اجرای چاه ارت و تست چاه ارت مطابق استاندارد و تاییده وزارت

اجرای چاه ارت و تست چاه ارت مطابق استاندارد و تاییده وزارت

اجرای چاه ارت، تست و تاییدیه حفاظت فنی و خدمات ایمنی کار

اجرای چاه ارت و تست چاه ارت مطابق استاندارد و تاییده وزارت

سیستم ارت یا اتصال زمین یکی از حیاتی‌ترین بخش‌های ایمنی در تاسیسات الکتریکی و صنعتی است. هدف از اجرای چاه ارت، انتقال جریان‌های نشتی یا اضافه ولتاژ به زمین و جلوگیری از خطرات جانی و تجهیزاتی می‌باشد. در این مقاله جامع، تمامی جنبه‌های طراحی، اجرای چاه ارت، استانداردهای بین‌المللی و الزامات مرکز تحقیقات حفاظت فنی و خدمات ایمنی کار مورد بررسی کامل قرار گرفته است. ایمنی الکتریکی نه تنها یک الزام قانونی است، بلکه یک ضرورت فنی برای حفظ جان کارکنان و سلامت تجهیزات سرمایه‌ای محسوب می‌شود.

اهمیت ارت و فلسفه وجودی چاه ارت

سیستم ارتینگ پایه‌گذار ایمنی الکتریکی است. بروز اتصالی، ولتاژهای القایی یا صاعقه می‌توانند بدون وجود الکترود زمین مناسب خسارات سنگین و جبران‌ناپذیری ایجاد کنند. با اتصال مناسب به زمین، تمام بدنه‌های فلزی دستگاه‌ها (شامل بدنه موتورها، تابلوهای برق، رکم‌ها و…) هم‌پتانسیل شده و خطر شوک الکتریکی به دلیل اختلاف پتانسیل بین بدنه تجهیزات و زمین (ولتاژ تماس) حذف می‌شود.

مزایای وجود سیستم ارت مناسب:

• حفاظت از جان انسان در برابر ولتاژ تماس: این مهم‌ترین دلیل است. در صورت بروز خطا، جریان از مسیر کم‌مقاومت ارت به زمین منتقل شده و فیوز یا بریکر در مدار عمل می‌کند.
• جلوگیری از آسیب به تجهیزات الکتریکی: ولتاژهای ناخواسته مانند ولتاژهای ناشی از صاعقه یا سوئیچینگ‌های بزرگ، توسط سیستم ارت تخلیه می‌شوند.
• کاهش خطر آتش‌سوزی: مسیردهی جریان خطا به زمین، از عبور جریان از مسیرهای ناخواسته (مانند مواد قابل اشتعال) جلوگیری می‌کند.
• عملکرد بهینه رله‌های حفاظتی: سیستم ارت مناسب، شرط لازم برای عملکرد صحیح رله‌های دیفرانسیل و اضافه جریان است.
• حذف بارهای استاتیکی: در محیط‌هایی مانند کارگاه‌های رنگ‌آمیزی یا صنایع دارویی، حذف بارهای استاتیکی که می‌توانند منبع انفجار باشند، حیاتی است.

محدودیت‌های مقاومت زمین:

در صورت نبودن الکترود زمین یا وجود مقاومت زیاد، ولتاژ تماس می‌تواند خطرناک باشد. استانداردها محدودیت‌هایی را تعیین کرده‌اند:

• برای مصارف عمومی و ساختمانی: مقاومت مجاز معمولاً کمتر از ۵ اهم است.
• برای مصارف صنعتی، حساس و حیاتی (مانند بیمارستان‌ها یا مراکز داده): مقاومت مجاز معمولاً کمتر از ۲ اهم است.

استاندارد IEC 60479-1 حدود مجاز فیزیولوژیکی ولتاژ تماس و جریان عبوری از بدن انسان را تعیین می‌کند که در طراحی ایمنی باید مد نظر قرار گیرد.

