نصب و نگهداری چاه ارت

اتصال به زمین(سیستم ارت یا ارتینگ) در یک شبکه برق، یک امر بسیار مهم و ضروری است که می‌تواند جان افراد و سلامت دستگاه‌ها را از حوادث ناشی از برق‌گرفتگی و اتصالی نجات دهد. وقتی یک سیم حامل جریان، یک سطح فلزی متصل به زمین را لمس می‌کند، تمامی بار ولتاژ قوی به صورت کاملاً ایمن به سمت زمین هدایت می‌شود.

دلایل انجام نصب و نگهداری چاه ارت در ادامه آمده است :

•   برای حفظ ایمنی تجهیزات و جان افراد – یک مدار متصل به سیستم ارت، با ارائه مسیری برای تخلیه جریان برق به زمین، خطرمرگ و یا آسیب را کاهش می‌دهد.
• جلوگیری از ایجاد ولتاژ بیش از حد –  اتصال به زمین همچنین باعث محافظت از مدار در برابر ضربه‌های برق، اتصالی‌های اتفاقی با خطوط ولتاژ بالا و حتی برخورد رعد و برق می‌شود.
• تثبیت ولتاژ – سیستم ارت یک مرجع مشترک برای محاسبه رابطه بین منابع ولتاژ مختلف ارائه می‌دهد. این مرجع به عنوان یک استاندارد جهانی از زمان معرفی سیستم توزیع استفاده شده‌است.

دو روش رایج برای نصب سیستم اتصال به زمین وجود دارد:

یکی از روش‌های رایج برای نصب سیستم ارت، دفن یک صفحه هدایت کننده در زمین و متصل کردن آن به مدار سیستم اتصال به زمین است. این صفحه معمولاً بصورت عمودی، لبه به عمق ۸ فوت(تقریباً ۲٫۵ متر)، با یک نوار آهن گالوانیزه (IG) به سط برای اتصالات نصب می‌شود. این نوار به طور معمول یک مقطع عرضی ۵۰ میلیمتری در ۶۰ میلیمتری دارد. چهر فوت اول صفحه با لایه‌های متناوب زغال چوب و نمک پرشده‌است تا هدایت و رطوبت را حفظ کنند.

مشخصات صفحه بسته به مواد سازنده آن متفاوت است(واحد ها به میلیمتر است):

• چدن – ۶۰۰ در ۶۰۰ در ۱۲
• آهن گالوانیزه – ۶۰۰ در ۶۰۰ در ۶
• مس – ۶۰۰ در ۶۰۰ در ۳٫۵

یکی دیگر از روش‌های رایج در نصب سیستم اتصال به زمین دفن یک لوله بصورت عمودی در داخل زمین است. یک لوله آهن گالوانیزه کلاس C با طول ۱۰ فوت(تقریباً ۳ متر) به عنوان پایه اتصال به زمین با فلنج ۷۵ میلیمتر GI جوش داد‌شده استفاده می‌شود. فلنج‌های مورد استفاده دارای ۶ سوراخ هستند که برای سیم‌کشی استفاده می‌شوند. محوطه اطراف لوله با لایه‌های زغال‌چوب، نمک یا ترکیب مجدد زمین پر می‌شود.

امروزه روش ارجح برای سیستم ارتینگ، مخصوصاً شبکه‌های الکتریکی، استفاده از چاه ارت است. الکتریسیته همواره مسیری که کمترین مقاومت را دارد دنبال می‌کند. برای کاهش مقاومت موجود در مدارد، چاه‌های ارت طراحی شده‌اند تا مقاومت زمین را کاهش دهند. میزان مقاومت ایده‌آل ۱ اهم می‌باشد. برای رسیدن به این حالت :

1. ناحیه‌ای به مساحت ۳٫۵ متر در ۳٫۵ متر و در عمق ۳ متری حفاری ‌می‌شود.
2. نیمی از چاه با مخلوطی از پودر زغال چوب، شن و نمک پر می‌شود.
3. یک فحه GI به اندازه ۵۰۰ میلیمتر در ۵۰۰ میلیمتر در ۱۰۰ میلیمتر (صفحه ارت) در وسط قرار داده می‌شود.
4. اتصالات بین سطح زمین و صفحه ارت برای سیستم ارتینگ نصب شده است.
5. مابقی چاه با مخلوطی از زغال، شن و خاک پر می‌شود.
6. برای اتصال صفحه ارتینگ به سطح زمین، می‌توان از دو نوار GI با یک سوراخ ۳۰ میلیمتر در ۱۰ میلیمتر استفاده کرد اما یک لوله ۲٫۵ اینچی با فلنج در بالا صفحه ترجیح داده می‌شود. علاوه بر این میتوان بالای لوله را برای جلوگیری از ورود گل و گرد و غبار با یک پوشش T مانند مسدود کرد. در تابستان چاه باید آبیاری شود تا از خشک شدن آن جلوگیری شود.

