طبق بند 13-5-4-1 مبحث 13 (ویرایش سال 1395) در صفحه 59 آن برای هر انشعاب اعم از تک‌فاز یا سه‌فاز، حداقل یک اتصال زمین ایمنی باید پیش‌بینی شود. نوع این اتصال در شهرها، شهرک‌ها و مجموعه‌ها با توجه به شرایط زیر و با توجه به حداکثر جریانی که از یک فاز به تاسیسات مشترک تحویل داده خواهد شد تعیین می‌شود. فرض بر این است که شرکت توزیع نیروی برق انشعابات یک مشترک را هنگام واگذاری بطور متعادل از سه‌فاز شبکه تامین خواهد کرد.

الف) برای مشترکان با کنتور تک‌فاز یا سه‌فاز تا 32 آمپر:

- یک الکترود زمین ساده با عمق حداقل 2 متر در زمین بکر.

(نظیر یک ساختمان سه طبقه که برای هر طبقه‌اش یک انشعاب برق 25 آمپر تک‌فاز برقرار شده، یا کارگاهی با یک کنتور 32 آمپر سه‌فاز).

ب) برای مشترکان با یک کنتور برق از 32 آمپر بالاتر تا 75 آمپر سه‌فاز یا چند کنتور متمرکز در یک نقطه که جمع جریان‌های نامی کنتورهای هر فاز با اعمال ضریب همزمانی از 75 آمپر تجاوز نکند:

- یک الکترود زمین ساده به عمق 4 متر یا دو الکترود زمین ساده به عمق 2 متر و حداقل فاصله 4 متر از یکدیگر در زمین بکر.

(به‌عنوان مثال سه کنتور تکفاز 25 آمپر و یک کنتور سه‌فاز 25 آمپر که در اینجا جمع جریان نامی هر فاز برابر 50 آمپر می‌باشد؛ یا نه کنتور تکفاز 25 آمپر و یک کنتور سه‌فاز 25 آمپر که در اینجا جمع جریان نامی هر فاز 100 آمپر بوده و با اعمال ضریب همزمانی 50 در نهایت عدد 50 آمپر که در محدوده بند فوق است حاصل می‌شود).

ج) برای مشترکان با کنتور برق بیش از 75 آمپر سه‌فاز یا چند کنتور متمرکز در یک نقطه که جمع جریان‌های نامی کنتورهای هر فاز با اعمال ضریب همزمانی از 75 آمپر تجاوز کند:

- یک اتصال زمین اساسی یا اتصال زمین مشابه پست ترانسفورماتور تغذیه‌کننده آن.

مثلاً (چهارده کنتور تک‌فاز 25 آمپر و یک کنتور سه‌فاز 32 آمپر که در اینجا جمع جریان نامی یکی از فازها برابر 157 آمپر و هر یک از دو فاز دیگر 132 آمپر خواهد شد. با اعمال ضریب همزمانی 50 روی بیشترین جریان، عدد 78/5 آمپر حاصل و مشمول بند فوق خواهد شد).

د) در مورد مجموعه‌هایی که کنتورهای برق آن‌ها در بیش از یک نقطه متمرکز یا به صورت انفرادی نصب شده و فاصله‌ی آن‌ها نیز بیش از 8 متر باشد، هر نقطه تمرکز یا کنتور انفرادی یک مشترک به حساب آمده و طبق سه بند فوق عمل خواهد شد.

(به عنوان مثال اگر در ساختمانی به هر دلیل از جمله دارا بودن مغازه یا واگذاری انشعاب از دو معبر متفاوت، دو کنتور انفرادی یا مجموعه کنتور متمرکز با فاصله بیش از 8 متر نصب شوند، برای هریک طبق بندهای فوق و جریان نامی فازها اتصال زمین متناسب اجرا خواهد شد).

