روش نصب الکترود زمین: الکترود زمین به عنوان یک میله رسانا (میله ارت) برای انتقال جریان ناشی از سرج‌های الکتریکی و صاعقه یک مسیر الکتریکی به وجود می‌آورد؛ به همین دلیل در زمین قرار داده می‌شود تا محافظت از تجهیزات الکتریکی و مدارها را انجام دهد.
به بیانی دیگر الکترود زمین یکی از تجهیزات چاه ارت در فرآیندی است که توسط یک سیستم الکترود ارت، اتصال الکتریکی یک شیء فلزی به زمین به وجود می‌آید. ساختار الکترود ارت به شکل یک صفحه یا میله مسی، لوله یا میله آهنی گالوانیزه است. الکترود زمین در واقع به نام الکترود ارت نیز شناخته شده است و در کل در دو دسته الکترود تمام مس و الکترود روکش مسی وجود دارند. این تجهیزات میله‌های رسانایی در زمین هستند که کار آن‌ها ایجاد مسیر الکتریکی است که از آن‌ها جهت انتقال جریان‌های ایجاد شده توسط صاعقه، به کار می‌روند؛ بنابراین ایمنی تجهیزات الکتریکی و مدارها را فراهم خواهند کرد.
مطابق آزمایش‌هایی که صورت گرفته و بر اساس استاندارد ملی الکتریکی آمریکا، الکترود متصل به زمین باید مقاومتی کمتر از ۲۵ اهم داشته باشد که در عملیات‌های اتصال به زمین امکان استفاده از الکترودهای آلومینیومی وجود ندارد. در این متن روش نصب الکترود زمین خاورمس می‌پردازیم.
انواع الکترود
انواع الکترود زمین در سه نوع الکترود قائم، الکترود صفحه‌ای و الکترود افقی تقسیم‌بندی شده است؛ در ادامه به توضیحاتی در مورد دو نوع افقی و قائم می‌پردازیم.
الکترود قائم
الکترود قائم خود در سه نوع الکترود میله‌ای، لوله‌ای و سیم لخت چند مفتولی است. الکترود میله‌ای معمولاً دارای هسته فولادی و روکشی از جنس مس با طول ۱ تا ۵/۱ است. به علت مقاومت زیاد فولاد در مقابل ضربات مکانیکی و همچنین پایداری روکش مس در برابر خوردگی، این نوع الکترود استفاده بیشتری دارد. الکترودهای قائم از جنس‌های دیگر از جمله الکترود میله‌ای از فولاد ضد زنگ، الکترودهای میله‌ای از فولاد گالوانیزه گرم و الکترودهای قائم از فولاد گالوانیزه گرم یا لوله آب وجود دارند.
الکترود افقی
انواع الکترود افقی به صورت الکترود تسمه‌ای (مسی یا آهن گالوانیزه)، الکترود صفحه‌ای مشبک (مسی یا آهن گالوانیزه) و الکترود مش یا سیم مسی هستند. این نوع الکترودها به شکل نواری، کمربندی، مستطیل، شبکه پنجره‌ای و مستقیم وجود دارند که در عمق ۰.۵ تا ۰.۸ متری زیر زمین یعنی زیر عمق یخ زدگی در محیط‌هایی که وسعت کافی وجود دارد، نصب می‌شوند. در محیط‌های سنگلاخی که عمق زیادی را نمی‌توان حفاری کرد، بهتر است الکترودهای افقی مورد استفاده قرار گیرد.
اجرای الکترود زمین انشعاب برق فشار ضعیف
مشترکین تک فاز و سه فاز حداقل یک اتصال زمین ایمنی از انشعاب برق باید داشته باشند. به طور معمول الکترود اتصال به زمین ساده و اساسی دو دسته الکترودهای اتصال به زمین هستند. مشترکینی که دارای کنتور برق تا ۳۲ آمپر از نوع تک فاز یا سه فاز هستند، یک الکترود زمین ساده برای آن‌ها نصب می‌شود و در عمق حداقل ۲ متر قرار می‌گیرند.
