، اصفهان , (اخبار رسمی): سیستم ارتینگ در نیروگاه‌های برق نقش حیاتی در حفاظت تجهیزات، ایمنی پرسنل و عملکرد پایدار شبکه دارد. طراحی و اجرای صحیح این سیستم، با جلوگیری از بروز ولتاژهای خطرناک و هدایت ایمن جریان‌های نشتی و صاعقه، ضامن بهره‌برداری ایمن و بدون وقفه نیروگاه است.
در صنایع تولید انرژی الکتریکی، ارتینگ یکی از حیاتی‌ترین بخش‌های زیرساخت حفاظتی محسوب می‌شود که عملکرد صحیح آن تضمین‌کننده ایمنی کارکنان، پایداری تجهیزات و حفظ عملکرد پیوسته سیستم قدرت است. در برخی پروژه‌ها، نبود سیستم ارتینگ کارآمد یا اتکا به یک ارت مجازی که صرفاً در نقشه‌ها وجود دارد، می‌تواند موجب حوادثی جبران‌ناپذیر شود. اهمیت این موضوع زمانی دوچندان می‌شود که بدانیم نیروگاه‌ها به عنوان قلب تپنده شبکه برق، بیشترین تجهیزات حساس، گران‌قیمت و ولتاژهای بالا را در خود جای داده‌اند.
ضرورت ارتینگ در نیروگاه‌های برق
نیروگاه‌ها به دلیل حضور ژنراتورها، ترانسفورماتورها، تابلوهای فشار قوی، پست‌های توزیع داخلی و خطوط انتقال، نیازمند یک سیستم ارتینگ جامع و دقیق هستند. هدف اصلی این سیستم فراهم‌سازی مسیری با امپدانس کم برای تخلیه ایمن جریان‌های ناخواسته به زمین است. این جریان‌ها می‌توانند ناشی از موارد زیر باشند:
- اتصال کوتاه داخلی یا خارجی
- جریان‌های نشتی تجهیزات
- صاعقه یا تخلیه‌های الکترواستاتیک
- خطاهای ولتاژ بالا در شبکه
اهداف فنی و عملیاتی سیستم ارتینگ در نیروگاه
یک سیستم ارتینگ استاندارد باید اهداف متعددی را برآورده کند:
- حفظ ولتاژ تماس در محدوده مجاز (Touch Voltage)
- محدودسازی ولتاژ گام (Step Voltage) برای پرسنل حاضر در سایت
- تضمین عملکرد صحیح رله‌های حفاظتی (Protective Relays)
- تامین مسیر برگشت برای جریان‌های خطا و کاهش خطرات ناشی از قطع ناگهانی سیستم حفاظتی
- حفاظت تجهیزات قدرت در برابر اضافه ولتاژهای ناگهانی
- به حداقل رساندن اختلاف پتانسیل بین اجزای فلزی بدنه تجهیزات و زمین
پیشنهاد مطالعه: نقش ارت الکترونیکی در حفاظت در برابر صاعقه
استانداردهای مرتبط با ارتینگ نیروگاهی
برای طراحی، اجرا و نگهداری سیستم‌های ارتینگ نیروگاهی، استانداردهای معتبر بین‌المللی و ملی مورد استناد قرار می‌گیرند. مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:
- IEEE Std 80 (راهنمای طراحی ارتینگ پست‌های برق)
- IEC 60364 (سیستم‌های الکتریکی ولتاژ پایین)
- BS 7430 (کد عملی ارتینگ)
- استانداردهای داخلی و الزامات شرکت‌های مادر تخصصی تولید برق
ساختار کلی سیستم ارتینگ نیروگاه
یک سیستم ارتینگ جامع در نیروگاه برق از اجزای مختلفی تشکیل می‌شود که به‌طور هم‌زمان نقش اتصال به زمین و هم‌پتانسیل‌سازی را ایفا می‌کنند:
الکترودهای زمین (Earth Electrodes):
شامل میله‌های فولادی گالوانیزه، صفحات مسی یا مش‌های شبکه‌ای که در عمق مناسب دفن می‌شوند.
شبکه ارتینگ (Earthing Grid):
ترکیبی از تسمه‌های مسی یا فولادی که به‌صورت مش‌بندی‌شده زیر سطح زمین پخش می‌شوند و مناطق مختلف را به هم متصل می‌کنند.
سیستم هم‌بندی (Equipotential Bonding):
اتصال الکتریکی همه سازه‌های فلزی، فنس‌ها، بدنه تجهیزات و سازه‌های فولادی برای جلوگیری از اختلاف پتانسیل خطرناک.
صاعقه‌گیر و هادی‌های نزولی (Lightning Protection System):
سیستم تخلیه جریان‌های صاعقه به شبکه ارتینگ.
