معیارهای انتخاب سیستم های TT، TN و IT

از نظر حفاظت افراد هر سه طرح سیستم ارتینگ یا SEA: System earthing arrangements یکسان هستند. حفاظت افراد به رعایت صحیح کلیه ی قوانین طراحی، نصب و راه اندازی تاسیسات بستگی داشته و مربوط به معیارهای ایمنی سیستم ارتینگ نمی شود. با ترکیب تمام الزامات مربوط به قوانین، تداوم سرویس دهی، شرایط بهره برداری، نوع شبکه و بارها می توان بهترین سیستم ارت را تعیین کرد. انتخاب طرح سیستم ارتینگ با توجه به فاکتورهای زیر انجام می شود:

الزامات قانونی و استانداردها: برخی از مقررات با توجه به نوع بارها و مدار، سیستم ارت خاصی را تعیین می کنند.
تصمیم مالک: در صورتی که تاسیسات مالک از طریق اشتراک فشار متوسط تامین شده و دارای ترانسفورماتور اختصاصی MV/LV باشد. در صورتی که تاسیسات از طریق منبع انرژی خصوصی یا ترانسفورماتور با سیم پیچ جداگانه تامین شود نیز می توان نوع سیستم ارت را انتخاب کرد.

اگر مالک حق و توانایی انتخاب طرح سیستم ارت را داشته باشد، تصمیم نهایی پس از گفتگو با طراح شبکه گرفته خواهد شد. در برخی شرایط ممکن است گفتگوها با دفتر طراحی، شرکت توزیع یا پیمانکاران انجام گردد. گفتگو و طرح مسئله باید موارد زیر را پوشش دهد:

در مرحله ی اول باید الزامات و شرایط بهره برداری مشخص شود. از الزامات عملیاتی یا بهره برداری می توان به تداوم سرویس دهی اشاره کرد. شرایط بهره برداری نیز به تعمیر و نگهداری تاسیسات توسط پرسنل متخصص یا عادی اشاره می کند. در ادامه باید تعمیر توسط افراد داخلی یا پیمانکاران خارجی تعیین گردد.
گام بعدی تعیین ویژگی های خاص شبکه و بارها است.

جهت آشنایی با انواع سیستم ارتینگ و ویژگی های سیستم های IT ، TT ، TN مقالات قبلی را مطالعه کنید.

آنچه در این مقاله می خوانید−

معیارهای انتخاب سیستم های TT، TN و IT
- مقایسه ی طرح های سیستم ارتینگ
  - مقایسه ی طرح های سیستم ارتینگ SEA
  - تاثیر شبکه و بارها در تعیین طرح سیستم ارتینگ

مقایسه ی طرح های سیستم ارتینگ

در جدول زیر طرح های سیستم ارتینگ با یکدیگر مقایسه شده اند. جدول بعدی مربوط به تاثیر شبکه و بارها برای تعیین طرح سیستم ارتینگ است. بررسی این دو جدول برای تعیین سیستم ارتینگ تاسیسات الکتریکی بسیار مفید خواهد بود.

جهت مطالعه ده ها مقاله ی تخصصی دیگر، بخش مقالات تاسیسات الکتریکی فشار ضعیف را مشاهده کنید.

