همبندی به منظور جلوگیری از شکل‌گیری اختلاف پتانسیل خطرناک بین بدنه‌ها، سازه‌ها و تاسیسات الکتریکی و غیر الکتریکی فلزی که در آن واحد در دسترس یک شخص هستند و می‌تواند عاملی برای برق‌گرفتگی ساکنین یک ساختمان باشد، انجام می‌گردد. اگر هنوز در مورد مفهوم همبندی سوال دارید می‌توانید قبل از ادامه مطالعه این مطلب مقاله همبندی چیست؟ را مطالعه نمایید. خوب برویم سر اصل مطلب، مقاله را با تعریف هادی بیگانه شروع می‌کنیم:

هادی بیگانه، قسمت‌های فلزی‌ای است که قادر است پتانسیلی را که معمولا پتانسل زمین است در معرض تماس قرار دهد و این هادی بخشی از تأسیسات الکتریکی نمی‌باشد.

هادی بیگانه توانایی هدایت جریان الکتریکی را دارد. برای نمونه می‌توان لوله‌های فلزی خدمات رسانی (آب و گاز و ...) و اسکلت فلزی ساختمان را نام برد.

تصویر 1:‌ قسمت‌های اصلی فلزی ساختمان‌ها نوعی از هادی بیگانه هستند

همانطور که اشاره شد هادی بیگانه بخشی از تاسیسات الکتریکی نیست، بنابراین انتظار نداریم که تحت شرایط خطا "برق‌دار" شود. در بحث ما، منظور ما از "برق‌دار" رسیدن به پتانسیل بالای صفر ولت است که بسته به شرایط موجود این اختلاف پتانسیل موجب ایجاد جریان خطرناکی از مسیر بدن یک شخص و یا یک حیوان می‌شود.
فعلا بحث را درباره انسان ادامه می‌دهیم، آنچه جریان خطرناکی را تشکیل می‌دهد به شرایط بستگی دارد اما معمولا مقدار مورد نظر 10 میلی‌آمپر است. این مقدار آستانه واکنش‌های عضلانی برای اکثر مردم است. اگر جریانی بالاتر از این مقدار از بدن شما عبور کند، ممکن است نتوانید عضلات خود را کنترل کرده و از منبع برق‌گرفتگی جدا شوید.
برای تکمیل دیدگاه خود پتانسیلی را بررسی می‌کنیم که عمدتا به عنوان پتانسیل زمین از آن نام برده می‌شود. به طور ساده می‌توانیم بگوییم که پتانسیل زمین معمولاً صفر ولت در نظر گرفته می‌شود، بنابراین پتانسیل هادی بیگانه‌ی ما معمولاً در حدود صفر ولت است و این بدان معنی است که اگر آن را لمس کنیم در حالی که چیزی را که "برق‌دار" است نیز نگه داریم، ما تجربه یک شوک الکتریکی را خواهیم داشت.

در مورد هادی بیگانه و پتانسیل زمین بحث‌ها و شبهه‌های فراوانی وجود دارد. بیایید مثال‌هایی را در مورد یک ساختمان مسکونی بررسی کنیم. مثلا "لوله‌کشی‌ها و کانال‌های فلزی" و "سیستم‌های گرمایش و تهویه مطبوع مرکزی" را بررسی کنیم. در بسیاری از موارد این اجسام در خارج از ساختمان گسترش نمی‌یابند، بنابراین چگونه می‌توانند پتانسیل زمین را در دسترس قرار دهند؟ اما باید توجه داشت در برخی موارد ممکن است پتانسیل سازه‌ی فلزی ساختمان، یعنی پتانسیل زمین را در دسترس قرار دهند. این مورد در صورتی اتفاق خواهد افتاد که این هادی‌های بیگانه‌ی پخش شده در ساختمان در نقاط زیادی با سازه ساختمان در تماس باشند.
مثال دیگری که می‌توانیم بررسی کنیم یک ساختار فولادی داخلی مانند راه پله است. راه پله ممکن است پتانسیل زمین را در دسترس قرار دهد و یا ندهد. همه اینها به نحوه ثابت شدن آن بر روی ساختمان بستگی دارد.
بنابراین چگونه می‌توان تعیین کرد که جسمی در همبندی مشارکت داده شود؟ خب بعضی‌ها می‌گویند "اگر شک دارید" آن را همبند کنید، و این کار خود مزایای مخصوص به خود را دارد. ولی دقت کنید افراط در همبندی حتی می‌تواند خطرآفرین باشد.
خوشبختانه روشی برای آزمایش وجود دارد، یعنی می‌توانیم تعیین کنیم که چه اجسام فلزی‌ای را به عنوان هادی بیگانه محسوب کرده و آنرا در همبندی مشارکت دهیم. ایده اصلی تست این است که بررسی کنیم آیا بین بخشی از تجهیزات الکتریکی نصب شده که "برق‌دار" است و فلزات مورد بحث اختلاف ولتاژ خطرناکی به وجود می‌آید؟
بدیهی است که اگر بخش "برق‌دار" و منبع صفر ولت را لمس کنیم شوک الکتریکی خواهیم داشت، اما آیا این شوک خطرناک است؟ برای تعیین این موضوع باید ارزیابی کنیم که این اختلاف ولتاژ ایجاد شده چه جریانی را در بدن جاری می‌کند. یعنی باید مقاومت بدن انسان را بدانیم. این مقاومت کاملا به شخص و شرایط بستگی دارد، اما عموما مقدار پذیرفته شده برای 95٪ از جمعیت در شرایط خشک حدود 1000 اهم است.

