پاسخ کوتاه: برای سیستم زمین و ارتینگ یک استاندارد واحد وجود ندارد؛ هر بخش مرجع خودش را دارد. در ایران مبحث سیزدهم مقررات ملی ساختمان و آیین‌نامه ایمنی سامانه اتصال زمین وزارت کار (۱۴۰۱) و دستور العمل سیستم اتصال زمین شبکه های توزیع جزو مراجع قابل رجوع میباشند. . در سطح بین‌المللی، IEC 60364 برای تأسیسات فشار ضعیف، IEC 61936-1 و EN 50522 یا IEEE 80 برای پست‌ها و تأسیسات فشار قوی، IEC 62305 برای صاعقه، IEC 62561 برای اجزا، IEEE 81 برای اندازه‌گیری و BS 7430 به‌عنوان راهنمای عملی ارتینگ به کار می‌روند.

طراحی و نصب سیستم زمین و ارتینگ یکی از مهم‌ترین بخش‌های ایمنی تأسیسات الکتریکی است. وظیفه این سیستم فقط انتقال جریان خطا به زمین نیست؛ بلکه باید از ایجاد ولتاژ تماس و ولتاژ گام خطرناک جلوگیری کند، شرایط عملکرد صحیح تجهیزات حفاظتی را فراهم سازد و قسمت‌های فلزی ساختمان و تجهیزات را تا حد امکان هم‌پتانسیل نگه دارد.

به همین دلیل، سیستم زمین را نباید تنها به یک «چاه ارت» یا رسیدن به عدد مشخصی برای مقاومت زمین محدود کرد. یک سیستم ارتینگ کامل شامل الکترودهای زمین، هادی‌های حفاظتی، هادی زمین، شینه اصلی زمین، اتصالات، هم‌بندی قسمت‌های فلزی و برنامه بازرسی و آزمون است.

هر بخش سیستم زمین مرجع خودش را دارد؛ از سیم‌کشی ساختمان تا پست، فونداسیون، اجزا و اندازه‌گیری.

مهم‌ترین استانداردهای سیستم زمین در ایران

در پروژه‌های ساختمانی و صنعتی ایران، انتخاب مرجع باید بر اساس نوع تأسیسات، سطح ولتاژ، اسناد قرارداد و الزامات مرجع تأیید کننده انجام شود. مهم‌ترین مراجع عبارت‌اند از:

  • آخرین ویرایش ابلاغ‌شده مبحث سیزدهم مقررات ملی ساختمان؛
  • آیین‌نامهٔ ایمنی سامانهٔ اتصال زمین که در سال ۱۴۰۱ به تصویب شورای عالی حفاظت فنی رسید و به استناد قانون کار برای همهٔ کارگاه‌های مشمول قانون کار لازم‌الاجراست؛پ و آزمون مواد افزودنی زمین را طبق استاندارد ملی INSO 18499-7 می‌خواهد (استاندارد مواد کاهنده)؛
  • بخش‌های معتبر سری استاندارد ملی ایران شماره ۱۹۳۷ با عنوان تأسیسات الکتریکی ساختمان‌ها؛
  • استاندارد ملی INSO 23064 برای الکترود فونداسیون (ارت فونداسیون)؛
  • نشریه یا ضابطه ۱۱۰ سازمان برنامه‌وبودجه، در صورت درج در اسناد پیمان؛
  • دستورالعمل سیستم اتصال زمین شبکه‌های توزیع توانیر و شرکت‌های توزیع برق؛
  • استانداردها و دستورالعمل‌های اختصاصی صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، مخابرات و سایر کارفرمایان.

وضعیت اعتبار و آخرین ویرایش این مدارک باید پیش از طراحی یا مناقصه از مراجع رسمی کنترل شود.

استانداردهای بین‌المللی مرجع

برای تأسیسات فشار ضعیف، خانواده استاندارد IEC 60364 از مهم‌ترین مراجع طراحی سیستم زمین محسوب می‌شود. بخش‌های پرکاربرد آن عبارت‌اند از:

  • IEC 60364-4-41 برای حفاظت در برابر برق‌گرفتگی و قطع خودکار منبع؛
  • IEC 60364-5-54 برای آرایش‌های زمین، هادی‌های حفاظتی و هم‌بندی؛
  • IEC 60364-6 برای بازرسی، تأیید اولیه و آزمون‌های دوره‌ای تأسیسات.

