Earth)” نیز در دسته‌بندی‌های اتصال زمین قرار می‌گیرند. هر یک از این سیستم‌ها بر اساس استانداردهای IEEE 142، IEC 60364 و ANSI/NFPA 70 تعریف شده و دارای ویژگی‌ها و کاربردهای خاص هستند.

انواع سیستم زمین

1. زمین حفاظتی (Protective Earth) 

مقاومت مجاز: کمتر از 2 اهم از نقطه ستاره مولد برق(IEC 60364-4-41)
کاربرد: حفاظت جان افراد و تجهیزات
استانداردها:

IEC 60364-4-41: حفاظت در برابر برق‌گرفتگی
IEEE 142: توصیه‌های سیستم زمین صنعتی
NFPA 70: الزامات ایمنی الکتریکی

2. زمین عملیاتی (Functional Earth) 

مقاومت مجاز: کمتر از 1 اهم
کاربرد: تجهیزات اندازه‌گیری دقیق و کنترل
ویژگی‌ها:

نویز پایین (کمتر از 1V)
مسیر مجزا از سایر سیستم‌های ارت
استفاده از هادی‌های شیلددار

3. زمین پاک (Clean Earth) 

مقاومت مجاز: کمتر از 0.5 اهم
کاربرد:

تجهیزات مخابراتی
سیستم‌های کامپیوتری حساس
مراکز داده

الزامات خاص:

مسیر کاملاً مجزا
نویز کمتر از 100mV
استفاده از الکترودهای مخصوص

مقایسه استانداردها 

IEC 60364: تمرکز بر سیستم‌های توزیع برق ساختمان
IEEE 142 (Green Book): راهنمای جامع زمین در صنعت
ANSI/NFPA 70: الزامات ایمنی و حفاظتی
BS 7430: استاندارد بریتانیا برای سیستم‌های ارت

بررسی چالش‌های ایمنی و فنی جداسازی سیستم‌های زمین

1- آیا جداسازی پایانه‌های زمین (ارت) اصولی و منطبق با استانداردهای ایمنی است؟

ایجاد زمین پاک (Clean Earth) با وجود الزام همبندی، از طریق روش‌های زیر امکان‌پذیر است:

روش اول: جداسازی گالوانیکی

استفاده از ترانسفورماتور ایزوله
ایجاد رفرنس زمین مجزا
حفظ مسیر برگشت نویز کنترل‌شده

روش دوم: همبندی کنترل‌شده

اتصال نقطه‌ای (Single Point)
استفاده از فیلترهای EMI/RFI
کابل‌های شیلددار و مسیریابی جداگانه

استانداردها و راهکارها:

IEEE 1100: استفاده از شبکه مش برای همبندی
IEC 61000-5-2: روش‌های کاهش تداخل الکترومغناطیسی
ANSI/TIA-607: سیستم همبندی مخابراتی

نکته مهم: همبندی باید در یک نقطه مرجع انجام شود تا از ایجاد لوپ جریان و نویز جلوگیری شود. CopyRetry

 2-آیا امکان ایجاد دو سیستم زمین کاملاً مستقل وجود دارد؟ اگر بله، چرا این اصل برای تمام سیستم‌های زمین اجرا نمی‌شود؟

عدم امکان جداسازی کامل:

حتی با استفاده از ترانس ایزوله، خازن‌های پارازیتی وجود دارند
در فرکانس‌های بالا، اثرات EMI/RFI اجتناب‌ناپذیر است
زمین واقعی همیشه یک مسیر مشترک است

خطرات جداسازی:

احتمال اختلاف پتانسیل خطرناک
ایجاد مسیرهای ناخواسته جریان
افزایش ریسک صاعقه و اضافه ولتاژ

راهکار صحیح:

همبندی کنترل شده در یک نقطه مرجع
مسیریابی مناسب کابل‌ها
استفاده از شیلد و فیلتر
طراحی شبکه مش زمین

3-آیا تجهیزات یا روش‌هایی برای جداسازی کامل و مؤثر دو سیستم زمین وجود دارد؟ اثربخشی و ایمنی این روش‌ها چگونه است؟

هیچ تجهیز یا روشی نمی‌تواند دو سیستم زمین را کاملاً مستقل کند و این کار از نظر ایمنی توصیه نمی‌شود