مبحث ایمنی امروزه در تمامی جنبه‌ها و حوزه‌های صنعتی و غیر صنعتی از اهمیت بالایی برخوردار است و مقابله با خطرات و خطاهای ایمنی از اهمیت و اولویت بالایی برخوردارند. خطای زمین از جمله خطراتی است که می‌تواند به دلایل مختلف رخ بدهد و از انواع مختلفی برخوردار است. این خطا می‌تواند باعث بروز خطرات مختلفی همچون برق‌گرفتگی شود که ممکن است باعث آسیب و خسارت‌های مالی و جانی جبران‌ناپذیری گردد. در ادامه مطلب به بررسی کامل خطای زمین، انواع آن، دلایل اصلی بروز خطا و همچنین نحوه حفاظت و رعایت ایمنی آن پرداخته خواهد شد.
خطای زمین چیست؟
به زبانی ساده و بر اساس استاندارد IEC می‌توان گفت که خطای زمین شامل وقوع یک مسیر رسانای تصادفی بین یک قطعه برقی و زمین است و این مسیر رسانا ممکن از بین سازه‌های مختلفی همچون داربست، جرثقیل، نردبان و … و یا از میان پوشش‌های گیاهی مانند درختان و بوته‌ها عبور کند. مسیر رسانا می‌تواند دارای امپدانس (میزان مخالفت در برابر جریان متناوب است که توسط تأثیر ترکیبی مقاومت و راکتانس در یک مدار پدیدار می‌شود) قابل توجهی باشد. به خطاهای زمین با امپدانس خطای ناچیز در سیستم خنثی زمین جامد یا در سیستم خنثی ارت دار با امپدانس کم، اتصال کوتاه خط به زمین نیز نامیده می‌شود. به صورت کلی وقوع یک مسیر رسانا تصادفی بین برخی از بخش‌های برق دار و زمین را خطای زمین می‌نامند.
انواع خطای زمین و دلایل اصلی آن‌ها
خطاهای زمین می‌توانند انواع مختلفی داشته باشند و بر اساس استاندارد IEC 60050-604-2016 می‌توان برای هرکدام از آن‌ها از اصطلاحات منحصربه‌فردی استفاده کرد. از جمله انواع خطاهای زمین می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
-
خطای عایق خط به خط
این نوع از خطاها در اصل خطای بین عایق بین دو یا چند هادی خط است که می‌تواند همراه خطای زمین یا بدون آن باشد. این خطا با نام عیوب عایق خط به خط با امپدانس خطای ناچیز، اتصال کوتاه خط به خط نیز نامیده می‌شود.
-
خطای زمین عایق دوگانه
این نوع از خطای زمین در حقیقت به نوعی از خطاها گفته می‌شود که در یک زمان واحد دو خطای زمین در دو مکان مختلف رخ می‌دهد در حالی که از یک یا چند مدار الکتریکی که از یک منبع مشترک منشأ می گیرند.
-
خطای زمین عایق چندگانه
همان‌طور که از نام آن مشخص است این نوع خطای زمین به طور همزمان در بیش از دو مکان متفاوت در یک یا چند مدار الکتریکی که از یک منبع مشترک سرچشمه می گیرند، رخ خواهد داد.
-
خطای عایق در حال توسعه
خطای زمین که یک هادی خط را تحت تأثیر قرار داده و می‌تواند به یک خطای زمین خط به خط یا خطای عایق تبدیل شود که به عنوان یک خطای خط به خط شروع شده و به یک خطای سه فاز تبدیل خواهد شد.
-
خطای عایق متقارن یا خطای عایق سه فاز
خطای عایق در یک نقطه از مدار الکتریکی سه فاز که بر عایق هر سه هادی خط بین یکدیگر و معمولاً به زمین تأثیر خواهد گذاشت.
با توجه به تحقیقات و اسناد بین‌المللی از مهم‌ترین دلایل بروز خطای زمین افتادن که یک سیم فاز یک خط هوایی به دلیل شکستگی به روی زمین است. زمانی که یک خطای واحد در عایق بخشی زنده از تأسیسات الکتریکی یک ساختمان رخ می‌دهد به احتمال بسیار زیاد یک اتصال الکتریکی بین این بخش و یک بخش رسانا در معرض تجهیزات کلاس I اتفاق می‌افتند. وجود مشکلات در سیم‌کشی ساختمان‌ها و معیوب بودن سیستم برق می‌تواند از مهم‌ترین دلایل خطای زمین باشد و این مشکلات می‌توانند در اثر مشکلاتی همچون اتصالات شل، عایق آسیب دیده یا حتی جویده شدن سیم‌ها توسط جوندگان، حوادث طبیعی مانند صاعقه، نوسانات برق و … رخ بدهد.