این در حالی است که مشترکینی که کنتور برق ۳۲ تا ۷۵ آمپر از نوع سه فاز دارند یا مجموعه‌هایی که چند مشترک در یک نقطه از کنتورهای متمرکز استفاده می‌کنند که حداکثر جریان نامی کنتورها در هر فاز در مجموع به ۷۵ آمپر برسد، از یک الکترود ساده در عمق ۴ متری و یا از دو الکترود زمین در عمق ۲ متری نصب می‌شوند که فاصله بین این دو از هم حداقل ۴ متر باید در نظر گرفته شود؛ همچنین یک اتصال زمین اساسی برای مشترکینی که کنتور برق آن‌ها از ۷۵ آمپر بیشتر است، درنظر گرفته می‌شود.
اتصال الکترود زمین با استفاده از جوش احتراقی
در جوشکاری احتراقی وسایلی مثل قالب، پولک فلزی، پودر جوش احتراقی، دستگیره قالب، برس تمیز کننده، فندک احتراق و چاشنی به کار می‌روند. قالب‌های مختلفی جوشکاری احتراقی با اتصال T (سیم‌های دو الکترود) و L (اتصال هادی منتهی به یک الکترود) به سیم صورت می‌گیرد.
◀️ روش T
🔶 در این روش با استفاده از پیچ‌های کناری دستگیره، دستگیره در نقطه در نظر گرفته شده، محکم می‌شود.
🔶 زمانی که دستگیره روی قالب مونتاژ شد، پیش از اینکه هادی داخل آن قرار گیرد، برای تنظیم دستگیره باز و بسته شدن درب قالب صورت می‌گیرد.
🔶 پیش از هر کاری به خصوص در هوای سرد، با مشعل قالب را گرم می‌کنند.
🔶 هادی‌ها قبل از قرار دادن در نقطه در نظر گرفته شده درون قالب، با فرچه سیمی اکسیدزدایی و چربی گیری می‌شوند. در اینجا هادی‌ها پیش از اتصال برش داده و در فاصله معینی از هم قرار گیرند.
🔶 برای جلوگیری از ریختن پودر جوش از اطراف دیسک درون مجرا روی هادی، روی سوراخ انتهای محفظه پودر قالب، دیسک فلزی قرار می‌گیرد.
🔶 چاشنی روی پودر جوش و لبه محفظه پودر قالب را کامل می‌پوشاند.
🔶 بعد از بستن درب قالب، برای عمل احتراق، با فندک احتراق چاشنی مشعل می‌شود. ۲۰ ثانیه بعد، درب قالب باز می‌شود که با استفاده از فرچه مویی باید تمیز شود.
◀️ روش L
در این نوع اتصال، هادی را درون محفظه جوش قرار می‌دهند؛ به صورتی که الکترود زمین به هادی درون قالب متصل باشد، روی الکترود میله‌ای کوبیده شده، قالب از انت‌ها قرار داده می‌شود. مراحل بعد این روش با روش اتصال T یکی است.
اجرای سیستم اتصال زمین با سیم لخت چند مفتولی
سیم لخت چند مفتولی را به عنوان الکترود اساسی مورد استفاده قرار می‌دهند. چون با هادی اتصال زمین تا ترمینال اتصال زمین هماهنگی و یک پارچه بوده و بهتر از الکترود صفحه‌ای است. در زمان استفاده از سیم لخت چند مفتولی، باید این نوع سیم را جهت ایجاد الکترود اساسی به شکل ۵ حلقه مارپیچ که هر کدام از آن‌ها در انتهای چاه قطری در حدود ۵۰ سانتی‌متر دارند، در می‌آورند. سیم در حالت یک پارچه تا سطح زمین ادامه پیدا می‌کند، سپس اتصال زمینی که برای آن در نظر گرفته می‌شود تا ترمینال اصلی است. در صورتی که حلقه‌ها در فاصله ۱۰ سانتی‌متری یکدیگر قرار گیرند، اثر بخشی بیشتر و بهتری خواهند داشت.