انواع زمین کردن بر اساس کارکرد

سیستم‌های اتصال به زمین بسته به هدف استفاده، به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند:

1. ارت حفاظتی (Protective Earthing – PE) :
   هدف اصلی این سیستم، ایمنی پرسنل در برابر خطر برق‌گرفتگی است. تمامی اجزای فلزی قابل دسترس تجهیزات باید به این سیستم متصل شوند. در نقشه‌ها با سیم سبز/زرد مشخص می‌شود.
2. ارت عملکردی یا عملیاتی (Functional Earthing – FE) :
   این سیستم برای اطمینان از عملکرد صحیح تجهیزات الکترونیکی و الکتریکی حساس، مانند تجهیزات مخابراتی، اتاق‌های کنترل و تجهیزات پزشکی، طراحی می‌شود. هدف از آن، تثبیت ولتاژ مرجع (معمولاً صفر ولت) و کاهش نویز الکترومغناطیسی (EMI/RFI) است. در برخی موارد، مقاومت مورد نیاز برای ارت عملکردی بسیار کمتر از ارت حفاظتی (مثلاً زیر ۰.۵ اهم) است.
3. ارت صاعقه (Lightning Protection Earthing) :
   این سیستم، بخشی از سیستم حفاظت در برابر صاعقه (LPS) است و وظیفه دارد جریان بسیار بالای ناشی از تخلیه صاعقه را به زمین منتقل کند. معمولاً به صورت یک شبکه مش زیر سطح زمین اجرا می‌شود.

ساختار کلی سیستم ارت و اجرای چاه ارت و تست چاه ارت مطابق استاندارد و تاییده وزارت 

یک سیستم اتصال به زمین کامل از سه جزء اصلی تشکیل شده است که باید یکپارچه عمل کنند اجرای چاه ارت و تست چاه ارت مطابق استاندارد و تاییده وزارت  :

1. الکترود زمین (Earth Electrode) :
   این بخش، نقطه تماس فیزیکی بین سیستم الکتریکی و توده زمین است. می‌تواند میله‌ای، صفحه‌ای، نواری یا شبکه‌ای (مش) باشد. مقاومت بین الکترود زمین و جرم زمین باید تا حد ممکن کوچک باشد.
2. هادی زمین اصلی (Main Earthing Conductor – MEC) :
   هادی با ضخامت کافی که تمامی سیستم‌های ارت (حفاظتی، صاعقه، عملکردی) را به الکترود زمین اصلی متصل می‌کند.
3. هادی‌های اتصال به زمین (Earth Bonding Conductors) :
   هادی‌هایی که اجزای مختلف سیستم (شینه‌ها، تجهیزات، لوله‌های فلزی و…) را به هادی زمین اصلی متصل می‌کنند.

اهمیت یکنواختی اتصال: تمام اجزای فلزی باید به یک نقطه مرجع زمین متصل باشند تا اختلاف پتانسیل بین آن‌ها ایجاد نشود.

عوامل موثر بر مقاومت زمین

مقاومت سیستم ارت تابعی از شرایط محیطی و مشخصات الکترود است. کاهش مقاومت زمین هدف اصلی طراحی است و متأثر از عوامل زیر می‌باشد:

1. مقاومت مخصوص خاک (P- Resistivity) :
   این مهم‌ترین عامل است که بر حسب اهم-متر ( \Omega \cdot m ) بیان می‌شود. مقاومت خاک در مناطق خشک، شنی، یا سنگلاخی بسیار بالاتر از مناطق مرطوب یا باتلاقی است. این پارامتر باید از طریق تست‌های میدانی (مانند روش ونر) اندازه‌گیری شود.
2. عمق و نوع الکترود:
   استفاده از الکترودهای عمیق‌تر (میله‌ای بلند) اغلب در مناطقی که لایه‌های سطحی مقاومت بالایی دارند، مفید است، زیرا مقاومت لایه‌های عمیق‌تر معمولاً کمتر است.
3. مواد پرکننده اطراف الکترود:
   استفاده از مواد کاهنده مقاومت مانند بنتونیت، خاک زغال فعال شده یا مخلوط‌های گرافیتی در اطراف الکترود، می‌تواند مقاومت ویژه محلی را به طور چشمگیری کاهش دهد.
4. یکنواختی خاک و درجه حرارت/رطوبت:
   مقاومت خاک با افزایش رطوبت کاهش می‌یابد. در زمستان‌ها یا مناطق خشک، مقاومت به شدت افزایش می‌یابد. همچنین، وجود سنگ یا عدم تجانس در خاک، توزیع جریان را نامنظم کرده و مقاومت را بالا می‌برد.

