مطالب جامع و کاربردی تست و بازرسی چاه ارت

مطالب جامع و کاربردی تست و بازرسی چاه ارت

مطالب جامع و کاربردی تست و بازرسی چاه ارت

در هر سیستم الکتریکی، یکی از مهم‌ترین عناصر تضمین‌کننده ایمنی افراد و تجهیزات، «ارت» یا سیستم زمین است. هدف اصلی اجرای این سیستم، فراهم کردن مسیر مقاومت پایین برای عبور جریان‌های نشتی و اضافه ولتاژهای ناگهانی است تا از خطر شوک الکتریکی و آتش‌سوزی جلوگیری شود. سیستم ارت نه تنها یک الزام فنی، بلکه یک ضرورت ایمنی در مواجهه با شرایط غیرعادی مانند صاعقه، اتصال فاز به بدنه یا رعد و برق است. در کلیه ساختمان‌ها، صنایع، مراکز داده، بیمارستان‌ها و پروژه‌های پتروشیمی، تست و بازرسی دوره‌ای چاه ارت یک الزام قانونی و حیاتی محسوب می‌شود. عدم انجام این تست‌ها می‌تواند منجر به خطرات جبران‌ناپذیری گردد، از جمله آسیب به تجهیزات حساس و حوادث جانی. این مقاله به بررسی جامع تعاریف، روش‌های تست، استانداردها و فرآیند اخذ تأییدیه برای سیستم‌های ارت می‌پردازد.

۱. تعریف علمی ارت و مقاومت زمین

۱.۱ . مفهوم ارت (Earthing)

ارت به معنای رساندن قسمت‌های فلزی ناایمن تجهیزات، بدنه دستگاه‌ها، شین‌های اصلی و تأسیسات ساختمانی به پتانسیل زمین است. این کار از طریق یک شبکه الکترودهای دفن شده در خاک انجام می‌شود. هدف نهایی ارت این است که در صورت بروز هرگونه نقص عایقی (مثلاً اتصال فاز به بدنه دستگاه)، جریان خطا مسیری با کمترین امپدانس ممکن برای تخلیه به زمین پیدا کند.

۱.۲ . مقاومت زمین (Ground Resistance)

مقاومت زمین شاخص اصلی عملکرد سیستم ارتینگ به شمار می‌رود. این مقاومت، معیاری از میزان سختی عبور جریان الکتریکی از الکترودهای دفن شده به بدنه سیاره زمین است. براساس استانداردهای بین‌المللی مانند IEC 60364-5-54 و IEEE Std 80، هدف اصلی رسیدن به یک مقاومت مشخص (معمولاً زیر ۲ اهم) است.

پارامترهای تعیین‌کننده مقاومت نهایی:

1. مقاومت ویژه خاک (Pخاصیت ذاتی خاک منطقه است که بر حسب اهم‌متر (\Omega \cdot m) اندازه‌گیری می‌شود. این پارامتر شدیداً تحت تأثیر رطوبت، مواد معدنی و دما است.
2. عمق و طول الکترود: افزایش طول الکترود دفن شده (L) به طور مستقیم مقاومت را کاهش می‌دهد.
3. نوع خاک: خاک‌های ماسه‌ای یا سنگلاخی مقاومت ویژه بالاتری نسبت به خاک‌های رس یا نمکی دارند.
4. مواد جانبی: استفاده از موادی مانند بنتونیت، زغال کک یا محلول‌های شیمیایی اطراف الکترود برای بهبود هدایت الکتریکی.

