زمین کردن حفاظتی در سازه های دریایی

رضاکیانی موحد

در تمام تأسیساتی که دارای تجهیزات الکتریکی می باشند (از جمله سازه های دریایی مانند سکوهای نفتی) زمین کردن یکی از مهمترین و اساسی ترین اقداماتی است که برای رفاه  سلامت کارکنانی که با این تأسیسات در تماس هستند انجام می پذیرد.

به صورت کلی در تأسیسات صنعتی دو نوع زمین کردن وجود دارد:

1.     زمین کردن حفاظتی

2.     زمین کردن الکتریکی

زمین کردن حفاظتی عبارت است از زمین کردن بدنه ی فلزی تجهیزات که در ارتباط مستقیم با مدارات الکتریکی داخلی آنها قرار ندارند. بدین سان اگر اتصالی بین مدارات الکتریکی و بدنه ی دستگاه روی دهد زمین کردن سبب اتصال کوتاه در مدار الکتریکی و قطع منبع ولتاژ توسط مدارات حفاظتی (فیوزها، مدارشکنها و غیره) خواهدشد. اگر تجهیزی به صورت اصولی زمین شده باشد و اتصال بدنه در آن روی بدهد در صورتی که کاربر با بدنه ی آن تجهیز مستقیما برخورد داشته باشد زمین کردن حفاظتی از برق گرفتگی وی جلوگیری خواهدکرد.

زمین کردن الکتریکی یعنی زمین کردن نقطه هایی از تجهیزات الکتریکی که جزئی از مدار الکتریکی می باشند مانند زمین کردن نقطه ی ستاره در ترانسفورماتورها، موتورها و ژنراتورها. این زمین کردن به منظور ادامه ی کار صحیح تجهیزات الکتریکی صورت می پذیرد و از بحث فعلی ما خارج می باشد.

در حقیقت آنچه که منظور این مقاله است، نوع اول زمین کردن یا زمین کردن حفاظتی در سازه ها و تأسیسات دریایی ، از قبیل سکوهای نفتی، می باشد.

در حالت عادی ،که تأسیسات و کارخانجات بر روی زمین قرار دارند، برای زمین کردن حفاظتی ابتدا مقاومت الکتریکی خاک اندازه گیری می شود و پس از آن با توجه به مقاومت الکتریکی خاک یک یا چند چاه حفر می شود. این گونه چاه ها "چاه ارت" نامیده می شوند و ارتفاع آنها بسته به نوع طراحی چاه متفاوت می باشد. در درون این چاه یک صفحه ی بزرگ فلزی یا یک الکترود (میله ی) بلند فلزی قرار می گیرد که به سیمی متصل می شود که از چاه ارت بیرون می آید.

در مرحله ی بعدی این چاه ها به همدیگر متصل شده و تشکیل یک شبکه از چاه ها را می دهند. مقاومت کلی چاه (یا چاه های) ارت باید در خانه های مسکونی کمتر از 5 اهم و در کارخانجات کمتر از 2 اهم باشد.

تصویر1: میله ی ارت که تجهیز را به صورت منفرد زمین کرده است.

تصویر2: یک نمونه از چاه ارت

در انتها، تمامی تجهیزات الکتریکی موجود در سایت یا کارخانه به وسیله ی سیم های ضخیم مسی (سیم زمین یا سیم ارت) به این چاه های ارت متصل می شوند. لازم به ذکر است که میله های برقگیر (در مناطقی که برای حفاظت از تأسیسات در برابر صاعقه نیاز به نصب آنها می باشد) و سیمهای گارد خطوط انتقال نیرو نیز برای حفاظت در برابر صاعقه به چنین چاه هایی متصل می شوند.

تصویر3:انتقال جریان اتصال کوتاه توسط پایه های دکل انتقال قدرت به شبکه ی زمین

در تأسیسات دریایی (سکوهای نفتی، سکوهای گازی، سکوهای حفاری و غیره) از آنجا که حفر چاه ارت در کف دریا غیرممکن می باشد به ناچارا از پایه های خود سکو به عنوان چاه ارت استفاده می شود.

به منظور زمین کردن تجهیزات مستقر در سکو ابتدا یک حلقه ی تجهیزات (EQ-ring) در زیر سطح سکو ایجاد می گردد. این حلقه عبارت است از یک کابل ضخیم مسی که در زیر سطح سکو به صورت یک حلقه ی بسته نصب می گردد. تجهیزات الکتریکی نصب شده بر روی سطح سکو به صورت جداگانه توسط سیم ارت خود به این حلقه ی تجهیزات متصل می شوند. (تصویر4)

تصویر4: حلقه ی تجهیزات در زیر سطح سکو

پس از اتصال تجهیزات موجود در سکو به حلقه ی تجهیزات، حلقه ی تجهیزات به پایه های اصلی سکو متصل می گردد (تصویر5). با توجه به اینکه پایه های سکو تا عمق زیادی در کف دریا فرورفته اند می توانند نقش الکترودهای زمین بزرگی را بازی کنند که در صورت اتصال کوتاه مدار داخلی یک تجهیز به بدنه ی آن، جریان اتصال کوتاه را از طریق حلقه ی تجهیزات به کف دریا منتقل کنند. لازم به توضیح نیست که به دلیل هادی بودن آب دریا (آب نمک) مقداری از جریان اتصال کوتاه نیز از طریق آب دریا زمین خواهدشد.

تصویر5: اتصال حلقه ی تجهیزات با پایه های سکو