انواع چاه ارت از نظر شکل اجرایی

انتخاب شکل اجرایی بر اساس شرایط زمین‌شناسی محل پروژه صورت می‌گیرد:

الف) چاه ارت عمقی (Vertical Earth Pit) :
رایج‌ترین روش برای دستیابی به مقاومت پایین، به خصوص در مناطقی با مقاومت ویژه خاک بالا در سطح. در این روش، یک یا چند الکترود میله‌ای (معمولاً به طول 4 تا5 متر یا بیشتر) با استفاده از دستگاه حفاری یا به صورت دستی تا عمق مورد نیاز نصب می‌شوند. برای بهبود عملکرد، اغلب مواد کاهنده (مانند بنتونیت) در اطراف میله تزریق می‌شود.

ب) چاه ارت سطحی یا افقی (Horizontal/Strip Earthing) :
این روش زمانی به کار می‌رود که امکان حفاری عمیق وجود نداشته باشد (به دلیل وجود سنگ بستر یا محدودیت‌های ساختمانی). در این حالت، الکترودهای نواری یا سیم‌های ضخیم در عمق کم (معمولاً کمتر از یک متر) به صورت افقی یا شبکه‌ای دفن می‌شوند.

اتصالات در سیستم‌های دفنی:

تمامی اتصالات الکترودها و هادی‌ها باید با جوش نقطه‌ای یا جوش کدولد (Cadweld) انجام شوند. جوش کدولد با ایجاد یک اتصال متالورژیکی دائمی، کمترین مقاومت و بالاترین استحکام مکانیکی را در برابر خوردگی تضمین می‌کند. استفاده از پیچ و مهره صرفاً برای اتصال به شینه‌ها یا تابلوها مجاز است.

استانداردهای بین‌المللی مرتبط با ارت

طراحی و اجرای سیستم ارت باید بر اساس مجموعه‌ای از استانداردهای ملی و بین‌المللی صورت پذیرد:

• IEC 60364-5-54 (Electrical installations of buildings – Selection and erection of electrical equipment – Earthing arrangements and protective bonding conductors) : این استاندارد مرجع اصلی برای الزامات سیستم ارت حفاظتی در ساختمان‌ها و تاسیسات الکتریکی است.
• IEEE Std 80 (Guide for Safety in AC Substation Grounding) : این استاندارد، راهنمای جامعی برای طراحی شبکه زمین در پست‌های برق ارائه می‌دهد و محاسبات پیچیده ولتاژ گام و تماس را پوشش می‌دهد.
• NEC Section 250 (National Electrical Code – Article 250: Grounding and Bonding) : مرجع اصلی در آمریکای شمالی که الزامات مربوط به اتصال به زمین را تعیین می‌کند.
• مبحث ۱۳ مقررات ملی ساختمان ایران: این مبحث، الزامات ایمنی مربوط به سیستم‌های ارت و صاعقه را در سطح ملی تعریف می‌کند.

الزامات حفاظت فنی و خدمات ایمنی کار

حفاظت فنی و خدمات ایمنی کار، از طریق بازرسی‌های فنی، بر اجرای ایمن تاسیسات نظارت دارد. معیار اصلی حفاظت فنی و خدمات ایمنی کار برای محیط‌های صنعتی، دستیابی به مقاومت کمتر از ۲ اهم در چاه ارت اصلی است.

محاسبه نظری مقاومت الکترود زمین

مقاومت الکترود زمین تابعی از هندسه الکترود و مقاومت ویژه خاک است.