مقایسه ی طرح های سیستم ارتینگ SEA

موضوع	TT	TN-S	TN-C	IT1(a)	IT2(b)	توضیحات
مشخصات الکتریکی یا Electrical characteristics
جریان خطا	–	—	—	+	—	فقط در سیستم IT جریان خطای اول تقریبا ناچیز است.
ولتاژ خطا	–	–	–	+	–	فقط در سیستم IT ولتاژ تماس در خطای اول بسیار پائین است. در خطای دوم این ولتاژ قابل توجه می باشد.
ولتاژ تماس	+/–	–	–	+	–	در سیستم TT ولتاژ تماس در صورتی بسیار کم است که از هم بندی استفاده شده باشد. در غیر این صورت ولتاژ تماس بالا خواهد بود.
حفاظت یا Protection
حفاظت افراد دربرابر تماس غیر مستقیم	+	+	+	+	+	اگر تمام الزمات رعایت شود، همه ی آرایش های سیستم زمین از این نظر برابر هستند.
حفاظت افراد در حضور ژنراتورهای اضطراری	+	–	–	+	–	سیستم هایی که در آن ها حفاظت توسط RCD تضمین شده باشد به تغییرات امپدانس داخلی منبع حساس نیستند.
حفاظت در برابر آتش سوزی با دستگاه های جریان باقی مانده	+	+	غیر مجاز	+	+	همه آرایش های سیستم زمین که می توان از RCD در آن ها استفاده کرد از این نظر برابر هستند. طرح سیستم ارت TN-C در محل های با خطر آتش سوزی بالا ممنوع است.
اضافه ولتاژها یا Overvoltages
اضافه ولتاژ دائم	+	+	+	–	+	اضافه ولتاژ فاز به ارت در سیستم IT در حضور خطای اول زمین یا شکست عایقی، دائمی است.
اضافه ولتاژ سریع یا ترنزینت	+	–	–	+	–	سیستم هایی که جریان خطا در آن ها بالا است ممکن است باعث اضافه ولتاژ به شکل ترنزینت شوند.
اضافه ولتاژ هنگام خرابی ترانسفورماتور (اولیه/ثانویه)	–	+	+	+	+	در سیستم TT ولتاژ نامتعادل بین الکترودهای مختلف وجود دارد. سیستم های دیگر در نهایت به یک الکترود متصل هستند.
سازگاری الکترومغناطیس یا Electromagnetic compatibility
مصونیت در برابر برخورد صاعقه نزدیک	–	+	+	+	+	در سیستم TT ممکن است عدم تعادل ولتاژ بین الکترودها وجود داشته باشد. در سیستم TT یک حلقه ی جریان قابل توجهی بین دو الکترود جداگانه وجود دارد.
مصونیت در برابر برخورد صاعقه به خطوط فشار متوسط	–	–	–	–	–	تمام طرح های سیستم ارت هنگام برخورد مستقیم صاعقه به شبکه فشار متوسط یکسان هستند.
انتشار مداوم یک میدان الکترومغناطیسی	+	+	–	+	+	اتصال هادی PEN به سازه فلزی ساختنمان منجر به تولید مداوم میدان های الکترومغناطیس می شود.
هم ولتاژ نبودن هادی PE به صورت گذرا	+	–	–	+	–	اگر جریان خطای زمین زیاد باشد، هادی PE دیگر هم پتانسیل نیست.
تداوم سرویس دهی یا Continuity of service
قطع منبع در خطای اول	–	–	–	+	+	فقط سیستم IT هنگام رخ دادن اولین خطای زمین یا شکست عایقی به کار خود ادامه می دهد.
افت ولتاژ هنگام جدا سازی خطا	+	–	–	+	–	سیستم های TN-S و TN-C و IT (در خطای دوم) جریان خطای سنگینی داشته و ممکن است باعث افت ولتاژ شود.
تاسیسات یا Installation
تجهیزات خاص	–	+	+	–	–	سیستم TT نیاز به نصب RCD دارد. سیستم IT نیاز به نصب IMD دارد.
تعداد الکترودهای زمین	–	+	+	+/-	+/-	سیستم TT به دو الکترود زمین مجزا نیاز دارد. در سیستم IT امکان انتخاب یک یا دو الکترود وجود دارد.
تعداد کابل ها	–	–	+	–	–	تعداد کابل ها فقط در سیستم TN-C با شرایط خاص کاهش پیدا می کند.
تعمیرات یا Maintenance
هزینه ی تعمیرات	–	—	—	–	—	هزینه ی تعمیرات به میزان خرابی ایجاد شده بستگی دارد. میزان خرابی با دامنه ی جریان خطا ارتباط مستقیم خواهد داشت.
خسارت به تاسیسات	+	–	–	++	–	سیستم هایی که خطا در آن ها باعث عبور جریان های سنگین می شود باید پس از رفع عیب بررسی شوند.

(a): شبکه IT هنگامی که اولین خطا رخ می دهد.

(b): شبکه IT هنگامی که دومین خطا رخ می دهد.

