چاه ارت و تست چاه ارت

در این مطلب اطلاعات مفیدی در خصوص چاه ارت برای شما تهیه کرده ایم ،

شرکت صنعت یار در خصوص پیاده سازی چاه ارت و تست آن پروژه های متعددی انجام داده است که در صفحه پروژه ها قابل مشاهده می باشد .

چاه ارت چاله ای است که بصورت عمقی در زمین حفر کرده تا جایی که به رطوبت نسبی خاک رسیده و در داخل آن از صفحه مسی که توسط سیم مسی به صفحه جوش خورده استفاده کرده و صفحه را بصورت عمودی ( به جهت بیشترین سطح تماس با خاک ) در چاه ارت قرار داده و اطراف صفحه از مواد بنتونیت پوشانده و سیم مسی را به بیرون چاه ارت کشیده و به تابلوی تست باکس برده و از آن جا به کلیه دستگاههای الکتریکی متصل می نمائیم.

در ابتدا ما باید یک مدار الکتریکی تولید کنیم که دارای پتانسیل صفر باشد. یا به عبارت دیگر مدار الکتریکی که مقاومت بسیار پایین و کوچکی داشته باشد.

یکی از روشهای تولید چنین مدار الکتریکی استفاده از چاه ارت می باشد.
سیستم ارت چیست؟

قبل از توضیح واژه چاه ارت باید به کلمه ارت پرداخت ،کلمه ارت (Earth)در علم مهندسی یعنی اتصال بدنه دستگاه الکتریکی به زمین می باشد، به عبارت دیگر به منظور حفاظت افراد و دستگاهها، در برابر اضافه ولتاژهای تولید شده در بدنه تجهیزات الکتریکی که باعث صدمه دیدن دستگاهها و افراد می شود، همچنین ولتاژهای بسیار زیاد و خطرناک ناشی از برخورد صاعقه با ساختمانها، باید به وسیله تجهیزاتی مستقیما در زمین خنثی شوند. به همین منظور استفاده از چاه ارت و سیستم ارت (Earth) لازم و ضروری است.

علل اجرا و ایجاد سیستم ارتینگ
الف – اتصال زمین (ارت) حفاظتی
ب – اتصال زمین (ارت) الکتریکی

ارت- سیستم ارت- علل ایجاد ارت

الف – در اتصال زمین (ارت) حفاظتی هدف ایمنی افراد که در حال کار کردن با دستگاه الکتریکی و ایمنی خود تجهیز الکتریکی می باشد. به عنوان مثال بارها شده است در آشپزخانه منازل به بدنه فلزی یخچال و ماشین لباسشویی دست زده اید و دچار الکتریسیته و برقگرفتگی ناچیز شده اید.علت این امر نشتی جریان و خاصیت میدان مغناطیسی دستگاه می باشد که بدنه فلزی دستگاه را اصطلاحا بار دار کرده است و در زمانی که شما به بدنه فلزی دستگاه در تماس قرار میگیرد جریان نشتی از طریق محل تماس وارد بدن و از طریق معمولا پا خارج می گردد، در این فرایند فرد دچار برقگرفتگی می شود.(ایمنی فرد دچار اختلال می شود)
این نشتی جریان خاصیت عایقی و الکتریکی دستگاه را نیز در طولانی مدت دچار عیب و نقص می نماید . ( ایمنی دستگاه دچار اختلال می شود )
ب – در اتصال زمین (ارت) الکتریکی هدف صحیح و درست کار کردن دستگاه الکتریکی است. به عنوان مثال مرکز ستاره ترانسفورماتور و ژنراتور در پست و نیروگاه باید اتصال به زمین شود. در غیر اینصورت هیچ وقت از سیم ارت به عنوان هادی برگشت نمی توان استفاده کرد.
به همین منظور جهت ایمنی افراد و ایمنی دستگاههای الکتریکی نیاز به اتصال به زمین ( ارت ) داریم.

