چه نوع مسی برای سیستم های ارت صنعتی مناسب تر است؛ مقایسه انواع هادی مسی و معیارهای انتخاب حرفه ای

 

سیستم ارت صنعتی چه وظیفه ای دارد و چرا کیفیت مس اهمیت دارد؟

سیستم ارت صنعتی مسئول حفاظت از تجهیزات، کارکنان و شبکه برق در برابر جریان های اتصال کوتاه و صاعقه است. کیفیت مس استفاده شده در سیستم ارت نقش مستقیم در کاهش مقاومت زمین و تخلیه سریع جریان خطا دارد. هادی مسی با کیفیت بالا باعث افزایش عمر تجهیزات و کاهش افت ولتاژ ارت می شود، به عنوان مثال در یک کارخانه با جریان اتصال کوتاه ۵۰۰۰ آمپر، استفاده از مس خالص و آنیل شده می تواند افت ولتاژ تا ۳۰٪ کمتر از مس کم کیفیت باشد.

 

نقش هادی مسی در تخلیه جریان خطا چیست؟

هادی مسی اصلی ترین مسیر برای عبور جریان خطا از تجهیزات به زمین است. هنگامی که جریان اتصال کوتاه رخ می دهد، مس با رسانایی بالا و مقاومت کم، انرژی الکتریکی را به سرعت تخلیه می کند و از ایجاد جرقه، آسیب به تجهیزات و خطر آتش سوزی جلوگیری می نماید. برای مثال، استفاده از سیم ارت مسی با سطح مقطع مناسب در یک پست برق، جریان اتصال کوتاه ۱۰ کیلوآمپر را بدون افت ولتاژ زیاد به زمین منتقل می کند.

 

انواع مس مورد استفاده در سیستم ارتینگ صنعتی چیست؟

در سیستم های ارت صنعتی از چند نوع مس استفاده می شود که هر کدام ویژگی ها و کاربردهای مخصوص خود را دارند. مس الکترولیتی (ETP)، مس بدون اکسیژن (OFC) و مس آنیل شده رایج ترین انواع هستند. انتخاب نوع مس بستگی به شرایط محیطی، جریان خطا، سطح مقطع مورد نیاز و استانداردهای حفاظتی دارد.

 

مس الکترولیتی (ETP) چه ویژگی هایی دارد؟

مس الکترولیتی (ETP) دارای خلوص حدود ۹۹٫۹٪ است و رسانایی آن تقریباً ۱۰۶٪ IACS است. این نوع مس در سیستم های ارتینگ صنعتی معمولاً به شکل مفتول مسی، سیم ارت مسی یا هادی مسی لخت استفاده می شود. ویژگی مهم ETP، مقاومت کم در برابر جریان های خطا و سهولت در جوشکاری و اتصال مکانیکی است. برای مثال، در یک چاه ارت با مقاومت زمین ۵ اهم، استفاده از مس ETP می تواند جریان اتصال کوتاه را به سرعت تخلیه کند و عملکرد مطمئن سیستم ارتینگ صنعتی را تضمین نماید.

 

مس آنیل شده چه مزیتی در ارتینگ دارد؟

مس آنیل شده پس از فرآیند گرمایی نرم می شود و انعطاف پذیری بیشتری پیدا می کند. این مزیت امکان نصب راحت در چاه ارت، تابلو برق صنعتی و شبکه مش ارت را فراهم می کند. علاوه بر این، مس آنیل شده در برابر ترک خوردگی و شکستگی تحت فشار مکانیکی مقاوم تر است و جریان اتصال کوتاه را بدون تغییر شکل شدید عبور می دهد. به عنوان نمونه، تسمه مسی ارت آنیل شده در همبندی (Bonding) با اتصال به شینه مسی ارت، امکان توزیع یکنواخت جریان خطا و کاهش مقاومت زمین تا ۱۰٪ را فراهم می کند.

 

مقایسه مس لخت، قلع اندود و روکش دار برای ارت صنعتی

مس لخت، قلع اندود و روکش دار هر کدام کاربرد خاص خود را دارند و انتخاب مناسب به شرایط محیطی و جریان های مورد انتظار بستگی دارد. مس لخت برای محیط های خشک و داخلی مناسب است، مس قلع اندود مقاومت به خوردگی بالاتری دارد و در محیط های مرطوب و خورنده استفاده می شود، و مس روکش دار برای حفاظت مکانیکی و جلوگیری از تماس مستقیم با خاک یا دیگر هادی ها کاربرد دارد. انتخاب صحیح نوع مس باعث افزایش طول عمر سیستم ارتینگ صنعتی و کاهش هزینه های نگهداری می شود.

 

چه محیط هایی نیاز به مس قلع اندود دارند؟

مس قلع اندود در محیط های صنعتی با رطوبت بالا، خاک خورنده یا تماس با مواد شیمیایی توصیه می شود. برای مثال، در ارت نیروگاه های صنعتی یا ارت کارخانه در نزدیکی بخش های اسیدی یا مرطوب، مس قلع اندود می تواند از خوردگی هادی مسی ارت جلوگیری کرده و عملکرد سیستم را تا چندین سال تضمین کند. استفاده از این نوع مس باعث کاهش افت ولتاژ ارت و حفظ ایمنی شبکه مش ارت می شود.