تاثیر شبکه و بارها در تعیین طرح سیستم ارتینگ

نوع شبکه	توصیه می شود.	ممکن	توصیه نمی شود.
شبکه های بسیار بزرگ با الکترودهای با کیفیت بالا جهت اتصال به بخش های فلزی با مقاومت حداکثر 10 اهم.		TT, TN, IT(a) یا ترکیب شده
شبکه های بسیار بزرگ با الکترودهای با کیفیت پائین جهت اتصال به بخش های فلزی با مقاومت بیشتر از 30 اهم.	TN	TN-S	IT(a) TN-C
مناطق غیر پایدار و طوفانی مانند فرستنده های رادیو و تلوزیون	TN	TT	IT(b)
شبکه با جریان های نشتی بالاتر از 500 میلی آمپر	TN (d)	IT(d) TT(c)(d)
شبکه با خطوط هوایی	TT(e)	TN(e)(f)	IT(f)
ژنراتورهای استندبای اضطراری	IT	TT	TN(g)
نوع بارها	توصیه می شود.	ممکن	توصیه نمی شود.
بارهای حساس به جریان خطای بالا مانند موتورها و غیره	IT	TT	TN(h)
بارهای با سطح عایقی پائین مانند کوره های برقی، ماشین های جوش، المنت های گرمایشی، تجهیزات موجود در آشپزخانه های بزرگ و غیره	TN(i)	TT(i)	IT
بارهای تکفاز متعدد مانند دستگاه های پرتابل، قابل جا‌به‌جایی و نیمه فیکس	TT(j) TN-S		IT(j) TN-C(j)
بارهای با خطرات قابل توجه مانند بالابرها، نقاله ها، جرثقیل و غیره	TN(k)	TT(k)	IT(k)
لوازم جانبی متعدد مانند ابزارهای ماشین کاری	TN-S	TN-C IT(lbis)	TT(l)
متفرقه	توصیه می شود.	ممکن	توصیه نمی شود.
تغذیه توسط ترانسفورماتورهای قدرت ستاره/ستاره	TT	IT بدون نول	IT(m) بدون نول
محل های با خطر آتش سوزی	IT(o)	TN-S(o) TT(o)	TN-C(n)
افزایش دیماند مورد نیاز در سطح فشار ضعیف، نیاز به پست فشار متوسط اختصاصی	TT(p)
تاسیسات با تغییرات زیاد شامل جابجایی، افزایش تجهیزات و غیره	TT(q)		TN(r) IT(r)
تاسیساتی که پیوستگی مدار ارتنیگ در آن ها نامشخص است مانند کارگاه ها و تاسیسات قدیمی	TT(s)	TN-S	TN-C IT(s)
تجهیزات الکترونیک مانند کامپیوتر و PLC	TN-S		TN-C
شبکه کنترل و مانیتورینگ ماشین آلات شامل پی.ال.سی ها، سنسورها و عملگرها	IT(t)	TN-S TT

a) سیستم ارت در صورتی که توسط توسط مقررات تعیین نشده باشد، بر اساس سطح بهره برداری و عملیاتی انتخاب خواهد شد. به عنوان مثال تداوم در سرویس دهی که بر اساس مسائل ایمنی الزامی بوده یا به منظور افزایش بهره وری در نظر گرفته می شود. صرف نظر از نوع طرح ارتینگ یا SEA، با افزایش طول شبکه میزان شکست عایقی و خطاهای زمین افزایش پیدا می کند. توصیه می شود که شبکه را به بخش های کوچکتری تقسیم کنید. در شبکه های مجزا امکان خطایابی سریع تر وجود داشته و می توان هر سیستم زمین پیشنهاد شده را در آن ها پیاده کرد.

b) ریسک آرک یا Flashover در محدود کننده های ولتاژ یا Surge limiter که بین نول ایزوله و نول زمین شده قرار دارد. این خطرات در مناطقی رخ می دهد که به صورت مکرر دارای طوفان بوده یا از شبکه های هوایی برای انتقال انرژی در آن ها استفاده می شود. در صورتی که به منظور تداوم در سرویس دهی از سیستم IT استفاده شود، طراح باید به دقت شرایط قطع تجهیزات حفاظتی در خطای دوم را محاسبه کند.

c) ریسک عملکرد مکرر تجهیزات جریان باقی مانده یا RCD

d) صرفنظر از SEA یا طرح سیستم ارت، راه حل ایده ال جدا سازی بخش معیوب در صورت شناسایی راحت و سریع آن است.

