اجرای چاه ارت و سیستم ارتینگ (Earthing System)

اجرای چاه ارت و سیستم ارتینگ (Earthing System)

اجرای چاه ارت و سیستم ارتینگ (Earthing System)

اهمیت اجرای چاه ارت

اجرای چاه ارت (Earth Well) یکی از اساسی‌ترین اقدامات در طراحی و بهره‌برداری از شبکه‌های الکتریکی و تأسیسات ساختمانی است. هرگونه خطا در سیستم ارتینگ می‌تواند منجر به آسیب جدی تجهیزات، وقوع شوک الکتریکی و حتی خطرات جانی شود. از دیدگاه ایمنی کار و استانداردهای جهانی مانند IEC 60364-5-54 و IEEE Std 80، اجرای اصولی چاه ارت نه‌تنها یک الزام فنی بلکه یک ضرورت ایمنی برای حفاظت از انسان و تجهیزات محسوب می‌شود.

اجرای چاه ارت و سیستم ارتینگ (Earthing System)

اجرای چاه ارت به معنای ایجاد مسیری با مقاومت بسیار پایین بین بدنه فلزی تجهیزات برق‌دار و جرم کلی زمین است تا جریان‌های نشتی یا جریان‌های حاصل از صاعقه بتوانند بدون ایجاد خطر، مستقیماً به زمین تخلیه شوند. شرکت‌ بازرسی آریا ایمن آوات وظیفه نظارت و صدور تاییدیه چاه ارت را طبق الزامات وزارت کار و شرکت توانیر بر عهده دارند.

اهمیت در منظر ایمنی و استانداردها

سیستم ارتینگ نقش حیاتی در حفاظت در برابر خطاهای اتصال کوتاه و حفاظت در برابر صاعقه دارد. در صورت نقص در این سیستم، ولتاژهای خطرناک (مانند ولتاژ تماس و گام) روی بدنه‌های تجهیزات باقی می‌مانند که منجر به برق‌گرفتگی می‌شود. استاندارد IEEE Std 80 به طور خاص، روش‌های تحلیل تنش‌های حرارتی و ولتاژهای در زمان برخورد صاعقه به سیستم زمین را تشریح می‌کند

تعریف فنی سیستم اتصال زمین

مفهوم اتصال زمین (Earthing)

اتصال زمین، یا در اصطلاح فنی «ارتینگ»، فرآیند برقراری ارتباط میان قسمت‌های فلزی بی‌جریان تجهیزات (مانند بدنه موتورها، تابلوهای برق، قفسه تجهیزات) و جرم کلی زمین است. این اتصال باعث می‌شود اختلاف پتانسیل بین بدنه‌های فلزی و زمین به صفر برسد و خطر برق‌گرفتگی از بین برود.

طبق تعریف IEC، سیستم ارتینگ کامل شامل دو بخش اصلی است:

1. الکترود زمین (Earthing Electrode)

شامل میله‌ها، صفحات، نوارهای فلزی یا شبکه‌های مدفون در خاک که وظیفه تماس مستقیم با زمین را دارند.

1. هادی زمین (Earthing Conductor)

سیم یا تسمهٔ مسی یا فولادی با مقاومت کم که تجهیزات را به الکترود زمین متصل می‌کند.

هدف این سیستم ایجاد مسیری با مقاومت الکتریکی به‌مراتب کمتر از حد مجاز استاندارد (عموماً کمتر از ۲ اهم برای سیستم‌های توزیع) برای تخلیه جریان‌های ناخواسته است.

نقش پتانسیل زمین صفر

در تمامی طراحی‌های شبکه‌های فشار ضعیف و متوسط، زمین به‌عنوان مرجع پتانسیل صفر در نظر گرفته می‌شود. هر بخش فلزی متصل به سیستم زمین، هم‌پتانسیل با پتانسیل زمین خواهد بود. این اصل، اساس حفاظت از انسان در برابر ولتاژ تماس Touch Voltage ولتاژ بین بدن انسان و تجهیز متصل به زمین و ولتاژ گام (Step Voltage) ولتاژ بین دو نقطه روی زمین که توسط پا لمس می‌شود است.

اگر مقاومت چاه ارت کم باشد، هنگام بروز خطا، جریان خطا به‌سرعت تخلیه شده و ولتاژهای تماس و گام در محدوده ایمن باقی می‌مانند.

اجزای سیستم ارت

سیستم ارتینگ کامل در یک تأسیسات شامل اجزای زیر است که باید به درستی انتخاب و نصب شوند:

• هادی اصلی زمین (Main Earthing Conductor – ME)

سیمی که تابلوی اصلی برق را به الکترود زمین اصلی متصل می‌کند.

• هادی حفاظتی (Protective Earth – PE)

سیمی با مقطع کافی، معمولاً مسی با سطح مقطع حداقل (16mm^2) برای سیم‌های مسی و یا تسمه مسی با سطح مقطع مشخص، که بدنه تجهیزات را به شبکه ارت متصل می‌نماید.

• الکترود زمین

صفحه، میله، یا شبکه مدفون در خاک که وظیفه تخلیه جریان را دارد.

• مواد کاهنده مقاومت (Backfill Material)

شامل بنتونیت یا ترکیباتی مانند مارکونیت برای بهبود خواص الکتریکی خاک اطراف الکترود.

• حوضچه تست ارت (Earth Test Pit)

سازه‌ای ایمن و در دسترس (معمولاً دریچه‌ای بتنی) در مجاورت الکترود زمین برای دسترسی آسان جهت اندازه‌گیری مقاومت دوره‌ای با دستگاه ارت‌سنج.