چاه ارت چگونه کار می کند؟

برای پاسخ به این سوال باید اولا بدانیم مقاومت بدن انسان چند اهم است؟ ثانیا مقاومت چاه ارت باید چند اهم باشد ؟ ثالثا مدار الکتریکی در زمان ایجاد چاه ارت چگونه خواهد بود؟

بدن انسان با توجه به ویژگیهای فردی و شرایط فیزیکی و بیولوژیکی در افراد مختلف گوناگون است. (مرد یا زن بودن، بزرگ یا کوچک بودن)

اما بطور معمول این مقاومت چیزی در حدود 2500 الی 5000 اهم می باشد. البته توقع ما از ایجاد چاه ارت بدست آوردن مقاومت پائین در حد زیر دو اهم می باشد. (مطابق مبحث 13 نظام مهندسی و دستورالعملهای وزارت کار)

زمانی که دستگاه الکتریکی به چاه ارت متصل باشد و فرد بصورت اتفاقی با بدنه دستگاه در تماس قرار گیرد در هنگام نشتی جریان بوجود آمده در سطح دستگاه الکتریکی جریان می تواند از بدن فرد و یا از طریق چاه ارت مسیر خود را پیموده و به محل تولید (مسیر برگشت) خود بازگردد. از آنجا که جریان الکتریکی تمایل دارد مسیری را بپیماید که مقاومت پائینی داشته باشد ترجیح می دهد به جای عبور از بدن فرد که دارای مقاومت 2500 الی 5000 اهم می باشد مسیر خود را عوض کرده و از چاه ارت که مقاومتی در حدود زیر دو اهم دارد عبور نماید.و فرد در برابر خطر برقگرفتگی حفاظت می شود.
دلایل استفاده از چاه ارت و سیستم ارتینگ

چاه ارت-سیستم ارت

1 ـ حفاظت و ایمنی جان انسان
2 ـ حفاظت و ایمنی وسایل و تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی
3 ـ فراهم آوردن شرایط ایده‌ال جهت کار
4 ـ جلوگیری از ولتاژ تماس
5 ـ حذف ولتاژ اضافی
6 ـ جلوگیری از ولتاژهای ناخواسته و صاعقه

چاه ارت(earth) در مفهوم به معنی زمین است که نام دیگر آن سیستم اتصال زمین است.
سیستم اتصال به زمیندارای چاه ارت و سیم اتصال است . وظیفه چاه ارت وصل کردن هرگونه جریان الکتریکی به زمین است که این عملکرد بیشتر برای جلوگیری از برق گرفتگی صورت میگیرد.
به عبارتی بهتر با وصل کردن تمام دستگاه های برقی صنعتی , مخابراتی و خانگی با سیم اتصال به چاه ارت یک سیستم ارتینگ را به وجود آورده ایم.
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 می آید.
در وصل کردن چاه ارت جریان الکتریکی باید دقت قابل توجهی انجام شود گاها شده است که در مواردی این سیم اتصال را به جای نادرستی متصل کرده اند که کار بسیار پر خطر و کشنده ایی است.
درهنگام اتصال کامل سیم های فاز به سیم ارت فیوز مربوط به آن فاز عمل کرده و جریان را قطع می کند ودر هنگام اتصال کامل سیم نول به سیم ارت اگر مدار ارتینگ دارای فیوز محافظ جان(FI)باشد،این فیوز از 30 میلی آمپر نشتی جریان به بالا را قطع می کند وباعث قطع کامل جریان فاز و نول میشود.
لازم به ذکر است که سیم ارت و سیم نول به ظاهر از نظر اینکه بی برق هستند بسیاربه یکدیگر شبیه هستندولی در عمل دوسیم مستقل از هم وعملکردی متفاوت از یکدیگر دارند, و هیچگاه نمی توان از یکی بجای دیگری استفاده کرد.
سیستم ارتینگ امروزه کاربردی همانند خود برق را داراست و از اهمیت بسیار ویژه ای برخوردار است.چنانکه در مخابرات به سیستمهای ارتینگ بسیار حساس و دقیق برای جلوگیری نویز در شبکه نیاز است و نیز در شبکه های انتقال و توزیع برق کاربرد فراوان دارد؛ شبکه های برق گیر بدون سیم ارت عملا بلا استفاده هستند.انواع چاه ارت
1- چاه ارت عمقی 2- چاه ارت سطحیچاه 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 معمولا تا عمق 80 سانتیمتر قابل انجام است.