۱.۳ . فرمول‌های محاسبه مقاومت زمین

فرمول‌های محاسبه مقاومت زمین بسته به شکل هندسی الکترود متفاوت هستند. برای یک میله ارت عمودی منفرد (الکترود عمقی) با طول L و شعاع a، مقاومت زمین (R_g) به صورت زیر تخمین زده می‌شود:

R_g = \frac{\P}{2\pi L} times left(ln left(frac{4L}{a} right) – 1 right)

که در آن:

• P مقاومت ویژه خاک (\Omega \cdot m)
• L طول الکترود دفن شده (متر)
• a شعاع الکترود (متر)
• \ln لگاریتم طبیعی

با افزایش طول الکترود و کاهش مقاومت ویژه خاک، مقاومت نهایی کاهش می‌یابد. برای دستیابی به مقاومت هدف (مثلاً زیر ۲ اهم)، در مناطقی با خاک با مقاومت ویژه بالا، نیاز به استفاده از الکترودهای متعدد، افزایش عمق، یا استفاده از مواد بهبود دهنده مانند بنتونیت یا طراحی شبکه‌های نواری زیرزمینی (Grid Earthing) است.

۲. روش‌های تست چاه ارت

تست چاه ارت به منظور اطمینان از عملکرد صحیح سیستم و انطباق با مقادیر استاندارد انجام می‌شود. روش‌های مختلفی برای این منظور وجود دارد که انتخاب آن‌ها به دقت مورد نیاز و شرایط محیطی بستگی دارد.

الف) روش افت پتانسیل (Fall of Potential – FOP)

این روش که به عنوان استاندارد طلایی شناخته می‌شود، دقیق‌ترین روش برای اندازه‌گیری مقاومت زمین در محل نصب است. این روش نیازمند تزریق جریان از طریق یک الکترود کمکی (C1) و اندازه‌گیری افت پتانسیل در یک الکترود پتانسیل کمکی (P) است، در حالی که الکترود مورد آزمایش (E) متصل به دستگاه است.

تجهیزات مورد نیاز : تستر ارت سه یا چهار سیم (معمولاً با قابلیت تزریق جریان ۱ تا ۲۰ آمپر).

نحوه اجرا:

1. الکترود تست (E) به دستگاه متصل می‌شود.
2. الکترود جریان اول (C1) در فاصله مشخصی (معمولاً ۵ تا ۱۰ برابر عمق الکترود تست) قرار داده می‌شود.
3. الکترود پتانسیل (P) در فاصله‌ای بین E و C1 نصب می‌شود.
4. دستگاه جریان را بین E و C1 تزریق کرده و افت پتانسیل را بین E و P اندازه‌گیری می‌کند.

مقاومت اندازه‌گیری شده توسط دستگاه با استفاده از قانون اهم محاسبه می‌شود:
R_E = frac{V_{EP}{I_{EC1}

برای افزایش دقت، اغلب از روش‌های پیشرفته‌تر FOP مانند روش “Proportional Spacing” یا “5-Point Method” استفاده می‌شود تا تأثیر مقاومت الکترودهای کمکی حذف گردد.

ب) روش دو الکترودی (Two-Point Method)

این روش ساده‌ترین و سریع‌ترین روش است اما کمترین دقت را دارد. در این روش، مقاومت بین الکترود ارت موجود و یک نقطه مرجع (مثلاً بدنه فلزی ساختمان متصل به ارت) اندازه‌گیری می‌شود. این روش فقط برای تست‌های غیررسمی یا بررسی تغییرات نسبی مقاومت در طول زمان مناسب است و برای اخذ تأییدیه قانونی قابل قبول نیست.

ج) روش ونر (Wenner’s Four-Pin Method)

این روش عمدتاً برای خاک‌سنجی و تعیین مقاومت ویژه خاک در عمق‌های مختلف استفاده می‌شود و نه تست مستقیم چاه ارت. چهار میله با فاصله مساوی (d) در یک خط مستقیم قرار داده می‌شوند و مقاومت ویژه خاک (\P) با استفاده از فرمول زیر محاسبه می‌شود:

[ \P = 2\pi d R_m ] که R_m مقاومت اندازه‌گیری شده توسط تستر است. این اندازه‌گیری برای طراحی دقیق سیستم ارت جدید یا بهبود سیستم موجود بسیار حیاتی است.

۳. ارت ساختمان و همبندی (Bonding)

سیستم ارت صرفاً شامل چاه ارت نیست؛ بلکه یک شبکه یکپارچه از اتصالات است که باید تمام قسمت‌های فلزی ساختمان را به نقطه اصلی زمین (MEB – Main Earthing Bar) متصل کند. این فرآیند، «همبندی» یا «اتصال هم‌پتانسیل‌سازی» نامیده می‌شود.