• تابلو همبندی (Equipotential Bonding Bar – EBB)

یک شینه مسی در تابلو اصلی برق برای اتصال متمرکز تمامی هادی‌های حفاظتی (PE)، نول (N) در ورودی، و هادی اصلی زمین (ME) به‌منظور یکسان‌سازی پتانسیل.

اهداف اجرای چاه ارت

هدف از احداث چاه ارت فراتر از صرفاً یک الزام قانونی است و شامل موارد زیر می‌شود:

1. محافظت از جان انسان‌ها: مهم‌ترین هدف، جلوگیری از برق‌گرفتگی از طریق کاهش ولتاژهای خطرناک روی بدنه تجهیزات.
2. تخلیه ایمن جریان‌های ناخواسته: فراهم آوردن مسیر کم‌مقاومت برای تخلیه جریان‌های اتصال کوتاه، جریان‌های ناشی از برخورد صاعقه، و جریان‌های نشتی.
3. افزایش راندمان و پایداری سیستم: عملکرد صحیح رله‌های حفاظتی، فیوزها و کلیدهای جریان نشتی (RCCB/RCD) وابسته به وجود زمین مرجع مناسب است.
4. کاهش خطر آتش‌سوزی: با هدایت سریع جریان‌های بزرگ خطا به زمین، از گرم شدن بیش از حد هادی‌ها و ایجاد آتش‌سوزی جلوگیری می‌شود.
5. حفاظت از تجهیزات حساس: برخی تجهیزات الکترونیکی و مخابراتی نیاز به یک مرجع ولتاژ پایدار (زمین) برای عملکرد دقیق دارند.

سیستم‌های برق سه‌فاز و تک‌فاز (مانند سیستم TT یا TN) عموماً دارای نول زمین‌شده هستند. وجود نول زمین‌شده و ارت متصل به آن موجب می‌شود در صورت بروز خطا، اختلاف پتانسیل بین فاز و زمین کاهش یافته و کلیدهای حفاظتی در کسری از ثانیه عمل کنند.

انواع زمین کردن (ارت)

زمین کردن بر اساس عملکرد و نحوه اتصال نقطه خنثی ترانسفورماتور (یا ژنراتور) و بدنه تجهیزات به زمین طبق استاندارد IEC 60364 دسته‌بندی می‌شود:

الف. زمین کردن حفاظتی (Protective Earthing)

این شامل اتصال بدنه فلزی کلیه دستگاه‌ها و تأسیسات الکتریکی به زمین است. هدف اصلی آن اطمینان از این است که در صورت بروز نقص عایقی (تماس سیم فاز با بدنه)، حفاظت‌های سه‌گانه فیوز، RCD، مقاومت پایین فعال شده و خطر برق‌گرفتگی برطرف گردد.

ب. زمین کردن الکتریکی (Functional Earthing)

این نوع زمین کردن برای عملکرد صحیح برخی تجهیزات خاص ضروری است، مانند:

• زمین کردن نقطه نول ترانسفورماتور (Neutral Earthing).
• زمین کردن بدنه تجهیزات اندازه‌گیری و مخابراتی برای کاهش نویز الکترومغناطیسی (EMI).

سیستم‌های اصلی زمین در استاندارد IEC60364

استاندارد بین‌المللی IEC 60364-5-54 سه نوع سیستم اساسی را برای تأسیسات الکتریکی تعریف می‌کند که با ترکیب دو حرف اول مشخص می‌شوند: حرف اول وضعیت منبع تغذیه نسبت به زمین و حرف دوم وضعیت تجهیزات مصرف‌کننده نسبت به زمین را نشان می‌دهد.

نوع سیستم حرف اول (منبع)حرف دوم (تجهیزات)ویژگی اصلی TNT اتصال نقطه خنثی به زمین)N اتصال بدنه تجهیزات به نول شبکه) نول و ارت با هم یا جداگانه TN-C, TN-STTT اتصال نقطه خنثی به زمین)T اتصال بدنه تجهیزات به زمین محلی)زمین منبع و زمین مصرف‌کننده مستقل هستند.ITI ( زمین مجزا یا اتصال از طریق امپدانس بالا)T اتصال بدنه تجهیزات به زمین محلی مناسب برای صنایع حساس (مانند اتاق عمل).

زیرمجموعه‌های سیستم TN:

• TN-C : استفاده از یک هادی مشترک برای نول و ارت PENدر ایران برای تأسیسات جدید ممنوع است.
• TN-S : استفاده از دو هادی مجزا برای نول (N) و حفاظتی (PE). (استاندارد غالب در ایران.
• TN-C-S : استفاده از PEN در شبکه توزیع و تفکیک آن به نول و ارت در نقطه ورودی ساختمان در ایران، استفاده از سیستم TN-S یا تفکیک به TN-C-S در ساختمان‌ها اجباری است.

مقاومت مخصوص خاک (Soil Resistivity)

مقاومت مخصوص خاک در طراحی چاه ارت بسیار مهم است و با نماد \rho و واحد اهم-متر (\Omega \cdot m) شناخته می‌شود. این پارامتر به شدت تحت تأثیر جنس خاک، میزان رطوبت، دما و نمک موجود در خاک است.

مقادیر نمونه مقاومت مخصوص خاک (تخمینی)

نوع خاکمقاومت مخصوص (Omega \cdot m) آب دریا01–1زمین باتلاقی20خاک رس مرطوب100ماسه مرطوب200خاک لومی (Loam) 300 – 500 شن خشک یا سنگ آهک1000زمین سنگلاخ با رطوبت کم3000صخره خشک10000+

هر چه مقاومت مخصوص خاک کمتر باشد، نیاز به عمق یا تعداد الکترود کمتر خواهد بود.