e) خطاهای فاز به زمین بر هم پتانسیل بودن سیستم تاثیر گذار خواهد بود.

f) وضعیت نا مشخص و ناپایدار عایق بعلت وجود رطوبت و غبارهای رسانا

g) سیستم TN توصیه نمی شود زیرا ریسک آسیب به ژنراتور در خطاهای داخلی وجود دارد. علاوه بر این اگر سیستم های ایمنی توسط ژنراتور تغذیه می شود، سیستم نباید در رخ دادن خطای اول بی برق گردد.

h) جریان خطای فاز به زمین ممکن است چند برابر جریان نامی یا In باشد. جریان های بالا می تواند باعث آسیب به سیم پیچ موتور یا تسریع در پیری عایق آن یا تخریب مدارهای مغناطیسی شود.

i) صرفنظر از نوع SEA و جهت ترکیب تداوم سرویس دهی و ایمنی، لازم است و تاکید می شود این بارها از بخش های دیگر تاسیسات جدا شوند. جدا سازی می تواند توسط ترانسفورماتور با اتصال نقطه ی خنثی یا نول به صورت محلی انجام شود.

j) هنگامی که کیفیت تجهیزات هنگام طراحی در اولویت نباشد، این خطر وجود دارد که مقاومت عایقی به سرعت کاهش پیدا کند. در این شرایط سیستم TT به همراه تجهیزات جریان باقی مانده بهترین راه حل برای جلوگیری از مشکلات هستند.

k) جابجایی این بارها باعث بروز خطاهای مکرر شده که باید با آن ها مقابله کرد. به عنوان مثال از کنتاکت های لغزنده به منظور هم ولتاژ کردن قسمت های فلزی در دسترس استفاده شود. صرفنظر از SEA توصیه می شود که این بارها را توسط ترانسفورماتور با اتصال نول محلی تغذیه کنید.

l) نیاز به استفاده از ترانسفورماتور با سیستم TN محلی برای جلوگیری از خطرات هنگام کار و تریپ های بی مورد یا مزاحم در خطای اول TT یا خطای دوم IT

lbis) باقطع دوبل در مدار کنترل

m) محدودیت بیش از حد جریان فاز به نول به دلیل مقدار بالای امپدانس فاز صفر، حداقل 4 تا 5 برابر امپدانس مستقیم. این سیستم باید با آرایش ستاره مثلث جایگزین شود.

n) جریان بالای خطا سیستم TN را خطرناک می کند. سیستم TN-C ممنوع است.

o) صرفنظر از نوع سیستم، جریان عامل یا دلتا n باید روی 500 میلی آمپر تنظیم شود.

p) تاسیساتی که به صورت فشار ضعیف تغذیه می شوند باید از سیستم TT استفاده کنند. حفظ این SEA به معنی کمترین تغییرات در شبکه ی موجود است. به عنوان مثال هیچ کابلی اجرا نشود یا هیچ سیستم حفاظتی ویرایش نگردد.

q) بدون نیاز به پرسنل تعمیر و نگهداری ماهر امکان پذیر است.

r) این تاسیسات به توجهات خاصی برای حفظ ایمنی نیاز دارد. عدم وجود اقدامات پیشگیرانه در سیستم TN به این معنی است که برای باقی ماندن تاسیسات در حاشیه ی ایمنی با گذشت زمان، به افراد ماهر نیاز است.

s) قطع هادی های تغذیه و حفاظتی ممکن است باعث از دست رفتن هم پتانسیلی قسمت های فلزی در معرض شود. یک سیستم TT یا TN-S با دستگاه های جریان باقی مانده 30 میلی آمپر پیشنهاد شده و اغلب اجباری هستند. سیستم IT ممکن است در شرایط بسیار خاص استفاده شود.

t) این سیستم از قطعی های بی مورد یا آزار دهنده در نشتی جریان غیر منتظره جلوگیری می کند.

انتخاب سیستم ارت به معیارهای ایمنی بستگی ندارد. در صورت رعایت قوانین طراحی و اجرای تاسیسات الکتریکی، هر سه طرح ارت از نظر حفاظت افراد یکسان هستند. معیارهای انتخاب بهترین طرح ارت به الزامات قانونی، الزامات تداوم سرویس دهی، شرایط بهره برداری، نوع شبکه و بارها بستگی دارد.