روشهای تست اتصال به زمین “ارت سنجی” چیست ؟
در مقاله قبل گفتیم که یک اتصال به زمین خوب دارای چه مقاومتی است و در اینجا به طور کلی ۴ روش برای تست اتصال زمین مورد استفاده قرار می گیرد را تشریح خواهیم نمود:
- • تست مقاومت ویژه خاک (استفاده از میله های فلزی)
- • روش افت پتانسیل ( استفاده از میله های فلزی)
- • روش انتخابی (استفاده از یک کلمپ(گیره) و میله های فلزی)
- • روش بدون میله فلزی (استفاده از ۲ کلمپ (گیره))
الف: اندازه گیری مقاومت ویژه خاک
چرا تعیین مقاومت ویژه خاک مهم است؟
تعیین مقاومت ویژه خاک زمانی مورد نیاز می شود که در حال طراحی یک سیستم اتصال به زمین برای نصب سیستمی مطابق با نیازهایمان هستیم . بصورت ایده آل ، همواره به دنبال پیدا کردن مکانی با کمترین مقاومت الکتریکی خاک می باشیم. ولی همانطور که قبلا هم ذکر شده، شرایط خاص می تواند حتی به ملزومات اولیه برای داشتن یک سیستم اتصال به زمین مطمئن نیز لطمه بزند . ترکیب خاک، رطوبت، دما و……. همگی باعت تاثیر گذاری بر روی مقاومت خاک می شوند. بطور کلی خاک به ندرت همگن می باشد و مقاومت الکتریکی خاک در مناطق جغرافیایی و اعماق مختلف متفاوت است. رطوبت خاک هم در فصول مختلف سال با توجه به سطح آبهای زیرزمینی و مشخصه و جنس لایه های زیرین خاک تغییر می کند. از آنجائیکه که میزان رطوبت در قشرهای پائینی خاک بسیار با ثبات تر است لذا همواره پیشنهاد می شود که میله های فلزی برای اجرای سیستم اتصال به زمین تا عمقی قابل اطمینان، داخل خاک قرار داده شوند. همچنین این میله ها باید در عمقی که دارای تغییرات دمای کمتر و زیر خط یخ زدگی خاک، قرار گیرند. برای اینکه سیستم همیشه بصورت موثر عمل کند باید همواره بدترین شرایطی را که ممکن است پیش آید پیشبینی کرده و بر اساس آن سیستم اتصال به زمین را طراحی کرد. چگونه می توان مقاومت ویژه خاک را محاسبه کرد؟
برای محاسبه مقاومت ویژه خاک معمولا از روش استاندارد شده ونر (Wenner) استفاده می شود :
P = 2 A R
P= بر حسب اهم بر سانتی مترA متوسط مقاومت ویژه در عمق
=۳٫۱۴۱۶
A= فاصله بین الکترودها بر حسب سانتی متر
R= مقاومت اندازه گیری شده توسط دستگاه تستر بر حسب اهم
یادداشت : تقسیم کردن واحد اهم بر سانتی متر بر عدد ۱۰۰، واحد را تبدیل به اهم بر متر می نماید.
چگونه مقاومت خاک را اندازه گیری نمائیم؟
برای انجام این کار ، تستر ۱۶۲۵ یا ۱۶۲۳ فلوک را به روش نمایش داده شده به میله های فلزی متصل نمائید.
همانطور که در تصویر مشخص شده است : ۴ میله فلزی بصورت خطی و دارای فاصله مساوی از یکدیکر داخل خاک قرار داده شده اند. بنابراین اگر عمق هر میله فلزی برابر با ۳۰ سانتیمتر باشد، باید مطمئن شوید که فاصله هر میله از میله کناری برابر با ۱ متر می باشد. حال دستگاه فلوک ۱۶۲۵ شدت جریان بین ۲ میله خارجی و اختلاف پتانسیل بین دو میله داخلی را محاسبه میکند. ادامه کار آسان است. با استفاده از قانون مقاومت V=IR تستر فلوک بصورت اتوماتیک میزان مقاومت خاک را محاسبه می نماید.
از آنجائیکه نخاله ها و یا قطعات فلزی و … مدفون شده در سطح زیرین خاک میتوانند بر دقت آزمایش، تاثیر بگذارند، بنابراین با یک بار تست و نتیجه به دست آمده به جواب قطعی نرسید. میله ها را ۹۰ درجه در جهت دیگر بچرخانید و مجددا آزمایش را تکرار نمائید و سپس جوابهای به دست آمده را با هم مقایسه کنید تا از صحت مقادیر تعیین شده اطمینان حاصل کنید.
