اندازه گیری مقاومت چاه ارت

چاه ارت چیست؟

چاه ارت، چاله ای است که به صورت عمقی در زمین حفر می شود 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 اندازه گیری مقاومت چاه ارت ( به جهت بیشترین سطح تماس با خاک ) در چاه ارت قرار داده و اطراف صفحه از مواد کاهنده و یا بنتونیت پوشانده و سیم مسی را به بیرون چاه ارت کشیده و به تابلو تست باکس برده و از آن جا به کلیه دستگاههای الکتریکی متصل می نمائیم.

اندازه گیری مقاومت چاه ارت

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.تست چاه ارت

اندازه گیری مقاومت چاه ارت

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

سیستم ارت چیست؟

اندازه گیری مقاومت (اهم) چاه ارت

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.

اجرای چاه ارت استاندارد (به روش صفحه ارت):

اندازه گیری مقاومت (اهم)چاه

  1. یک حلقه چاه به عمق حداقل 4 مترو یا بیشتر تا رسیدن به رطوبت طبیعی زمین و با در نظر گرفتن فصول خشک سال حفر می گردد. (مثلا بهترین زمان برای تشخیص رطوبت خاک در فصل تابستان می باشد)
  2. دهنه چاه ارت حدودا 70 تا 75 سانتیمتر باشد توجه داشته باشید دهنه چاه ارت هر چه بزرگتر باشد میزان استفاده از بنتونیت و یا مواد کاهنده بیشتر خواهد شد.اندازه گیری مقاومت چاه ارت
  3. برای هر چاه ارت بسته به نوع صفحه مورد استفاده میزان مواد کاهنده یا بنتونیت متفاوت می باشد به عنوان مثال اگر صفحه مسی شما 3*660*660 میلیمتر باشد حتما نیاز به 500 تا 600 کیلو مواد کاهنده و یا بنتونیت دارید و اگر صفحه مسی شما 3*500*500 میلیمتر باشد حدود 400 تا 450 کیلوگرم نیاز به مواد کاهنده و یا بنتونیت دارید. البته مقدار استفاده از مواد بسته به شرکتهای تولید کننده نیز دارد به عنوان مثال بنتونیت با جذب رطوبت 900 و مش 100 بعد از افزودن آب کاملا حجیم شده و به تعداد کیسه کمتری برای اجرای چاه ارت نیاز است توصیه می شود دستور ترکیب مقدار استفاده آب به مواد کاهنده و بنتونیت رو از شرکتهای تولید کننده این مواد خواستار باشید.
  4. کیسه های مواد کاهنده یا بنتونیت را باز کرده در بیرون چاه ارت و یا داخل بشکه بزرک با آب مطابق دستورالعمل سازنده مواد ترکیب کنید. اگر فشار آب محل اجرای چاه ارت زیاد باشد می توانید همزمان که کیسه ها را پاره میکنید یک به یک در بیرون چاه ارت با آب ترکیب کنید و داخل چاه ارت بریزید.
  5. ابتدا 10 تا 20 سانتی متر کف چاه ارت را با مواد کاهنده و یا بنتونیت پر کرده، سپس آماده قرار دادن صفحه مسی در داخل چاه ارت باشید.
  6. حداقل سیم مسی برای اجرای چاه ارت 35 میلیمتر مربع می باشد ، توجه کنید به هیچ عنوان از کابل ارت در داخل چاه ارت استفاده نکنید.
  7. اتصال سیم مسی هوایی نمره حداقل 35 میلیمتر مربع به صفحه باید جوش آرگون و یا جوش کدولد (اگزوترمیک) باشد حتما توجه داشته باشید از بست و یا کلمپ و یا پیچ و مهره برای بستن سیم به صفحه استفاده نشود.
  8. صفحه مسی را بصورت عمودی داخل چاه ارت قرار دهید.
  9. بنتونیت یا مواد کاهنده آماده شده را داخل چاه ارت ریخته بصورتی که صفحه داخل مواد محو گردد.
  10. لوله پلیکا نمره 6 یا 8 را داخل چاه ارت قرار داده و می توانید داخل آن را از سنگ ریزه پر کنید، می توانید انتهای لوله را بسته و به فواصل 20 سانتی تا بالای لوله سوراخهایی دو طرف لوله ایجاد کنید. این لوله شارژ آب است که بصورت دوره ای هر ماه مقداری آب داخل لوله ریخته و کمک میکنید به رطوبت داخل چاه ارت در فصول خشک سال.
  11. روی مواد کاهنده یا بنتونیت دو یا سه فرغون ماسه یا خاک نرم پر کنید.
  12. الباقی چاه ارت را با خاک خود چاه ارت طوری که سنگ و نخاله های بزرگ را جدا کرده و یا خاک چاه ارت را سرند کرده و به داخل چاه ارت بریزید.اندازه گیری مقاومت چاه ارت
  13. بالای چاه ارت از حوضچه ارت استفاده کنید، و یا می توانید از جعبه تست باکس چاه ارت در نزدیک چاه ارت و برروی دیوار استفاده نمائید. این انشعاب جهت تست دوره ای چاه ارت مورد استفاده قرار می گیرد.
  14. جهت اتصالات داخل تابلو تست باکس و یا حوضچه ارت از کابلشو استفاده شود و به تسمه مسی داخل تابلو تست باکس با پیچ و مهره استیل متصل گردد.
  15. جهت همبندی (هم پتانسیل سازی) قسمتهای فلزی ساختمان نظیر ستونها و لوله های فلزی، پایه های فلزی، بدنه تابلوها و دستگاه های الکتریکی از سیم مسی و یا کابل ارت استفاده کرده و این اتصالات را به چاه ارت با کابلشو متصل می کنیم.
  16. مرحله آخر اجرای چاه ارت تست مقاومت کلی سیستم ارتینگ ما می باشد. دستگاهی که فقط و فقط میتواند میزان مقاومت چاه ارت را بسنجد دستگاه ارت تستر (ارت سنج) می باشد. خارج از روشهای اندازه گیری که در این مبحث نمی گنجد، مقاومت سنجیده شد با در نظر گرفتن کلیه همبندیها و چاه ارت باید زیر دو اهم بدست بیاید. در غیر این صورت باید چاه ارت دیگری احداث نمود و به سیستم پارالل کرد.

