سیستم ارت و صاعقه گیر (2)

محاسبه مقاومت الکترود زمین

1-میل سطحی:

این میل تشکیل شده از یک یا چند سیم مفتولی یا تسمه و یا طناب فولادی روی اندود که در عمق کم (حدود 50 سانت متر تا 100 سانتی متر) در زمین چال می شود. وممکن است به صورت ساده (خطی),اشعه ای (پنجه ای ),کمربندی,غربالی ویا ترکیبی از آن ها باشد.

طول یا ابعاد میل سطحی بستگی به مقدار گسترده مورد نیاز دارد.

مقاومت گسترده میل سطحی ساده (خطی) را می توان در شرایطی که زمین تا سطح میل یخ زده باشد اگر رابطه زیر را محاسبه کرد:

مقاومت گسترده میل گرد ساده بر حسب اهم R

قطر میل برحسب متر d:طول میل برحسب متر و L

استفاده شود در رابطه فوق bاگر ازمیل تسمه ای به پهنای

مثال: یک میل سطحی از تسمه  تخت فلزی بطول  L=100m وپهنای  b=2 cmکه در عمق یک متری زمین یک متری زمین چال شده است در صورتیکه مقاومت مخصوص زمین  .mΩp=100  باشد برابر با

در صورتیکه سطح مقطع میل سطحی از 100 سانتی متر مربع بزرگتر باشد.میتوان برای تعیین مقاومت گسترده میل از رابطه ساده روبرو استفاده کرد

میل سطحی بهتر است کاملا صاف و افقی در زمین قرار گیرد و در صورتیکه میل دارای انشعاب هایی می باشد (مثل پنجه ای )باید بخاطر جلوگیری از اثر متقابل اشعه ها بر یک دیگر زاویه  بین اشعه ها از 60 درجه کمتر نشود.به عبارت دیگر تعداد اشعه ها نباید از 6 عدد تجاوز کند . معمولا در پست های فشار قوی از 4 اشعه با زاویه 90درجهاستفاده می شود

در این صورت مقاومت  گسترده میل از رابطه زیر بدست می آید.

اگر از میل غربالی یا توری استفاده می شود.بهتر است که عرض توری حداقل برابر صفرنصف طول باشد.

متناسب با خانه های غربال برابر است با K   طول و عرض میل غربالی است و فاکتور B,L  و

2-میل عمقی :

این میل که در اعماق زمین چال می شود بر دو نوع است.میل میله ای و میل صفحه ای.

الف: میل میله ای :

که تشکیل شده از یک میله .لوله- یا هر پروفایل دیگری از آهن سفید که بطور عمودی در زمین کوبیده می شود و طول و تعدادی  آن بستگی به مقاومت گسترده لازم دارد. مقاومت گسترده یک میل میله ای بر حسب اهم برابر است با

که

قطر لوله یا مفتول برحسب متر می باشدD طول میل برحسب متر                                                     h

ب) میل صفحه ای

میله صفحه ای از ورق آن روی اندود(آهن سفید)ویا مسی به ضخامت 3 میلی متر تشکیل شده و بطور عمودی در زمین چال می شود.

می باشد .5m×1m ویا 1m×1m ابعاد آن متناسب با مقاومت گسترده لازم

در موقع قرار دادن صفحه در زمین باید دقت کرد که لبه بالای صفحه حداقل یک متر زیر سطح زمین قرار گیرد. در این صورت مقاومت گسترده میل صفحه ای برابر است

عرض صفحه است A که در آن

ج)الکترود گرافیکی:

الکترود های ارتقاء یافته برای خاک های کم رسانا و هدایت الکتریکی پایین (الکترود گرافیتی ) .گرافیت به علت خاصیت انتقال حرارتی و الکتریکی بالا در برابر مواد شیمیایی غیرقابل آسیب با خنثی عمل می کند.وبعنوان الکترود زمین خوب عمل می نماید.(به علت قابلیت نفوذ یکنواخت آن درون صخره های سنگی ).این الکترود نوعی هسته ی گرافیکی سخت است که بایک لایه املاح (نمک) وپودر گرافیت اطرافش پوشانده شده است ودر عین حال مانع وارد شدن آسیب های مکانیکی در حین نقل وانتقال یا نصب می شود ونیز رسانای الکترود ا بالا می برد.

همین عملکرد در مورد نفوذ پذیری مورد استفاده قرار می گیرد.میله اتصال تست نصب شده درون چاه ارت توسط سیم مسی به قطر 8-10 میلیمتر وبا تسمه  مسی به ابعاد2×30میلیمتر محکم می شود. جهت افزایش دوام وکارایی الکتود گرافیتی .گودال می بایست از خاک گرافیت و پودر خاص گرافیت جهت اتصال زمینی پر شود.