برای تأسیسات فشار متوسط و فشارقوی، IEC 61936-1 مورد استفاده قرار می‌گیرد و در اروپا طراحی سیستم زمین این تأسیسات طبق EN 50522 (ویرایش ۲۰۲۲) انجام می‌شود. در طراحی شبکه زمین پست‌ها نیز ممکن است IEEE Std 80 بر اساس مشخصات پروژه به‌عنوان مرجع قراردادی انتخاب شود؛ ویرایش ۲۰۱۳ آن از ۲۰۲۴ در وضعیت «غیرفعال-ذخیره» است و ویرایش تازه‌اش در دست تدوین است. روش‌های اندازه‌گیری مقاومت ویژه خاک، امپدانس سیستم زمین و ولتاژهای تماس و گام در IEEE Std 81-2025 تشریح شده‌اند.

BS 7430 (ویرایش ۲۰۲۶) هم یک راهنمای عملی جامع برای ارتینگ حفاظتی است: از انتخاب جنس و ابعاد الکترود تا فرمول‌های محاسبهٔ مقاومت (فرمول‌های محاسبهٔ مقاومت الکترود).

در پروژه‌های دارای سیستم حفاظت در برابر صاعقه، استانداردهای IEC 62305 (IEC 62305-3 برای حفاظت سازه) برای ارزیابی ریسک، طراحی سیستم صاعقه‌گیر، هم‌بندی و حفاظت تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی کاربرد دارند (استانداردهای حفاظت در برابر صاعقه).

خانوادهٔ IEC 62561 برای اجزای سیستم

خانوادهٔ IEC 62561 الزامات و آزمون اجزای سیستم ارت و صاعقه‌گیر را تعیین می‌کند.

خانواده IEC 62561 الزامات و آزمون اجزای سیستم ارت و صاعقه‌گیر را مشخص می‌کند. هنگام خرید، مدارک انطباق هر قطعه را با بخش مربوط بخواهید:

آیا مقاومت سیستم زمین همیشه باید کمتر از ۲ اهم باشد؟

خیر. برخلاف یک تصور رایج، عددی مانند ۱ یا ۲ اهم برای تمام ساختمان‌ها و پروژه‌ها معیار عمومی و کافی ایمنی نیست. مقدار قابل‌قبول مقاومت یا امپدانس زمین به نوع شبکه، جریان خطا، زمان قطع وسیله حفاظتی، شرایط خاک و ولتاژ تماس مجاز وابسته است. آیین‌نامهٔ ۱۴۰۱ هم عدد ۲ اهم را فقط برای مورد مشخصی، یعنی نقطهٔ جداشدن نول و هادی حفاظتی در محل‌هایی که پست اختصاصی ندارند، خواسته است.

در شبکه TN، عملکرد حفاظت عمدتاً با امپدانس حلقه خطا بررسی می‌شود: ⁦Zs × Ia ≤ U0⁩. در شبکه TT نیز رابطه مقاومت الکترود با جریان عملکرد وسیله حفاظتی و حد ولتاژ تماس اهمیت دارد: ⁦RA × Ia ≤ UL⁩.

ولتاژ تماس بین دست و پا و ولتاژ گام بین دو پا؛ هر دو با فاصله از سازه کم می‌شوند.

در پست‌ها و محوطه‌های صنعتی، علاوه بر مقاومت شبکه زمین، افزایش پتانسیل زمین و ولتاژهای تماس و گام باید محاسبه شوند. بنابراین ممکن است یک سیستم مقاومت کمی داشته باشد، اما به دلیل هم‌بندی ناقص یا توزیع نامناسب پتانسیل، همچنان ایمن نباشد. روش تعیین این مشخصات را در مقالهٔ مشخصات سیستم زمین حفاظتی توضیح داده‌ایم.

اندازه‌گیری مقاومت ویژه خاک

شکل ۱ ـ در روش ونر جریان از دو الکترود بیرونی (C1 و C2) به خاک فرستاده و ولتاژ بین دو الکترود میانی (P1 و P2) اندازه‌گیری می‌شود؛ مقاومت ویژه از ρ = 2πaR به دست می‌آید.

طراحی شبکه زمین باید بر اساس اطلاعات واقعی خاک انجام شود. مقاومت ویژه خاک با رطوبت، دما، نوع خاک، عمق و فصل تغییر می‌کند. روش چهارالکترودی ونر یکی از روش‌های متداول برای اندازه‌گیری این پارامتر است (روش اندازه‌گیری مقاومت ویژهٔ خاک).

بهتر است اندازه‌گیری در چند جهت و با چند فاصله مختلف میان الکترودها انجام شود تا لایه‌های متفاوت خاک شناسایی شوند. طراحی بر مبنای یک اندازه‌گیری منفرد یا آزمایش انجام‌شده بلافاصله پس از بارندگی می‌تواند نتیجه‌ای غیرواقعی ایجاد کند. اندازه‌گیری مقاومت ویژهٔ خاک از خدمات ماست.

