مقايسه مواد كاهنده سيرارت با بنتونيت
مقدمه :
یکی از بخشهای مهم در سیستم ارتینگ استفاده از مواد رسانا جهت کاهش مقاومت زمین می باشد. در گذشته از مواد مختلفی همچون ذغال، نمک و بنتونیت استفاده می شد که در حال حاضر یک سری مواد با ترکیبات خاص و مطابق با استانداردهای جهانی جایگزین آنها شده است. در این بخش به مقایسه عملکرد این مواد با برخی موادی که در گذشته مورد استفاده بوده پرداخته شده است.
الف-1-مواد مختلف مورد استفاده در سيستم زمين
الف-1-1- ذغال و نمک:
در حالت مرطوب، نمک از طریق هدایت یونی و ذغال از طریق جذب رطوبت و ایجاد بستر الکترولیتی خاصیت رسانایی پیدا کرده و باعث کاهش مقاومت الکتریکی می شوند. مشکل عمده استفاده از این مواد این است که در اثر خشک شدن خاصیت رسانایی خود را از دست داده و مقاومت بالایی پیدا می کنند همچنین ترکیب شدن نمک با آب و تجزیه به یون های کلر و سدیم از یک سو و واکنش گالوانیکی ذغال و مس و وجود ناخالصی سولفید در ذغال از سویی دیگر موجب افزایش خوردگی تجهیزات مسی به کار رفته در چاه ارت می گردد.
الف -1-2- بنتونیت:
بنتونیت خاک رس طبیعی به رنگ قهوه ای کمرنگ است که تا 5 برابر وزن خود آب جذب می کند و در اثر افزودن آب و ایجاد الکترولیت، مقاومت آن کاهش می یابد. حفظ رطوبت بنتونیت تابع نسبت فضاهای خالی، سطح موثر و دما می باشد.
از مشکلات بنتونیت خشک شدن و جدا شدن از الکترود زمین و در نتیجه افزایش مقاومت ارتینگ می باشد، به طوریکه مقاومت ویژه بنتونیت به شدت وابسته به رطوبت محیط می باشد. همچنین در اثر عبور شدت جریان بالا از الکترود زمین، بنتونیت در حوالی الکترود به صورت موضعی تغییر ساختار داده و به حالت سرامیکی تبدیل می شود، سرامیک از لحاظ الکتریکی کاملا عایق بوده و در نتیجه کارایی سیستم زمین را به شدت تضعیف می نماید.
همانطور که در بالا به آن اشاره شد، مشکل عمده مواد فوق این است که مقاومت الکتریکی آنها به شدت وابسته به رطوبت محیط بوده در نتیجه در فصول مختلف سال تغییر می کند و پایدار نمی باشد.
الف -1-3- مواد کاهنده مقاومت زمین سيرارت :
در مناطقی که جنس خاک و زمین آن مناسب نبوده و سنگی، آهکی، شنی و خشک باشد مقاومت الکتریکی زمین بسیار بالا بوده و با روشهای عادی و معمولی نمی توان سیستم ارت مناسب را مهیا نمود و به مقاومت الکتریکی مطلوب دسترسی پیدا کرد. لذا در شرایط فوق از موادی استفاده می کنند که با خصوصیات مختلف کمک به ارتقای سیستم زمین می نمایند .اینگونه مواد با داشتن ترکیباتی خاص این توانایی را دارا می باشند که با روشهای شیمیایی و فیزیکی شرایط سخت اقلیمی را بهبود بخشند و با داشتن ضریب هدایت الکتریکی بسیار بالا، مقاومت الکتریکی زمین را به مقدار بسیار زیادی کاهش داده و موجب ارتقای کارایی سیستم های ارتینگ می شوند.
