همانطور که فصل اول در خصوص تعاریف و اصطلاح‌های به‌کار رفته در آیین‌نامه بحث شد، هم‌اکنون فصل دوم در خصوص مفاهیم بنیادین سیستم اتصال به زمین به حضورتان تقدیم می‌گردد.

فصل دوم – مفاهیم بنیادین سیستم اتصال به زمین

ماده‌ی ۱- اتصال به زمین از دو نظر مهم است:

• حفظ سلامت و ایمنی افرادی که از سیستم برق استفاده می‌کنند
• حفظ سلامت سیستم صرف نظر از مسائل مربوط به ایمنی

ماده ی ۲-اتصال به زمین از نظر انجام کار صحیح و سالم سیستم، دو هدف را دنبال می‌کند:

• ایجاد شرایطی که در آن، سیستم از نظر فنی درست عمل کند
  این هدف با برقراری مسیری از طریق زمین به منبع تغذیه و اتصال به زمین با استفاده از رله‌های حساس به‌دست می‌آیند.
• ایجاد شرایطی که در آن عایق‌بندی سیستم سالم می‌باشد

در ساده‌ترین تحلیل ممکن، یک سیستم از رساناها و عایق ها تشکیل می‌شود. رسانا‌ها باید تا جایی که ممکن است جلوی عبور جریان برق از مسیر‌های ناخواسته را بگیرند. به عبارت دیگر، عبور جریان برق باید در مسیر دلخواه برقرار شود و در سایر جهات از آن جلوگیری به عمل آید. عایق ها حساس تر از هادی‌ها هستند و علاوه بر دمای زیادی که سبب انهدام عایق می‌شود، بالارفتن بیش از حد ولتاژ و اثر آن به مدت طولانی، مخصوصاً در دمای بالا عایق را زود‌تر از بین برده و سبب بروز خرابی در سیستم می‌رود.

به طور خلاصه، صرف نظر از اثر دما در تحلیل اولیه، عمر عایق‌بندی بستگی به شدت میدان و مدت زمان برقراری آن دارد.اگر شدت میدان کمی از مقدار مجاز آن بیش‌تر باشد، ممکن است پس از چند سال موجب خرابی عایق شود و اگر این مقدار چند برابر مقدار مجاز باشد، در ظرف چند دقیقه یا ثانیه سبب از بین رفتن عایق‌بندی در ضعیف‌ترین نقطه‌ی سیستم می‌گردد. در شکل (۲) منحنی تغییرات ایستادگی عایق‌بندی یک کابل با توجه به تنش میدان الکتریکی و مدت زمان برقراری آن نشان داده شده‌است.

مشاهده می‌شود  که تغییرات شدت میدان نسبت به زمان به گونه ای است که شدت میدان با خط افقی مجانب است و این مقداری است که در مدت طولانی، عایق بندی در آن شدت میدان را نشان خواهد داد. قابل ذکر است که در دماهای مختلف محل خط مجانب تغییر خواهد کرد.

.

ماده ی ۳– تغییرات در سیستمی که به زمین وصل نیست:

در این بخش به بررسی اثر ولتاژها در حالت واقعی می‌پردازیم. شکل(۳) وضعیت ولتاژها را در صورت وصل نبودن یک نقطه از سیستم به زمین نشان‌ می‌دهد:

ولتاژ  نقطه‌ی خنثی (N) نسبت به زمین در صورت سالم بودن سیستم، به علت وجود خازن‌های طبیعی بین فازهای سیستم و زمین، برابر صفر است و در این هنگام ولتاژهای موجود هیچ تنش اضافی را روی عایق‌بندی هادی خنثی و هادی‌های فاز‌ها در سر‌تا‌سر سیستم به‌وجود نخواهد‌آورد.

U_N-E = ۰

U_L1-E = U_۰ = ۲۴۰V

U_LZ-E = U_۰ = ۲۳۰V

U_L3-E = U_۰ = ۲۳۰V

اما اگر به سبب بروز سانحه‌ای در سیستم، یکی از فاز‌ها (L_۱) به زمین وصل شود، وضعیت ولتاژهای سیستم به صورت زیر خواهد‌بود:

ولتاژهای نقطه‌ی خنثی (N) نسبت به زمین در سیستمی که یک فاز آن به زمین وصل شده‌است، دیگر برابر صفر نبوده و برابر U خواهد‌بود. در این هنگام ولتاژ‌های موجود تنشی را روی عایق بندی هادی خنثی و هادی‌های فاز‌ها در سرتاسر سیستم به‌وجود خواهند‌آورد:

U_N-E  = U_۰ = ۲۳۰ V

U_L1-E = U = 0

U_L2-E = U = ۴۰۰ V

U_L3-E = U = ۴۰۰V

همچنین مقدار ولتاژ ممکن است در زمانی طولانی عایقی را که برای آن پیش‌بینی نشده‌است، از بین ببرد.

از طرف دیگر، قبل از اینکه عایق‌بندی در اثر بالا رفتن ولتاژها خراب شود، ممکن است باعث جرقه‌زدن بین نقاطی از سیستم شود که ولتاژ آن‌ها نسبت به هم بیش‌تر از دوام عایق آن‌هاست.

ماده ۴-انواع سیستم‌های توزیع فشار ضعیف :

• سیستم‌های سه فاز یا هادی خنثی
• سیستم‌های تک  فاز منشعب از سه فاز یا هادی خنثی

دو سیستم مذکور در ایران معمول است اما نوع دیگر سیستم‌های توضیع وجود دارند که شکل (۴) نمونه هایی از آن‌ها را مشاهده می‌کنید.

ماده ۵-شناسایی هادی ها در سیستم های جریان متناوب:

(۳-۲-۱) برای مشخص کردن فاز از حرف L (اولین حرف کلمه ی Live) استفاده می شود.

(۲-۳-۲) برای مشخص کردن هادی خنثی از حرف N (اولین حرف کلمه ی Neutral) استفاده می شود.

(۲-۳-۳) برای مشخص کردن هادی حفاظتی از حرف PE (اولین حرف کلمه ی Protective Earthing) استفاده می شود.

(۲-۳-۴) برای مشخص کردن هادی مشترک حفاظتی/ خنثی از حروف PEN (اولین حروف کلمات Protective Earthing+Neutral) استفاده می شود.

بنابراین، سیستم های تک فاز به قرار ذیل خواهند بود:

• سیستم های دوسیمه        L_۱+PEN;L_۱+L_۲;L_۱+N
• سیستم سه سیمه             L_۱+N+PE

سیستم های سه فاز به صورت ذیل خواهندبود:

• سیستم سه سیمه                      L_۱+L_۲+L_۳
• سیستم های چهار سیمه            (L_۱+L_۲+L_۳+(N or PE or PEN
• سیستم های پنج سیمه              L1+L2+L3+N+PE