چاه ارت
ارت به معنی زمین بوده و نام دیگر آن سیستم اتصال به زمین است. وظیفه چاه ارت وصل کردن هر گونه جریان الکتریکی به زمین است که این عملکرد بیشتر برای جلوگیری از برق گرفتگی صورت می‌گیرد. به عبارتی بهتر، با وصل کردن تمام دستگاه‌های برقی صنعتی، مخابراتی و خانگی با سیم اتصال به چاه ارت یک سیستم ارتینگ را به وجود آورده‌ایم. هدف از اجرای سیستم ارتینگ جلوگیری از نشتی جریان الکتریکی و مدارات الکتریکی و جلوگیری از برق گرفتگی است که این مسئله در صنعت برق امر مهم و ضروری به حساب می‌آید.
در وصل کردن چاه ارت جریان الکتریکی باید دقت قابل توجهی انجام شود. در مواردی این سیم اتصال را به جای نادرستی متصل کرده‌اند که کار بسیار پر خطر و کشنده‌ایی است.
در هنگام اتصال کامل سیم‌های فاز به سیم ارت فیوز مربوط به آن فاز عمل کرده و جریان را قطع می‌کند و در هنگام اتصال کامل سیم نول به سیم ارت اگر مدار ارتینگ دارای فیوز محافظ جان (FI) باشد این فیوز از ۳۰ میلی آمپر نشتی جریان به بالا را قطع می‌کند و باعث قطع کامل جریان فاز و نول میشود.
لازم به ذکر است که سیم ارت و سیم نول به ظاهر از نظر اینکه بدون برق هستند بسیار به یکدیگر شبیه هستند ولی در عمل دو سیم مستقل از هم و عملکردی متفاوت از یکدیگر دارند و هیچگاه نمی‌توان از یکی بجای دیگری استفاده کرد.
سیستم ارتینگ امروزه کاربردی همانند خود برق را داراست و از اهمیت بسیار ویژه‌ای برخوردار است. چنانکه در مخابرات به سیستم‌های ارتینگ بسیار حساس و دقیق برای جلوگیری نویز در شبکه نیاز است و نیز در شبکه‌های انتقال و توزیع برق کاربرد فراوان دارد. شبکه‌های برق گیر بدون سیم ارت عملاً بلا استفاده هستند.
لزوم استفاده از سیستم ارت
به منظور حفاظت افراد و دستگاه‌ها، اضافه ولتاژهای تولید شده در بدنه که باعث صدمه دیدن دستگاه‌ها و افراد میشود، همچنین ولتاژهای بسیار زیاد و خطرناک ناشی از برخورد صاعقه با دآل‌های کامپیوتری را باید در جایی خنثی نمائیم. به همین منظور استفاده از سیستم ارت و حفاظت از تجهیزات بسیار لازم و ضروری است به علاوه با افزایش استفاده از سیستم‌های دیجیتالی و حساس، لزوم بازنگری در طراحی، نصب و نگهداری سیستم‌های حفاظتی گراندینگ وجود دارد.
انواع چاه ارت
- چاه ارت عمقی
- چاه ارت سطحی
چاه ارت عمقی
در چاه ارت عمقی به طور معمول یک چاه با عمق زیاد حفاری میشود و سیستم ارتینگ پیاده سازی میشود. البته در این روش باید بتوان در اطراف سایت، امکان حفاری چاه با اعماق زیاد را داشته باشیم.
چاه ارت سطحی
در چاه ارت سطحی زمانی که ما نمی‌توانیم چاه با اعماق وسیع حفاری کنیم کاربرد دارد و معمولاً تا عمق ۸۰ سانتیمتر قابل انجام است.
رو‌ش‌های اجرای سیستم چاه ارت
بطور کلی جهت اجرای ارت و سیستم حفاظتی دو روش کلی وجود دارد که ضمن بیان آنها، موارد استفاده و تجهیزات مورد نیاز هر روش و نحوه اجرای هر یک بیان میشود.
زمین عمقی
در این روش که یک روش معمول است از چاه برای اجرای ارت استفاده میشود.
زمین سطحی
در این روش سیستم ارت در سطح زمین برای مناطقی که امکان حفاری عمیق در آنها وجود ندارد و یا درعمق حدود ۸۰ سانتیمتر اجرا میشود.
روش زمین سطحی
روش مورد نیاز برای حفر چاه ارت با توجه به شرایط محیطی و وجود امکانات و تجهیزات انتخاب میشود. در مکانهایی که فضای لازم و امکان حفاری در اطراف سایت وجود داشته باشد، ارتفاع از سطح دریا پائین باشد مانند شهرهای شمالی و جنوبی کشور، پستی و بلندی محوطه سایت کم باشد و فاصله بین دکل و سایت زیاد باشد از روش زمین سطحی استفاده میشود. در این موارد با توجه به مزایای روش سطحی، اجرای ارت به این روش ارجحیت دارد.
اجرای ارت به روش عمقی
انتخاب محل چاه ارت
چاه ارت را باید در جاهایی که پایینترین سطح را داشته و احتمال دسترسی به رطوبت حتی‌الامکان در عمق کمتری وجود داشته باشد و یا در نقاطی که بیشتر در معرض رطوبت و آب قرار دارند مانند زمین‌های چمن، باغچه‌ها و فضاهای سبز حفر نمود.