مزایای استفاده از چاه ارت عبارتند از:

• پودر زغال چوب یک رسانا عالی است و باعث جلوگیری از خوردگی قطعات فلزی می‌شود.
• نمک به راحتی در آب حل می‌شود و بطور قابل توجهی باعث افزایش رسانایی می‌شود.
• شن و ماسه به آب اجازه می‌دهند تا براحتی از طریق کل گودال نفوذ کند.

برای آزمایش اثر بخشی چاه ارتْ بررسی کنید که تفاوت ولتا› بین گودال و خنثی منبع تغذیه کمتر از ۲ ولتاژ باشد. مقاومت گودال باید زیر ۱ اهم تا فاصله ۱۵ متر از هادی نگهداری شود.

مقاومت سیستم ارتینگ به فاکتورهای گوناگونی وابسته است:

• مقاومت خاک: ترکیب خاک، اندازه دانه و توزیع
• رطوبت: تا میزان ۱۵% آب مقاومت را مقدار مشخصی تغییر می‌دهد، فراتر از آن اثر کمی دارد.
• نمک حل‌شده:  آب خالص رسانایی کمی دارد. نمک یک الکترولیت است که مقاومت آب را وقتی که در آن حل شد کاهش می‌دهد.
• موانع: ساختمان‌های بتنی نزدیک یا وجود سنگ در زیر خاک سیستم ارتینگ می‌تواند مقاومت را افزایش دهد.
• بزرگی فعلی: استفاده طولانی مدت یا جریان بیش از اندازه در سیستم ارتینگ می‌تواند خاک اطراف محیط را خشک کرده و مقاومت را افزایش دهد.

مقاومت ارت با یک تستر ارت که magger نیز نامیده می‌شود اندازه گیری می‌شود  می‌تواند مقاومت را در برابر طیف وسیعی از جریان‌ها و فاصله‌ها آزمایش کند. این دستگاه شامل یک منبع ولتاژ، اهم متر برای انداز‌ه‌گیری مقاومت و سنسورهایی است که در زمین برای اندازه‌گیری قرار می‌گیرند. همچنین مقاومت خاک را می‌توان با روش ۴ نقطه‌ای و ۳ نقطه‌ای اندازه‌گیری کرد.

شما می‌توانید جدیدترین آیین نامه ایمنی سیستم اتصال به زمین را در اینجا مشاهده نمایید.

• استفاده از الکترودهای مناسب:

انتخاب الکترودهای با سطح مقطع بزرگتر و مواد با خاصیت هادی بالا (مانند مس یا فولاد گالوانیزه).

استفاده از چندین الکترود به صورتزی برای افزایش سطح تماس با خاک.

• عمق مناسب نصب:

نصب الکترودها در عمق بیشتر می‌تواند مقاومت را کاهش دهد، زیرا دما و رطوبت خاک در عمق‌های پایین‌تر معمولاً پایدارتر است.

• استفاده از مواد کاهنده مقاومت:

افزودن موادی مانند نمک، کربن، یا گرافیت به اطراف الکترودها می‌تواند کمک کند تا رطوبت را حفظ کرده و مقاومت را دهد.

همچنین برخی مواد شیمیایی خاص برای این منظور وجود دارند که می‌توانند به کار روند.

• رطوبت خاک:

تأمین رطوبت کافی در اطراف الکترودها اهمیت زیادی دارد؛ بنابراین در مناطق خشک ممکن است نیاز باشد تا راهکارهایی برای حفظ رطوبت اتخاذ شود.

• استفاده از چاه‌های زمینی:

حف چاه‌ها یا خندق‌ها پر کردن آنها با مصالحی مانندریزه یا شن می‌تواند به توزیع بهتر جریان کمک کند.

• نگهداری منظم:

باز مرتب از سیستم زمین‌گیری جهت اطمینان حاصل کردن از سالم بودن و اصلاح مشکلات احتمالی مثل ز زدگی یا تغییرات محیطی.

با انجام این مراحل، شما قادر خواهید بود که مقاومت زمین را به طرز قابل توجهی کاهش دهید و ایمنی‌های برقی خود را افزایش دهید.