اجرای سیستم زمین با الکترود صفحه‌ای مشبک گالوانیزه
در اینجا نوعی مشبک مسی یا آهن گالوانیزه گرم به عنوان جایگزین برای صفحه مسی مورد استفاده قرار می‌گیرد. به دلیل خاصیت پایداری خوبی که این الکترود دارد، به عنوان برگزیده مشخص شده است. علت آن بر اساس توصیه DIN-VDE0140 است که بهترین نوع الکترود را از نظر دوام، فولاد گالوانیزه در نظر گرفته است. این الکترود به دلیل مشبک بودن به صفحه یکپارچه نیازی پیدا نمی‌کند و همان مقدار مقاومت الکترود با استفاده از مقدار آهن یا مس کمتر ایجاد می‌شود. به علت مقاومت بالای در برابر خوردگی و استفاده از فلز مس، از الکترودهای زمین با روکش گالوانیزه گرم بهتر است استفاده شود که در دنیا هم متداول شده است.
بهترین گزینه از نظر اقتصادی و فنی، به کار بردن آهن گالوانیزه همراه با خاک بنتونیت است، چون این خاک طبیعی قلیایی است و در ترکیبات آن عامل خوردگی مشاهده نشده است. صفحه مشبک گالوانیزه با ابعاد ۵۰×۵۰ سانتی‌متر مربع که از تسمه‌هایی که ۳ سانتی‌متر عرض دارند و ضخامت گالوانیزه گرم در آن‌ها ۹۰ میکرون است، تشکیل شده است، به کار گرفته می‌شود.
اجرای سیستم زمین با الکترود افقی
مواقعی که خاک سفت است و در عمق زمین از میله‌های فولادی، مسی یا آهنی نمی‌توان به کار برد؛ بنابراین در عمق ۰٫۵ تا ۰/۸ متری زمین میله‌های نواری (سطحی) استفاده می‌شود. الکترود تسمه‌ای یا سیمی، الکترودی افقی است که مشخصات مهمی دارد. ضخامت تسمه مسی حداقل ۲ متر است که سطح مقطع حداقل ۵۰ میلی‌متر مربع دارد. سیم مسی چند مفتولی دارای سطح مقطع ۲۵ میلی‌متر است که هر مفتول حداقل ۱٫۷ میلی‌متر قطر دارند.
مسی که به کار می‌رود، ۹۹٫۹ درصد حداقل خلوص آن است. برای فولاد گالوانیزه، تسمه‌های دفن شده در زمین کمتر از ۳ میلی‌متر ضخامت ندارند و ۹۰ میلی‌متر مربع حداقل سطح مقطع در نظر گرفته برای آن است. الکترود تسمه‌ای از یک هشتم پهنای خود بیشتر نباید ضخامت داشته باشد. عامل اصلی تعیین مقاومت الکترود، طول آن است. بهتر است الکترودهای افقی از عمق یخ‌زدگی (۰٫۵ تا ۰/۸ متری) پایین‌تر دفن شوند.
اول کار کانالی به عمق ۵۰ تا ۸۰ سانتی‌متر با قطر ۲۰ تا ۳۰ سانتی‌متر حفر می‌شود و در کف آن مقداری پودر بنتونیت برای پوشش دادن سطح خاک می‌پاشند؛ سپس با ریختن ۵ سانتی‌متر الکترولیت الکترود تسمه‌ای را درون آن می‌گذارند. دوباره ۵ سانتی‌متر الکترولیت ریخته و با استفاده از خاک سرند شده بقیه چاه را پر می‌کنند. در صورتی که طول تسمه افزایش یابد، مقاومت محدوده زمین به همان نسبت کم می‌شود.
اجرای سیستم زمین با الکترود زمین صفحه‌ای
در مکان‌هایی که خاک مقاومت بالایی دارد، برای اجرای الکترود صفحه‌ای، به اندازه‌ای که به لایه نمناک زمین یعنی در حدود ۳ متر برسد، باید چاه حفر شود که انجام آن به صورت مرحله به مرحله بیان می‌شود.
