در سیستم های ارت و چاه های احداثی جهت دفن الکترود مس (به ویژه الکترود های صفحه ای) تلاش می شود جهت انتقال بهتر جریان الکتریکی و کاهش مقاومت زمین از مخلوط خاک هایی استفاده شود که دارای توانایی بالاتری در انتقال جریان باشند.
به این وسیله راندمان تخلیه جریان الکتریکی کل سیستم ارت را افزایش دهند.
در سیستم سنتی برای دستیابی به این قابلیت از مخلوط خاک رس، کود، نمک و زغال استفاده می شد.
طی چند سال اخیر برخی از تولید کنندگان اقدام به ارائه خاک های فرآوری شده نموده اند.
مکمل کاهنده چاه ارت (ERS) :
مکمل کاهنده ارت با نام تجاری ( ERS (EARTH REDUCING SUPPLEMENT محصول شرکت پیشرو الکتریک غرب میباشد.
ERS بصورت محلولی از نانو ذرات مواد معدنی است .
ERS دارای مقاومت ویژه ای بمراتب پایین تر از پودر بنتونیت میباشد.
این محصول در هنگام اجرای چاه ارت بعنوان یک مکمل کاهنده به بنتونیت اضافه میشود.
با حضور این مکمل در کنار بنتونیت میتوانیم به سادگی حتی در:
مناطق کوهستانی و کاملا سنگی،
مناطق ساحلی و مجاور رودخانه ها،
مناطق خشک و بیابانی،
شاهد کاهش چشم گیر مقاومت الکتریکی چاه ارت باشیم و به مقدار اهم مطلوب برسیم.
روش استفاده:
پس از آماده شدن ملات بنتونیت مکمل ERS را اضافه نموده و خوب بهم بزنید،سپس مخلوط آماده شده را در کنار الکترود ارت بریزید.
جهت هر چاه ارت حداقل ۲ گالن مکمل ERS لازم است.
جهت چاه های ارت قدیمی با اهم بالا مکمل ERS را از طریق لوله شارژ آب به چاه اضافه کنید.
با توجه به اینکه مکمل ERS ترکیبی از چندین نوع نانو ذرات و میکرو ذرات میباشد لازم است قبل از مصرف مکمل را خوب تکان دهید.
قیمت مکمل کاهنده چاه ارت(ERS)
ERS بصورت گالن های ۲ لیتری تولید و هر گالن به مبلغ ۹۵۰۰۰تومان ارائه میگردد.
خاک کاهنده ۱T-K محصول شرکت آکان با فرمولاسیون جدید از توان جریان و جذب و نگهداری رطوبت به نسبت بالایی برخوردار است و در تولید این خاک از مواد ذیل استفاده شده است :
۱-بنتونیت میکرونیزه:
بنتونیت نوعی خاک کانی می باشد که به خودی خود و در شکل کلوخه نیز توان جذب بالایی نسبت به سایر کانی ها دارد و پس از آسیاب شدن این قابلیت افزلیش می یابد.
بنتونیت میکرونیزه استفاده شده در خاک ۱T-Kبراساس استاندارد OCMA آمریکا تولید و کاملاً میکرونیزه می شود و حداقل ۷/۱ برابر بیشتر از بهترین نمونه های میکرونیزه موجود در بازار توان جذب آب دارد.
۲-نمک گرانول:
نمک از عوامل مؤثر الکترولیت در چاه ارت می باشد و روان کننده عبور جریان برق است.
نمک گرانول به علت بلوری بودن در دوره زمان دیرتری حل شده و در نتیجه امکان فرار این ماده اصلی از ترکیب خاک بسیار کاهش می یابد.
۳-زغال صنعتی میکرونیزه:
زغال در ترکیبات چاه ارت علاوه برجذب و نگهداری رطوبت، در ترکیب با نمک به عنوان عامل نگهدارنده نمک در مخلوط خاک عمل کرده و عمر مفید سیستم ارت را افزایش می دهد و در خاک ۱T-K زغال به شکل میکرونیزه استفاده می شود.
و با توجه به مخلوط یکنواخت شده فراوانی یکسان آن در تمامی حجم خاک به بهترین نحو ممکن با گرانول نمک ترکیب و ضمن حفظ رطوبت، عمل الکترولیت را به شکل پایدار به انجام می رساند.
ضمناً از وظایف دیگر زغال جلوگیری نسبی از خوردگی الکترود مس می باشد.