جعبه‌های بازرسی (Earth Inspection Chambers):
جهت تست و پایش دوره‌ای مقاومت سیستم.
مراحل طراحی سیستم ارتینگ نیروگاه
1) مطالعات ژئوالکتریک:
پیش‌نیاز طراحی ارتینگ، اندازه‌گیری مقاومت مخصوص خاک (Soil Resistivity) است که معمولاً با روش‌های چهار الکترودی (Wenner Method) انجام می‌شود. این داده‌ها مبنای محاسبه ابعاد و آرایش الکترودها هستند.
2) محاسبات مهندسی:
- محاسبه جریان خطای احتمالی و بیشینه جریان تخلیه
- محاسبه مقاومت هدف (Target Earth Resistance) با توجه به جریان و ولتاژ مجاز تماس و گام
- طراحی هندسی شبکه ارتینگ به‌گونه‌ای که ولتاژهای خطرناک در محدوده ایمنی باشند
3) انتخاب مواد:
انتخاب جنس هادی‌ها (مس، فولاد مسی‌شده)، پوشش ضد خوردگی و مواد بهبوددهنده خاک (مانند بنتونیت یا ژل‌های کاهنده مقاومت).
4) طراحی مسیرهای اتصال:
بررسی مسیرهای اتصال بین ژنراتورها، ترانسفورماتورها، بدنه تابلوها و سازه‌های فولادی به شبکه ارت.
5) ملاحظات زیست‌محیطی:
در مناطقی با آب‌های زیرزمینی یا خاک‌های خورنده، استفاده از مواد مقاوم به خوردگی الزامی است.
اجرای سیستم ارتینگ در نیروگاه
اجرای اصولی سیستم ارتینگ نیازمند رعایت مراحل دقیق زیر است:
حفاری و آماده‌سازی محل دفن الکترودها:
حفر چاله‌های مناسب با عمق کافی جهت استقرار میله‌ها یا صفحات.
نصب الکترودها:
دفن میله‌ها با زاویه مناسب برای افزایش سطح تماس با خاک. در زمین‌های سنگی، استفاده از حفاری افقی یا چاه‌های عمیق متداول است.
اتصال هادی‌ها:
اتصالات باید با جوش اگزوترمیک یا بست‌های مخصوص انجام شود تا مقاومت اتصال به حداقل برسد.
پوشش و محافظت:
در نقاط حساس، هادی‌ها در کانال‌های حفاظتی قرار می‌گیرند تا در برابر خوردگی مکانیکی و شیمیایی ایمن باشند.
تست و راه‌اندازی:
در پایان کار، تست مقاومت زمین با دستگاه‌های ارت‌تستر و مقایسه با مقادیر طراحی انجام می‌شود.
پیشنهاد مطالعه: نقش EDS در محافظت از تجهیزات حساس بانکی و سرورها
چالش‌های متداول در ارتینگ نیروگاهی
- مقاومت بالای خاک: در مناطق با خاک سنگی یا خشک، مقاومت زمین بسیار بالاست. راه‌حل: استفاده از مواد رسانا، افزایش طول یا تعداد الکترودها، یا استفاده از چاه ارت عمیق.
- خوردگی تجهیزات: جریان‌های الکتروشیمیایی یا خاک‌های اسیدی عمر سیستم ارت را کاهش می‌دهند. راه‌حل: انتخاب جنس مناسب، پوشش‌دهی یا استفاده از آندهای فداشونده.
- تداخل الکترومغناطیسی: مسیرهای ارت می‌توانند مسیر نویزها باشند. راه‌حل: طراحی شبکه ارتینگ با در نظر گرفتن کاهش امپدانس و طراحی هم‌بندی مناسب.
نگهداری و پایش دوره‌ای
برای عملکرد بلندمدت سیستم ارتینگ، نگهداری اصولی ضروری است:
- تست دوره‌ای مقاومت سیستم (حداقل سالانه)
- بازرسی اتصالات و جوش‌ها
- کنترل خوردگی تجهیزات مدفون
- ثبت تغییرات و اصلاح در صورت نیاز
نتیجه‌گیری
در نیروگاه‌های برق، سیستم ارتینگ نه‌تنها یک الزام مهندسی بلکه بخش جدایی‌ناپذیر از فرهنگ ایمنی است. وجود یک «ارت مجازی» روی نقشه بدون طراحی و اجرای صحیح می‌تواند به تهدیدی برای امنیت کارکنان و تجهیزات تبدیل شود. رعایت الزامات استاندارد، استفاده از روش‌های علمی طراحی، انتخاب مصالح مناسب و پایش مداوم، کلید دستیابی به یک سیستم ارتینگ پایدار و موثر است که امنیت تولید انرژی را تضمین می‌کند.
### پایان خبر رسمی