روش اندازه‌گیری (Wenner Method)

روش ونر، روش استاندارد برای اندازه‌گیری مقاومت مخصوص در محل است. این روش شامل نصب چهار الکترود میله‌ای (پراب) به صورت هم‌راستا و با فاصله مساوی ( a ) از یکدیگر در سطح زمین است.

رابطه محاسبه مقاومت مخصوص در این روش:
rho = 2 pi a R که در آن:

• ( \rho ) : مقاومت مخصوص خاک (Omega \cdot m)
• ( a ) : فاصله بین میله‌ها (متر)
• ( R ) : مقاومت اندازه‌گیری‌شده توسط ارت‌سنج (Ω)

معمولاً چندین اندازه‌گیری با فاصله‌های مختلف ( a ) انجام می‌شود تا تأثیر عمق نفوذ بر اندازه‌گیری‌ها مشخص گردد و مقدار مقاومت متوسط استخراج شود.

انواع چاه ارت بر اساس ساختار

انتخاب ساختار چاه به شرایط ژئوتکنیک محل بستگی دارد.

چاه ارت عمقی (Vertical Ground Rod System)

در مناطقی که امکان حفاری عمیق وجود دارد و مقاومت ویژه خاک سطحی بالاست، این روش ترجیح داده می‌شود.

• اجرا: چاهی با عمق معمولاً ۴ تا ۸ متر و قطر حدود ۸۰ سانتی‌متر حفر می‌شود.
• الکترود: یک صفحه مسی یا لوله‌ای مسی (به‌ضخامت و قطر استاندارد) به‌صورت عمودی در مرکز چاه نصب می‌شود.
• کاهش مقاومت: اطراف الکترود تا ارتفاع مشخصی با مخلوط کاهنده مقاومت (مانند بنتونیت یا مارکونیت) پر می‌شود تا الکترود با محیطی با رسانایی بالا در تماس باشد.
• مزیت: دسترسی به لایه‌های زیرین زمین که معمولاً رطوبت بیشتری دارند و مقاومت کمتری ارائه می‌دهند.

چاه ارت سطحی یا افقی (Horizontal / Grid System)

در مناطقی که سطح آب زیرزمینی بالا است، خاک سنگی بوده و امکان حفاری عمیق وجود ندارد، از سیستم افقی استفاده می‌شود.

• اجرا: الکترود مسی (تسمه یا سیم نمره سنگین) در شیارهایی به عمق کم (۵۰ تا ۱۰۰ سانتی‌متر) و به شکل شبکه‌ای یا شعاعی در سطح گسترده‌ای دفن می‌شود.
• تست: این سیستم‌ها معمولاً از چندین نقطه اتصال (مثلاً چهار گوشه یک مربع یا دایره) بهره می‌برند که به یک نقطه مرکزی متصل می‌شوند.
• مزیت: سطح تماس بیشتری با خاک فراهم می‌کند و در مناطق با مقاومت ویژه پایین خاک سطحی، مؤثر است.

اجرای عملی چاه ارت با صفحه مسی

اجرای صحیح مراحل ساخت چاه ارت تضمین‌کننده رسیدن به مقاومت هدف (کمتر از ۲ اهم) است. مراحل اجرایی زیر باید با دقت دنبال شوند:

1. تعیین مکان و حفر چاه: مکان‌یابی دور از لوله‌های آب و گاز، حفر چاه با قطر اولیه حدود ۸۰ سانتی‌متر، عمق حفر باید تا رسیدن به لایه مرطوب (یا حداقل عمق توافق شده، مثلاً ۵ متر) ادامه یابد.
2. آماده‌سازی کف و الکترود: در کف چاه، یک لایه ۲۰ سانتی‌متری از مواد کاهنده (بنتونیت یا مخلوط زغال و نمک) ریخته شده و متراکم می‌شود. صفحه مسی استاندارد: ( 60 \times 60 ) سانتی‌متر با ضخامت حداقل ۵ میلی‌متر به ‌صورت قائم در مرکز نصب می‌شود.
3. اتصال هادی اصلی: هادی اصلی زمین (کابل مسی افشان یا تسمه) با استفاده از جوش احتراقی (Cadweld) به صفحه مسی متصل می‌شود. این اتصال باید در برابر خوردگی محافظت شود.
4. پر کردن چاه: اطراف صفحه و هادی اصلی با لایه‌های متناوب مواد کاهنده مقاومت (مثلاً لایه ۱۰ سانتی‌متری بنتونیت، سپس ۱۰ سانتی‌متر خاک معمولی یا ماده کاهنده مخلوط شده) پر می‌شود. فاصله بین الکترود و جداره چاه باید با ماده کاهنده پوشانده شود.
5. تعبیه لوله تزریق: یک لوله پلیکا با قطر مناسب (مثلاً ۵ سانتی‌متر) که سوراخ‌های جانبی دارد، در کنار الکترود عمودی نصب می‌شود. این لوله تا نزدیکی کف چاه ادامه یافته و سر آن در بالای سطح زمین با درپوش انتهایی و اتصال به حوضچه تست، برای تزریق آب یا محلول‌های کاهنده در فصول خشک استفاده می‌شود.
6. اجرای حوضچه تست: در دهانه چاه، یک حوضچه بتنی (با درب دسترسی فلزی یا پلی اتیلن) احداث می‌شود تا اتصالات اصلی و نقطه تست ارت‌سنج در دسترس باشد.
7. اندازه‌گیری مقاومت نهایی: پس از تکمیل کار و اطمینان از تثبیت مواد، مقاومت کل چاه با استفاده از ارت‌سنج (روش سه یا چهار قطبی) اندازه‌گیری می‌شود و باید کمتر از ۲ اهم باشد.