دلایل استفاده از چاه ارت و سیستم ارتینگ

اندازه گیری مقاومت چاه ارت

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

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.

علل اجرا و ایجاد سیستم ارتینگ

الف )  ارت حفاظتی

ب )   ارت الکتریکی

الف – در 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 باردار 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 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.

اندازه گیری مقاومت چاه ارت در ساختمان ها

روش تست ارت

الف) روش تست سه نقطه ای

یکی از روش های اندازه گیری مقاومت سیستم زمین، روش افت ولتاژ (fall of potential ) می باشد. اصول کار بدین صورت است که دستگاه ارت تستر یک جریان با فرکانس حدود صد هرتز از طریق الکترود C به زمین اعمال می نماید، این جریان از زمین عبور کرده و از طریق صفحه ی ارت (الکترود زمینE)  به دستگاه برمیگردد. این جریان در زمین افتی ایجاد میکند که افت ولتاژ نسبت به چاه ارت است و به وسیله ی الکترود P اندازه گیری میشود. میزان این افت ولتاژ تقسیم بر جریان ارسالی مقاومت چاه ارت می باشد و بر حسب اهم است (R=V/A). شکل 1 الکترودهای کوبیده شده در زمین و دستگاه را نمایش می دهد.

روش تست 3 نقطه ای

نکته اصلی در این روش فاصله میخ های p و c از چاه ارت E می باشد که در اندازه گیری مقدار مقاومت نقش مهمی دارد. نحوه اندازه گیری بدین صورت است که پراب سبز رنگ دستگاه را به الکترود اصلی زمین متصل می‎کنیم. دستگاه دارای دو میخ فولادی است که یکی را به فاصله 30 تا 50 متری از الکترود اصلی در زمین میکوبیم و پراب قرمز رنگ دستگاه ارت سنج را به آن متصل می کنیم میخ بعدی را در وسط این دو می کوبیم و پراب زرد رنگ را به آن متصل می کنیم و مقاومت زمین را توسط دستگاه می خوانیم.

در مرحله بعد میخ p را 5 متر به سمت اکترود اصلی زمین قرار می دهیم ومجددا مقاومت زمین را توسط دستگاه می خوانیم. در مرحله سوم میخ p  را 5 متر نسبت به موقعیت اولش به سمت میخ c نزدیک می کنیم و دوباره مقاومت را از دستگاه می خوانیم. سه عدد به دست آمده را مقایسه می کنیم اگر اعداد خوانده شده نزدیک به هم باشند و اختلافشان بیش از 5 درصد نباشد، میانگین 3 عدد خوانده شده همان مقاومت شبکه یا صفحه ی ارت است، اگر اختلاف اعداد با هم زیاد باشد، بایستی فاصله ی C را بیشتر و اندازه گیری را تکرار کنیم.

