ایمنی تأسیسات الکتریکی ساختمان فقط به انتخاب کابل مناسب، کلید حفاظتی یا تجهیزات باکیفیت محدود نمی‌شود. یکی از بخش‌های اساسی هر سیستم برق ساختمان، سیستم اتصال زمین (ارت) و هم‌بندی است؛ سیستمی که در شرایط عادی شاید کمتر مورد توجه قرار گیرد، اما هنگام بروز خطا می‌تواند نقش مهمی در حفاظت از افراد و تجهیزات داشته باشد.
ارت و هم‌بندی باید از مرحله طراحی تأسیسات الکتریکی در نظر گرفته شوند و اجرای آن‌ها نیز مطابق مشخصات فنی پروژه و الزامات استاندارد انجام شود. استاندارد IEC 60364-5-54 نیز به طراحی و اجرای آرایش‌های اتصال زمین، هادی‌های حفاظتی و هادی‌های هم‌بندی حفاظتی در تأسیسات فشار ضعیف می‌پردازد.
سیستم ارت ساختمان چیست؟
سیستم ارت یا اتصال زمین، مجموعه‌ای از تجهیزات و هادی‌هایی است که برای ایجاد یک مسیر الکتریکی مطمئن بین بخش‌های مشخصی از تأسیسات و زمین طراحی می‌شود.
در صورت بروز خطای الکتریکی، مانند اتصال فاز به بدنه فلزی یک تجهیز، وجود یک مسیر حفاظتی مناسب اهمیت زیادی پیدا می‌کند. این مسیر باید شرایط لازم را برای عبور جریان خطا و عملکرد تجهیزات حفاظتی فراهم کند تا بخش معیوب در زمان مناسب از مدار خارج شود.
بنابراین سیستم ارت را نباید صرفاً به یک چاه ارت یا یک سیم مسی در نظر گرفت. الکترود زمین، هادی اتصال زمین، هادی حفاظتی، شینه اصلی و اتصالات مربوط به آن‌ها باید به‌عنوان یک مجموعه هماهنگ طراحی و اجرا شوند.
هم‌بندی چیست و چه تفاوتی با ارت دارد؟
هم‌بندی یا Equipotential Bonding با هدف کاهش اختلاف پتانسیل بین قسمت‌های هادی مختلف ساختمان انجام می‌شود.
در یک ساختمان، علاوه بر تجهیزات الکتریکی، بخش‌های فلزی مختلفی مانند سازه‌های فلزی، لوله‌ها و برخی اجزای تأسیسات وجود دارند. اگر در شرایط خطا بین دو قسمت قابل لمس اختلاف پتانسیل قابل توجهی ایجاد شود، تماس همزمان با آن‌ها می‌تواند خطرناک باشد.
هم‌بندی حفاظتی با ایجاد ارتباط الکتریکی مناسب میان قسمت‌های موردنظر، کمک می‌کند اختلاف پتانسیل خطرناک کاهش پیدا کند. به همین دلیل، هم‌بندی یک بخش مستقل و بی‌ارتباط با ارت نیست، بلکه باید در کنار سیستم اتصال زمین و حفاظت الکتریکی ساختمان طراحی شود. استاندارد IEC نیز هادی‌های هم‌بندی حفاظتی را در چارچوب سیستم‌های اتصال زمین و حفاظت تأسیسات بررسی می‌کند.
چرا اجرای صحیح ارت و هم‌بندی اهمیت دارد؟
مهم‌ترین دلیل، حفاظت در برابر برق‌گرفتگی است. اگر در اثر خرابی عایق یا یک خطای الکتریکی، بدنه یک تجهیز دارای ولتاژ شود، سیستم حفاظتی باید بتواند شرایط لازم برای قطع مدار را فراهم کند.
از طرف دیگر، هم‌بندی مناسب باعث می‌شود قسمت‌های هادی مختلف ساختمان اختلاف پتانسیل کمتری نسبت به یکدیگر داشته باشند.
ارت و هم‌بندی همچنین در عملکرد صحیح برخی تجهیزات حفاظتی و مدیریت شرایط خطا در تأسیسات نقش دارند. در ساختمان‌هایی که تجهیزات الکترونیکی حساس، سیستم‌های کنترلی، شبکه‌های ارتباطی یا تجهیزات هوشمند وجود دارد، طراحی صحیح سیستم زمین و هم‌بندی اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.
البته باید توجه داشت که ارت به‌تنهایی جایگزین سایر تجهیزات حفاظتی نیست. حفاظت کامل تأسیسات نتیجه هماهنگی سیستم زمین با کلیدهای حفاظتی، تجهیزات قطع‌کننده، حفاظت در برابر اضافه‌ولتاژ و سایر تمهیدات مورد نیاز پروژه است.