۱. مقاومت الکترود میله‌ای (Rod Electrode) در خاک همگن:
مقاومت الکترود میله‌ای با طول L و قطر d که عمود بر سطح زمین نصب شده است، با فرمول تقریبی زیر محاسبه می‌شود:

R_e = frac{ P}{2\pi L} left( \ln\left(frac{4L}{d}\right) right)

که در آن:

• R_e : مقاومت الکترود (اهم)
• P : مقاومت ویژه خاک ( \Omega \cdot m )
• L : طول الکترود (متر)
• d : قطر الکترود (متر)

۲. مقاومت الکترود صفحه‌ای (Plate Electrode) :
مقاومت یک صفحه دفن شده عمودی با ابعاد W \times H در عمق D (از مرکز صفحه تا سطح) به صورت زیر محاسبه می‌شود:

R_p approx frac{ P}{2 sqrt{A} left( 1 + frac{0.208}{sqrt{theta}right)
که \theta تابعی از نسبت ابعاد صفحه و عمق دفن است و محاسبه آن معمولاً پیچیده‌تر از میله است.

مثال عددی ساده (میله‌ای):
فرض کنید الکترود میله‌ای با طول L = 3 , m و قطر d = 16 , mm (شعاع r=0.008 , m ) در خاکی با مقاومت مخصوص P = 200 , \Omega \cdot m نصب شود:

[ R_e = \frac{200}{2\pi (3)} \left( \ln\left(\frac{4 \times 3}{0.016}\right) – 1 \right) ] [ R_e \approx \frac{200}{18.85} \left( \ln(750) – 1 \right) ] [ R_e \approx 10.61 \times (6.62 – 1) \approx 59.5 , \Omega ] این مقاومت بسیار بالاتر از حد مجاز ۲ اهم است و نشان‌دهنده نیاز به استفاده از چندین الکترود یا مواد کاهنده است.

مصالح و الکترودهای مورد استفاده

انتخاب مواد مناسب تضمین‌کننده طول عمر و کارایی سیستم ارت است.

1. الکترودها:
   • میله‌های کاپر باند (Copper Bonded Steel Rods) : رایج‌ترین نوع. یک هسته فولادی با پوشش مس با ضخامت بالا (معمولاً بالای ۰.۲۵ میلی‌متر). این ترکیب مقاومت مکانیکی فولاد و رسانایی الکتریکی مس را فراهم می‌کند.
   • صفحات مسی (Copper Plates) : کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند مگر در زمین‌های بسیار شور یا جایی که امکان حفاری عمیق نباشد.
   • هادی‌های مسی لخت (Bare Copper Conductors) : برای اجرای اتصالات و سیستم‌های مش در زیر زمین استفاده می‌شوند.
2. هادی‌های اتصال:
   • هادی ارت اصلی باید دارای سطح مقطعی باشد که قادر به تحمل جریان خطا برای زمان لازم جهت عمل کردن تجهیزات حفاظتی باشد. طبق مبحث ۱۳، برای سیستم‌های فشار ضعیف، حداقل سطح مقطع هادی ارت معمولاً ۱۶ میلی‌متر مربع مسی یا معادل آن در آلومینیوم در نظر گرفته می‌شود.

1. مواد کاهنده مقاومت (Backfill Materials):
   • بنتونیت: ماده اصلی برای کاهش مقاومت است. بنتونیت جذب رطوبت بسیار بالایی دارد و به دلیل ساختار شیمیایی، مقاومت ویژه پایینی (حدود ۴۰ تا ۸۰ \Omega \cdot m ) در حالت اشباع دارد.
   • گرافیت و زغال فعال شده: به عنوان مکمل یا جایگزین بنتونیت استفاده می‌شود و به بهبود انتقال الکترون کمک می‌کند.

اتصالات:
تأکید مجدد بر اهمیت جوش کدولد برای اتصالات زیرزمینی و دائمی. این اتصالات در برابر خوردگی و ارتعاش مقاوم هستند و کمترین سطح تماس را ایجاد می‌کنند.

اجرای چاه ارت و تست چاه ارت مطابق استاندارد و تاییده وزارت

مراحل اجرایی چاه ارت

اجرای چاه ارت یک فرآیند چند مرحله‌ای است که دقت در هر مرحله برای دستیابی به مقاومت مطلوب ضروری است:

1. انتخاب محل: محل اجرای چاه باید دور از لوله‌های آب، تأسیسات دفن شده، مناطقی با تداخل الکترومغناطیسی بالا و مسیرهای پرتردد باشد. فاصله بین چاه‌ها باید حداقل دو برابر عمق آن‌ها باشد تا اثر متقابل کاهش یابد.
2. حفاری: حفاری با قطر مناسب (معمولاً ۱۵ تا ۳۰ سانتی‌متر برای میله‌های تکی) تا عمق مورد نیاز (حداقل ۲.۵ متر) انجام می‌شود.
3. نصب الکترود: الکترود میله‌ای وارد گمانه شده و در صورت نیاز، الکترودهای کمکی از طریق کوپلینگ به آن اضافه می‌شوند تا عمق مورد نظر (مثلاً ۱۰ متر) حاصل شود.
4. اتصال اولیه: سر الکترود به هادی اصلی (شینه ارت) از طریق جوش کدولد متصل می‌شود.
5. پر کردن با مواد کاهنده: مواد کاهنده (بنتونیت مرطوب شده) در فضای حلقوی بین الکترود و دیواره چاه تزریق می‌شود. در صورت استفاده از چندین الکترود، این مواد فضای بین الکترودها را نیز پر می‌کنند.
6. تأمین رطوبت: در مناطق خشک، تزریق آب یا استفاده از مواد نگهدارنده رطوبت (مانند نمک یا مواد شیمیایی خاص) برای تثبیت مقاومت ضروری است.
7. نصب درپوش و شینه اصلی: در سطح زمین، یک جعبه تست (Test Box) نصب شده و شینه اصلی ارت (معمولاً از جنس مس یا فولاد با روکش مسی) در آن قرار می‌گیرد که هادی‌های خروجی تابلوها به آن متصل خواهند شد.
8. تست نهایی: پس از اتمام کار، مقاومت زمین با دستگاه ارت تستر اندازه‌گیری می‌شود.

روش‌های کاهش مقاومت زمین

در صورتی که مقاومت اولیه خاک بالا باشد، باید از تکنیک‌های زیر استفاده کرد:

1. افزایش تعداد الکترود: متداول‌ترین روش. با افزایش تعداد میله‌ها و اتصال موازی آن‌ها، مقاومت کل به صورت تصاعدی کاهش می‌یابد. مقاومت کلی مجموعه N میله در یک آرایش مناسب، کمتر از \frac{1}{N} مقاومت یک میله تکی است (با در نظر گرفتن ضریب همپوشانی).
2. افزایش طول الکترود: در صورت امکان حفاری عمیق‌تر، مقاومت به صورت لگاریتمی کاهش می‌یابد.
3. استفاده از مواد کاهنده: تزریق بنتونیت یا ترکیبات گرافیتی در اطراف الکترود.
4. طراحی مش (Mesh Grounding) : در پست‌ها و مناطق وسیع، اجرای شبکه مش زیر سطح زمین که شامل سیم‌های مسی در فواصل منظم (معمولاً ۵ تا ۱۰ متر) است، بهترین روش برای دستیابی به مقاومت بسیار پایین و کنترل ولتاژهای گام و تماس است.
5. تزریق آب دوره‌ای: در مناطق بسیار خشک، ایجاد یک سیستم تزریق آب در کنار الکترودها برای حفظ رطوبت خاک اطراف الکترود.

تست چاه ارت و بازرسی فنی

پس از اجرا، تست دقیق برای تأیید انطباق با استانداردهای مورد نظر (مثلاً زیر ۲ اهم برای صنعت) الزامی است.

روش‌های اندازه‌گیری مقاومت:

1. روش افت ولتاژ (Fall of Potential – FOP) :
   این روش استاندارد و دقیق‌ترین روش است. شامل تزریق جریان مشخص (معمولاً ۲۵ آمپر DC) به زمین از طریق دو الکترود کمکی (Current Electrodes) و اندازه‌گیری ولتاژ بین نقطه تست (چاه ارت اصلی) و الکترود پتانسیل کمکی (Potential Electrode). [ R = \frac{V}{I} ] الکترودهای کمکی باید به اندازه‌ای دور نصب شوند که میدان الکتریکی آن‌ها با میدان چاه ارت مورد آزمایش تداخل نکند.
2. روش ۶۲ درصد (Three-Point Method) :
   ساده‌ترین روش که در آن الکترود پتانسیل کمکی در فاصله 61.8% از چاه ارت نصب می‌شود. این روش برای زمین‌های نسبتاً همگن مناسب است.
3. روش دو سیمه (Two-Wire Method) :
   تنها برای بررسی تداوم اتصال یا اندازه‌گیری مقاومت‌های بسیار پایین (زیر ۱ اهم) و صرفاً برای تأیید مقاومت داخلی شینه‌ها کاربرد دارد، اما به عنوان روش اصلی تست چاه ارت مورد تأیید نیست.