 

سطح مقطع مناسب هادی مسی ارت چگونه محاسبه می شود؟

سطح مقطع هادی مسی ارت بر اساس جریان اتصال کوتاه، طول مسیر و مقاومت زمین تعیین می شود. استاندارد IEC ارت و IEEE ارتینگ جدول هایی برای انتخاب سطح مقطع بر اساس جریان خطا ارائه می دهند. برای مثال، یک کابل مسی ارت فشار ضعیف با جریان اتصال کوتاه ۱۰ کیلوآمپر و طول ۵ متر معمولاً به سطح مقطع حداقل ۳۵ میلی متر مربع نیاز دارد تا افت ولتاژ ارت در حد مجاز باشد. رعایت این محاسبات باعث افزایش ایمنی و عملکرد بهینه سیستم ارتینگ صنعتی می شود.

 

رابطه جریان اتصال کوتاه با سایز هادی چیست؟

هرچه جریان اتصال کوتاه بیشتر باشد، نیاز به سطح مقطع بالاتر هادی مسی است تا جریان بدون افزایش دما و آسیب عبور کند. به عنوان نمونه، در ارت پست برق با جریان اتصال کوتاه ۲۰ کیلوآمپر، کابل مسی با سطح مقطع ۵۰ میلی متر مربع می تواند جریان را به طور ایمن منتقل کند، در حالی که هادی کوچک تر ممکن است ذوب شود یا افت ولتاژ ارت شدید ایجاد کند. این رابطه مستقیم نشان می دهد که انتخاب سایز مناسب هادی مسی ارت برای حفاظت تجهیزات حیاتی است.

 

نقش مقاومت ویژه خاک در انتخاب نوع مس ارت

مقاومت ویژه خاک تاثیر مستقیم بر عملکرد سیستم ارت دارد و در انتخاب نوع مس و سطح مقطع هادی نقش تعیین کننده دارد. در خاک با مقاومت بالا، ممکن است نیاز به افزایش سطح مقطع هادی یا استفاده از مس با خلوص بالاتر باشد. به عنوان مثال، در خاک با مقاومت ویژه ۲۰۰ اهم·متر، استفاده از مس OFC یا مس آنیل شده با سطح مقطع بزرگ تر باعث کاهش افت ولتاژ ارت و افزایش ایمنی شبکه مش ارت می شود.

 

در خاک خورنده چه نوع مسی بهتر است؟

در خاک خورنده، مس قلع اندود یا مس روکش دار ترجیح داده می شود تا از خوردگی جلوگیری کرده و عمر سیستم ارتینگ صنعتی افزایش یابد. برای مثال، در ارت پست برق که خاک حاوی رطوبت و ترکیبات شیمیایی است، استفاده از هادی مسی قلع اندود باعث می شود مقاومت زمین در طول زمان تغییر زیادی نکند و افت ولتاژ ارت به حداقل برسد.

 

تفاوت مس خالص با آلیاژی در سیستم ارت صنعتی

مس خالص رسانایی بالاتری دارد و جریان اتصال کوتاه را بهتر عبور می دهد، در حالی که مس آلیاژی ممکن است مقاومت کمی بالاتر و انعطاف پذیری کمتر داشته باشد. در سیستم ارتینگ صنعتی، استفاده از مس خالص یا آنیل شده باعث کاهش افت ولتاژ ارت و افزایش ایمنی تجهیزات می شود.

 

آیا مس ناخالص باعث افت عملکرد می شود؟

بله، مس ناخالص مقاومت بیشتری دارد و در نتیجه جریان خطا را با افت ولتاژ بیشتر تخلیه می کند. برای مثال، در ارت کارخانه با جریان اتصال کوتاه ۵ کیلوآمپر، استفاده از مس ناخالص می تواند افت ولتاژ ارت را تا ۱۵٪ افزایش دهد و عملکرد شبکه مش ارت را کاهش دهد. بنابراین، انتخاب مس خالص یا OFC در سیستم ارتینگ صنعتی توصیه می شود.

 

جمع بندی

انتخاب نوع مس مناسب برای سیستم ارت صنعتی از اهمیت بالایی برخوردار است و شامل بررسی خلوص، نوع، سطح مقطع و شرایط محیطی می شود. مس الکترولیتی، OFC و آنیل شده هر کدام مزایای خود را دارند و کاربردهای مختلفی در ارت کارخانه، ارت نیروگاه و ارت پست برق دارند. استفاده از سیم افشان، مفتولی یا تسمه مسی بسته به جریان خطا و نیاز به سطح تماس متفاوت است.

 

سوالات متداول

بهترین نوع مس برای ارت کارخانه چیست؟

مس OFC یا آنیل شده با سطح مقطع مناسب.
آیا مس قلع اندود عمر بیشتری دارد؟

بله، در محیط های خورنده و مرطوب.
حداقل سایز هادی مسی ارت چقدر باید باشد؟

بسته به جریان اتصال کوتاه و طول مسیر، معمولاً حداقل ۲۵ میلی متر مربع.
تفاوت تسمه مسی با سیم گرد در چیست؟

تسمه مسی سطح تماس بالاتر و جریان تحمل بیشتر دارد، سیم گرد انعطاف پذیرتر است.