چاه ارت که نام دیگر آن سیستم زمین می باشد:یکی از پایه های اساسی موثر بر کارکرد مناسب تجهیزات الکتریکی شناخته شده است و از فوائد آن می توان به موارد ذیل اشاره نمود:
نتیجه بررسی آمار قطعی سیستم های برقی ساختمانی، مخابراتی، محیط های صنعتی، پالایشگاه ها و … کشور در سال های اخیر حاکی از آن است که بخش عظیمی از این قطعی ها و خسارت های وارده ناشی از عملکرد نامناسب چاه ارت آنها بوده است. از این رو طراحی دقیق با توجه به شرایط محیطی و جغرافیایی، اجرای صحیح و نگهداری اصولی و مداوم چاه ارت (سیستم زمین) با در نظر گرفتن نوع تجهیزات، لازم و حیاتی می باشد.
به منظور حفاظت از جان و مال و تجهیزات منصوبه، فراهم کردن شرایط صحیح کار سیستم های منصوبی و جلوگیری از صدمات ناشی از ولتاژهای ناخواسته، ضروری است بدنه فلزی کلیه تجهیزات و تاسیسات مخابراتی (از جمله: مخازن سوخت، نرده های فلزی اطراف ایستگاه ها، اسکلت فلزی یا آرماتورهای اسکلت بتونی، دربها و پنجره های فلزی، لوله های آب و تاسیسات، موتورها و پمپ ها، بدنه ژنراتورها، تابلوهای برق AC و DC، فیدرها، دکل ها، برق گیرها، راکها، لدرها و اسکلت MDF، DDF و …) به سیستم ارت متصل گردند.
در این بخش از این مقاله مراحل اجرای چاه ارت را به صورت گام به گام مورد بررسی قرار می دهیم.
اجرای کامل سیستم ارت به 9 گام زیر تقسیم بندی می شود:
همان گونه که پیشتر اشاره کردیم، چاه ارت به منظور جلوگیری از تاثیرات مخرب هادی ها با عایق معیوب مورد استفاده قرار می گیرد. بنابراین در تمامی محیط هایی که از هادی ها و جریان برق استفاده می شود، حفر چاه ارت و تجهیز آن ضروری است. در مرحله اول محیط مرود نظر جهت حفاظت مورد بررسی قرار می گیرد. با توجه به میزان حساسیت محل، وسعت محل، نوع خاک و امکان حفاری، تعداد و نوع چاه های ارت تعیین می گردد.
مقاومت ویژه خاک معیاری است که میزان مقاومت حجم معینی از خاک را در برابر عبور جریان الکتریکی نشان می دهد. واحد آن اهم متر و یا اهم سانتی متر است.
دو روش کلی برای محاسبه مقاومت ویژه خاک وجود دارد:
در این روش، چهار عدد میل (دو میل بیرونی به عنوان میل های جریان و دو میل درونی به عنوان میل های ولتاژ ) با فواصل یکسان و در امتداد یک خط راست در زمین قرار می گیرند. سپس یک جریان از دستگاه به خاک وارد می شود. این جریان بین میل های بیرونی عبور داده می شود و ولتاژ بین میل های درونی به کمک یک ولت متر اندازه گیری می شود. سپس به کمک فرمول زیر مقدار مقاومت ویژه خاک محاسبه می گردد.
R = V/I
لازم به ذکر است که دو سبک مختلف از این روش مورد استفاده قرار می گیرد :
در این روش متناسب با نتایج بدست آمده از مرحله اول، روش مناسب چهت اجرای چاه ارت انتخاب می گردد.در ذیل انواع روش ها آورده شده است.
چاه های ارت به صورت کلی به دو روش کلی اجرا می شوند: عمقی و سطحی
در این روش چاهی به عمق زیاد حفر می گردد. عمق چاه باید به حدی باشد که رطوبت خاک پدیدار گردد.عمق چاه بستگی به مقاومت زمین دارد،که معمولا 4 تا 8 متر است. برای حفر چاه در زمین هایی که مقاومت کمتری دارند عمق چاه کمتر و زمین های با مقاومت بالا مانند زمین های سنگلاخی عمق بالایی می طلبد. در کل برای حفر چاه ارت عمق 6 متر با قطر 80 سانت پیشنهاد می شود.