روش های اتصال سیم ارت به زمین

روش کوبیدنی (میله ای- الکترودی)

این روش بیشتر در مکان های که باعث سست بودن خاک و امکان کندن چاه نباشد می توان الکترود را در زمین کوبید در این روش چون امکان کوبیدن یک میله بلند مثلا 10یا 15  متری مشکل است از چند میله کوتاه  که به صورت دایره ای وبه فاصله حداقل 2.5 تا 3 متر می باشد کوبیده و در نهایت آنها ا به صورت موازی به هم اتصال داد.

روش دفنی :

از این روش در زمین هایی که حفر چاه ویا دفن کردن هادی امکان داشته باشد استفاده می شود. وبه دو صورت سطحی و عمقی می باشد.

استفاده از چاه ارت(صفحه ای-مشبک-کلافی)

سطحی که بیشتر در زمین های مردابی ویا به صورت کانال روی زمین (تسمه ای ,پاغازی,سیم خوابیده شده)در این موارد عمیق دفن معمولا 0.5 متر انتخاب می شود

سیم اتصال زمین سیار

از این روش بیشتر در هنگام  کار بر روی شبکه هوایی استفاده می کنند

اتصال زمین های سیار باید از سیم های لخت مسی افشان وقابل انعطاف ساخته شده باشند.ودارای استقامت حرارتی لازم جهت اتصال کوتاه باشند.

سطح مقطع سیم اتصال زمین سیاراز فرمول زیر بدست می آید

حداکثر جریان پایدار اتصال کوتاه دستگاه برحسب آمپر I  سطح مقطع هادی برحسب میلیمتر مربع        s

بیشترین زمان عملکرد رله های دستگاه برحسب ثانیه که به هرحال سطح مقطع مذکور نباید از 25میلیمتر مربع کمتر باشد T

تمام هادی های اتصال زمین سیار (جهت  اتصال کوتاه تمام فاز ها و وصل به سیستم زمین) باید دارای گیره های مخصوص باشد.

1-مجموعه اتصال زمین سیار باید شماره گذاری شوند و درمحل مشخص نگهداری شوند.(به علت اینکه در پایان کار یا در موقع تعمیر اجزایی فراموش نشود)

2- قطع و وصل کردن سکسیونرهای اتصال زمین  و همچنین اتصال سیار باید طبق نقشه اجرایی انجام شود.

3- باز وبست کردن اتصال زمینهای سیار در ایستگاه های با ولتاژبالای 1000ولت باید توسط دو نفر انجام پذیرد.

4- بستن اتصال زمین سیار را بایستی بلافاصله پس از کنترل نبودن ولتاژانجام داد.

شرایط انتخاب میله ها:

درانتخاب نوع میله ها باید به مواد موجود درخاک توجه کرد و آنگاه درمورد گالوانیزه بودن ویا دارای روکش دار بودن ونوع فولادی و….. توجه داشت

مشکلات میله ها:

مشکلات استفاده از الکترود های میله ای عبارت است از

3_کوبیدن آن ها در داخل زمین مخصوصا زمانی که بخواهیم تعداد بیشترویا به طول بزرگ تر در زمین بکوبیم.

4_خورندگی و پوسیدگی آنها باگذشت زمان

5_اثرات املاح و مواد شیمیایی موجود در خاک بر روی آنها

انواع صفحه ها:

صفحات معمولا قبلا از جنس آهن وبعد ها ازجنس مس و گاها” از صفحات  مسی روکش داده شده بابعضی ازآلیاژها استفاده می شود.

روش اتصال سیم به صفحه:

سیم ارت را به روش های ذیل به صفحه اتصال دهند.

1_در گوشه هاو یا در وسط صفحه سوراخی تعبیه می کنند وبعد سیم ارت را به صورت کمربندی از سوراخ گوشه ها عبور داده وبعد در سوراخ وسطی به پیچ و مهره محکم به صفحه می بندند.(باید توجه کرد که برای جلوگیری کردن از خوردگی به دلیل خاصیت قطبی بودن دو فلز مختلف باید جنس پیچ ها از جنس صفحه باشد)

2_محل اتصال بین صفحه وسیم را جوش مخصوص می دهند.

روش های قرار دادن صفحه در چاه:

صفحه را می توان به دو صورت در داخل چاه قرار داد.

1_به صورت عمودی :که بهترین روش می باشد به دلیل اینکه هر دو طرف صفحه همیشه به یک اندازه باخاک در تماس است.