مواد پرکننده (کاهنده مقاومت) 

انتخاب مواد پرکننده برای بهبود رسانایی خاک اطراف الکترود بسیار حیاتی است، به خصوص در مناطقی با مقاومت مخصوص خاک بالا.

• بنتونیت (Bentonite) : دارای خاصیت جذب رطوبت بسیار بالا است. حتی در شرایط کم‌آبی، رطوبت محیط را جذب کرده و اطراف الکترود را مرطوب نگه می‌دارد. مقاومت ویژه آن حدود ( 40 \Omega \cdot m ) است.
• مارکونیت (Marconite): یک ترکیب بتنی خاص با مواد افزودنی رسانا است. این ماده بهترین عملکرد را ارائه می‌دهد و مقاومت ویژه‌ای در حدود ( 0.1 \Omega \cdot m ) دارد و برخلاف نمک، خورندگی ندارد.
• ترکیب زغال فعال و نمک (روش سنتی): مخلوطی از پودر زغال کُک با درصد مشخصی نمک. نمک باعث افزایش الکترولیت در خاک شده و زغال رسانایی الکتریکی را افزایش می‌دهد.

نکته منفی: نمک در بلندمدت باعث خوردگی شدید الکترودها و لوله‌های فلزی می‌شود.

روش‌های افزایش و کاهش مقاومت زمین

هنگامی که مقاومت اندازه‌گیری شده بالاتر از حد مجاز است، تکنیک‌های زیر به‌کار می‌روند:

1. استفاده از آرایش موازی الکترودها: به‌جای یک الکترود، از چندین میله یا صفحه به‌صورت موازی استفاده می‌شود. مقاومت کل با افزایش تعداد الکترودها کاهش می‌یابد (اگر فاصله بین الکترودها به اندازه کافی بزرگ باشد، یعنی بیش از سه برابر طول الکترود).
2. افزایش طول الکترود: در خاک‌های خشک، حفر عمیق‌تر برای رسیدن به سفره‌های آب زیرزمینی یا لایه‌های رساناتر، مؤثرترین راه است.
3. بهبود رسانایی خاک: استفاده از مواد کاهنده با کیفیت بالا (مانند مارکونیت) در حجم بیشتر اطراف الکترود.
4. حفظ رطوبت: نصب سیستم تزریق آب برای مرطوب نگه‌داشتن محیط چاه در فصول خشک سال، زیرا رطوبت عامل اصلی رسانایی خاک است.
5. استفاده از جوش احتراق (Cadweld) :اتصالات ضعیف یا استفاده از بست‌های مکانیکی باعث افزایش مقاومت موضعی می‌شوند. جوش احتراقی اتصال دائمی، با مقاومت نزدیک به صفر، و مقاوم در برابر خوردگی ایجاد می‌کند.

محاسبه مقاومت صفحه ارت اجرای چاه ارت و سیستم ارتینگ (Earthing System)

محاسبه دقیق مقاومت یک الکترود صفحه‌ای دفن شده در خاک، پیچیده است، اما برای تخمین اولیه می‌توان از فرمول ساده زیر استفاده کرد که مقاومت را تابعی از مقاومت ویژه خاک و ابعاد صفحه می‌داند:

R صفحه} approx \frac\rho4 \times \textشعاع معادل}

برای یک صفحه مربعی با ابعاد ( L \times L ) که $L$ طول و عرض صفحه است ) فرمول ساده‌سازی شده با استفاده از مساحت یک طرف صفحه (A) به صورت زیر ارائه می‌شود:

Rصفحه approx frac{\rho}{4 A}

توجه: این فرمول مقاومت یک صفحه قائم را به طور دقیق تخمین نمی‌زند و بیشتر برای الکترودهای تخت دفن شده در عمق کم کاربرد دارد. برای محاسبات دقیق‌تر در طراحی، از نرم‌افزارهای تخصصی بر اساس تئوری میدان‌های الکتریکی استفاده می‌شود که IEEE Std 80 مرجع آن است.

مثال: اگر مقاومت مخصوص خاک (rho = 10000 \Omega \cdot cm ) باشد و صفحه ( 60 \times 60 ) سانتی‌متر ( A = 3600 cm^2 باشد:
R approx frac{10000}{4 \times 3600} approx 0.69 Omega توجه : این فرمول نیاز به تبدیل واحد دقیق بین (Omega \cdot m) و (Omega \cdot cm) دارد و در عمل، مقاومت واقعی معمولاً بالاتر خواهد بود زیرا عوامل هندسی پیچیده‌ترند.

رنگ‌بندی هادی‌ها در سیستم توزیع نیرو استاندارد ملی و IEC

رنگ‌بندی استاندارد برای تفکیک ایمن هادی‌ها و جلوگیری از اشتباهات در نصب و نگهداری ضروری است:

نوع هادیرنگ عایق استاندارد IEC و مبحث ۱۳فازهای سه‌گانه (L1, L2, L3)قهوه‌ای، سیاه، خاکستری (یا ترکیب‌های دیگر بر اساس استاندارد محلی نول (Neutral – N)آبی کمرنگ حفاظتی (Protective Earth – PE)سبز و زرد راه‌راه (Green/Yellow)هادی ترکیبی حفاظتی_نول (PEN)سبز و زرد (در طول مسیر) با نشانه‌های آبی در ابتدا و انتهای مسیر در سیستم TN-C)هادی اتصال (Equipotential Bonding) سبز و زرد

استانداردها و الزامات اجرایی در ایران

سیستم‌های الکتریکی در ایران تابع قوانین ملی و بین‌المللی هستند که اجرای صحیح چاه ارت را اجباری می‌دانند:

• مبحث ۱۳ مقررات ملی ساختمان (تأسیسات الکتریکی): این مبحث به‌طور صریح بر لزوم نصب سیستم ارت برای کلیه تأسیسات الکتریکی تأکید دارد و عموماً استفاده از سیستم TN-S را به‌عنوان مرجع اصلی حفاظت معرفی می‌کند.
• استاندارد IEC 60364-5-54: مرجع جهانی برای الزامات نصب سیستم اتصال زمین، به‌ویژه در رابطه با انتخاب هادی‌های حفاظتی و الزامات همبندی.
• استاندارد IEEE Std 80-2013: معیار طراحی اتصال زمین برای ایمنی پرسنل در پست‌ها و نیروگاه‌ها، با تمرکز بر محاسبات ولتاژ تماس و گام در شرایط خطا.
• الزام وزارت کار جمهوری اسلامی ایران: مطابق قوانین ایمنی کار، کلیه کارگاه‌ها، کارخانه‌ها، ساختمان‌های بزرگ و مجموعه‌های صنعتی ملزم به دریافت تاییدیه چاه ارت از شرکت‌های بازرسی فنی مورد تأیید سازمان بازرسی کل کشور یا وزارت کار می‌باشند. این تاییدیه برای اخذ پروانه بهره‌برداری و بیمه الزامی است.

تست و بازرسی چاه ارت اجرای چاه ارت و سیستم ارتینگ (Earthing System)

پس از نصب چاه ارت، تنها اندازه‌گیری مقاومت با دستگاه ارت‌سنج کافی نیست، بلکه باید اطمینان حاصل شود که این مقاومت در طول زمان و در شرایط مختلف محیطی پایدار است.

روش تست سه‌پایه (Fall of Potential)

این روش رایج‌ترین و دقیق‌ترین روش برای اندازه‌گیری مقاومت کلی الکترود زمین متصل به شبکه ارت است.

1. نصب: ارت‌سنج (Earth Tester) در حوضچه تست متصل می‌شود.
2. الکترودهای کمکی: دو الکترود کمکی (Current and Potential Stakes) در فاصله مشخصی از چاه اصلی نصب می‌شوند.
3. اندازه‌گیری: دستگاه جریان را از طریق یک الکترود به زمین تزریق کرده و اختلاف پتانسیل را بین الکترود دوم و الکترود چاه ارت اندازه‌گیری می‌کند.
4. محاسبه: مقاومت کل چاه ارت با استفاده از داده‌های دستگاه به دست می‌آید.

مقدار مجاز:

• تأسیسات صنعتی و پست‌های فشار متوسط : حداکثر ۲ اهم.
• تابلوهای اصلی ساختمان‌های عمومی : حداکثر ۴ اهم.
• سیستم‌های بسیار حساس (مانند اتاق سرور، بیمارستان‌ها) : زیر ۱ اهم.

بازرسی باید به‌صورت دوره‌ای (حداقل سالی یک‌بار یا پس از هر تغییر عمده در تأسیسات) انجام شود. شرکت‌های دارای مجوز مانند آریا ایمن آوات مجاز به صدور گواهی سلامت سیستم ارتینگ رسمی و مورد تأیید مراجع ذی‌صلاح می‌باشند.

اجرای چاه ارت و سیستم ارتینگ (Earthing System)

خدمات شرکت بازرسی آریا ایمن آوات

شرکت بازرسی آریا ایمن آوات به عنوان یکی از مراجع تخصصی، با کسب مجوز رسمی از وزارت تعاون، کار و رفاه اجتماعی و همکاری با نهادهای مرتبط مانند شرکت توانیر، خدمات جامع مرتبط با سیستم ارتینگ را ارائه می‌دهد:

• طراحی و مشاوره مهندسی: طراحی سیستم ارتینگ (شامل محاسبات جریان‌های خطا و ولتاژهای گام و تماس) بر اساس استانداردهای IEC 60364 و IEEE Std 80 برای انواع پروژه‌ها (صنعتی، تجاری، مسکونی).
• اجرای چاه ارت استاندارد: نظارت بر حفر چاه ارت با تاییدیه شرکت برق و اجرای الکترودها با استفاده از مواد باکیفیت و جوشکاری اصولی.
• تست و اندازه‌گیری تخصصی: انجام تست‌های دوره‌ای با دستگاه‌های کالیبره شده و صدور فرم رسمی تاییدیه چاه ارت.
• ارت‌سنجی و صدور مجوز: ارائه خدمات مجوز ارت سنجی جهت تکمیل پرونده‌های ایمنی، آتش‌نشانی و نظام مهندسی.
• رفع عدم انطباق‌ها : (Non-Compliance) بازبینی گزارش‌های بازرسی قبلی و ارائه راهکارهای فنی برای اصلاح ایرادات سیستم ارتینگ موجود.
• صدور تاییدیه رسمی: ارائه تاییدیه ارت وزارت کار به‌صورت گزارش فنی رسمی که مرجع قانونی برای بیمه و بازرسی‌های دوره‌ای محسوب می‌شود.

مزایای انتخاب آریا ایمن آوات

• تخصص و اعتبار: تیم کارشناسی مجرب و دانش به‌روز در زمینه استانداردهای بین‌المللی.
• تسریع فرآیندها: آشنایی کامل با رویه‌های اداری اخذ تأییدیه‌ها، منجر به کاهش زمان انتظار برای دریافت گواهی سلامت می‌شود.
• شفافیت مالی: ارائه برآورد دقیق هزینه تاییدیه چاه ارت و اجرای آن، همراه با جزئیات فنی کامل.

اجرای چاه ارت استاندارد، پایه‌ای‌ترین اقدام برای تضمین ایمنی الکتریکی، حفاظت از سرمایه‌های مادی (تجهیزات) و حفظ جان پرسنل محسوب می‌شود. سیستم ارتینگ ضعیف یا غیر استاندارد می‌تواند تمامی سیستم‌های حفاظتی را ناکارآمد سازد.

