بين سال هاي 1880 تا 1892 خطوط انتقال و توزيع برق بدون اينکه نقطه نوترال يا نول زمين شده داشته باشند احداث مي شدند و هيچ نقطه اي از شبکه و تجهيزات ارت نمي شدند و اساسآ مفهومي به نام ارت وجود نداشت.مشکلات برق گرفتگي و آتش سوزي در منازل و اماکن عمومي و صنعتي وجود داشت بدون اينکه فيوزهاي حفاظتي نصب شده در شبکه عيوب را تشخيص بدهند . مشکلات ادارات بيمه جهت جبران خسارت بيشتر و بيشتر مي شد و به طور موازي تحقيقاتي جهت کاهش اين خطرات به عمل مي آمد.در سال 1924 انجمن مهندسان برق (IEE) در انگلستان اتصال بدنه فلزي وسائل برقي به زمين يا همان ارت کردن را اجباري نمود هر چند اينکار ساده نبود و مشکلات فراواني داشت.در سال 1923 فرانسه نيز در استانداردهاي ملي کشورش ارت کردن بدنه تجهيزات برقي را الزامي نمود.در سال 1927 فرانسه بحث ارت کردن نقطه نول ترانسفورماتورها را نيز تصويب نمود.در سال 1935 استانداردهاي جامع حفاظت اشخاص و تجهيزات تدوين و اجرائي شد و از آن سالها به بعد ارتينگ همگاني شد.فلسفه ارت کردن:با دقت در شکل هاي ساده زير مي توان به فلسفه ارت پي برد.
1- در اين مدار ساده تکفاز که نول عمداً به زمين متصل نشده صرفاً وقوع اتصالي مستقيم فاز به نول مي تواند فيوز را بسوزاند و جلوي خطرات بعدي را بگيرد.در صورت اتصالي فاز به زمين و نول به زمين (هر يک به تنهایي) فيوز نخواهد سوخت و عيب ممکن است روزها وجود داشته باشد که منجر به آسيب به تجهيزات به خاطر تغيير در ولتاژ تغذيه آنها و يا آسيب به شبکه برق گردد.در اين حالت اگر دست انسان به يک فاز يا نول بخورد خطري نخواهد داشت و فقط اتصال همزمان به فاز و نول باعث برق گرفتگي خواهد شد.
خلاصه:
خطرات انساني: کمتر
آسيب به تجهيزات و شبکه برق: زياد
2- همانطور که در تاريخچه نيز اشاره شد به خاطر حفظ پايداري شبکه برق و مسائل
ديگر که در ادامه خواهد آمد در سال 1927 به بعد اتصال نول به زمين اجباري شد که در اين حالت وضعيت به صورت زير قابل بيان است:اتصال فاز به زمين مي تواند فيوز را سوزانده و مدار و تجهيزات را محافظت کند.اتصال نول به زمين خطري براي شبکه و تجهيزات ندارد.اتصال بدن انسان به يک فاز( تنها) بسيار خطرناک است.
اين وضعيت دو حالت دارد:
· اگر بدنه دستگاه به زمين که همان نول است وصل شده باشد (يعني همان سيستم زمين حفاظتي )که در اين حالت فيوز سريعا سوخته و از عبور طولاني جريان به بدن جلوگيري مي کند.
· اگر بدنه دستگاه به زمين که همان نول است وصل نشده باشد يعني سيستم ارت نداشته باشيم که در اين حالت بعيد است فيوز بسوزد لذا جريان برق تا زماني که شخص به خود آمده و خود را رها کند و يا کسي به کمک او بيايد از بدن عبور خواهد کرد و اين فاجعه است.