برق‌یار مشاور شما در تاسیسات برقی

روش تست تعیین هادی بیگانه

در بالا گفتیم که اگر جریان عبوری از بدن بیش از 10 میلی‌آمپر نباشد، تقریبا می‌توانیم بگوییم که شخص در شرایط ایمنی قرار دارد. البته این گفته در حالت کلی صحیح نیست و به شرایط بستگی دارد، اما با استفاده از مثال زیر ما می‌توانیم تشخیص دهیم که آیا جسم فلزی‌ای که جزء تاسیسات الکتریکی ساختمان نیست احتیاج به همبندی دارد یا خیر.

تصویر 2: بررسی الزام همبندی یک جسم فلزی خارج از تاسیسات الکتریکی

ما می‌خواهیم جریان Ib کمتر از 10 میلی‌آمپر (0.01A) باشد. بنابراین داریم: 

Ib <0.01 <U0 / (Rb + Rx)

Ib = مقدار جریان عبوری از بدن بر حسب امپر
Rb = مقاومت بدن بر حسب اهم
Rx = مقاومت جسم فلزی نسبت به زمین

ما می‌توانیم این معادله را به صورت زیر تنظیم کنیم: 

 Rx > (U0 / Ib) - Rb 

اکنون مقادیر پیش فرض را در معادله قرار می‌دهیم، در نتیجه خواهیم داشت:
Rx > (230 / 0.01) - 1000 که برابر است با Rx > 22000 اهم یا 22 کیلو اهم.
بهتر است ضریب ایمنی را نیز اضافه کنیم تا خطاهای اندازه‌گیری را هم در نظر بگیریم و از مقدار مثلا 25 کیلو اهم به عنوان عدد مرجع استفاده کنیم.

اکنون سوال پیش می‌آید که این مقدار مقاومت را چگونه اندازه‌گیری کنیم؟

کافی است از تستر مقاومت عایقی، مقاومت بین قطعه فلزی مشکوک و شینه‌ی اصلی اتصال زمین (MET) و یا نزدیک‌ترین اتصال شناخته شده به زمین، مانند هادی حفاظتی (PE) یک پریز را اندازه‌گیری کنیم.

ما این آزمایش را به وسیله مولتی فانکشن تستر شاوین آرنوکس مدل CA6117، برای درب ورودی فلزی یک ساختمان و لوله گاز آن انجام دادیم. لازم به ذکر است در این ساختمان هیچگونه همبندی اجرا نشده بود.

تصویر 3: تست مقاومت عایقی بین درب فلزی و هادی حفاظتی پریز

تصویر 4: تست مقاومت عایقی بین لوله گاز و هادی حفاظتی پریز

برای هر دو تست انجام شده عدد 0 اهم به دست آمد، یعنی هر دو جسم فلزی تست شده (درب ورودی و لوله گاز ساختمان) به عنوان هادی بیگانه محسوب شده و می‌توانند پتاسیل زمین را در دسترس قرار دهند و باید با شینه MET همبند شوند.

در این مقاله ما فقط محیط خشک را در نظر گرفتیم و تست کردیم. اگر محیط مرطوب باشد شرایط چه فرقی می‌کند؟ و مقدار مقاومت مجاز از 22 کیلو اهم به چه عددی تغییر می‌کند؟ پاسخ‌های خود را در بخش نظرات همین مقاله بنویسید.