عمق چاه
با توجه به مقاومت مخصوص زمین، عمق چاه از حداقل ۴ متر تا ۸ متر و قطر آن حدوداً ۸۰ سانتیمتر می‌تواند باشد. در زمین‌هایی که با توجه به نوع خاک دارای مقاومت مخصوص کمتری هستند مانند خاک‌های کشاورزی و رسی، عمق مورد نیاز برای حفاری کمتر بوده و در زمین‌های شنی و سنگلاخی که دارای مقاومت مخصوص بالاتری هستند، نیاز به حفر چاه با عمق بیشتر است. در صورتی که تا عمق ۴ متر به رطوبت نرسید و احتمالاً در عمق بیشتر از ۶ متر به رطوبت نخواهد رسید. حفر چاه نباید بیشتز ا۶ متر باشد.
شرایط استفاده از چاه ارت سطحی و روش راه اندازی آن
- از نظر مکانی به مکانهایی که حداقل فضایی باید در اطراف سایت وجود داشته باشد تا امکان اجرای چاه ارت سطحی ممکن باشد.
- از نظر ارتفاعی باید از سطح دریا پایین تر باشد.
- اطراف سایت دارای پستی و بلندی‌های کمی باشد.
- بین دکل و سایت تقریباً یک فاصله‌ی زیادی وجود داشته باشد.
اهداف بکارگیری سیستم ارتینگ یا گراندینگ
- حفاظت و ایمنی جان انسان
- حفاظت و ایمنی وسایل و تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی
- فراهم آوردن شرایط اید‌ه‌ال جهت کار
- جلوگیری از ولتاژ تماسی
- حذف ولتاژ اضافی
- جلوگیری از ولتاژهای ناخواسته و صاعقه
- اطمینان از قابلیت کار الکتریکی
نکات عمومی و مهم در خصوص سیستم‌های ارت
نکاتی که در سیستم‌های ارت باید رعایت شود و در صورت عدم رعایت موجب ایجاد خرابی و اشکالات عمده در سیستم ارت میشود. به شرح زیر است.
- می‌بایست تمامی اتصالات با مفتول برنج یا نقره جوشکاری شود.
- ازهر پایه دکل‌های خود ایستا، فونداسیون دکل توسط سیم مسی و بست مخصوص و پای دکل توسط جوشکاری به سیستم ارت متصل شود.
- تمامی کابل‌های ورودی به سالن دستگاه توسط بست گراند به بدنه دکل و ابتدای دیوار افقی (بعد از محل خم شدن کابل) زمین شوند.
- به هیچ عنوان در روی دکل، جوشکاری صورت نگیرد.
- اگر سیستمی ازقبل اجرا شده باشد، سیستم قدیم به جدید در عمق خاک متصل شوند.
- سیم ارت در روی زمین باید با روکش و سیم داخل کانال‌ها باید بدون روکش و مستقیم کشیده شود.
- پر کردن کانال باید با خاک سرند شده کشاورزی یا خاک نرم انجام شود.
- از هر دستگاهی جداگانه سیم ارتی به شینه متصل گردد (قطر و طول شینه گراند بستگی به تعداد انشعابات آن دارد).
- جهت استفاده ترانسفورماتور برق شهر در ایستگا‌ه‌های مخابرات بایستی گراند جداگانه اجرا شود.
- در سایت‌های کامپیوتری جهت اجرای سیستم زمین حتی‌المقدور بایستی از یک زمین با سطح یکنواخت (بدون شیب) استفاده نمود.
چالش‌های موجود در سیستم چاه ارت
سیستم چاه ارت در شبکه‌های انتقال و توزیع برق کاربرد فراوان دارد. به طوری که می‌توان گفت شبکه‌های برق بدون سیم ارت عملاً بدون استفاده هستند. از عمده چالش‌های موجود در سیستم چاه ارت سولفاته شدن صفحه مسی چاه ارت است که باعث کاهش رسانایی الکتریکی آن میشود و در نتیجه جریان الکتریکی به زمین بطور مناسب انتقال نمی‌یابد. از دیگر چالش‌های موجود عدم رسانایی مناسب بنتونیت مورد استفاده در سیستم چاه ارت است. مهمترین عملکرد بنتونیت مورد استفاده در سیستم چاه ارت ایجاد یک سطح تماس هادی با خاک و فرو رفتن در خلل و فرج خاک برای اتصال بهتر است. صفحه مسی مورد استفاده بطور مستقیم با بنتونیت در تماس بوده و به مرور زمان دچار خوردگی و پوسیدگی میشود. همچنین بنتونیت نیز در اثر گذشت زمان رسانایی خود را از دست داده و باعث ایجاد مشکلاتی در زمین شدن تجهیزات میشود.
از دیگر چالش‌های موجود در سیستم چاه ارت می‌توان به خوردگی جو‌ش‌ها در اثر رطوبت ایجاد شده توسط محیط و خاک اشاره کرد. این خوردگی با مرور زمان بوجود آمده و باعث قطع شدن اتصالات میشود.
کاربرد فناوری نانو در سیستم چاه ارت
فناوری نانو به وسیله گرافیت و نانو کربن می‌تواند خاصیت هدایتی خاک مورد استفاده در چاه ارت را افزایش داده و باعث اطمینان حاصل کردن از اتصال به زمین شود. همچنین با استفاده از فناوری نانو می‌توان در ساخت الکترولیت جبرانی برای احیای چا‌ه‌های ارت از کار افتاده، استفاده کرد. فناوری نانو امروزه در ساخت بنتونیت مورد استفاده در چاه ارت نیز کاربرد دارد.