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 كامل سيم‌های فاز به سيم ارت فيوز مربوط به آن فاز عمل كرده و جريان را قطع می‌كند و در هنگام اتصال كامل سيم نول به سيم ارت اگر مدار ارتينگ دارای فيوز محافظ جان (FI) باشد اين فيوز از ۳۰ ميلی آمپر نشتی جريان به بالا را قطع می‌كند و باعث قطع كامل جريان فاز و نول میشود.
لازم به ذكر است كه سيم ارت و سيم نول به ظاهر از نظر اينكه بدون برق هستند بسيار به يكديگر شبيه هستند ولی در عمل دو سيم مستقل از هم و عملكردی متفاوت از يكديگر دارند و هيچگاه نمی‌توان از يكی بجای ديگری استفاده كرد.
سيستم ارتينگ امروزه كاربردی همانند خود برق را داراست و از اهميت بسيار ويژه‌ای برخوردار است. چنانكه در مخابرات به سيستم‌های ارتينگ بسيار حساس و دقيق برای جلوگيری نويز در شبكه نياز است و نيز در شبكه‌های انتقال و توزيع برق كاربرد فراوان دارد. شبكه‌های برق گير بدون سيم ارت عملاً بلا استفاده هستند.
لزوم استفاده از سيستم ارت
به منظور حفاظت افراد و دستگاه‌ها، اضافه ولتاژهای توليد شده در بدنه که باعث صدمه ديدن دستگاه‌ها و افراد میشود، همچنين ولتاژهای بسيار زياد و خطرناک ناشی از برخورد صاعقه با دآل‌های کامپيوتری را بايد در جايی خنثی نمائيم. به همين منظور استفاده از سيستم ارت و حفاظت از تجهيزات بسيار لازم و ضروری است به علاوه با افزايش استفاده از سيستم‌های ديجيتالی و حساس، لزوم بازنگری در طراحی، نصب و نگهداری سيستم‌های حفاظتی گراندينگ 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 كلی جهت اجرای ارت و سیستم حفاظتی دو روش كلی وجود دارد كه ضمن بیان آنها، موارد استفاده و تجهیزات مورد نیاز هر روش و نحوه اجرای هر یک بیان میشود.
زمین عمقی
در این روش كه یک روش معمول است از چاه برای اجرای ارت استفاده میشود.
زمین سطحی
در این روش سیستم ارت در سطح زمین برای مناطقی كه امكان 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 امكان حفاری در اطراف سایت وجود داشته باشد، ارتفاع از سطح دریا پائین باشد مانند شهرهای شمالی و جنوبی كشور، پستی و بلندی محوطه سایت كم باشد و فاصله بین دكل 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 بايد در جاهايی که پايينترين سطح را داشته و احتمال دسترسی به رطوبت حتی‌الامكان در عمق کمتری وجود داشته باشد و يا در نقاطی که بيشتر در معرض رطوبت و آب قرار دارند مانند زمين‌های چمن، باغچه‌ها و فضاهای سبز حفر نمود.
عمق چاه
با توجه به مقاومت مخصوص زمين، عمق چاه از حداقل ۴ متر تا ٨ متر و قطر آن حدوداً ٨٠ سانتيمتر می‌تواند باشد. در زمين‌هايی که با توجه به نوع خاک دارای مقاومت مخصوص کمتری هستند مانند خاک‌های کشاورزی و رسی، عمق مورد نياز برای حفاری کمتر بوده و در زمين‌های شنی و سنگلاخی که دارای مقاومت مخصوص بالاتری هستند، نياز به حفر چاه با عمق بيشتر است. در صورتی که تا عمق ۴ متر به رطوبت نرسيد و احتمالاً در عمق بيشتر از ۶ متر به رطوبت نخواهد رسيد. 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 بكارگيری سيستم ارتينگ يا گراندينگ
- حفاظت و ايمنی جان انسان
- حفاظت و ايمنی وسايل و تجهيزات الكتريكی و الكترونيكی
- فراهم آوردن شرايط ايد‌ه‌ال جهت کار
- جلوگيری از ولتاژ تماسی
- حذف ولتاژ اضافی
- جلوگيری از ولتاژهای ناخواسته و صاعقه
- اطمينان از قابليت کار الكتريكی
نكات 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 جوشكاری شود.
- ازهر پایه دكل‌های خود ایستا، فونداسیون دكل توسط سیم مسی و بست مخصوص و پای دكل توسط جوشکاری به سیستم ارت متصل شود.
- تمامی كابل‌های ورودی به سالن دستگاه توسط بست گراند به بدنه دكل و ابتدای دیوار افقی (بعد از محل خم شدن كابل) زمین شوند.
- به هیچ عنوان در روی دكل، جوشكاری صورت نگیرد.
- اگر سیستمی ازقبل اجرا شده باشد، سیستم قدیم به جدید در عمق خاك متصل شوند.
- سیم ارت در روی زمین باید با روكش و سیم داخل کانال‌ها باید بدون روكش و مستقیم كشیده شود.
- پر كردن كانال باید با خاك سرند شده كشاورزی یا خاك 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 یك زمین با سطح یكنواخت (بدون شیب) استفاده نمود.
چالش‌های موجود در سیستم چاه ارت
سیستم چاه ارت در شبكه‌های انتقال و توزيع برق كاربرد فراوان دارد. به طوری که می‌توان گفت شبكه‌های برق بدون سيم 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.