شرایط استفاده از چاه ارت سطحی و روش راه اندازی آن
از نظر مکانی به مکان هایی که :
ـ حداقل فضایی باید در اطراف سایت وجود داشته باشد تا امکان اجرای چاه ارت سطحی ممکن باشد.
ـ از نظر ارتفاعی باید از سطح دریا پایین تر باشد.
ـ اطراف سایت دارای پستی و بلندی های کمی باشد.
ـ بین دکل و سایت تقریبا یک فاصله ی زیادی وجود داشته باشد

هرچند که روش چاه ارت سطحی دارای مزایایی است اما اجرای ارت به روش های زیر دارای ارجحیت بیشتری است:
1-ROD 2-RING 3- پنجه ای (شعاعی)4-مختلط 5- حلزونی 6- الکتروشیمیایی 7- شبکه ای
در سایتهای کامپیوتری زمین مناسب از دو بابت حائز اهمیت می‌باشد :
الف ـ حفاظت در مقابل صاعقه و اضافه ولتاژها
ب ـ هم پتانسیل بودن تجهیزات نصب‌شده در سایت و کارکرد صحیح آنها بخصوص تجهیزات دیجیتال و انتقال دیتا با توجه به بکارگیری تجهیزات کامپیوتری جدید لازم است به موضوع ارت و روش اجرای اصولی آن اهمیت بیشتری داده شود تا در آینده از آسیب رسیدن به نیروی انسانی و تجهیزات کامپیوتری پیشگیری شده و از عملکرد صحیح تجهیزات اطمینان داشته باشیم .

لزوم استفاده از سیستم ارت :
به منظور حفاظت افراد و دستگاهها ، اضافه ولتاژهای تولید شده در بدنه که باعث صدمه دیدن دستگاهها و افراد می‌شود ، همچنین ولتاژهای بسیار زیاد و خطرناک ناشی از برخورد صاعقه با دکلهای کامپیوتری را باید در جایی خنثی نمائیم . به همین منظور استفاده از سیستم ارت و حفاظت از تجهیزات بسیار لازم و ضروری است بعلاوه با افزایش استفاده از سیستمهای دیجیتالی و حساس ، لزوم بازنگری در طراحی ، نصب و نگهداری سیستمهای حفاظتی گراندینگ وجود دارد. به طور خلاصه اهداف بکارگیری سیستم ارتینگ یا گراندینگ عبارتند از :
الف ـ حفاظت و ایمنی جان انسان
ب ـ حفاظت و ایمنی وسایل و تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی
ج ـ فراهم آوردن شرایط ایده‌ال جهت کار
د ـ جلوگیری از ولتاژ تماسی
ه ـ حذف ولتاژ اضافی
و ـ جلوگیری از ولتاژهای ناخواسته و صاعقه
ز ـ اطمینان از قابلیت کار الکتریکی

الف ـ انتخاب محل چاه ارت :
چاه ارت را باید در جاهایی که پایین‌ترین سطح را داشته و احتمال دسترسی به رطوبت حتی‌الامکان در عمق کمتری وجود داشته باشد و یا در نقاطی که بیشتر در معرض رطوبت و آب قرار دارند مانند زمینهای چمن ، باغچه‌ها و فضاهای سبز حفر نمود.

