مقدمه:

همانطور که می دانیم  امروزه وجود قوانین ومقررات وهمچنین تجهیزات لازم جهت رعایت موارد ایمنی و حفاظت از ملزومات هر واحد صنعتی و شبکه برقی ویا واحد مسکونی محسوب می شود.

دو نمونه از این موارد ایمنی استفاده از برقگیر واتصال زمین می باشد.

بسته به این که زمین کردن از نوع حفاظتی یا الکتریکی باشد می توان از روش های مختلف زمین کردن استفاده کرد .

یکی از این روش ها استفاده از جاههای زمین و روش دیگر دیگر قرار دادن الکترود ها ی زمین در خاک است.

هدف ما از زمین کردن کاهش مقاومت اتصال به زمین جهت انتقال اضافه ولتازهای نا مطلوب است.

ازعوامل موثر در مقاومت خاک مواردی مانند نوع خاک،آب وهوا و شرایط فصلی را می توان نام برد .

سیستم برقگیر که جهت حفاظت بناها در برابر صاعقه استفاده می شود وبرای ارتباط آنها با سیستم حفاظت زمین باید نکاتی را مد نظر قرار داد.

صاعقه گیر آذرخش

۱- سولفاته شدن قطعات سیستم ارت:

به مرور زمان بر اثر رطوبت خاک قطعات تشکیل دهنده چاه ارت دچار خوردگی و سولفاته شدن و همچنین اکسیده شدن میشوند که این امر در افزایش چشمگیر مقاومت سیستم ارت بسیار موثر است.

صاعقه گیر آذرخش

۲- کاهش فشردگی لایحه های خاک

می‌دانیم که خاک از دانه‌هایی با اندازه‌های مختلف تشکیل شده است که این دانه‌ها در خاک‌های دست نخورده، معمولاً به همدیگر فشرده شده و توده‌ای متراکم را به وجود می‌آورند.

در این توده‌های متراکم، دانه‌های خاک در همدیگر فرو رفته و فضای تهی قابل توجهی میان خودشان باقی نمی‌گذارند.

بنابراین، سطح تماس بین دانه‌ها زیاد بوده و در نتیجه مقاومت الکتریکی کمی ایجاد می‌شود.

در حالی که در خاک‌های دستی و نامتراکم، فضاهای خالی زیاد بین دانه‌های خاک، سطح تماس کمی ایجاد می‌کند .

و به همین دلیل مقاومت الکتریکی زیادی پدید می‌آید.

نکته‌ی دیگر این که هر چه دانه‌های خاک درشت‌تر باشند، فاصله‌های خالی بیش‌تری بین آن‌ها به وجود آمده و مقاومت الکتریکی را افزایش می‌دهد.

اکنون نکته‌ی بسیار مهم دیگری را مورد توجه قرار می‌دهیم و آن این که اثر مقاومت ویژه‌ی خاک‌های نزدیک و اطراف الکترود چاه ارت در مقاومت چاه ارت، بسیار بیش‌تر از اثر خاک‌های دور از آن است.

توجه به این دو مطلب مهم نشان می‌دهد که اجرای چاه ارت در زمین دست نخورده اهمیت فوق‌العاده‌ای دارد.

در صورت دستی بودن خاک‌های سطحی، چاره آن است که نخست آن قدر پایین برویم تا به زمین دست نخورده برسیم .

آنگاه کندن چاه را در زمین دست نخورده، به اندازه‌ی کافی ادامه دهیم.

صاعقه گیر آذرخش

بدیهی است که تنها آن بخش از چاه ارت که در خاک دست نخورده قرار دارد، ارزشمند و مؤثر بوده و عمق مؤثر چاه ارت نیز برابر ارتفاع همان بخش است.

دقیقاً به همین دلیل است که در هنگام اجرای چاه ارت باید الکترولیت اطراف الکترود را به خوبی کوبیده و متراکم نمود.

زیرا این کار در کاهش مقاومت چاه ارت، اثر فراوان دارد.