مهم‌ترین خطرات خطای زمین
همان‌طور که گفته شد امروزه مبحث ایمنی از اهمیت و ارزش بالایی در تمامی حوزه‌ها خصوصاً برق برخوردار است و لازم است که تمامی استانداردها و ضوابط بین‌المللی رعایت شود. زمانی که خطای زمین اتفاق می‌افتند جریان خطا از قسمت برق دار به زمین و همچنین به بخش‌های رسانا متصل می‌شود و این باعث می‌شود که توسط هادی‌های محافظ به ترتیب ارت تأسیسات الکتریکی یک ساختمان یا به قسمت برقی زمین شده جریان پیدا کند. منبع برق در چنین شرایطی می‌تواند برای انسان و حیوانات خطرناک باشد و باعث آسیب‌های جدی و حتی مرگ شود. همچنین خطای زمین می‌تواند باعث بروز مشکلاتی همچون آتش‌سوزی در ساختمان‌ها و … شود به همین دلیل است که امروزه در تأسیسات برقی ساختمان از انواع لوازم حفاظتی استفاده می‌شود. این تجهیزات در صورت بروز خطای زمین می‌توانند جریان خطا را تشخیص داده و تأسیسات اضطراری و الکتریکی را قطع کرده و از بروز خطرات جلوگیری کنند.
نحوه برطرف کردن خطای زمین
خطای زمین می‌تواند خسارت‌های مالی و جانی به همراه داشته باشد به همین دلیل لازم است که در سریع‌ترین زمان ممکن اقدام به برطرف کردن آن نمود. به صورت کلی دو راه اصلی برای از بین بردن و برطرف کردن خطای زمین وجود دارد.
راهکار اول برای برطرف کردن این خطا نصب الکترود زمین است. این الکترود می‌تواند یک مسیر مناسب را برای بازگشت جریان به زمین فراهم کند و همین امر باعث می‌شود که تجهیزات و جانداران دچار آسیب و خسارت نشود.
راهکار دوم نصب قطع کننده مدار است. زمانی که جریان بیش از حد عبور کند مدار می‌تواند قطع شده و از وارد شدن آسیب به تجهیزات جلوگیری کند.
نشانگر خطای زمین
یکی دیگر از راهکارها و روش‌های پیش‌بینی خطای زمین و جلوگیری از آسیب‌های ناشی از آن استفاده از نشانگر خطای زمین است. این وسیله می‌تواند نظارت کاملی بر روی جریان الکتریکی عبوری از مدار داشته باشد و هرگونه عدم تعادل در آن را نشان بدهد. عدم تعادل در جریان می‌تواند ناشی از عوامل مختلفی همچون اشکال در تجهیزات یا سیم‌کشی و یا تغییر در بار روی مدار باشد. نشانگر خطای زمین می‌تواند به شکل صوت یا نور باشد هرچند که امروزه نشانگرهای دیجیتالی نیز در دسترس هستند. این دستگاه لزوماً وضعیت خطرناکی را نشان نمی‌دهد و فقط برای بررسی عدم تعادل در جریان به کار می‌رود.
نحوه تشخیص خطای زمین در رله
زمانی که خطای زمین رخ بدهد یک رله راه‌اندازی می‌شود که باعث خاموش شدن سیرکویت بریکر شده و در نهایت منبع تغذیه را قطع می‌کند و همین موجب می‌شود که آسیب‌های کمتری به سیستم وارد شود. رله‌های مورد استفاده در این حوزه دو نوع هستند که شامل رله مقایسه فاز و رله جریان باقیمانده هستند.
رله مقایسه فاز، جریان‌های عبوری از هر فاز سیستم را مقایسه کرده و اگر تفاوت قابل توجهی وجود داشت نشان از بروز خطای زمین دارد و رله قطع کننده، مدار را خاموش می‌کند
رله جریان باقیمانده جریان کلی عبوری از سیستم را اندازه‌گیری کرده و اگر تفاوت قابل توجهی بین جریان مورد انتظار و جریان واقعی وجود داشته باشد، نشان از بروزی خطای زمین خواهد بود و رله قطع کننده مدار را خاموش می‌کند.
جلوگیری از خطای زمین
با توجه به عوامل و دلایلی که برای بروز خطای زمین عنوان شد و بر اساس استانداردهای بین‌المللی تأسیسات الکتریکی ساختمان باید خطای زمین را به عنوان اتصال الکتریکی بین یک قطعه برق دار و یک قطعه رسانا در معرض (محتمل‌ترین رویداد) یک هادی محافظ، تعریف کرد. یک قسمت رسانای خارجی و زمین (کمترین رویداد). استانداردهای بین‌المللی برای هر کدام از ساختمان‌های TT و IT، TN-C، TN-S و TN-C-S و همچنین سیستم ارتینگ آن‌ها متفاوت است که باید توسط افراد متخصص و تکنسین‌های برق نصب و راه‌اندازی شوند. در مقاله‌های متعددی از سایت پارس وکیوم اطلاعات متعددی از کاربردها، ویژگی و قابلیت‌های پمپ وکیوم در دسترس است که مطالعه آن‌ها خالی از لطف نیست.