۳.۱. هدف همبندی

هدف اصلی همبندی، حذف اختلاف پتانسیل‌های خطرناک بین اجزای مختلف یک سیستم است. در حالت عادی، تمام اجزای فلزی باید پتانسیل صفر (پتانسیل زمین) داشته باشند. در صورت بروز خطا، اگر همبندی وجود نداشته باشد، بدنه‌ای که فاز به آن متصل شده است، در یک پتانسیل قرار می‌گیرد و بدنه دیگری که به زمین متصل نیست، در پتانسیل متفاوتی قرار می‌گیرد که می‌تواند منجر به جرقه و شوک الکتریکی شود.

۳.۲. اجرای همبندی

تمام قسمت‌های فلزی اصلی باید به شین ارت اصلی متصل شوند:

• لوله اصلی آب فلزی ساختمان.
• اسکلت فلزی سازه (در صورت وجود).
• شین‌های اصلی در تابلوهای برق فشار ضعیف و متوسط.
• بدنه تجهیزات سنگین (مانند موتورها و ژنراتورها).
• ریل‌های فلزی در سینی‌های کابل.

سیم‌های همبندی باید بر اساس استاندارد مانند IEC 60364-5-54 دارای سطح مقطع کافی باشند تا در صورت وقوع خطای فاز به بدنه، جریان خطا را بدون ذوب شدن و یا افزایش بیش از حد مقاومت، به سمت ارت هدایت کنند. مقاومت اندازه‌گیری شده بین هر نقطه فلزی مورد نظر و شین زمین اصلی معمولاً باید کمتر از ۱ اهم باشد، که این مورد نیز توسط بازرسان کنترل می‌شود.

۴. فرآیند بازرسی فنی و صدور تأییدیه

بازرسی سیستم ارتینگ در ایران عمدتاً توسط بازرسان ذیصلاح وزارت تعاون، کار و رفاه اجتماعی (برای اماکن مشمول قانون کار) و در برخی موارد، توسط سازمان‌های نظام مهندسی (برای ساختمان‌ها) انجام می‌شود.

فرآیند بازرسی فنی مطابق با دستورالعمل‌های ملی و بین‌المللی شامل مراحل زیر است:

۱. بررسی مستندات طراحی:

بازرس ابتدا نقشه‌های ازبیلت (As-Built) سیستم ارتینگ، شامل محل دقیق چاه‌ها، عمق، مواد استفاده شده (نوع الکترود، بنتونیت) و نقشه‌های همبندی را بررسی و با وضعیت موجود در محل مقایسه می‌کند.

۲. بررسی ظاهری و فیزیکی اجرا:

• بازدید از محل چاه و اطمینان از دسترسی مناسب به جعبه تست.
• بررسی کیفیت اتصالات (جوش یا پرسی) و اطمینان از عدم خوردگی یا زنگ‌زدگی کابل‌های اصلی ارت.
• تأیید وجود عایق‌بندی مناسب در نقاط اتصال برای جلوگیری از تماس با رطوبت و خوردگی.

۳. تست مقاومت ارت:

انجام تست مقاومت سیستم ارتینگ با دستگاه‌های کالیبره شده، عمدتاً با استفاده از روش افت پتانسیل (FOP) برای اطمینان از رسیدن به مقدار مقاومت استاندارد (\leq 2 \Omega).

۴. تست همبندی سازه و تابلوها:

اندازه‌گیری مقاومت بین نقاط کلیدی فلزی (مانند تابلو اصلی، بدنه دستگاه‌ها) و شین زمین اصلی برای اطمینان از هم ‌پتانسیل بودن کل تأسیسات.

۵. مستند سازی و گزارش‌دهی:

ثبت دقیق تمام نتایج تست‌ها در فرم‌های مخصوص. در صورت انطباق کامل با استانداردها، گزارش نهایی تنظیم شده و گواهی سلامت (تأییدیه) برای بازه زمانی مشخص (معمولاً یک ساله) صادر می‌گردد.