رعایت اصول طراحی و اندازه‌گیری دقیق مقاومت طبق IEC 60364-5-54 تضمین‌کننده عملکرد صحیح تجهیزات حفاظتی، مانند کلیدهای RCD، و جلوگیری از آسیب‌های جانی و مالی خواهد بود. در نهایت توصیه می‌شود اجرای چاه ارت، تست‌های دوره‌ای و اخذ تاییدیه چاه ارت وزارت کار توسط شرکت‌های بازرسی مورد تأیید و متخصص مانند شرکت آریا ایمن آوات انجام پذیرد تا ایمنی کامل و انطباق قانونی سیستم تضمین گردد

طراحی علمی سیستم چاه ارت بر اساس استاندارد IEC 60364‑5‑54

استاندارد بین‌المللی IEC 60364‑5‑54 مرجع اصلی برای طراحی، ساخت و ارزیابی سیستم‌های ارتینگ در تأسیسات الکتریکی است. بر اساس این استاندارد، طراحی چاه ارت بایستی به نحوی انجام شود که در هنگام وقوع خطا، ولتاژ تماس از حد مجاز فراتر نرود. این ولتاژ معمولاً برای مناطق خشک ۵۰ ولت و برای محیط‌های مرطوب ۲۵ ولت در نظر گرفته می‌شود. در طراحی باید هادی حفاظتی (PE) و مقاومت کل سیستم اتصال زمین (RA) طوری انتخاب شوند که حاصل‌ضربشان کمتر از این حدود باشد.

در فرآیند اجرای چاه ارت استاندارد، دو شاخص کلیدی باید کنترل شود:

1. مقاومت مخصوص خاک (ρ) بر حسب اهم‌متر.

2. مقاومت نهایی چاه (R) بر حسب اهم که باید کمتر از ۲ اهم برای پروژه‌های صنعتی و کمتر از ۵ اهم برای ساختمان‌ها باشد.

توصیه می‌شود قبل از اجرای چاه ارت، آزمایش چهار نقطه‌ای ونر (Wenner Method) انجام شود تا توزیع لایه‌های خاک و میزان رطوبت مشخص گردد. در این روش، طبق رابطه زیر، مقاومت مخصوص خاک محاسبه می‌شود:

\rho = 2 \pi a R

که در آن:

– \( \rho \) : مقاومت مخصوص خاک (Ω·m)

– \( a \) : فاصله بین میله‌ها (m)

– \( R \) : مقاومت اندازه‌گیری‌شده (Ω)

داده‌های به‌دست‌آمده پایه‌ی انتخاب نوع الکترود، عمق چاه، مواد پرکننده مانند بنتونیت و تعیین تعداد چاه‌های ارت خواهند بود.

انتخاب محل مناسب برای حفر چاه ارت

در گام بعدی اجرای چاه ارت، تعیین محل دقیق بسیار اهمیت دارد. محل باید:

دارای رطوبت طبیعی و دور از کابل‌های زیرزمینی، لوله‌های گاز، فاضلاب و آب شهری باشد؛

در پایین‌ترین نقطه تراز محوطه قرار گیرد تا رطوبت در اطراف چاه حفظ شود؛

حداقل ۲ متر فاصله از فونداسیون ساختمان اصلی داشته باشد؛

در نقاطی با احتمال برخورد صاعقه ترجیحاً نزدیک دکل‌ها یا تابلوهای اصلی برق باشد تا طول مسیر هادی ارت کاهش یابد.

در پروژه‌های شهری (مانند مناطق شمالی تهران یا اصفهان)، کارشناسان آریا ایمن آوات با بررسی مقاومت خاک، عمق بهینه را بین ۴ تا ۸ متر انتخاب می‌کنند و با تزریق آب و بنتونیت و نصب صفحه مسی ۶۰×۶۰ سانتی‌متر با خلوص ۹۹٫۹ درصد مقاومت را به سطح استاندارد کاهش می‌دهند.

13. اصول اجرایی و مصالح چاه ارت

مواد و تجهیزات مورد استفاده در اجرای چاه ارت باید دارای ویژگی‌های زیر باشند:

صفحه مسی با ضخامت حداقل ۳ میلی‌متر (برای مناطق شرجی تا ۵ میلی‌متر).

سیم مسی بدون روکش با سطح مقطع ۵۰ تا ۷۰ میلی‌متر مربع.

اتصال توسط جوش احتراقی (Cadweld) بهترین روش برای اطمینان از اتصال دائم و بدون خوردگی.

پرکننده‌ی اطراف صفحه: ترکیبی از زغال چوب، سنگ نمک خردشده و بنتونیت در لایه‌های متناوب ۱۵ تا ۲۰ سانتی‌متر.

لوله پولیکا جهت تزریق آب (قطر ۳ تا ۵ سانتی‌متر با سوراخ‌های مورب برای حفظ رطوبت).

برای هر پروژه، فاکتور “Material Resistance Ratio” باید محاسبه شود تا از تداخل الکتروشیمیایی بین مس و سایر فلزات جلوگیری گردد.

اجرای چاه ارت

محاسبه دقیق مقاومت چاه ارت اجرای چاه ارت و سیستم ارتینگ (Earthing System)

یکی از محاسبات مهم در این مرحله، تعیین مقاومت کلی چاه ارت است.