با توجه به این که سیم متصل به الکترود چاه ارت (که تا سطح خاک بالا می‌آید) نیز مانند یک الکترود میله‌ای عمل نموده و در کاهش مقاومت کلی چاه مؤثر است.

کوبیدن خاک‌های لایه‌های بالاتر از الکترود (اطراف سیم ارت) نیز می‌تواند در کاهش مقاومت چاه مؤثر باشد و هر چه آن‌ها را بیش‌تر کوبیده و متراکم کنیم، نتیجه‌ی بهتری حاصل می‌شود.

در این جا برخی خواص ارزشمند خاک بنتونیت به عنوان الکترولیت مشخص می‌شود.

دانه‌بندی این خاک فوق‌العاده ریز بوده، دارای خاصیت تورمی شدیدی است و در اثر تورم ناشی از آب‌گیری، تمامی خلل و فرج موجود میان دانه‌های خود را پُرکرده و به تمام سطوح پیراونی نیز فشرده می‌شود.

و همین موضوع یکی از دلایل پایین بودن مقاومت الکتریکی چاه‌های بنتونیتی‌ست.

از سوی دیگر، این توده‌ی متراکم نیاز به کوبیدن ندارد و در نتیجه اجرای آن آسان است و مقاومت حاصل از آن، بر خلاف الکترولیت‌هایی از قبیل ذغال و وابسته به چگونگی اجرا و دقت در کوبیدن الکترولیت باشد.

صاعقه گیر آذرخش

۳-کاهش رطوبت خاک

همان گونه که در تشریح اثر یخ‌زدگی گفته شد، هدایت الکتریسیته در خاک ماهیت شیمیایی داشته و از املاح حل شده در رطوبت خاک سرچشمه می‌گیرد.

بنابراین، هرچه رطوبت بیش‌تری در خاک موجود باشد، املاح بیش‌تری در آن حل شده و جابه‌جایی یون‌ها نیز بهبود می‌یابد.

بنابراین، میزان هدایت آن نیز افزایش می‌یابد، ولی برخلاف انتظار، آندسته از خاک‌های سطحی یا زیرزمینی که به طور دائم در معرض رطوبت فراوان قرار دارند (مانند بستر جوی‌ها و رودخانه‌ها) دارای هدایت کمی هستند.

زیرا آب و رطوبت بسیار زیاد موجود در این خاک‌ها، به تدریج و به مرور زمان، املاح و حتی دانه‌های ریز این خاک‌ها را شسته و با خود به جاهای دیگر برده است در نتیجه هدایت آن‌ها به دلیل فقر املاح، اندک است.

پس با افزایش رطوبت خاک، هدایت آن افزایش می‌یابد؛ ولی هنگامی که مقدار این رطوبت بسیار زیاد شود، ‌میزان هدایت کاهش خواهد یافت.

صاعقه گیر آذرخش

پیش از این گفته شد که اثر مقاومت ویژه‌ی ارت خاک‌های نزدیک و اطراف الکترود چاه ارت در مقاومت چاه ارت، بسیار بیش‌تر از اثر خاک‌های دور از آن است.

بنابراین، بهتر است چاه ارت را آن قدر بکنیم تا به خاک مرطوب که دارای مقاومت کمی‌ست، برسیم و سپس درون خاک مرطوب نیز تا اندازه‌ای حفاری را ادامه بدهیم.

به این ترتیب، الکترود چاه ارت در محاصره‌ی خاکی کم مقاومت قرار خواهد گرفت.

به ویژه قابل توجه است که افزایش عمق چاه ارت از یک سو موجب کاهش مقاومت آن شده و از سوی دیگر در اعماق بیش‌تر معمولاً درصد رطوبت نیز افزایش یافته و به شکلی مضاعف موجب کاهش مقاومت الکتریکی آن می‌شود.