۵. تست چاه ارت زیر ۲ اهم: راهکارها و اهمیت

هدف اصلی استانداردها، رسیدن به مقاومت ۲ اهم یا کمتر است. در شرایط خاص (مانند بیمارستان‌ها، مراکز مخابراتی یا محیط‌های بسیار خشک)، این مقدار می‌تواند تا ۰.۵ اهم نیز کاهش یابد.

راهکارهای دستیابی به مقاومت پایین:

1. افزایش عمق الکترود: انتقال الکترود به لایه‌های عمیق‌تر خاک که رطوبت بیشتری دارند (معمولاً زیر ۱۰ متر) باعث کاهش شدید مقاومت ویژه مؤثر می‌شود.
2. استفاده از الکترودهای چندگانه (Rod Arrays): استفاده از چند الکترود که با فاصله حداقل سه برابر طول الکترود از یکدیگر نصب شده‌اند، مقاومت کل سیستم را کاهش می‌دهد (بهره‌وری کاهش می‌یابد اما مقاومت نهایی بهبود می‌یابد).
3. تزریق مواد کاهش‌دهنده مقاومت: تزریق مخلوط‌های رسانا مانند بنتونیت، پودر زغال کک یا محصولات شیمیایی مخصوص (مانند Earth Rod Compounds) در اطراف الکترود، مقاومت ویژه خاک در مجاورت الکترود را به شدت کاهش می‌دهد.
4. طراحی شبکه زمین گسترده (Grid Earthing): در پروژه‌های بزرگ، به جای یک چاه منفرد، یک شبکه از الکترودهای افقی (نوارها و سیم‌ها) در عمق کم حفر می‌شود که سطح تماس بسیار وسیعی با خاک فراهم می‌کند.

تکرار تست‌های دوره‌ای: به دلیل تغییرات فصلی رطوبت خاک و خوردگی مواد، تست مقاومت باید به‌صورت دوری (حداقل سالیانه) تکرار شود تا از عملکرد دائمی و پایدار سیستم اطمینان حاصل شود.

۶. تحلیل هزینه تست ارتینگ

هزینه تست و بازرسی ارتینگ تابعی از متغیرهای متعددی است:

1. تعداد چاه‌ها: هزینه‌ها معمولاً به صورت هر چاه محاسبه می‌شود؛ هرچه تعداد چاه‌ها بیشتر باشد، تخفیف حجمی اعمال می‌شود.
2. فواصل جغرافیایی: پروژه‌های واقع در مناطق دورافتاده هزینه‌های ایاب و ذهاب بالاتری دارند.
3. نوع تست مورد نیاز: تست ساده ۳ سیمی ارزان‌تر از تست پیچیده ۴ سیمی با تزریق جریان بالا است.
4. خدمات جانبی: در صورت نیاز به تست همزمان صاعقه‌گیر، تست تابلو برق یا ارائه مشاوره اصلاحی، هزینه افزایش می‌یابد.
5. وضعیت اولیه سیستم: اگر مقاومت اولیه بسیار بالا باشد و نیاز به حضور چند روزه تیم برای اصلاح و تست مجدد باشد، هزینه‌ها صعودی خواهد بود.

شرکت‌های کارآمد با سازماندهی تیم‌های منطقه‌ای و استفاده از تجهیزات مدرن، می‌توانند هزینه‌های عملیاتی را کاهش داده و فرآیند صدور تأییدیه را تسریع کنند.

۷. استانداردها و الزامات قانونی

انجام تست و بازرسی سیستم ارتینگ باید کاملاً منطبق با مراجع فنی و قانونی باشد. عدم انطباق با این استانداردها منجر به رد تأییدیه توسط بازرسان می‌شود.