🟢 مرحله اول: بر اساس محاسبات دقیق، تا زمان برخورد به رطوبت، حفر می‌شود.
🟢 مرحله دوم: در اینجا ۱۵۰ لیتر آب و ۵۰ کیلوگرم بنتونیت ترکیب شده را داخل چاه می‌ریزند. این دوغاب باید مدتی بماند تا خودش را بگیرد.
🟢 مرحله سوم: روی لایه بنتونیت یعنی در وسط چاه به صورت عمودی صفحه مسی متصل به هادی (با جوش احتراقی) اتصال زمین قرار می‌گیرد.
🟢 مرحله چهارم: اطراف صفحه درون چاه با دوغاب بنتونیت پوشیده می‌شود، برای اینکه دوغاب خودش را بگیرد، مدتی زمان لازم است. چاهی با قطر ۸۰ سانتی‌متر با صفحه‌ای با ارتفاع ۵۰ سانتی‌متر، نیاز به ۳۰۰ کیلوگرم بنتونیت و حدود ۱۰۰ لیتر آب است.
🟢 مرحله پنجم: در مناطق خشک که احتمال ترک خوردن بنتوبیت هست، درون چاه لوله سوراخ‌دار (پر از شن برای تزریق آب به صورت قطره‌ای) و ته بسته برای شارژ رطوبت آن ایجاد می‌شود.
🟢 مرحله ششم: یک لایه نازک بنتوبیت خشک روی لایه قبلی می‌ریزند و با خاک سرند بقیه چاه را پر می‌کنند و آن را می‌کوبند.
🟢 مرحله هفتم: برای نگه‌داری سیستم اتصال، درپوش مناسبی بالای دریچه بازدید با ابعاد حداقل ۳۰*۳۰*۳۰ سانتی‌متر گذاشته شود.
اجرای سیستم زمین به روش یوفر (فونداسیونی)
زمین یوفر سیستمی ارزان و ساده است که در آن نم طبیعی بتن به کار می‌رود. علت آن جاذب رطوبت بودن بتن بوده که آن را به آرامی از دست می‌دهد. علاوه بر آن با منبعی از یون‌ها، به علت خواص مواد معدنی، آهک و PH ذاتی که دارند، جریان را به خوبی هدایت می‌کنند. در پی ساختمان، برج رادیو و تلویزیون، تیرهای چراغ برق، طبقه بتنی و… از روش یوفر استفاده می‌شود. برای انتخاب قطر و نوع میلگرد نوع بتن در روش یوفر محتوای آن چگالی، مقاومت، مقدار مساحت سطح بتن در تماس خاک، اندازه و طول سیم یا صفحه، میله تقویت، اندازه جریان رعد و برق و مقاومت خاک و میزان آب درون زمین مورد توجه قرار دارد.
به دلیل کافی نبودن اساس روش یوفر برای اجرای سیستم زمین، دوباره بازبینی شد. به این ترتیب عمق الکترود ۵۰ میلی‌متر نسبت به سطح بتن فاصله داشته باشد، قطر میلگرد حداقل ۱۳ میلی‌متر باشد، میله یا لوله گالوانیزه و هادی مسی لخت، ۶ متر حداقل طول داشته باشند، سطح مقطع هادی مسی لخت حداقل ۲۵ میلی‌متر مربع باشد، میلگرد یا هادی پیوسته باشد و اتصالاتی که روی هم قرار می‌گیرند حداقل ۳۸ سانتی‌متر یا ۱۵ اینچ داشته باشند.
✍️ سخن نهایی
ممنون از اینکه ما را تا پایان مقاله «روش نصب الکترود زمین» همراهی نمودید؛ نظرات و سؤالات خود را برای خاورمس کامنت کنید.
نوشته شده در تاریخ ۲۱ آبان ۱۴۰۱