معیارهای پذیرش:

بر اساس مقررات ایمنی و نظر بازرسان حفاظت فنی و خدمات ایمنی کار، مقاومت پذیرفته شده در محیط‌های صنعتی معمولاً کمتر از ۲ اهم است. برای تأسیسات کوچک یا ساختمان‌های مسکونی، این مقدار تا ۵ اهم قابل قبول خواهد بود.

بازرسی و تاییدیه حفاظت فنی و خدمات ایمنی کار

در ایران، اخذ تأییدیه از وزارت تعاون، کار و رفاه اجتماعی برای راه‌اندازی و بهره‌برداری از واحدهای صنعتی الزامی است. سیستم ارت یک آیتم کلیدی در بازرسی‌های ایمنی برق است.

مراحل اخذ تأییدیه:

1. اجرای تست توسط شرکت‌های صلاحیت‌دار: تست چاه ارت باید حتماً توسط شرکت ها وکارشناسان دارای صلاحیت فنی و مورد تأیید اداره بازرسی کار انجام می شود. این شرکت ها از تجهیزات بروز و دارای کالیبراسیون معتبر از شرکت ملی استاندارد ایران استفاده می‌کنند.
2. مستندسازی کامل: تمامی مراحل شامل نقشه‌های ازبیلت (As-Built)، گزارش محاسبات طراحی، گواهینامه کیفیت مصالح مورد استفاده (به ویژه جوش کدولد) و گزارش تست میدانی باید جمع‌آوری شود.
3. گزارش رسمی تست: گزارش باید شامل پارامترهای اندازه‌گیری شده (شامل فاصله الکترودهای تست، جریان تزریقی و مقاومت نهایی) باشد.
4. صدور تاییدیه ایمنی: پس از تأیید کارشناس بازرسی مبنی بر انطباق مقاومت اندازه‌گیری شده با حدود مجاز (زیر ۲ اهم برای صنعت)، گواهی ایمنی مربوط به سیستم‌های اتصال زمین صادر می‌گردد. این تاییدیه باید در پرونده ایمنی کارگاه نگهداری شود.

طراحی شبکه ارت صنعتی (Mesh Grounding)

در پست‌های برق فشار متوسط و قوی، یا کارخانجات بزرگ با سطح وسیع، استفاده از یک یا چند چاه عمقی کافی نیست. در این موارد، شبکه مش (Grid Earthing) بهترین راهکار است.

ویژگی‌های شبکه مش:

• الکترودهای مسی در فواصل منظم (معمولاً ۵ تا ۱۰ متر) به صورت شبکه‌ای زیر زمین دفن می‌شوند.
• تمامی تقاطع‌ها و اتصالات در این شبکه باید با جوش کدولد صورت گیرد تا رسانایی تضمین شود.
• هدف اصلی مش، توزیع یکنواخت جریان خطا در سطح وسیع است و نه صرفاً کاهش مقاومت در یک نقطه.
• این شبکه، ولتاژ زمین را در کل محوطه پایین نگه می‌دارد و مهم‌تر از آن، کاهش ولتاژ گام (Step Voltage) و ولتاژ تماس (Touch Voltage) را به سطوح ایمن (مطابق IEEE Std 80) تضمین می‌کند.

نرم‌افزارهای تخصصی:

اجرای چاه ارت و تست چاه ارت مطابق استاندارد و تاییده وزارت

طراحی بهینه شبکه مش نیازمند تحلیل پیچیده اثر متقابل سیم‌ها و مقاومت خاک غیریکنواخت است. نرم‌افزارهایی نظیر ETAP (Electrical Transient Analyzer Program) و CYMGRD برای مدل‌سازی این شبکه‌ها و اعتبارسنجی آن‌ها بر اساس استانداردهای IEEE 80 ضروری هستند.