۴-پودر فلزات:
فلز پودر شده از عوامل مهم در انتقال جریان برق و کاهش مقاومت زمین می باشد که بر خلاف اغلب خاک های کاهنده از اجزاء الزامی ترکیب خاک کاهنده ۱T-K می باشد.
براساس فرمولاسیون ثابت شامل مواد مشروحه فوق با کیفیت عالی اقدام به تولید خاک کاهنده مقاومت زمین ۱T-K میشود.
این محصول با استفاده از ماشین آلات مربوطه کاملاً میکرونیزه و مخلوط شده و در بسته بندی های دو لایه به وزن Kg 15 جهت مصرف ارایه می گردد .
این محصول در تمامی زمین های با مقاومت بالا قابل استفاده می باشد.
۵-GIM)GEM :
مواد کاهنده مقاومت الکتریکی زمین GEM / GIM
مواد کاهنده ی مقاومت الکتریکی زمین از نوع مواد با هدایت الکتریکی بالا هستند،
در گذشته تنها ویژگی ی، کاهش دادن مقاومت الکتریکی مورد توجه قرار گرفته بود بنابراین از ترکیباتی مانند نمک و زغال بسیار استفاده می شد.
حتی استفاده از این ترکیبات به دستور العمل ها و اسپک های برخی از سازمانها نیز راه یافته بود.
اما با گذشت زمان اثرات نامطلوب خوردگی، ناپایداری مقاومت و تغییرات فصلی آن و همینطور آلایندگی محیط زیست اهمیت خود را نشان داد.
از آن پس طراحان به فکر استفاده از مواد جاذب رطوبت بر پایه خاکهای معدنی (Clay Based) افتادند که ساده ترین آنها خاک رس و بنتونیت سدیم بود.
با پیشرفت دانش و مشخص شدن همه جوانب کاربری و نیازمندیهای عملکرد مواد کاهنده، عاقبت ویژگیهای مورد نیاز در قالب استاندارد تدوین گردید.
پس از انتشار استاندارد عملا کاربری مواد ذکر شده قبلی( مانند بنتونیت و نمک و زغال) بسیار محدود گردید.
چرا که این مواد در رده مواد غیر استاندارد قرار می گرفتند.
بنابراین نسل جدیدی از مواد کاهنده به عرصه بازار وارد گردید، که از مواد با پایه کربن (Carbon Based) می توان به عنوان رایج ترین آنها یاد کرد.
ویژگی اصلی مواد کاهنده استاندارد:
مقاومت الکتریکی کم ،
خورنده نبودن ،
پایداری شیمیایی بالا،
شسته نشدن،
نوسان کم مقاومت حاصله،
و عدم آلایندگی محیط زیست می باشد.
GEM از مرغوبترین اینگونه مواد می باشد که در تمام شرایط خاص زمین قابل استفاده است.
GEM ترکیبی از انواع مواد معدنی و شیمیایی با ضریب هدایت الکتریکی بسیار بالا و در عین حال خنثی می باشد که برای پر کردن اطراف هادی های ارت استفاده می شود.
GEM به دلیل داشتن ترکیبات خاص، مقاومت الکتریکی زمین را به مقدار زیادی کاهش داده و موجب ارتقای کارایی و عملکرد سیستم های ارتینگ می شود.
بیشترین موارد استفاده از مواد فوق در مناطقی می باشد که مقاومت الکتریکی مخصوص خاک زمین در آن مناطق بسیار بالا باشد.
و احتمال شسته شدن سایر مواد کاهنده مقاومت الکتریکی زمین (بنتونیت و …) توسط آب‌های سطحی زیاد است.
واتصال الکتریکی بین هادی ارت و خاک زمین بسیار کم می باشد.
در زیر نمونه‌هایی از نوع خاک و زمین‌هایی را ملاحظه می نمایید که GEM بیشترین استفاده و کارایی را در آن مناطق دارد.
زمین‌های صخره‌ای
خاکهای سنگلاخی
مناطق کوهستانی
خاکهای شنی
– خاکهای ماسه‌ای مرطوب(ساحل دریا و…)
– خاکهای ماسه‌ای خشک(صحرا و …)
– مناطقی که تغییرات رطوبت و درجه حرارت خاک در آنها بسیار زیاد می باشد (تغییرات جوی در فصول سال)
ویژگی ها ی GEM
– مقاومت موثر (۱۰-۰) اهم – سانتیمتر(حدود ۳۰ برابر کمتر از بنتونیت و ۲ برابر کمتر از سایر موارد مشابه)
– بدون خورندگی هادی ارت
– مقاوم در برابر شسته شدن توسط آب‌های سطحی (حل مشکل شبکه های ارت افقی کوهستانی و زنگ زدن در زمان بارندگی)
– دارای خاصیت اسفنجی و جذب رطوبت بسیار زیاد آب های اطراف خود(حل مشکل در مناطق خشک و مناطقی با تغییرات زیاد شرایط جوی و…).