ب- عمق چاه :

با توجه به مقاومت مخصوص زمین ، عمق چاه از حداقل 4 متر تا 8 متر و قطرآن حدودا 80 سانتیمتر می تواند باشد. در زمین هایی که با توجه به نوع خاک دارای مقاومت مخصوص کمتری هستند مانند خاکهای کشاورزی و رسی عمق مورد نیاز برای حفاری کمتر بوده و در زمینهای شنی و سنگلاخی که دارای مقاومت مخصوص بالاتری هستند نیاز به حفر چاه با عمق بیشتر می باشد. برای اندازه گیری مقاومت مخصوص خاک از دستگاههای خاص استفاده می گردد. در صورتی که تا عمق 4 متر به رطوبت نرسیدیم و احتمال بدهیم در عمق بیشتر از 6 متر به رطوبت نخواهیم رسید نیازی نیست چاه را بیشتر از 6 متر حفر کنیم . بطور کلی عمق 6 مترو قطر حدود 80 سانتیمتر برای حفر چاه پیشنهاد می گردد. محدوده مقاومت مخصوص چند نوع خاک در جدول زیر آمده است.

نوع خاک مقاومت مخصوص زمین ( اهم متر )
باغچه‌ای 5 الی 50
رسی 8 الی 50
مخلوط رسی ، ماسه‌ای و شنی 25 الی 40
شن و ماسه 60 الی 100
سنگلاخی و سنگی 200 الی 10000

ج ـ مصالح مورد نیاز :
مصالح مورد نیاز و مشخصات آن برای اجرای چاه در جدول زیر آمده است.

ردیف نوع جنس توضیحات
1 سیم مسی نمره 50 متر 7 رشته
2 کابلشو نمره 50 جهت اتصال سیستم ارت به شینه داخل سایت
3 لوله پلی اتیلن 10 اتمسفر برای ایجاد پوشش عایق روی سیم مسی در محوطه و محل تردد
4 شینه مسی به ابعاد 3*30*250 میلیمتر برای نصب در داخل سایت و اتصال دستگاهها به آن
5 صفحه مسی 5.*50*50 مورد استفاده در چاه
6 بست سیم به صفحه مسی به منظورمحکم کردن اتصال سیم روی صفحه مسی
7 بنتونیت اکتیو کیلو برای پرکردن چاه
نکته : صفحه مسی به ابعاد 5/.*40*40 سانتیمتر برای مناطق شمالی کشور و 5/0*50*50 سانتیمتر برای مناطق نیمه خشک مانند تهران و 5/0*70*70 سانتیمتر برای مناطق کویری استفاده شده باشد . از صفحه مسی با ضخامت 3 یا 4 میلیمتر نیز می توان استفاده نمود.

د – اتصال سیم به صفحه مسی :
اتصال سیم به صفحه مسی بسیار مهم می باشد و هرگز و در هیچ شرایطی نباید این اتصال تنها با استفاده از بست ، دوختن سیم به صفحه و یا … برقرار گردد.بلکه حتما باید سیم به صفحه جوش داده شود و برای استحکام بیشتر با استفاده از 2 عدد بست سیم به صفحه بسته شده و محکم گردد.
برای جوش دادن قطعات مسی به یکدیگر از جوش برنج یا نقره استفاده شود و در صورت عدم دسترسی به این نوع جوش از جوش (Cad weld) استفاده گردد .

ه – حفر چاه ارت :
با توجه به شرایط جغرافیایی منطقه چاهی با عمق مناسب و در مکان مناسب (با توجه با راهنمای انتخاب محل چاه ارت ) حفر گردد. شیاری به عمق 60سانتیمتر از چاه تا پای دکل برای مسیر سیم چاه ارت تا برقگیر روی دکل همچنین برای سیم ارت داخل ساختمان حفر نمائید. در صورتی که مسیر 2 سیم مشترک باشد بهتر است مسیر دو سیم ایزوله گردند. همینطور مسیر سیمها باید کوتاهترین مسیر بوده و سیم میله برقگیر و ارت حتی الامکان مستقیم و بدون پیچ و خم باشد و نبایستی خمهای تند داشته باشد و در صورت نیاز به خم زدن سیم در طول بیش از 50 سانتیمتر انجام گردد.