این روش در شرایطی مورد استفاده قرار می گیرد که امکان حفر چاه عمیق وجود نداشته باشد.و ارتفاع زمین مانند شهرهای شمال و جنوب کشور کمتر از سطح دریا باشد. معمولا عمق 80 سانتی متر کافی است.
در این مرحله با توجه به اطلاعات بدست آمده از مرحله اول و سایر عوامل تاثیر گذار، محل دقیق احداث چاه ارت بدست می آید. چندین نکته در انتخاب محل وجود دارد که ذر این بخش به برخی از مهم ترین آنها اشاره می کنیم:
با توجه به شرایط منطقه مورد نظر و پس از انتخاب محل دقیق چاه ارت در این مرحله حفاری آغاز می گردد. معمولا عمق حفاری به حدی است که رطوبت خاک پدیدار گردد.برای حفر چاه معمولا جایی را در نظر میگیریم که در سطح پایین تری قرار داشته باشد چرا که میزان رطوبت بالایی دارد.
پیش از ادامه بحث اجازه دهید تا ببینیم اصلا الکترود زمین چیست و چه کاربردی در اجرای سیستم ارتینگ دارد؟ شاید بتوان گفت که الکترودهای زمین در واقع نقش اصلی را در به هدف رساندن چاه ارت ایفا می کنند. الکترودها میله های رسانایی هستند که در زمین قرار می گیرند و مسیر عبور جریان الکتریکی ناخواسته به زمین را برقرار می کنند. جنس الکترودها مفتول مسی و یا آهنی گالوانیزه می باشد.در این مرحله الکترودها نصب می شوند.
از رایج ترین الکترودهای پر کاربرد در سیستم ارت می توان به سه نوع الکترود زیر اشاره کرد :
یکی از الکترودهای مورد استفاده در سیستم ارتینگ ، الکترود صفحه ای است که می تواند از جنس مس یا فولاد گالوانیزه باشد.البته نوع مسی آن به جهت مقاومت در برابر شرایط منطقه بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. و باید در عمقی از زمین قرار گیرد که رطوبت دایمی وجود داشته باشد و بصورت عمودی در چاه نصب می شود.از الکترود صفحه ای زمانی استفاده می شود که فضای کافی برای نصب الکترود بسیار کم باشد و سختی زمین به حدی بالا باشد که حفاری توسط ماشین آلات انجام بگیرد.
متداول ترین و اقتصادی ترین الکترود مورد استفاده، الکترود میله ای است که جنس مسی یا گالوانیزه دارد. الکترود میله ای نیاز به حفر چاه ندارد و با کوبیدن آن در زمین بصورت عمودی نصب می شود. قطر الکترود میله ای تاثیر ناچیزی در کاهش مقاومت زمین دارد و طول میله اهمیت بسزایی دارد. حداقل طول میله باید از 2 متر بیشتر باشد.در بیشتر مواقع وجود یک میله نمیتواند مقاومت مناسب را تامین کند بنابراین باید با توجه به شرایط مقاومت زمین از چند میله استفاده کرد. میله ها نباید در کنار هم قرار بگیرند و حداقل فاصله بین دو میله باید به اندازه دو برابر طول هر میله باشد. از الکترود میله ای بیشتر در مناطقی که دارای خاک مرطوب هستند استفاده می شود و مناسب مناطق خشک و سنگلاخی نیستند.
در مناطقی که زمین رطوبت کافی را ندارد و زمین خشک و سنگلاخی دارند و امکان استفاده از الکترود میله ای وجود ندارد، الکترود تسمه ای استفاده می شود و الکترودهای تسمه ای به شکل افقی در زمین قرار می گیرند.چنس این الکترودها ازمس یا فولاد گالوانیزه است. و در تقریبا در عمق یک متری زمین قرار می گیرند و طول الکترود تسمه ای هرچقدر بیشتر باشد به همان قدر هم مقاومت زمین کاهش پیدا می کند. جنس الکترود در مقدار مقاومت زمین تاثیر گذار نیست بلکه نسبت مستقیم با مقاومت زمین و با طول تسمه با سیم نسبت عکس دارد.و هرچقدر رطوبت خاک بالاتر باشد،نیاز کمتری به طول الکترود است.و برای کم کردن مقاومت زمین باید از مواد کاهنده مقاومت زمین، مانند بنتونیت استفاده کرد.