– بدون نیاز به نگهداری و تزریق آب و نمک بصورت دوره ای و فصلی
– ماندگاری بسیار بالا
– ثابت بودن مقاومت الکتریکی اولیه در مرور زمان و تغییر نکردن آن به دلیل شرایط جوی (گرما، سرما، تغییرات سطح آب منطقه و …).
– کاهش قابل ملاحظه مقدار ماده مصرفی از لحاظ حجمی (کمتر از نصف سایر موارد مشابه و سنتی)
– دارای دوام و استقامت در مقابل هوازدگی و آب‌های سطحی
– سهولت در انجام عملیات اجرایی و صرفه جویی در زمان
– کمتر کردن مقدار استفاده از هادی های ارت و کاهش ابعاد شبکه های زمین.
– قابل استفاده در انواع روش‌های اجرایی سیستم زمین (الکترود میله ای ارت، افقی و سطحی ،صفحه ومش)
– سازگار با محیط زیست
مقاومت الکتریکی خاک در زمین به نوع ترکیبات آن، مقدار رطوبت و درجه حرارت آن بستگی دارد.
روش اجرایی کانال افقی
– کانالی به عرض حداقل ۱۰ سانتیمتر و عمق ۷۵ سانتیمتر حفر نمایید (در صورتی که سطح یخ زدگی زمین بالا باشد می بایست از عمق قید شده حفاری شود تا به زیر سطح مذکور رسید.)
– ته کانال را حداقل به ضخامت ۵ سانتیمتر GEM قرار دهید.
– هادی ارت (تسمه یا سیم مسی لخت) را بر روی GEM قرار دهید.
– روی هادی را دوباره با GEM تا ارتفاع حداقل۵ سانتیمتر پر نمایید.(توجه به این نکته حائز اهمیت می باشد که تمامی هادی باید با GEM پوشیده شود.)
– روی GEM را با خاک سرنده شده تا ضخامت حداقل ۱۵ سانتیمتر بپوشانید و خاک را کوبیده و سفت نمایید.
– مابقی ارتفاع کانال را با خاک تخلیه شده از آن بطور کامل پر کنید.
روش اجرایی الکترود ارت
– حفره ای به قطر ۱۵ سانتیمتر کمتر از طول الکترود ارت حفر نمایید.
– الکترود ارت را در داخل حفره قرار داده و در صورت امکان به اندازه ۱۵ سانتیمتر در داخل زمین بکوبید بطوری که انتهای الکترود از سطح زمین حدود ۱۵ سانتیمتر پایین‌تر باشد.
در این زمان هر گونه اتصال هادی ارت (تسمه یا سیم) به الکترود را انجام دهید. (جوش احتراقی Exothermic Welding یا کلمپ)
– GEM را با آب مخلوط نمایید(۳-۴ لیتر برای هر بسته ۱۵ کیلوگرمی) و آن را به دور الکترود ارت ریخته و بکوبید تا تمامی حفره تا سر الکترود بطور کامل پوشیده شود.
– مابقی حفره را با خاکی که از حفره تخلیه شده است پر نمایید( می توان از دریچه‌های مخصوص نیز برای دسترسی های بعدی استفاده نمود.)
روش اجرایی صفحه (چاه ارت)
– چاله‌ای به قطر ۳۰ سانتیمتر بیشتر از عرض صفحه حفر نمایید. (در صورت امکان عمق چاله به اندازه ای باشد تا به نم نسبی زمین برسد)
هادی ارت (سیم مسی یا تسمه مسی) را حداقل در دو نقطه توسط جوش احتراقی Exothermic Welding به صفحه اتصال دهید.
– GEM را با آب مخلوط نمائید (۳-۴ لیتر برای هر بسته ۱۵ کیلوگرمی).
– حفره را حداقل با ۱۰ سانتیمتر GEM پر نمایید.
– صفحه را بطور عمودی بر روی GEM قرار دهید.
– چاله را با GEM به گونه‌ای پر نمائید تا حداقل ۱۰ سانتیمتر بالای صفحه از GEM بطور کامل پوشیده شود.