نگهداری و احیای چاه ارت

سیستم ارت یک تأسیسات غیرفعال نیست و عملکرد آن می‌تواند در طول زمان افت کند.

1. بازرسی‌های دوره‌ای: تست مقاومت سیستم ارت باید حداقل سالی یکبار انجام شود.
2. نشانه‌های افت عملکرد: افزایش مقاومت اندازه‌گیری شده در تست‌های دوره‌ای، نشانه‌ای از خشکی خاک، خوردگی اتصالات یا فرسایش مواد کاهنده است.
3. روش‌های احیا:
   • تزریق مجدد مواد کاهنده: در صورت کاهش رطوبت، می‌توان از طریق سوراخ‌های تزریق، بنتونیت یا مواد کاهنده جدید را تزریق و با آب اشباع نمود.
   • افزودن الکترود کمکی: در صورت عدم پاسخگویی روش تزریق، نصب یک الکترود کمکی در فاصله مناسب از الکترود اصلی می‌تواند مقاومت کلی را کاهش دهد.
   • بازسازی اتصالات: بازرسی و ترمیم اتصالات سست یا خورده شده (به ویژه اتصالات پیچی در جعبه تست).

الزامات ایمنی و حقوقی

کارفرما در قبال ایمنی پرسنل مسئول است و سیستم ارت یک رکن اساسی این مسئولیت است.

• مسئولیت کارفرما: کارفرما موظف است اطمینان حاصل کند که سیستم ارت مطابق با استانداردهای ملی (مبحث ۱۳) و بین‌المللی طراحی، اجرا و نگهداری می‌شود.
• تست‌های دوره‌ای: حفظ سوابق تست‌های سالانه برای ارائه به بازرسان کار الزامی است.
• مقادیر مجاز حفاظت فنی و خدمات ایمنی کار: مقاومت زیر ۲ اهم در محیط‌های صنعتی یک معیار سختگیرانه برای جلوگیری از حوادث جدی است و عدم دستیابی به آن می‌تواند منجر به تعطیلی موقت واحد شود.

رنگ‌بندی و شناسایی هادی‌ها (IEC 60446)

شناسایی صحیح هادی‌ها برای جلوگیری از اشتباهات خطرناک در هنگام تعمیرات یا توسعه سیستم حیاتی است.

نوع هادیرنگ‌بندی استاندارد (IEC)فاز (L1, L2, L3)قهوه‌ای، سیاه، خاکسترینول (Neutral)آبی روشنارت حفاظتی (Protective Earth – PE) سبز و زرد ترکیبی

اهمیت ممنوعیت: استفاده از رنگ آبی برای ارت حفاظتی یا استفاده از سبز/زرد برای نول اکیداً ممنوع است، زیرا می‌تواند منجر به اتصال اشتباه تجهیزات به زمین یا اتصال نادرست نول به بدنه شود و ایمنی سیستم را به شدت به خطر اندازد.

نمونه محاسبه عددی (تأثیر مواد کاهنده)

فرض کنید در یک منطقه کویری با خاک خشک، مقاومت ویژه P = 1500 , \Omega \cdot m (خاک بسیار خشک و نامساعد) است. یک میله ۳ متری به تنهایی مقاومت بسیار بالایی خواهد داشت.

محاسبه با استفاده از بنتونیت:

اگر از یک چاه ارت با یک میله ۳ متری استفاده شود و فضای اطراف میله به طور کامل با بنتونیت با مقاومت متوسط 100 Omega cdot m پر شود.

استفاده از بنتونیت، مقاومت مؤثر محلی را کاهش می‌دهد. در این حالت، مقاومت مؤثر الکترود به شدت تحت تأثیر نسبت P{خاک P_{بنتونیت} قرار می‌گیرد. اگر فرض کنیم تزریق مواد به خوبی انجام شده و کاهش مقاومت به نسبت ۱۰ به ۱ در محیط الکتریکی محقق شود:

R e جدید approx fracR_e اولیه{10}

حتی با این کاهش ۱۰ برابری، اگر Re اولیه= 150 Omega باشد، R_{e, جدید} 15 Omega خواهد بود که هنوز برای محیط صنعتی قابل قبول نیست. این نشان می‌دهد که در محیط‌های بسیار خشک، باید از آرایش چند میله‌ای (مثلاً ۵ میله موازی) استفاده کرد تا مقاومت به زیر ۲ اهم برسد.