مواد فوق در مناطقی که مقاومت الکتریکی ویژه خاک در آن بسیار بالا بوده و احتمال شسته شدن سایر مواد کاهنده مقاومت زمین(بنتونیت) توسط آبهای سطحی وجود داشته باشد و اتصال الکتریکی بین هادی ارت و خاک بسیار کم باشد قابل استفاده است. همچنین در مناطقی که تغییرات رطوبت و درجه حرارت خاک آنها بسیار زیاد می باشد کاربرد آنها ارجحیت دارد.
خصوصیات مواد کاهنده مقاومت زمین سيرارت با توجه به آزمایشاتی که بر اساس استانداردهای,IEC 62561-7
ISO 4689-3, EN 12457-2, EN 12506, IEC 62305-3, EN 50164-7 انجام گرفته است به شرح زیر می باشد :
· مقاومت ویژه بسیار پایین تری نسبت به بنتونیت (2 اهم سانتیمتر) دارد.
· توانایی جذب و نگه داشتن رطوبت را داشته به طوریکه میتواند10-5 درصد رطوبت خود را در دمای 105 درجه سانتیگراد حفظ نماید.
· دارای عمر طولانی و ماندگاری بالا نسبت به بنتونیت در مقابل هوازدگی، آبهای سطحی و تغییر شرایط محیطی
· سازگار بودن آن با محیط زیست و آلوده نکردن خاک و آب
· این مواد از لحاظ شیمیایی خنثی بوده و دارای 8 > PH> 7 می باشد.
· این مواد مقاومت بالایی در برابر شسته شدن توسط آبهای سطحی داشته به این ترتیب مشکل شبکه های ارت افقی و سطحی در مناطق کوهستانی و سنگی در زمان بارندگی رفع خواهد شد.
· بدون خاصیت خورندگی و فرسایش در تجهیزات ارت
· این مواد به طور قابل ملاحظه ای خاصیت چسبندگی و انبساطی داشته به طوریکه حباب های هوا را از بین برده و تماس بیشتری بین الکترود و خاک ایجاد می نمایند.
· این مواد غیر سمی بوده و خاصیت انفجاری ندارند.
· در صورت استفاده از این مواد نیازی به حفر چاه های عمیق نیست ولی بهتر است برای جلوگیری از فرسایش مواد و همچنین فشردگی بیشتر ، تجهیزات و مواد ارت در عمق چند متری مدفون شود.
· وزن مخصوص این مواد بین 7/2- 5/2 می باشد.
الف -2-آزمایشات لازم برای این ترکیبات مطابق با استانداردIEC 62561-7 :
الف -2-1-آزمایش Leaching
این آزمایش مطابق با استاندارد EN 12457-2 و EN 12506انجام می شود. در این آزمایش پس از انجام یک سری فرآیند، فلزات سنگین و یون های قابل استخراج (کبالت، سرب، کادمیوم، نیکل وPH... ) موجود در آن توسط روشهای تجزیه دستگاهی اندازه گیری می گردد.
الف -2-2-آزمایش سولفور
در این آزمایش مقدار سولفور موجود در مواد کاهنده مقاومت زمین مطابق با استاندارد ISO 4689-3 اندازه گیری می شود. سولفور دارای قابلیت اکسیداسیون بالایی می باشد که در اثر اکسیداسیون و در صورت حضور آب اسید سولفوریک که اسید مخربی می باشد تولید می گردد. بنابراین اگر این مواد دارای مقدار قابل ملاحظه ای سولفور باشند باعث خوردگی الکترودها و آلودگی محیط می شوند. مقدار سولفور موجود باید کمتر از 2درصد باشد.
الف -2-3-اندازه گیری مقاومت ویژه
همانطور که در بالا به آن اشاره شد یکی از مشخصه های ویژه این ترکیبات داشتن مقاومت ویژه پایین می باشد که این پارامتر مطابق با استاندارد ASTM G57-06 اندازه گیری می شود.
الف -2-4آزمایش خورندگی
این آزمایش برای تعیین خاصیت خورندگی این مواد مطابق با استاندارد ASTM G59-97انجام می شود.