2_به صورت افقی: دراین روش چون نمک ویا ذغال سنگ با گذشت زمان حل می شوند.و درزیر صفحه حفره ای کوچک تشکیل شده و مقاومت آن قسمت زیاد می شود ودر تماس کمی با خاک قرار می گیرد.به همین دلیل از این روش در زمانی که ازنمک و ذغال بکار می رود کمتر استفاده می کنند.

محاسبه تعداد چاه ارت

برای محاسبه تعداد چاه های اتصال زمین لازم است مقاوت حداکثر مجاز سیستم اتصال زمین با الکترود مشخص را از رابطه زیر بدست آورد.

مقاومت هر چاه اتصال زمین برحسب اهمR

مقاومت مخصوص اکتریکی زمین برحسبƿ

قطر الکترود مورد نظر برحسب سانتی مترD

طول الکترود مورد نظر برحسب سانتی مترL

روش پرکردن چاه ارت

چاه ارت را به سه روش می توان پر کرد

1. بااستفاده از نمک وذغال به صورت لایه لایه (وش سنتی)
2. بااستفاده از نمک وذغال به صورت مخلوط (روش سنتی)
3. با استفاده از مواد مخصوص و کاهنده مقاومت زمین(که اخیرا رایج پیدا کده است)

روش کاهش مقاومت  چاه ارت

1-  بااستفاده از موادی که ضریب هدایت آنها بیشتر ا نمک وذغال است

2- با استفاده از حفظ رطوبت خاک

روش های حفظ رطوبت و جلوگیری از افزایش مقاومت چاه

_ احداث چاه در باغچه و محل های چمن کاری شده

_ احداث چاه در زیر ویا نزدیکی ناودانی آب باران

_ قرار دادن اولیه پلیکا به صورت مورب وپر از ماسه و سوراخ دار در داخل چاه

انواع کار برد های چاه ارت

1_  حفاظتی

2_  اکتریکی

2.1_ رعد وبرق

2.2_ میدانهای مغناطیس

چاه ارت

شکل کلی چاه ارت 

جهت جلوگیری از بارهای اضافی ومخرب روی سیستم برقی,سیستم زمین یا ارت باید برقدار شود دراین سیستم,نول واقع یه چاه ارت توسط کابل مسی مرتبط می شود شرایط ایجاد ارت استاندارد به صورت ذیل می باشد:

1_حفر چاه تا رسیدن به خاک نم دار بایستی انجام شود

2_پودر ذغال و نمک (کلیرید سدیم) به نسبت یک به دو (هرکیلو گرم ذغال دوکیلو گرم نمک) به مقدار 40کیلوگرم درچاه ریخته شود (این مواد با مقاومت خاک نسبت عکس دارند وکم وزیاد کردن این مواد مقاومت خاک را زیاد ویا کم می گرداند)

3_صفحه ی مسی به اندازه 50×50 سانتی متر وبه قطر 1 سانتی متر به صورت تیغه ای (عمودی)روی نمک وذغال قرار می گیرد.

4_ سیم مسی به قطر 50میلیمتر توسط کابلشو مسی وپیچ ومهره مخصوص از جنس مس جهت جلوگیری از پوسیدگی و زنگ زدگی به صفحه مسی متصل شود.

5_لوله پلیکا به قطر 4ا 6 سانتی متر در کنار ویا بصورت مورب در چاه قرارمی گیرد.لازم به توجه است.سوراخهای متعددی در بدنه لوله ها ایجاد شده تا اطراف لوله وچاه را مرطوب گداند.

6_در پایان نیز چاه باخاک رس و نرم پر می شود.

7_مقاومت چاه بااستفاده از دستگاه ارت سنج باید زیر 2 اهم باشد.

انواع مواد کاهش دهنده مقاومت چاه

1.لوم

2.مارکونیت

3.ماده سان ارت

4.بنتونیت

الف) بنتونیت میکرونیزه

ب) بنتونیت اکتیب دار

5.خاکستر سفی

GMI.6

1. ژل افزاینده هدایت الکتریکی
2. مواد صاعقه گیر زمین
3. مواد کاهنده مقاومت الکتریکی زمین

MEG .10مواد ازاینده اثر زمین

GEM.11

12.خاک کاهنده مقاومت زمین

13.پودر هادی الکترسیته (رسانا)

AZP.14 مواد کاهنده مقاومت الکتریکی زمین آذر پاد

16.تونسیل ارت مخصوص چاه ارت

17. نمک و ذغال خاک ذغال موزاک خاک ذغال پود_ نمک

 _نمک صنعتی

 _نمک شکری

 _نمک شکلاتی