اندازه گیری مقاومت ویژه زمین، معمولا بخاطر وجود جریانهای الکتریکی و زیرزمینی و میدانهای مغناطیسی ناشی از آنها به دست نمی آید. به همین خاطر دستگاه تستر فلوک ۱۶۲۵ از یک سیستم کنترل اتوماتیک فرکانسی بهره می برد. این سیستم بصورت اتوماتیک فرکانسی را که در آن کمترین نویزهای مزاحم سبب ایجاد اختلال در کار تست می شود را انتخاب و بر طبق آن، سیستم تست را پیش می برد.
برای آشنایی با نحوه انجام تست، مطابق شکل مقابل عمل کنید. ذکر این نکته مهم است که در صورتیکه الکترود مورد تست، تنها الکترود داخل خاک در سیستم نباشد، باید مقاومت هر الکترود بصورت جداگانه محاسبه و سپس از طریق فرمول مقاومت های موازی، مقاومت مجموع محاسبه گردد:
قانون قرار دادن میله های ارت سنج در داخل خاک :
برای به دست آمدن بالاترین سطح دقت در عملیات تست، روش افت پتانسیل، پیشنهاد می شود که میله های تستر (STACK) در فاصله ایی خارج از میدان مغناطیسی الکترود قرار بگیرند. اگر این پیشنهاد عملی نشود نتایج تست با توجه به وجود میدان مغناطیسی ذکر شده قابل استفاده نمی باشد.
جدول زیر فاصله مورد نیاز میله ها و الکترود مورد تست را نشان می دهد. برای اطمینان از صحت نتایج به دست آمده بهتر است که میله ی داخلی (میانی) را به اندازه ۱متر جابجا کنید و سپس تست بگیرید. اگر نتیجه به دست آمده بیش از ۳۰% با نتیجه قبلی تفاوت داشت، باید فاصله میان الکترود و میله های تست را افزایش دهید، زیرا میله های تست، داخل میدان مغناطیسی گفته شده قرار گرفته اند.
اندازه گیری افت پتانسیل
روش تست افت پتانسیل جهت سنجش توانایی یک سیستم گراندینگ یا حتی یک الکترود به تنهایی مورد استفاده قرار می گیرد.
چگونه به روش افت پتانسیل سیستم گراندینگ را تست کنیم؟
در ابتدا، الکترودی را که می خواهیم مورد تست قرار دهیم باید ارتباطش با سایت محلی که از سیستم گراندینگ استفاده می کند قطع شود. سپس تستر به الکترود مورد تست متصل می گردد. گام بعدی در این روش قرار دادن ۲ میله داخل خاک محل تست در یک خط مستقیم به فاصله ۲۰متری از یکدیگر است. حال نوبت دستگاه است تا اندازه گیری های مورد نیاز را انجام دهد. در ابتدا شدت جریان بین میله خارجی (بیرونی) و الکترود اندازه گیری می شود. سپس شدت ولتاژ (اختلاف پتانسیل) بین الکترود و میله داخلی محاسبه می شود. قدم بعدی استفاده از قانون اولیه مقاومت (V=IR) توسط دستگاه برای محاسبه مقاومت الکترود مورد تست است.
روش اندازه گیری انتخابی (Selective)
روش تست انتخابی بسیار شبیه روش تست پتانسیل است که تمام نتایج آن تست را از روشی امن تر به دست می آورد. چرا امن تر؟ به این دلیل که در این روش، مانند روش افت پتانسیل دو میله داخل خاک بصورت خط مستقیم و با فاصله مناسب (حدود ۲۰متر) از الکترود جاسازی می شوند.
سپس تستر به الکترودی که می خواهیم مقاومت آنرا تست بزنیم وصل می شود، با این تفاوت که نیازی به قطع کردن ارتباط الکترود با سایت نیست. سپس یک گیره (کلمپ) مطابق شکل در الکترود قرار می گیرد تا اثرات ناشی از مقاومتهای موجود موازی در سیستم را از بین ببرد. بنابراین، در این حالت تنها الکترود مورد نظر مقاومتش اندازه گیری می گردد. مشابه آنچه قبلا هم به آن اشاره شد، شدت جریان و اختلاف پتانسیل توسط دستگاه ۱۶۲۵ اندازه گیری شده و دستگاه با استفاده از قانون اولیه اهم (مقاومت) مقاومت الکترود مورد نظر را اندازه گیری می نماید. اگر نیاز دارید تا مقاومت کل سیستم را اندازه گیری نمائید، باید مقاومت هر الکترود با استفاده از روش گفته شده بصورت مجزا محاسبه و سپس با استفاده از فرمول مقاومتهای موازی، مقاومت کل سیستم به دست آید.