ولی هرگز نباید کار را تا رسیدن به سفره‌های آب زیرزمینی ادامه داد؛ زیرا همان گونه که گفته شد، این کار اثر معکوس دارد.

صاعقه گیر آذرخش

۴- ایجاد چاه‌های ارت جدید در مجاور قبلی

معمولاً تعداد و فاصله‌ی چاه‌های ارت و محل احداث آن‌ها، با توجه به مقاومت موردنظر، از سوی طراح محاسبه و تعیین می‌شود.

ولی به دلیل آن که فرمول‌های محاسبه‌ی مقاومت چاه ارت اصولاً با فرض همگن بودن خاک نوشته شده‌اند و در عمل با خاک‌ها و زمین‌های غیرهمگن مواجه‌ایم، و همچنین به علت وجود برخی موانع و دشواری‌های اجرایی، ممکن است مقاومت عملی چاه‌ ارت با مقدار محاسبه شده تفاوت داشته باشد.

و پس از اجرا (به منظور کاهش مقاومت) نیاز به اضافه کردن چاه ارت جدید داشته باشیم.

و گاهی نیز حین اجرای طرح، به دلیل وجود موانع عملی از قبیل وجود صخره یا لاشه‌های بزرگ بتنی در محل طراحی شده، ناگزیر از تغییر محل آن شویم.

از این رو، لازم است محل‌های جدیدی برای احداث چاه ارت در نظر گرفته شود.

به همین دلیل مهندس ناظر می‌باید به نکات حائز اهمیت در جانمایی چاه ارت مسلط باشد.

صاعقه گیر آذرخش

یکی از نکات مهم در این کار، رعایت فاصله‌ی لازم میان چاه‌هی جدید با قدیم است.

می‌دانیم که هرچاه ارت دارای محدوده‌ای در اطراف خود می‌باشد که در هنگام بروز خطا و جاری شدن جریان در الکترود ارت، دارای ولتاژ خواهد شد.

این محدوده، حوزه‌ی مقاومت (Resistance Area) نامیده می‌شود.

نکته‌ی مهم این است که دو چاه ارت تا حد ممکن از هم دور باشند و یا فاصله‌ی آن‌ها دست کم به اندازه‌ای باشد که حوزه‌ های مقاومت آن‌ها هم‌پوشانی نداشته باشند.

صاعقه گیر آذرخش

رعایت نشدن این نکته مشکلات زیر را به وجود می‌آورد:

الف) در صورتی که دو چاه ارت برای دو شبکه‌ی مستقل از هم به کار روند (مثلاً یکی برای ارت فشار ضعیف ترانسفورماتور و دیگری برای ارت فشار قوی آن)، هنگام بروز خطا در یکی از شبکه‌ها، ارت شبکه‌ی دیگر نیز برق‌دار خواهد شد و این موضوع می‌تواند بسیار خطرناک باشد.

ب) در صورتی که دو چاه به یکدیگر متصل شده و هر دو برای یک سامانه به کار روند، رعایت نشدن حداقل فاصله باعث می‌شود که پس از متصل کردن دو چاه به یکدیگر، کاهش مورد نظر در مقاومت کل به دست نیامده و مقاومت حاصل شده، بیش‌تر از حد انتظار شود.

ابعاد حوزه‌ی مقاومت بستگی به مقاومت ویژه‌ی خاک و عمق چاه ارت دارد.

هر چه مقاومت ویژه‌ی خاک بیش‌تر باشد و یا عمق چاه ارت افزایش یابد، حوزه‌ی مقاومت بزرگ‌تر می‌شود.

به طور کلی برای چاه‌هایی که به هم متصل شده و ارت واحدی را تشکیل می‌دهند، این فاصله نباید کم‌تر از ۶ متر باشد؛ و برای دو چاه ارت که متعلق به دو سامانه‌ی مختلف می‌باشند، این فاصله نباید کم‌تر از ۲۰ متر یا دو برابر عمق چاه (هر کدام که بیش‌تر بود) بشود.

صاعقه گیر آذرخش