ب) روش تست 62 درصد

اصول این روش مانندتست 3 نقطه ای ذکر شده است با این تفاوت که فاصله میخ ولتاژ p تا الکترود زمین باید 62 درصد فاصله میخ  c باشد. فاصله میخ ها در  شکل 2 نمایش داده شده اند.

روش تست 62 درصد

این روش مورد تأیید اکثر استانداردها از جمله استانداردهای معتبر BS و IEEE می باشد و در حال حاضر در اکثر پروژه ها این روش به کار برده می شود. به طور کلی، در صورتی که بتوان منحنی مقاومت بر حسب فاصله را ترسیم نمود و در اطراف C%62=P تغییرات مقاومت کم باشد یا به اصطلاح به قسمت  صاف منحنی برسیم، عدد به دست آمده صحیح می باشد. در غیر اینصورت، بایستی فاصله C را افزایش داده و دوباره منحنی مقاومت را رسم نماییم.

  • توجه شود که میزان کوبیدن میخ های تست چندان به دقت اندازه گیری کمک نمی کند و نباید میله ها را بیش از 20 سانتی متر درون خاک بکوبیم؛ ولی در عوض، ریختن آب پای الکترودها (میخ ها) دقت آزمایش را بالا می برد.
  • روش 62 درصد برای شبکه های زمین گسترده که دارای چندین میله یا چاه ارت بوده که در فاصله های مختلف اجرا شده اند و به هم متصل هستند و شبکه ی توری زمین پستها؛ نیز قابل انجام است.

اندازه گيری مقاومت شبکه زمين به روش دو الكترودي (ارت مرده)

در بعضي مواقع كه كوبيدن الكترود امكانپذير نمي باشد و يا فضاي لازم جهت سيم كشي و كوبيدن ميله ها وجود ندارد در صورتي كه نزديك ميله ارت مزبور يك سيستم لوله كشي گسترده آب مدفون، فونداسيون گسترده و يا سيم نول وجود داشته باشد به راحتي و بدون كوبيدن الكترود ميتوان مقاومت شبكه ارت را با تقريب بالائ به دست آورد.

روش كار به اين صورت است كه يك سيم از چاه ارت به دستگاه ارت تستر وصل ميكنيم و يك سيم هم از سيم نول يا ارت گسترده به دستگاه مي آوريم و دستگاه را در حالت دو پين قرار ميدهيم و تست را انجام مي دهيم. دقت اين آزمايش به اندازه روش 3 پين نمي باشد ولي روش بسيار ساده اي است و معمولا جواب قابل قبولي خواهد داد. و مقدار بدست آمده بیشتر از مقدار واقعی می باشد.

اندازه گيری بدون کوبيدن ميله   stake less measurement  

اين روش بسيار عملي و مفيد است و نيازي به کوبيدن الکترود ندارد.در اين روش نياز به دستگاه مخصوصي با دو انبرک يا کلمپ ميباشد. توسط يکي از انبرک ها که دور سيم زمين حلقه ميزند ولتاژي به سيم زمين القا ميشود و توسط حلقه دوم که اين نيز در همان محل چفت ميشود جريان عبوري از حلقه زمين ناشي از اين ولتاژ اندازه گيري ميشود و صفحه دستگاه حاصل تقسيم اين دو يعني مقاومت شبکه زمين را نشان خواهد داد.

اين روش به طور مشخص براي مواقعي که چند ميله يا چاه ارت با هم موازي شده و تشکيل يک شبکه ارت گسترده و موازي را داده اند بسيار کاربردي ميباشد. این روش بسیار عالی است و در زمان کمتری می توان سیستم را تست نمود. فقط قیمت دستگاه گران می باشد و تنها کلمپ های آن به اندازه یک دستگاه 3 پین قیمت دارد.

نکنه جالب در مورد اکثر دستگاههای کلمپی اینست که، امکان تست بروش 2 پین در آنها وجود ندارد.

اندازه گیری مقاومت چاه ارت

در پایان باید متذکر شویم که هرساله باید تست توسط کارشناسان مشاورین مرکز تحقیقات کار انجام پذیرد.