و – پر نمودن چاه ارت :
1- حدود 20 لیتر محلول آب و نمک تهیه و کف چاه میریزیم بطوریکه تمام کف چاه را در برگیرد بعد از 24 ساعت مراحل زیر را انجام می دهیم.
2-به ارتفاع 20 سانتیمتر از ته چاه را با خاک رس و یا خاک نرم پر مینمائیم.
3- به مقدار لازم (حدود 450کیلو گرم معادل 15 کیسه 30 کیلو گرمی)بنتونیت را با آب مخلوط کرده و بصورت دوغاب در میاوریم و مخلوط حاصل را به ارتفاع 20 سانتیمتر از کف چاه میریزیم هر چه مخلوط حاصل غلیظ تر باشد کیفیت کار بهتر خواهد بود.
4-صفحه مسی را به 2 سیم مسی نمره 50 جوش میدهیم این سیمها یکی به میله برقگیر روی دکل و دیگری به شینه داخل ساختمان خواهد رفت بنابراین طول سیم ها را متناسب با طول مسیر انتخاب می نمائیم.
5- صفحه مسی را بطور عمودی در مرکز چاه قرار می دهیم
6- اطراف صفحه مسی را با دوغاب تهیه شده تا بالای صفحه پر می نمائیم
7- لوله پلیکای سوراخ شده را بطور مورب در مرکز چاه و در بالای صفحه مسی قرار می دهیم و داخل لوله پلیکا را شن میریزیم تا 50 سانتیمتر از انتهای لوله پر شود این لوله برای تامین رطوبت ته چاه می باشد و در فصول گرم سال تزریق آب از این لوله بیشتر انجام گردد. لازم بذکر است در مواردی که چاه ارت در باغچه حفر شده باشد و یا ته چاه به رطوبت رسیده باشد و یا کلا در جاهایی که رطوبت ته چاه از بالای چاه یا از پایین چاه تامین گردد نیازی به قراردادن لوله نمی باشد .
8- بعد از قراردادن لوله پلیکا به ارتفاع 20 سانتیمتر از بالای صفحه مسی را با دوغاب آماد شده پر مینمائیم.
9-الباقی چاه را هم تا 10 سانتیمتر بر سر چاه مانده ، با خاک معمولی همراه با ماسه یا خاک سرند شده کشاورزی پر می نمائیم و 10 سانتیمتر از چاه را برای نفوذ آب باران و آبهای سطحی به داخل چاه با شن و سنگریزه پر می نمائیم . روئ چاه مخصوصا در مواقعی که از لوله پولیکا استفاده نمی گردد نباید آسفالت شده و یا با سیمان پر گردد.
10-داخل شیار های حفاری شده را با خاک سرند شده کشاورزی یا خاک نرم معمولی و یا خاک معمولی مخلوط با بنتونیت پر نمائید .

 

تست چاه ارت :

 

روش تست چاه ارت با ارت تستر یا تست چاه ارت با میگر به این شکل است که 3 میله دارد یکی رو به سیم مسی که بالا آوردیم وصل میکنیم و 2تای دیگر را در 10 و20 متر بعد از چاه ارت به زمین میکوبیم و بعد مقاومت زمین را میگیریم . اما اگر ارت تستر موجود نبود میتوانیم با یک فیوز مینیاتوری 10 آمپر چاه را مورد تست قرار دهیم به این صورت که یک سر فیوز را به برق و بعد فیوز را متصل میکنیم ویک سیم هم به چاه ارت وصل کرده و

در همان موقع به فیوز میزنید اگر فیوز قطع شد چاه ارت مقاومت قابل قبولی دارد. تست چاه ارت یا میله ارتر نباید با روش های قدیمی و مرسوم قدیمی چک کرد و سعی برآن باشد که با روش های جدیدتر ایت تست چاه ارت انجام شود. از جمله روش های خوبی که میتوان برای تست چاه ارت مورد استفاده قرار داد و میتوان به روش افت ولتاژ(fall of potential )اشاره کرد.