برای چاه تک‌صفحه‌ای با صفحه‌ای به ضلع a در عمق h،

می‌توان تقریبی از رابطه زیر استفاده کرد:

R = frac{rho}{4a}

در صورتی که چند چاه موازی در یک شبکه مشترک ارت نصب شوند، از قانون مقاومت موازی استفاده می‌شود:

frac{1}{R_t} = frac{1}{R_1} frac{1}{R_2} + cdots + frac{1}{R_n}

که (R_t) مقاومت نهایی مجموعه چاه‌ها است. این فرمول

در طراحی‌های صنعتی مانند پروژه‌های نیروگاهی،

اتاق سرور، برج‌های مخابراتی و پست‌های ۲۰/۰٫۴ کیلوولت کاربرد مستقیم دارد.

روش‌های پیشرفته کاهش مقاومت زمین

به‌صورت تخصصی، کاهش مقاومت در اجرای چاه ارت می‌تواند به روش‌های زیر انجام شود:

1. افزایش سطح تماس الکترود با خاک: با نصب چند صفحه یا میله به صورت افقی و عمقی.

2. استفاده از مواد کاهنده مصنوعی: مانند ژل کاهنده

(Earthing Gel) یا مارکونیت؛ این مواد رسانایی خاک را تا ۰٫۵ Ωm پایین می‌آورند.

3. افزایش رطوبت دائمی: از طریق مخزن یا سیستم آبیاری اتوماتیک، مخصوصاً برای مناطق خشک مانند یزد و کرمان.

4. اتصال چند چاه ارت موازی: در پروژه‌های فشار قوی.

5. استفاده از ارتینگ شالوده (Foundation Earthing) : مناسب ساختمان‌هایی که اسکلت بتنی دارند و میلگردها نقش الکترود را ایفا می‌کنند.

اجرای چاه ارت و سیستم ارتینگ (Earthing System)

در شرکت آریا ایمن آوات، معمولاً مقاومت خروجی

هر چاه با استفاده از تستر ارت دیجیتال اندازه‌گیری می‌شود تا عدد زیر ۲ اهم تثبیت گردد.

الزامات ایمنی هنگام اجرای چاه ارت

در فرایند واقعی اجرای چاه ارت، مجموعه‌ای از نکات ایمنی باید رعایت شود:

کارگران هنگام حفر چاه باید از دستکش عایق برق، کفش ایمنی و کلاه ایمنی استفاده کنند.

قبل از جوشکاری Cadweld، باید خاک اطراف خشک و مواد قابل اشتعال دور شود.

پس از پایان عملیات، ورودی چاه با کاور فلزی یا حوضچه ارت بسته شود تا دسترسی محدود گردد.

سیم ارت تا تابلو باید در مسیر مجزا از کابل قدرت و دیتا عبور کند.

مسیر ارت همواره باید نشانه‌گذاری و حفاظت مکانیکی داشته باشد (مثلاً با داکت PVC یا سینی فلزی).

نقشه‌برداری دقیق محل چاه و مسیر ارت جهت بازرسی‌های وزارت کار الزامی است.

تست و اندازه‌گیری مقاومت چاه ارت

تاییدیه چاه ارت تاییدیه وزارت کار چاه ارت

یکی از بخش‌های الزامی برای اخذ تاییدیه چاه ارت از

وزارت کار یا شرکت برق، انجام تست ارت‌سنجی است.

این تست در دو حالت انجام می‌شود:

تست ولتاژی: با دستگاه‌هایی مثل Megger مدل DET‑4T یا C.A 6471.

روش سه‌سیمه: که شامل الکترود جریان (C)، الکترود پتانسیل (P) و ترمینال اصلی زمین (E) است.

در پروژه‌های بزرگ، تست چهار‌سیمه یا Fall‑of‑Potential Method نیز اجرا می‌شود تا خطای ناشی از مقاومت کابل‌ها حذف گردد.

پس از اندازه‌گیری، گزارش نهایی شامل موارد زیر تهیه می‌شود:

مقدار دقیق مقاومت زمین (بر حسب اهم)؛

وضعیت رطوبت و دما؛

مختصات GPS چاه ارت؛

امضای کارشناس دارای مجوز مجوز ارت‌سنجی.

صدور تاییدیه چاه ارت و مدارک مورد نیاز

برای دریافت فرم تاییدیه چاه ارت از ارگان‌های رسمی

(وزارت کار، شرکت توزیع برق، یا سازمان نظام مهندسی)، مدارک زیر لازم است:

1. نقشه جانمایی دقیق چاه به مقیاس؛

2. گزارش مقاومت زمین با تاریخ و نام کارشناس؛

3. فاکتور خرید صفحه و سیم مسی همراه گواهی اصالت متریال؛

4. گزارش جوش Cadweld و تست چشمی؛

5. گواهی کالیبراسیون دستگاه ارت‌سنج.

شرکت آریا ایمن آوات به عنوان یکی از شرکت‌های دارای تاییدیه

رسمی وزارت کار، آماده‌ی انجام کلیه مراحل اجرای چاه ارت،

انجام تست، تدوین گزارش و اخذ تاییدیه نهایی برای صنایع و شرکت‌هاست.

خطاهای متداول در اجرای چاه ارت و سیستم ارتینگ

در بسیاری از پروژه‌ها، کاهش کیفیت اجرا یا انتخاب

ناصحیح مصالح منجر به افزایش خطر می‌شود.

برخی از خطاهای رایج عبارتند از:

استفاده از چاه فاضلاب یا چاه آب به‌جای چاه ارت (ممنوع و غیرمجاز)؛

اتصال سیم ارت با پیچ یا بست فلزی به صفحه مسی به جای جوش دائم؛

عدم وجود لوله تزریق آب در مناطق خشک؛

گذاشتن صفحه افقی به‌جای عمودی؛

بی‌توجهی به زنگ‌زدگی اتصالات در فواصل زمانی طولانی؛

نبود تست دوره‌ای سالانه.