اجزای مهم سیستم ارت ساختمان
یک سیستم اتصال زمین اصولی می‌تواند شامل اجزای مختلفی باشد که بسته به نوع پروژه و روش طراحی انتخاب می‌شوند. مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:
- الکترود یا الکترودهای زمین
- هادی اتصال زمین
- شینه یا ترمینال اصلی زمین
- هادی‌های حفاظتی
- هادی‌های هم‌بندی حفاظتی
- اتصالات و تجهیزات مربوط به اتصال و تست
نوع الکترود و روش اجرای آن باید با توجه به شرایط پروژه، ساختار ساختمان و مشخصات خاک انتخاب شود. در برخی پروژه‌ها نیز می‌توان از الکترودهای فونداسیون یا الکترودهای تعبیه‌شده در بتن استفاده کرد؛ موضوعی که در استاندارد IEC 60364-5-54 نیز مورد توجه قرار گرفته است.
آیا فقط پایین بودن مقاومت ارت کافی است؟
یکی از برداشت‌های اشتباه در اجرای سیستم ارت این است که عملکرد سیستم را فقط با یک عدد مقاومت زمین ارزیابی کنیم.
مقاومت اتصال زمین مهم است، اما تنها معیار بررسی عملکرد سیستم حفاظتی نیست. پیوستگی هادی‌های حفاظتی، کیفیت اتصالات، مسیر هادی‌ها، هم‌بندی و هماهنگی سیستم زمین با تجهیزات حفاظتی نیز باید بررسی شوند.
به همین دلیل، پس از اجرای سیستم، انجام آزمون‌ها و اندازه‌گیری‌های لازم اهمیت زیادی دارد. استاندارد IEC 61557-4 نیز الزامات تجهیزات اندازه‌گیری مقاومت اتصال زمین، هادی‌های زمین حفاظتی و هادی‌های هم‌بندی را مشخص می‌کند.
اشتباهات رایج در اجرای سیستم ارت
اجرای ارت بدون طراحی مهندسی می‌تواند باعث ایجاد مشکلاتی شود که در ظاهر قابل تشخیص نیستند. انتخاب نامناسب الکترود، سطح مقطع نامناسب هادی، اتصالات ضعیف، مسیر نامناسب هادی حفاظتی یا نبود پیوستگی مناسب می‌تواند عملکرد سیستم را تحت تأثیر قرار دهد.
همچنین نباید سیستم ارت را در مرحله پایانی ساخت‌وساز و بدون هماهنگی با سایر بخش‌های تأسیسات طراحی کرد. ارت و هم‌بندی باید از ابتدا با معماری، سازه، برق و سایر تأسیسات ساختمان هماهنگ باشند.
چه زمانی باید سیستم ارت بررسی شود؟
بررسی سیستم ارت فقط مربوط به ساختمان‌های در حال ساخت نیست. در ساختمان‌های موجود نیز در صورت تغییر اساسی تأسیسات، اضافه شدن تجهیزات جدید، مشاهده مشکلات حفاظتی یا انجام بازسازی‌های عمده، ارزیابی وضعیت سیستم زمین می‌تواند ضروری باشد.
برای ساختمان‌های صنعتی، مراکز اداری، پروژه‌های تجاری و تأسیسات دارای تجهیزات حساس، اهمیت این بررسی بیشتر است؛ زیرا تعداد تجهیزات و پیچیدگی شبکه برق معمولاً بالاتر است.
جمع‌بندی
سیستم ارت و هم‌بندی، بخش مهمی از طراحی ایمنی تأسیسات الکتریکی ساختمان هستند. عملکرد مناسب این سیستم به طراحی صحیح، انتخاب تجهیزات مناسب، اجرای اصولی اتصالات، حفظ پیوستگی هادی‌ها و انجام آزمون‌های لازم وابسته است.
به همین دلیل، نمی‌توان ارت را صرفاً به اجرای یک چاه یا نصب یک هادی در زمین محدود کرد. یک سیستم اصولی باید متناسب با مشخصات ساختمان و نوع تأسیسات طراحی شود و پس از اجرا نیز از نظر پیوستگی و عملکرد مورد بررسی قرار گیرد.
در پروژه‌های ساختمانی و صنعتی، توجه به ارت و هم‌بندی از همان مرحله طراحی می‌تواند از بسیاری از مشکلات اجرایی و حفاظتی در آینده جلوگیری کند و سطح ایمنی تأسیسات الکتریکی را به شکل قابل توجهی افزایش دهد.