خلاصه اين حالت:
در صورت عدم نصب ارت مناسب
خطرات انساني: بسيار زياد
آسيب به تجهيزات و شبکه برق: زياد
در صورت نصب سيستم ارت مناسب
خطرات انساني: کمتر
آسيب به تجهيزات و شبکه برق: کمتر
به عبارتی در حالتی که سيستم ارت نصب شده باشد جريان خطا سه مسير جهت عبور جريان خطا و برگشت به منبع دارد و سهم کمي از جريان خطا ممکن است از بدن شخصي که با دست دستگاه را لمس مي کند عبور کند خصوصا اگر مقاومت زمين دستگاه نيز خيلي کم باشدایحاد ارت جهت حفاظت افراد و وسایل و تجهیزات الکترونیکی و ابزار و لوازم حساس صنعتی از دو بابت حائز اهمیت می‌باشد :
به طور خلاصه اهداف بكارگیری سیستم ارتینگ یا گراندینگ عبارتند از :
الف ـ حفاظت و ایمنی جان انسان
ب ـ حفاظت و ایمنی وسایل و تجهیزات الكتریكی و الكترونیكی
ج ـ فراهم آوردن شرایط ایده‌ال جهت كار
د ـ جلوگیری از ولتاژ تماسی
ه ـ حذف ولتاژ اضافی
و ـ جلوگیری از ولتاژهای ناخواسته و صاعقه
ز ـ اطمینان از قابلیت كار الكتریكی
روشهای اجرای ارت یا زمین حفاظتی :
بطور كلی جهت اجرای ارت و سیستم حفاظتی دو روش كلی وجود دارد كه ذیلاً ضمن بیان آنها ، موارد استفاده و تجهیزات مورد نیاز هر روش و نحوه اجرای هر یك بیان می‌گردد .
1ـ زمین عمقی : در این روش كه یك روش معمول می باشد از چاه برای اجرای ارت استفاده می شود.
2- زمین سطحی:
در این روش سیستم ارت در سطح زمین (برای مناطقی كه امكان حفاری عمیق در آنها وجود ندارد) و یا در عمق حدود 80 سانتیمتر اجرا می گردد.
در چه شرایطی از روش سطحی برای اجرای ارت استفاده نمائیم ؟
در مكانهایی كه :
ـ فضای لازم و امكان حفاری در اطراف سایت وجود داشته باشد .
ـ ارتفاع از سطح دریا پائین باشد مانند شهرهای شمالی و جنوبی كشور .
ـ پستی و بلندی محوطه سایت كم باشد .
ـ فاصله بین دكل و سایت زیاد باشد .
با توجه به مزایای روش سطحی اجرای ارت به این روش ارجحیت دارد .
اجرای ارت به روش عمقی
الف ـ انتخاب محل چاه ارت
چاه ارت را باید در جاهایی كه پایین‌ترین سطح را داشته و احتمال دسترسی به رطوبت حتی‌الامكان در عمق كمتری وجود داشته باشد و یا در نقاطی كه بیشتر در معرض رطوبت و آب قرار دارند مانند زمینهای چمن ، باغچه‌ها و فضاهای سبز حفر نمود.
ب- عمق چاه
با توجه به مقاومت مخصوص زمین ، عمق چاه از حداقل 4 متر تا 8 متر و قطرآن حدودا ۸۰ سانتیمتر می تواند باشد. در زمین هایی كه با توجه به نوع خاك دارای مقاومت مخصوص كمتری هستند مانند خاكهای كشاورزی و رسی عمق مورد نیاز برای حفاری كمتر بوده و در زمینهای شنی و سنگلاخی كه دارای مقاومت مخصوص بالاتری هستند نیاز به حفر چاه با عمق بیشتر می باشد. برای اندازه گیری مقاومت مخصوص خاك از دستگاههای خاص استفاده می گردد. در صورتی كه تا عمق 4 متر به رطوبت نرسیدیم و احتمال بدهیم در عمق بیشتر از 6 متر به رطوبت نخواهیم رسید نیازی نیست چاه را بیشتر از 6 متر حفر كنیم . بطور كلی عمق 6 مترو قطر حدود 80 سانتیمتر برای حفر چاه پیشنهاد می گردد.
محدوده مقاومت مخصوص چند نوع خاك در جدول زیر آمده است.
نوع خاك مقاومت مخصوص زمین ( اهم متر )
باغچه‌ای 5 الی 50
رسی 8 الی 50
مخلوط رسی ، ماسه‌ای و شنی 25 الی 40
شن و ماسه 60 الی 100
سنگلاخی و سنگی 200 الی 10000