– مابقی چاله را با خاک نباتی تا حدود ۵۰ سانتی متر از سطح زمین پر نمائید (استفاده از دریچه دسترسی در ۵۰ سانتی متر سطح زمین توصیه می شود.)
راهنمای کاربرد خاک کاهنده مقاومت زمین ۱T-K
-
چاهی با قطر تقریبی ۳۰سانت بیشتر از عرض صفحه ارت و عمق حداقل ۷ متر حفر شود.
-
عمق چاه می بایست حتماً درحدود ۱ متر در رطوبت طبیعی خاک نفوذ کرده باشد.
-
سیم ارت حداقل در ۲ نقطه به صفحه متصل شود به طوری که قادر باشد صفحه را معلق در چاه نگه دارد.
-
صفحه ارت به شکل عمود با فاصله ۲۰ سانت از انتهای چاه آویخته شود به طریقی که سیم در مرکز چاه قرار گیرد.
-
چاه توسط خاک کاهنده با حدود۸۰% آب به شفته تا ارتفاع ۲۰ سانت بالای صفحه ارت پر شود.
-
روی خاک کاهنده ۱ متر ماسه بادی و آب اضافه شود.
-
لوله PVC در مرکز چاه جهت شارژ آب قرار گیرد.
-
باقی فضای چاه با خاک رس، ماسه و آب پر شود .
-
پس از سه روز روی چاه بسته شود.
-
در صورت نیاز دریچه بازدید نصب و سیم ارت به شینه مربوطه متصل شود.
جدول مصرف خاک ۱ T-K بر حسب کیسه ۱۵ کیلویی
| قطر چاه cm ابعاد صفحه | ۶۰ | ۷۰ | ۸۰ | ۹۰ | ۱۰۰ |
| صفحه ۳۰*۳۰ | ۱۱ | ۱۵ | ۲۰ | ||
| صفحه ۴۰*۴۰ | ۱۲ | ۱۸ | ۲۳ | ||
| صفحه ۵۰*۵۰ | ۲۰ | ۲۷ | ۳۴ | ||
| صفحه ۶۰*۶۰ | ۲۲ | ۲۹ | ۳۷ | ۴۵ | |
| صفحه ۷۰*۷۰ | ۳۳ | ۴۰ | ۵۰ |
خاک سوپر جاذب یا اصطلاحاً خاک ژله ای جهت استفاده در سیستم های ارت بویژه در مناطق کویری یا سنگلاخ تولید شده و دارای مشخصات فنی و مزایای ذیل می باشد :
فرمولاسیون :
نانوکربن ، نانو گرافیت ، نمک های کاهنده مقاومت ، پودر میکرونیزه فلزی و مواد پلیمری جاذب رطوبت .
روش تولید :
کاملا مکانیزه با همگن سازی یکنواخت در بسته بندی ۲۰ کیلویی سطل های پلمپ شده .
مزایا :
۱-۳ – توان جذب ۲٫۵ برابر بیش از بهترین انواع خک های معمولی ( طبق نمودار ۱ )
۲-۳- قابلیت نگهداری رطوبت ۴ برابر بیشتر از خاک های معمولی ( طبق نمودار ۲ )
۳-۳- با توجه به استفاده از نانوکربن و نانوگرافیت در صورت خشک شدن و فقدان آب در ژل باز هم خاک ارایی انتقال جریان الکتریکی خود را به نسبت بالایی حفظ می نماید .
۴-۳- به علت جذب آب بیشتر و افزایش حجم ، میزان مصرف آن ۶۰% کمتر از سایر خاک هاست .
۵-۳- بهترین شرایط پیشنهادی برای مصرف این خاک به صورت خالص است اما میتوان آن را به نسبت ۱ به ۱ با بنتونیت نیز مخلوط نمود .
اما اگر نسبت خاک ۲ T-K از مقدار فوق کمتر مخلوط گردد از خواص ویژه آن به شدت کاسته می شود.( طبق نمودار ۳ )
نتایج آزمایش مقایسه خاک ۲ T-K با خاک های معمولی
خاک چاه معمولی و خاک ۲ T-K در شرایط مساوی آبدهی شدند و سپس هر دو در آون در دمای ۶۵ درجه سانتیگراد حرارت دهی شدند. نمودارهای زیر نتایج حاصل از آزمایش فوق را نشان می دهد :
نتیجه آزمایش :
خاک ۲ T-K 2.5 برابر بیش از خاک معمولی آب جذب نموده است .