استانداردهای کلیدی در ایران:

• ISIRI 3010 استاندارد سیستم زمین حفاظتی ایران: این استاندارد ملی الزامات اصلی برای نصب و تست سیستم‌های ارت حفاظتی در تأسیسات الکتریکی ایران را تعیین می‌کند.
• IEC 60364-5-54 : این بخش از استاندارد بین‌المللی نصب تجهیزات الکتریکی به طور خاص به نحوه اجرای سیستم اتصال زمین و هادی‌های حفاظتی می‌پردازد و مرجع اصلی طراحی و اجرا است.
• IEEE Std 80 : این استاندارد آمریکایی به طور مفصل به طراحی سیستم‌های ارتینگ برای ایستگاه‌های برق فشار قوی می‌پردازد و محاسبات ایمنی تماس (Step and Touch Potential) را ارائه می‌دهد.

تجهیزات تست: تمامی تجهیزات مورد استفاده برای تست (مانند ارت تسترها و کالیبراتورها) باید دارای گواهی کالیبراسیون معتبر از سازمان ملی استاندارد ایران (یا مراجع مورد قبول) باشند تا نتایج تست‌ها رسمیت یابند.

۸. فرآیند اخذ تأییدیه وزارت کار (برای کارگاه‌ها و صنایع)

اخذ تأییدیه ایمنی وزارت کار برای هر کارگاهی که دارای تأسیسات الکتریکی است، امری ضروری است. این تأییدیه تضمین می‌کند که سیستم ایمنی، از جمله ارت، در سطح قابل قبولی قرار دارد.

مراحل اصلی جامع و کاربردی تست و بازرسی چاه ارت

1.اجرای کامل و نهایی سیستم ارت و همبندی: پس از اتمام کابل‌کشی و نصب تجهیزات، سیستم ارت باید کاملاً آماده تست باشد.
۲. ثبت درخواست بازدید: کارفرما یا نماینده وی درخواست بازدید فنی ایمنی را از طریق سامانه مربوطه وزارت کار ثبت می‌کند.

۳. اعزام بازرس مجاز : بازرسان تأیید صلاحیت شده وزارت کار به محل پروژه اعزام می‌شوند.

۴. انجام تست‌های میدانی: بازرس بر اجرای تست‌های FOP، تست همبندی و بررسی مستندات نظارت می‌کند.

۵. صدور گواهی سلامت: اگر تمام پارامترها (به ویژه R_g \leq 2 \Omega) تأیید شوند، گواهی ایمنی سیستم زمین برای دوره مشخص صادر می‌گردد.

۹. موارد رایج رد تأییدیه و راهکار اصلاحی

بازرسان ممکن است بر اساس مشاهدات و نتایج تست، تأییدیه را رد کنند. دلایل و راهکارهای اصلاحی رایج عبارتند از:

دلیل رد تأییدیه وضعیت استاندارد راهکار اصلاحی پیشنهادی مقاومت چاه ارت بالای ۲ اهم R_g > 2 \Omegaافزایش عمق الکترود، نصب الکترود کمکی، تزریق مجدد مواد کاهنده مقاومت (بنتونیت). سیم ارت زنگ‌زده، نازک یا دارای اتصالات ضعیف سطح مقطع ناکافی یا خوردگی تعویض کابل ارت با سیم با سطح مقطع استاندارد (مطابق با جریان خطا محاسبه شده). اتصال بدنه فلزی به شین ارت قطع شده استعدم همبندی صحیح اصلاح اتصالات جوشی یا مکانیکی با استفاده از بست‌های استاندارد و روکش مناسب. عدم کالیبراسیون دستگاه‌های اندازه‌گیری اعتبار نداشتن تست اولیه استفاده از تستر با گواهی کالیبراسیون معتبر و تکرار تست زیر نظر بازرس. عدم وجود شین ارت اصلی (MEB)نقص در طراحی زیرساخت نصب شین ارت اصلی و اتصال تمامی نقاط اصلی به آن.

مستندسازی کامل مراحل اصلاحی (شامل عکس قبل و بعد) برای ارائه به بازرس جهت صدور تأییدیه نهایی الزامی است.