اگر سیستم مورد نظر یا همان X یک میله ارت یا صفحه ارت ساده و یکی باشد الکترود Y را 30 تا 50 متر دورتر از میله چاه ارت می کوبیم و Z را هم وسط یعنی C ½ قرار داده و عدد را می خوانیم, اگر 5 متر الکترود Z را به سمت X نزدیک کرده و عدد دوم را بخوانیم ودر مرحله سوم 5متر به سمت Y رفته و عدد سوم را بخوانیم یعنی الکترود Y روی 30 تا 50 هر عددی که امکان کوبیدن هست مانده و تغییری نکند ولی الکترود وسط در 3 نقطه حرکت کرده و 3 عدد بدست آید و اعداد خوانده شده نزدیک هم باشند و اختلاف آنها بیش از 5% نباشد میانگین 3 عدد خوانده شده همان R شبکه یا صفحه ارت است , اگر اعداد با هم اختلاف زیادی داشتند بایستی C را بیشتر کنیم و آزمایش را تکرار کنیم.

از جمله ابزار تست چاه ارت توسط یک عدد ترانسفورماتور ایزوله ، یک عدد ولتمتر و یک عدد آمپرمتر
در این حالت سوند ها را در زمین قراردهید سپس آمپر متر را با ثانویه ترانس سری نمایید و یک سر آزاد ترانس را به سیم چاه ارت وصل نموده ویک سر آمپر متر را به سوند آخر وصل نمایید . یکسر ولتمتر را به سیم چاه ارت و سر دیگرآن را به سوند اول وصل نمایید سپس اولیه ترانس ایزوله را به برق 220 ولت وصل نموده و مقدار ولت قرائت شده را بر مقدار عدد آمپر متر تقسیم نمایید.مقدار بدست آمده مقاومت تقریبی چاه ارت شما می باشد.

اینکه چطوری میتوان تست چاه ارت را انجام داد :
1 – آشنایی شما با دستگاه ارت سنج و یا روشهای تست مقاومت چاه ارت
آزمایش مقاومت اجرای چاه ارت با هر دستگاهی میبایست طبق شرایط مذکور در راهنمای آن دستگاه صورت گیرد
نتیجه عددی با توجه به شرایط فیزیکی و زمانی بدست می آید
برای حصول پاسخ صحیح میبایست طبق شرایط یا مفروضات خاص اقدام کرد
در کل نمونه ای از تست چاه ارت به صورت زیر است .
1 – میل آزمایش به فواصل تقریبی 10 و 5 متر از چاه ارت در سطح زمین دست نخورده قرار میدهند.
2 – سلامت دستگاه جهت تست چاه ارت را بررسی میکنند ( وجود باطری و ولتاژ و جریان تست )
3 – به کمک سلکتور و رئوستا عقربه را به حالت تعادل میرسانند و مقاومت چاه ارت را می خوانند
از آنجا که میبایست حوزه مغناطیسی چاه ارت رعایت گردد تا خنثی سازی خطای اتصالی به صورت صحیح صورت گیرد لذا مقدار مقاومت با رعایت شرایط استاندارد ملاک خواهد بود
برای اینکه معلوم شود مطلب را گرفته اید حال بفرمایید مقاومت چاه ارت مورد نظرتان چقدر است ( صرفا دنبال پاسخ موردی نباشید بلکه مطلب را دریابید !! )
مطالعه مفصل چاه ارت را توصیه میکنیم زیرا موضوع حائز اهمیتی است که کمتر مورد توجه قرار میگیرد

شما میتونید با دستگاه ارت تستر میزان اهم چاه ارت را اندازه بگیرید
دردو حالت میبایستی اندازه گیری کرد:1-در حالت بسته (رینگ)2-در حالت باز

در حالت بسته باید زیر 2 اهم باشد ودر حالت باز زیر 5 باشد.در غیر این صورت باید چاه ارت را احیاء کنید.
دو میخ مربوط به دستگاه را در طرفین چاه ارت یکی را در فاصله 5تا10متری برای سیم زرد ودیگری10تا20 متری برای سیم قرمز در زمین گلی یا هر زمین غیر سخت فرو میکنیم .