مطالب فوق در تصویر زیر جمع‌بندی شده و در سطر آخر نمونه‌هایی از بیشترین تعداد و آمپراژ انشعابات هر حالت با فرض ضریب همزمانی 50 درصد ذکر شده است:

تصویر 1: نحوه‌ی انتخاب الکترود زمین برای مشترکین فشار ضعیف

چند مطلب جهت یادآوری

ضریب همزمانی

طبق بند 4-1-67-4 آیین نامه تعرفه‌های تکمیلی برق (الحاقیه شماره 4 سال 1383) برای مجموعه‌های متشکل از مشترکین متعدد خانگی و تجاری، در محاسبه مجموع قدرت درخواستی متوسط ضریب همزمانی 50 درصد لحاظ می‌شود. هیئت مدیره شرکت (شرکت برق منطقه‌ای یا شرکت توزیع نیروی برق) می‌تواند به موجب بررسی‌های فنی، ضریب همزمانی مذکور را تا 20 درصد (40 تا 60 درصد) تغییر دهد.

برق‌یار مشاور شما در حوزه ارتینگ

الکترود زمین ساده

انواع الکترود ساده در بند پ 1-10-5 مبحث 13 (صفحه 169) مستند شده است. نوع متداول آن یک میله فولادی با روکش مس به ارتفاع حداقل 2 متر بوده که در زمین بکر کوبیده می‌شود (یعنی حداقل 2 متر از میله در تماس با خاک بکر باشد). چنین میله‌ای باید ترجیحا از نوع آبکاری شده (electro-deposited copper coated) یعنی روکش مس عجین‌شده و قطر حداقل 14 میلی‌متر و یا از انواعی که از تکنولوژی کششی (copper-sheathed) در ساخت آن‌ها استفاده شده (پرس کردن لوله مسی روی میله فولادی) و قطر حداقل 15 میلی‌متر به شرط دارا بودن استانداردهای لازم (از جمله ضخامت مناسب روکش مس و جدا نشدن آن در هنگام کوبیدن) باشد. در شرایط خاص (مثل زمانی که کوبیدن امکان‌پذیر نباشد) میله به صورت دفن در حفرهای به عمق حداقل 2 متر و قطر 7 تا 15 سانتی‌متر قرار گرفته و اطراف آن با الکترولیت مناسب پر می‌شود. بدیهی است کوبیدن میله سریع‌تر و اقتصادی‌تر می‌باشد. در هر حال میله مورد استفاده بایستی سالم بوده و فاقد خراشیدگی، زنگ‌زدگی، خمیدگی و فرورفتگی باشد. همچنین اتصال سیم مسی به میله باید یا از طریق جوش انفجاری (اگزوترمیک یا ترمیت) و یا از طریق کلمپ استاندارد صورت گیرد. جهت کسب اطلاعات بیشتر در مورد میله استاندارد می‌توانید مقاله "میله ارت استاندارد" را مطالعه کنید.

تصویر 2: الکترود زمین ساده

الکترود زمین اساسی

در مواقعی که به شرح فوق جریان دریافتی از شبکه از حد معینی بیشتر باشد مورد استفاده خواهد بود (اتصال زمین مشابه پست ترانسفورماتور تغذیه کننده نیز قابل قبول است) و در صفحه 168 مبحث 13 و ذیل بند پ1-10-4 مستند شده؛ الکترودی است که مقاومت پایینی نسبت به جرم کلی زمین داشته و در مقابل یخ‌زدگی خاک، تغییرات دما و رطوبت، آن مقاومت را به صورت پایدارتری حفظ کند. برای اجرای آن می‌توان از روش‌های زیر بهره گرفت:

  • صفحه مسی به ابعاد حداقل 2×500×500 میلی‌متر
  • پنج حلقه سیم مسی لخت چند مفتولی در محیط یک استوانه فرضی به قطر حدود 50 سانتی‌متر (سیم مسی با سطح مقطع حداقل 25 میلی‌مترمربع قابل قبول است ولی توصیه می‌شود از سیم با سطح مقطع حداقل 35 میلیمترمربع استفاده شود).
  • شبکه‌ای از الکترودهای میله‌ای متعدد متصل به هم (موازی شده) با رعایت فاصله مناسب بین آن‌ها در طول اضلاع یک مستطیل یا در امتداد یک خط مستقیم.
  • الکترود افقی: تسمه مسی به ضخامت حداقل 2 میلیمتر و سطح مقطع حداقل 50 میلی‌مترمربع یا سیم مسی چندمفتولی با سطح مقطع حداقل 25 میلی‌مترمربع (ترجیحاً 35 میلی‌مترمربع) در عمق 50 تا 80 سانتی‌متری سطح زمین و در صورت نیاز می‌توان خاک اطراف الکترود را با مواد کاهنده مقاومت تعویض نمود.
  • الکترود تسمه‌ای مشبک (دارای اثری مشابه صفحه و با وزن کمتر) که مشابه الکترود افقی نیز قابل اجراست.

تصویر 3: الکترود زمین اساسی از نوع پنج حلقه

در صورت نیاز به اتصال سیم مسی به الکترود، می‌توان از جوش انفجاری (اگزوترمیک) و یا اتصالات مکانیکی مناسب استفاده نمود. در اتصالات مکانیکی (نظیر انواع کلمپ استاندارد) باید به احتمال خوردگی دقت شود. در صورت عدم اطمینان از وجود نم طبیعی در اطراف الکترود، لازم است نسبت به ایجاد چاهک و دریچه بازدید و جاگذاری لوله غیر فلزی به منظور تزریق آب طبق مشخصات بند پ1-10-4-2 مبحث 13 (صفحه 169) اقدام نمود.

باید به این نکته اشاره کرد که الکترود اجرا شده در سیستم فشار ضعیف طبق پ1-2-8-3 مبحث 13 در صفحه 151 برای سیستم زمین حفاظتی و عملیاتی قابل استفاده است. هادی‌های اتصال به زمین و هادی‌های دفن شده نباید از نوع افشان باشند. استفاده از هادی مسی چند مفتولی که قطر هر مفتول آن از 1/7 میلی‌متر کمتر نباشد مجاز است. در صورتیکه محیط خورنده باشد هادی مسی مذکور می‌تواند روکش‌دار و سطح مقطع آن حداقل 16 میلی‌مترمربع باشد (در این صورت نقش آن در کاهش مقاومت از دست خواهد رفت). درصورت استفاده از سیم مسی لخت به عنوان هادی اتصال به الکترود زمین و یا الکترود زمین سطح مقطع آن حداقل 25 میلی‌مترمربع خواهد بود (توصیه می‌شود برای سیم مسی لخت به عنوان الکترود مستقل زمین از سطح مقطع حداقل 35 میلی مترمربع استفاده شود). برای اطلاعات بیشتر در مورد ابعاد و جنس مجاز الکترودها و هادی‌های زمین به پیوست 1-10 مبحث 13 (صفحه 162) مراجعه شود.

تصویر 4: زمین مملو از آب که برای نصب الکترود زمین مناسب نیست

نصب الکترود در زمین‌های اشباع یا مملو از آب، بستر رودخانه و آب‌های زیرزمینی، چاه‌های آب و فاضلاب و زمین‌های دارای خاک دستی مجاز نیست. درصورتیکه خاک اطراف الکترود مناسب نباشد می‌توان از مواد شیمیایی مجاز و یا مواد کاهنده مقاومت مخصوص خاک که سازگار با محیط زیست باشند استفاده کرد. تولید کننده این مواد باید مشخصات کامل شرکت خود و نحوه استفاده از مواد را روی بسته‌بندی آن‌ها درج کرده باشد و بتوان در صورت لزوم به گواهی‌های تست آن طبق استاندارد IEC 62561-7 صادره از مراجع ذیصلاح و آزمایشگاه‌های مرجع دسترسی داشت.