با رعایت دستورالعمل‌های وزارت کار، همه‌ی موارد فوق قابل پیشگیری هستند.

نگهداری، پایش و بازرسی دوره‌ای چاه ارت

چاه ارت پس از اجرا نیاز به نگهداری دارد. برنامه‌ی نظارتی استاندارد شامل موارد زیر است:

دوره زمانی فعالیت

هر ۶ ماه اندازه‌گیری مقاومت چاه

هر سال بررسی سالم بودن جوش‌ها و حوضچه ارت

هر ۲ تا ۳ سال افزودن مواد کاهنده در صورت افزایش مقاومت

پس از هر صاعقه شدید تست مجدد مقاومت اتصال زمین

اطلاعات این بازرسی‌ها باید در دفتر ثبت ارتینگ (Earthing Log Book)

نگهداری شود تا در زمان بازرسی وزارت کار یا آتش‌نشانی ارائه گردد.

اجرای شبکه زمین مش (Mesh Earthing) برای پروژه‌های صنعتی

در پروژه‌های بزرگ (مانند پست برق یا کارخانه‌ها)،

از چاه ارت منفرد استفاده نمی‌شود؛ بلکه شبکه‌ای

از تسمه‌های مسی یا گالوانیزه در عمق ۵۰ تا ۷۰ سانتی‌متری

خاک اجرا می‌شود. این شبکه شامل:

تسمه مسی ۳۰×۳ میلی‌متر به صورت مش‌بندی با گام یک تا سه متر.

الکترودهای عمودی (راد مسی ۱۶ میلی‌متری، طول ۲٫۴ یا ۳ متر) در محل تقاطع تسمه‌ها.

اتصال کلی توسط جوش احتراقی یا پیچ‌های نقره‌ای ضد زنگ.

در این روش، اختلاف پتانسیل سطح زمین در حین تخلیه

جریان صاعقه بسیار کمتر شده و خطر ولتاژ گام

(Step Voltage) تقریباً حذف می‌شود.

22. سیستم‌های حفاظت در برابر صاعقه (Lightning Protection System)

یکی از مهم‌ترین کاربردهای سیستم ارت، انتقال جریان صاعقه به زمین است. مطابق استاندارد IEC 62305:

دکل‌ها و برق‌گیرهای ساختمان باید از طریق هادی نزولی (Down Conductor) مستقیم به چاه ارت متصل باشند؛

در مواقع لازم از چاه ارت مجزا مخصوص صاعقه‌گیر استفاده شود تا مسیر جریان صاعقه از مسیر تجهیزات تفکیک گردد؛

در نزدیکی تابلوها از سرج ارستر (Surge Arrester) و برق‌گیر کلاس B و C استفاده شود.

به این ترتیب، احتمال آسیب به تجهیزات الکترونیکی مانند PLC، UPS و سرور به حداقل می‌رسد.

23. تحلیل اقتصادی اجرای چاه ارت

یکی از مزایای برجسته اجرای چاه ارت اصولی، کاهش هزینه‌های تعمیرات و خاموشی ناگهانی تجهیزات است. بررسی‌ها نشان می‌دهد که آسیب حاصل از یک اتصال زمین ضعیف در اتاق سرور یا تابلو اصلی برق ممکن است خسارتی تا ۲۰۰ میلیون تومان در پی داشته باشد.

در مقابل، هزینه اجرای کامل چاه ارت استاندارد با تاییدیه وزارت کار در سال ۱۴۰۴ بین ۵ تا ۸ میلیون تومان متغیر است. بنابراین، از نظر اقتصادی اجرای چاه ارت نه‌تنها هزینه نیست بلکه یک سرمایه‌گذاری برای حفظ زیرساخت محسوب می‌شود.

نقش آریا ایمن آوات در بازرسی و تاییدیه چاه ارت

شرکت بازرسی آریا ایمن آوات با سابقه طولانی در اجرای بیش از ۵۰۰ پروژه صنعتی در کشور، به عنوان یکی از شرکت‌های مرجع در حوزه بازرسی ایمنی و تاییدیه چاه ارت شناخته می‌شود. خدمات تخصصی این مجموعه عبارتند از:

مشاوره طراحی سیستم ارتینگ در فاز طراحی پروژه؛

اجرای چاه ارت عمقی و سطحی با مواد کاهنده اصلی؛

تست مقاومت زمین و ارایه گزارش رسمی؛

صدور فرم تاییدیه چاه ارت وزارت کار؛

طراحی و تست سیستم صاعقه‌گیر طبق IEC 62305؛

برگزاری دوره‌های آموزشی ایمنی برق و مجوز ارت‌سنجی.

اجرای چاه ارت و سیستم ارتینگ (Earthing System)

اجرای صحیح چاه ارت نه‌تنها الزامی ایمنی است،

بلکه ستون اصلی پایداری شبکه‌های برق می‌باشد.

طراحی مطابق IEC 60364‑5‑54، اجرا با مصالح استاندارد

و تاییدیه‌های رسمی از وزارت کار و شرکت‌های معتبر

مانند آریا ایمن آوات، تضمین‌کننده عمر طولانی تجهیزات

و حفاظت کارکنان از شوک الکتریکی است.

در نهایت، توصیه می‌شود در هر پروژه‌ی الکتریکی،

فرایند اجرای چاه ارت و سیستم ارتینگ با دقت

مستندسازی شود تا تاییدیه نهایی چاه ارت،

گزارش ارت سنجی و فرم تأییدیه برق بدون

نقص صادر گردد و خطرات ناشی از نبود ارت به صفر میل کند.

بازرسی دوره‌ای لیفتراک

درباره آریا ایمن آوات