روش اندازه گیری بدون استفاده از میله های تست :
دستگاه ۱۶۲۵ فلوک، می تواند حتی با استفاده از دو کلمپ، مقاومت یک سیستم ارتینگ را محاسبه نماید. این روش اندازه گیری نیز خطرات ناشی از قطع سیستم ارتینگ در زمان انجام عملیات تست را از بین می برد و با توجه به استفاده از تنها یه کلمپ روش سریعتری نیز تلقی می گردد. از دیگر مزایای این روش این است که در این شیوه از داخل خود ساختمان می توانید عملیات تست را انجام دهید و دیگر نیاز به محلی که میله ها را داخل خاک قرار دهید، ندارید.
در این شیوه، دو کلمپ (گیره) در دو سیستم اتصال الکترود قرار می گیرند هر کدام مطابق شکل به دستگاه تستر متصل می شوند. دیگر نیازی به میله های تست نداریم و اختلاف پتانسیل (ولتاژ) توسط یکی از کلمپ ها (گیره ها) و شدت جریان توسط کلمپ دیگر، اندازه گیری و به دستگاه تستر اعلام می شود. البته اگر در طراحی سیستم ارتینگ تنها یک مسیر برای ارتباط سیستم با زمین در نظر گرفته شده باشد استفاده از این روش پیشنهاد نمی گردد و روش مورد قبول، روش افت پتانسیل می باشد.
در مقاله قبلی در مورد کاربردها و نحوه استفاده از ارت سنج کلمپی صحبت کردیم که شاید مطالعه اون مفید باشه .
محاسبه مقاومت سیستم ارتینگ با استفاده از روش دو قطبی :
در برخی شرایط و مناطق عملا دسترسی به خاک برای قرار دادن میله های تست داخل آن، ناممکن است. در چنین شرایطی تسترهای ۱۶۲۳ و ۱۶۲۵ فلوک توانایی اندازه گیری مقاومت را از طریق روشی موسوم به دو قطبی، دارا هستند. همانطور که در شکل هم قابل مشاهده است، در این روش تکنسینهای تست باید به قطعه ای فلزی مانند لوله های آب که از داخل زمین عبور می کند، دسترسی داشته باشند. البته این قطعه حتما باید فلزی بوده و دارای پوششی از رنگ روغن و یا سایر پوشش
ها نباشد.
در دستگاه ۱۶۲۳ و ۱۶۲۵ فلوک، این روش (بر خلاف بسیاری از تسترهای سازندگان دیگر) دارای دقت عمل بسیار خوب و قابل قبولی می باشد.
اندازه گیری امپدانس زمین :
در نیروگاه ها و سایر مکانهای با ولتاژ جریان بالا (فشار قوی) محاسبه جریان ایجاد شده بر اثر پدید آمدن اتصال کوتاه و در نتیجه امپدانس سیستم گراندینگ بسیار مهم است. زیرا امپدانس در حقیقت بر اثر عناصر خازنی، القایی تولید می گردد. البته از آنجائیکه مقادیر مقاومت و رسانایی در اغلب مواقع شناخته شده هستند، امپدانس واقعی را می توان با استفاده از یکسری محاسبات پیچیده تعیین نمود.
از آنجائیکه اندازه امپدانس، بستگی مستقیم با فرکانس دارد، دستگاه فلوک ۱۶۲۵، سیگنال با فرکانس ۵۵ هرتز را برای محاسبه ولتاژ ورودی استفاده می نماید. این مقدار فرکانس تقریبا برابر با فرکانس ولتاژ در مواقع ایجاد اتصال کوتاه است و بنابراین استفاده از این مشخصه فلوک ۱۶۲۵، اندازه گیری امپدانس سیستم گراندینگ را ممکن می سازد.
به طور کلی تکنیکهای فشار قوی به دو معقوله بسیار اهمیت می دهد:
۱٫ مقاومت سیستم گراندینگ در صورت به وقوع پیوستن جرقه و یا رعد و برق
۲٫ امپدانس کل سیستم در وقوع اتصال کوتاه در یک نقطه خاص از خطوط