پس از بررسی خاک، می‌توان آرایش مناسبی از الکترود فونداسیون، حلقه پیرامونی، شبکه مش‌بندی‌شده، میله‌های عمودی یا هادی‌های افقی را انتخاب کرد. در بسیاری از ساختمان‌های جدید، ترکیب الکترود فونداسیون و حلقه پیرامونی از اجرای یک چاه ارت منفرد، مؤثرتر و قابل‌اطمینان‌تر است.

نکات مهم در طراحی و اجرا

در طراحی و نصب سیستم زمین باید موارد زیر کنترل شوند:

  • نوع شبکه و آرایش TN، TT یا IT؛
  • جریان اتصال کوتاه و زمان عملکرد حفاظت؛
  • سطح مقطع حرارتی و مکانیکی هادی‌ها؛
  • خوردگی و سازگاری فلزات مدفون؛
  • هم‌بندی سازه، لوله‌ها، سینی کابل و بدنه تجهیزات (هم‌بندی)؛
  • هماهنگی ارتینگ با صاعقه‌گیر، SPD، مخابرات و ابزار دقیق؛
  • قابلیت دسترسی به نقاط آزمون و اتصالات؛
  • تهیه نقشه چون‌ساخت و ثبت اتصالات مدفون.

برای تعیین سطح مقطع هادی‌های حفاظتی می‌توان از رابطه آدیاباتیک ⁦S = I√t / k⁩ استفاده کرد. بااین‌حال، حداقل سطح مقطع مکانیکی، شرایط خوردگی و الزامات سیستم حفاظت در برابر صاعقه نیز باید جداگانه بررسی شوند.

استفاده از مس، فولاد با روکش مس، فولاد گالوانیزه یا فولاد زنگ‌نزن باید با توجه به شرایط خاک و فلزات مجاور انجام شود. اتصال مستقیم فلزات ناسازگار ممکن است باعث خوردگی گالوانیکی و کاهش عمر سیستم شود (جنس الکترود ارت).

مواد کاهنده مقاومت زمین نیز باید پایدار، غیرخورنده و دارای مدارک آزمون معتبر باشند. IEC 62561-7 الزامات مواد بهبوددهنده زمین را مشخص می‌کند. استفاده از نمک یا مواد خورنده شاید مقاومت اولیه را کاهش دهد، اما می‌تواند در بلندمدت به الکترودها و محیط‌زیست آسیب برساند.

بازرسی و آزمون سیستم زمین

پس از اجرا، فقط اندازه‌گیری مقاومت چاه ارت کافی نیست. با توجه به نوع پروژه، آزمون‌های زیر باید انجام شوند:

  • بازرسی چشمی مسیرها، اتصالات و نقاط هم‌بندی؛
  • آزمون پیوستگی هادی‌های حفاظتی و هم‌بندی؛
  • اندازه‌گیری مقاومت یا امپدانس سیستم زمین (روش اندازه‌گیری)؛
  • کنترل امپدانس حلقه خطا و عملکرد تجهیزات حفاظتی؛
  • آزمون RCD در تأسیسات مربوطه؛
  • اندازه‌گیری ولتاژ تماس و گام در پست‌ها و محوطه‌های پرخطر.

روش کلمپی نیز در تمام شرایط معتبر نیست و تنها زمانی نتیجه قابل‌اعتماد ایجاد می‌کند که مسیرهای بازگشت موازی مناسبی در شبکه وجود داشته باشد.

جمع‌بندی

یک سیستم زمین ایمن حاصل ترکیب صحیح استانداردها، اندازه‌گیری خاک، محاسبات مهندسی، انتخاب مصالح مناسب، هم‌بندی اصولی، اجرای کنترل‌شده و آزمون مستند است. بنابراین طراحی ارتینگ نباید فقط بر اساس تجربه اجرایی، تعداد میله‌ها یا یک عدد عمومی برای مقاومت زمین انجام شود.

گروه کالوت با بیش از پنج دهه تجربه در حوزه ارتینگ و حفاظت در برابر صاعقه، خدمات مطالعه مقاومت ویژه خاک، طراحی و بازبینی سیستم زمین، تأمین تجهیزات ارتینگ، اجرای اتصالات و آزمون نهایی را متناسب با شرایط هر پروژه ارائه می‌کند. برای مشاوره از صفحهٔ تماس با ما با ما در تماس باشید.

این مطلب یک راهنمای فنی عمومی است. معیار نهایی طراحی و پذیرش باید بر اساس آخرین ویرایش استانداردها، اسناد مصوب پروژه و نظر مهندس دارای صلاحیت تعیین شود.