نتیجه آزمایش :
همانگونه که از نمودار مشخص است در دمای ۶۵ درجه و در مدت ۸۰ ساعت خاک چاه معمولی کلیه رطوبت خود را و در همین شرایط خاک ۲ T-K فقط ۲۵% رطوبت خود را از دست داده است .
توضیحات :
هریک از شماره های افقی نمودار نشانگر ۸ ساعت می باشند واعداد عمودی نشانگر میزان رطوبت است .
خاک ژله ای در سطل های ۱۵ کیلویی پلمپ دار عرضه می شوند.
روش مصرف خاک کاهنده زمین ۲ T-K
ابتدا سیم را به صفحه متصل و سپس صفحه را به طور عمود در فاصله ۱۵ تا ۲۵ سانتیمتری از کف چاه قرار گیرد.
مقدار لازم خاک ۲ T-K با حدود ۲ تا ۲٫۵ برابر آب مخلوط کرده و بلافاصله در چاه ریخته شود.
توجه:
۱ – مخلوط خاک و آب باید بلافاصله در چاه ریخته شود چون در غیر این صورت بدلیل تشکیل ژل ادامه کار مشکل خواهد بود.
و احتمال حباب گیری هوا در اطراف صفحه وجود خواهد داشت.
و در نتیجه کاهش مقاومت زمین به میزان مورد نظر نخواهد رسید .
۲- این خاک قادر است بیش از ۲٫۵ برابر وزن خود نیز آب جذب نموده و به صورت ژل درآید.
پیشنهاد می گردد به نسبت قید شده مخلوط شود تا ماسه و خاک از لایه های فوقانی چاه به اطراف صفحه نفوذ نکند.
ژل حاصله می باید در حدود ۱۵ تا ۲۰ سانیمتر بالای صفحه را بپوشاند .
پس از شارژ ژل می بایست متناسب با گرما و برودت هوا بین ۲۴ الی ۴۸ ساعت استراحت داده شود تا مخلوط حاصله ۲ T-K با آب قوام و همگنی مطلوب را بدست آورد که این امر مانع از نفوذ لایه های فوقانی به داخل ژل می گردد .
سپس به مقدار حدود ۱ متر یا بیشتر ماسه ( ترجیحا ماسه بادی ) به روی ژل ریخته شود .
لوله شارژ می باید ۱۰ تا ۱۵ سانتیمتر در ماسه بادی فرو رود.
این طریقه کارگزاری لوله شارژ باعث می شود آبی که در آینده به سیستم شارژ شود ابتدا در ماسه وارد شده و کم کم به ژل نفوذ نماید.
به دلیل فرمولاسیون ویژه این خاک همان گونه که آب را به سختی از دست می دهد پس از اختلاط ، آب شارژ تکراری را نیز به سختی جذب می نماید.
بنابر این بهتر است آب ابتدا وارد ماسه شده و سپس به مرور وارد ژل شود .
توجه :
دلیل عدم جذب سریع آب پس از اولین اختلاط در فرمولاسیون ۲ T-K این است که الکترولیت های موجود در آن توسط آبیاری های ادواری یا آب های زیر سطحی به سادگی شسته نشده و از خاک خارج نگردد .
در انتها الباقی چاه با ماسه و خاک و یا نخاله ساختمانی پر شود .
نمودار ۳ نمودار کاهش توانایی خاک ۲ T-K در صورت اختلاط با سایر خاک ها
با توجه به نمودار فوق، در صورت اختلاط خاک ۲ T-K با سایر خاک ها توانایی آن کاهش می یابد.
اگر میزان ۲ T-K در مخلوط به کمتر از ۵۰% برسد توان آن با شیب تندتری کاهش خواهد یافت .
نمای اجرای چاه ارت با خاک ۲ T-K
جدول مصرف خاک ۲ T-K در صورت اختلاط با ۵۰% بنتونیت
| قطر چاه cm ابعاد صفحه | ۶۰ | ۷۰ | ۸۰ | ۹۰ | ۱۰۰ |
| صفحه ۳۰ | ۶۰ | ۹۰ | ۱۲۰ | ||
| صفحه ۴۰ | ۷۰ | ۱۰۰ | ۱۳۰ | ||
| صفحه ۵۰ | ۱۲۰ | ۱۶۰ | ۲۰۰ | ||
| صفحه ۶۰ | ۱۳۰ | ۱۷۰ | ۲۲۰ | ۲۷۰ | |
| صفحه ۷۰ | ۲۰۰ | ۲۴۰ | ۲۰۰ |
توضیح : مقادیر بر اساس کیلو می باشد