محاسبه ۵ میله موازی (با فرض عدم تداخل کامل):
اگر با مواد کاهنده مقاومت هر میله به R_1 = 15 \Omega کاهش یابد:

R{Total} approx frac{R_1}{5} = frac{15}{5} = 3 Omega ] برای رسیدن به هدف ۲ اهم، احتمالاً به ۶ یا ۷ میله و یا استفاده از روش‌های تزریق عمیق‌تر نیاز است.

کاربردهای خاص چاه ارت

الزامات مقاومت زمین بسته به حساسیت تجهیزات متفاوت است:

• تجهیزات مخابراتی و اتاق‌های کنترل: نیاز به ارت عملکردی با مقاومت بسیار پایین (معمولاً زیر ۱ اهم) برای حذف نویز فرکانس بالا. در اینجا، علاوه بر چاه عمقی، ممکن است از شبکه کمکی سطحی برای کاهش نویز فرکانس بالا استفاده شود.
• حفاظت صاعقه: سیستم ارت صاعقه باید جریان پیک بالا (High Current Impulse) را جذب کند. در این حالت، مقاومت اندازه‌گیری شده با جریان AC لزوماً معیار نیست؛ باید تست پاسخ فرکانسی (Impedance vs Frequency) انجام شود.
• صنایع نفت و گاز و پتروشیمی: به دلیل پتانسیل بالای انفجار، حساسیت به ولتاژهای استاتیک و ولتاژ گام بسیار بالاست و اغلب مقاومت هدف زیر ۱ اهم تعیین

مستندسازی و گزارش فنی ارت

مستندسازی دقیق، مدارک لازم برای اخذ تأییدیه حفاظت فنی و خدمات ایمنی کار و تضمین ایمنی طولانی‌مدت است. گزارش نهایی باید شامل بخش‌های زیر باشد:

1. بخش محاسبات طراحی: شامل مقاومت ویژه خاک اندازه‌گیری شده، فرمول‌ها، و محاسبات تعیین تعداد الکترودها.
2. نقشه اجرا (As-Built Drawing) : شامل محل دقیق چاه‌ها، عمق، نوع الکترود، و محل اتصال به شینه اصلی ارت.
3. گواهی کیفیت مواد: تأییدیه خرید میله‌ها (استاندارد کاپر باند) و مواد کاهنده (آنالیز بنتونیت).
4. گواهی جوشکاری: تأییدیه انجام جوش کدولد توسط افراد متخصص (با ذکر تاریخ و نوع قالب جوش).
5. گزارش تست اولیه تست FOP : شامل مشخصات دستگاه تستر، شرایط محیطی تست و مقدار مقاومت اندازه‌گیری شده با امضای کارشناس تست.
6. تأییدیه نهایی: رونوشت رسمی تأییدیه ایمنی صادر شده توسط بازرسی کار.

اجرای موفقیت‌آمیز سیستم ارت

اجرای موفقیت‌آمیز سیستم ارت صرفاً حفاری یک چاه و دفن یک میله نیست؛ این فرآیند، یک طراحی مهندسی دقیق است که تابعی از زمین‌شناسی، الزامات حفاظتی و استانداردهای بین‌المللی است.

چاه ارت تضمین‌کننده ایمنی اشخاص و تجهیزات است. رعایت استانداردهای IEC و الزامات سخت‌گیرانه حفاظت فنی و خدمات ایمنی کار، به ویژه دستیابی به مقاومت زیر ۲ اهم در محیط صنعتی، از اصول حیاتی بهره‌برداری ایمن است. اجرای دقیق، تست معتبر و مستندسازی کامل کلید موفقیت و اخذ تأییدیه‌های لازم برای فعالیت ایمن یک واحد صنعتی است. نگهداری و تست‌های دوره‌ای، این ایمنی را در طول عمر مفید تأسیسات تضمین می‌نماید.

اجرای چاه ارت

مرجع تخصصی بازرسی فنی سیستم ارتینگ