در این مرحله چاه حفر شده با استفاده از مواد کاهنده مقاومت زمین مانندبنتونیتسوپر اکتیو کاهنده پر می شود. از آنجایی که بنتونیت رطوبت را خود حفظ می کند در مناطقی که رطوبت خاک پایین است استفاده می شود.و همچنین مقاومت الکتریکی زمین را هم پایین می آورد.
در این مرحله مقاومت سیستم زمین ایجاد شده با استفاده از دستگاه مخصوصی (ارت تستر) اندازه گیری می شود. این همان کاری است که در تست چاه ارت انجام می شود. باتوجه به شرایط از انواع ارت تستر استفاده می شود،از جمله ارت تستر سه سیمه (ارت تستر میله یا الکترودی هم گفته می شود)، ارت تستر دو سیمه و ارت تستر کلمپی. معمولا چاه های ارت با مقاومت زیر دو اهم تحویل داده می شود. لازم به ذکر است کارشناس گروه مبتکران صنعت با مجوز رسمی از اداره کار و رفاه اجتماعی پس از تست چاه ارت و در صورت داشتن میزان مقاومت مورد نیاز، تاییدیه معتبر وزارت کار صادر می نماید.
نصب دریچه ارت در مرحله آخر و نهایی اجرای سیستم ارتینگ انجام می گیرد.
دریچه بازدید،به جهت دسترسی ، بازدید چاه ارت و مرطوب کردن آن و اندازه گیری مقاومت چاه بکار می رود.این دریچه که معمولا از جنس بتن می باشد، دریچه ای با استحکام بالا می باشد که سیم مسی ای که به الکترود جوش زده شده است را به شینه ارت داخل خودش متصل می کند.
نتیجه اینکه اگر بار اضافه ای از طریق هر یک از دستگاه های الکتریکی ایجاد شود از طریق سیم ارت ابتدا به دریچه و سپس به زمین انتقال می یابد و خطر برق گرفتگی را خنثی می کند.
جوش احتراقی (اگزوترمیک) که در برخی منابع به جوش ارت نیز معروف شده است، نوعی جوشکاری می باشد که در سیستم ارت به کار گرفته می شود.و برای اتصال سیم مسی به صفحه مسی یا میله های مسی و دیگر تجهیزات مسی قابل اجراست.
پودر جوش ، قالب جوش ، چاشنی ، پولکی و کیت تمیز کننده
شرکت مبتکران صنعت مجری سیستم های چاه ارت، تامین لوازم چاه ارت، تست چاه ارت، اجرای چاه ارت و صدور تائیدیه معتبر از وزارت کار در سراسر کشور می باشد. تاکنون چندین پروژه را با موسسات و ادارات دولتی و خصوصی، پالایشگاه ها و مراکز صنعتی و تجاری به اتمام رسانیده است.
علل استفاده از چاه ارت یا سیستم ارت:
محفاظت از جان انسانها
محفاظت از تجهیزات
جلوگیری از تماس مستقیم جریان با انسان
حذف ولتاژهای اضافی
ممانعت از ولتاژهای ناخواسته و برخورد صاعقه
سیستم اتصال به زمین به بیان ساده تر همان چاه ارت می باشد. برای احداث سیستم اتصال به زمین نیاز به چاه ارت و سیم ارت و مواد کاهنده مقاومت زمین ( بنتونیت که به دو دسته بنتونیت اکتیو شده و بنتونیت معمولی)می باشد.
وظیفه اصلی سیستم ارت این است که جریان های الکتریکی که باعث صدمات خواهد شد را به زمین انتقال دهد.
در واقع شما تمامی دستگاه صنعتی و … را به زمین متصل می کنید تا مجموعه آسیب نبیند.
برای اینکه نشتی جریان در سیستم باعث برق گرفتگی نشود باید چنین سیستم زمینی را پیاده کنیم.
حتما باید دقت کنید تا اتصال تمام تجهیزات به سیستم زمین یا چاه ارت انجام شود. حتما عملیات تست چاه ارت را بعد فرایند کار انجام دهید تا بعدا عواقب ناگواری نداشته باشد.
گواهی نامه تست چاه ارت باید هر ساله توسط کارشناسان ایمنی و بهداشت وزارت کار صادر گردد.