۱۰. معرفی شرکت بازرسی آریا ایمن آوات

آریا ایمن آوات به عنوان یکی از شرکت‌های پیشرو در زمینه تست، اندازه‌گیری و بازرسی ایمنی تأسیسات الکتریکی، دارای مجوز رسمی و اعتبار لازم از وزارت تعاون، کار و رفاه اجتماعی است. این شرکت با تمرکز تخصصی بر ایمنی، خدمات جامعی در زمینه تست ارت، صاعقه‌گیر و تابلوهای فشار ضعیف ارائه می‌دهد.

ویژگی‌های کلیدی آریا ایمن آوات:

• تخصص فنی: تیم‌های مجرب متشکل از کارشناسان برق و الکترونیک با سابقه طولانی در محیط‌های صنعتی و ساختمانی.
• تجهیزات کالیبره: استفاده انحصاری از ارت‌تسترها، کلمپ‌مترها و تجهیزات اندازه‌گیری با گواهی کالیبراسیون معتبر سازمان ملی استاندارد.
• پوشش کشوری: قابلیت اعزام تیم‌های تخصصی به سراسر کشور با رعایت زمان‌بندی پروژه.
• خدمات یکپارچه: امکان انجام همزمان تست ارت، صاعقه‌گیر و بازرسی تابلوها در یک بازدید واحد، که منجر به صرفه‌جویی زمانی و مالی قابل توجهی برای کارفرما می‌شود.
• گزارش‌دهی شفاف: ارائه گزارشات فنی دقیق با ذکر تمام جزئیات تست، مقادیر استاندارد و ارائه راهکارهای اصلاحی عملی برای رفع نواقص احتمالی.

۱۱. خدمات تخصصی جامع و کاربردی تست و بازرسی چاه ارت آریا ایمن آوات

خدمات این شرکت به گونه‌ای طراحی شده‌اند که تمامی نیازهای مربوط به تأییدیه‌های ایمنی الکتریکی را پوشش دهند:

• تست و بازرسی کامل چاه ارت: اجرای دقیق روش افت پتانسیل (FOP) برای دستیابی به مقاومت نهایی کمتر از استاندارد.
• تست همبندی: بازرسی کامل اتصالات هم‌پتانسیل‌سازی سازه، تابلوها و تجهیزات ثابت بر اساس الزامات IEC و ISIRI.
• صدور گواهی رسمی: تنظیم و ارائه مستندات مورد نیاز برای اخذ تأییدیه نهایی مورد قبول وزارت کار و سایر نهادهای نظارتی.
• مشاوره فنی اصلاحی: ارائه طرح‌های مهندسی برای بهینه‌سازی سیستم‌های ارت موجود که مقاومت مطلوبی ندارند.
• تست و بازرسی صاعقه‌گیر: اندازه‌گیری پیوستگی (Continuity) مسیرهای تخلیه جریان صاعقه و بررسی عملکرد صحیح سرج‌های حفاظتی (SPD).

جمع‌بندی مطالب جامع و کاربردی تست و بازرسی چاه ارت

اجرای صحیح سیستم ارت و تست‌های دوره‌ای منظم آن، مهم‌ترین

سنگ بنای ایمنی در محیط‌های الکتریکی محسوب می‌شود.

این فرآیند نه تنها از تجهیزات گران‌بها محافظت می‌کند، بلکه مهم‌تر

از آن، تضمین‌کننده سلامت و جان کارکنان و کاربران ساختمان در

برابر خطرات ناگهانی مانند صاعقه یا خطای عایقی است. اخذ

تأییدیه وزارت کار نشان‌دهنده سلامت سیستم ارت در برابر جریان‌های

خطا و انطباق با مقررات ملی است. شرکت‌هایی چون آریا ایمن آوات،

با تکیه بر تخصص فنی، پایبندی به استانداردها و استفاده از تجهیزات

کالیبره، بهترین تضمین برای دریافت این تأییدیه‌ها در پروژه‌های

مختلف ایران هستند و نقش حیاتی در ارتقاء سطح ایمنی تأسیسات ایفا می‌کنند.

اجرای چاه ارت

بازرسی فنی و ایمنی چاه ارت