گروه فنی مهندسی دریا

چاه ارت به حفر چاله های عمیق در ته زمین می گویند که در داخل آن یک سیم مسی بر روی صفحه ای جوش داده می شود. صفحه را برای تماس بیشتر با خاک درون چاه ارت می گذارند و اطراف آن را از مواد بنتونیت پوشانده و سیم مسی را به بیرون چاه ارت کشانده و آن را به تابلوی تست باکس خواهند برد و به تمامی دستگاه های الکترونیک متصل می کنیم. البته مداری که تولید می کنیم باید پتانسیلی نداشته باشد و مقاومت مدار الکترونیکی نیز باید خیلی پایین باشد. از روش های تولید مدارهای اینچنینی، استفاده از چاه ارت است.

سیستم earth ارت

سیستم earth ارت به معنی زمین و به سیستم اتصال زمین می گویند.  برای جلوگیری از برق گرفتگی باید هر جریان الکتریکی به زمین اتصال پیدا کند و به این عمل سیستم ارت یا چاه ارت می گویند. سیستم ارت در زمان اتصالی در مدار یا نشت جریان، از انسان و دستگاه‌ها محافظت می‌نماید. هدف از اجرای چاه ارت برای این است که هریک از سیم های فاز یا نول به بدنه دستگاه اگر اتصالی کرد یا مدار الکتریکی دچار نشتی جریان شد بتوانیم این نشتی را توسط سیم ارت به زمین انتقال دهیم و از برق گرفتگی و خرابی دستگاه ها جلوگیری نماییم. گاهی مشاهده می شود که اشتباها بدن مصرف کننده های خانگی را به لوله های آهنی آب یا گاز یا حتی به اسکلت

ساختما ن اتصال می دهند که بسیار خطرناک و کشنده می باشد. در زمان اتصال کامل سیم های فاز به سیم ارت، فیوز مربوط به آن فاز عمل نموده و جریان را قطع می کند و زمانی که اتصال کامل سیم نول به سیم ارت اگر مدار ارتينگ داراي فيوز محافظ جان (FI ) باشد، اين فيوز از ۳۰ ميلي آمپر نشتي جريان به بالا را قطع مي کند و باعث قطع کامل جريان فاز و نول مي شود.

امروزه از سیستم ارتینگ در موارد زیادی در ساختمان ها و مکان های مختلف که برق دارند استفاده می شود و حتی در سیستم های مخابراتی و تلگراف نیز برای جلوگیری از نویز در شبکه بسیار استفاده می شود و همچنین در سیستم های انتقال برق که حتما و ضروری است که از سیستم ارت استفاده شود. در زمان های قدیم سیستم ارت یا اتصال به زمین عملا استفاده ای نمی شد و بخاطر همین برق گرفتگی و صدمه های ناشی از آن بسیار زیاد و جبران ناپذیر بود. بخاطر همین علت اصلی اجرای سیستم ارتینگ برای جلوگیری از برق گرفتگی و خطرهای آن است. اولین بار نیز در کشور انگلیس از این سیستم استفاده و بسیار فراگیر شد. چاه ارت باید به صورت اصولی حفر شود و سیم ارت نیز در آن قرار گیرد تا در مواقع اتصالی خطری کسی را تهدید نکند.

یک مدار الکتریکی به دلایل زیر به زمین اتصال داده می شود:

• برای حفظ امنیت و حفاظت از مدارهای پرقدرت و از بین رفتن عایق هادی

• برای جلوگیری از افزایش ولتاژ میان مدار و زمین

• برای مسیر بازگشت جریان به منبع 

• برای جلوگیری از افزایش الکتریسیته ساکن در مواد قابل آتش گرفته شده یا تعمیرات تجهیزات الکترونیکی

مزایای استفاده از سیستم ارتینگ

• حفاظت و ایمنی نیروی انسانی

• حفاظت و ایمنی وسایل و تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی

• حذف ولتاژ اضافی

• جلوگیری از ایجاد ولتاژ تماسی

• جلوگیری از ایجاد ولتاژهای ناخواسته و حذف اثرات صاعقه

علت های اجرای چاه ارت

اتصال زمین (حفاظتی) و اتصال زمین (الکتریکی) می باشد. در سیستم اتصال زمین حفاظتی برای حفظ ایمنی فرد در زمان کار کردن با دستگاه های الکتریکی و ایمن نمودن خود دستگاه می باشد. 

مثلا در منزل شما وسایل الکتریکی نظیر یخچال دچار نشتی برق است و شما با دست زدن به آن ممکن است دچار برق گرفتگی شوید و جریان برق از بدن شما رد شود و از پا خارج شود که در اینگونه موارد ایمنی فرد دچار اختلال می شود و حتما باید آن سیستم ارت برایش تعبیه شود تا هم خود فرد و هم دستگاه دچار مشکل نشوند. در سیستم اتصال زمین الکتریکی که برای صحیح کار نمودن دستگاه های الکتریکی می باشد. مثلا یک مرکز ستاره ترانسفورماتور و ژنراتور در پست و نیروگاه باید اتصال به زمین شود. وگرنه از سیم ارت هیچ وقت نمی توان به عنوان برگشت استفاده نمود. برای همین منظور نیاز به سیستم اتصال به زمین ارت داریم تا به دستگاه های مان آسیبی وارد نشود.

روشهای اجرای ارت (زمین حفاظتی)

برای اجرای ارت و سیستم حفاظتی دو روش وجود دارد که در ادامه به معرفی آن و موارد استفاده آنها می پردازیم.

۱- روش زمین عمقی

شما در این روش که یک روش معمولی است از چاه برای اجرای ارت استفاده می کنید.

۲- زمین سطحی:

سیستم ارت سطح زمین که برای منطقه های که قابلیت حفاری عمیق ندارد یا در عمق بسیار کم اجرا می شود.

از روش سطحی در مکان های زیر استفاده می کنیم:

ـ فضاي لازم و امكان حفاري در اطراف سايت وجود داشته باشد.

ـ ارتفاع از سطح دريا پایين باشد مانند شهرهاي شمالي و جنوبي كشور

ـ پستي و بلندي محوطه سايت كم باشد.

ـ فاصله بين دكل و سايت زياد باشد.

با توجه به مزاياي روش سطحي اجراي ارت به اين روش ارجحيت دارد.

هفت روش برای اجرای ارت سطحی وجود دارد که عبارتند از :

1- ارت حلقه ای

2- میله ای

3- پنجه ای (شعاعی)

4- مختلط

5- حلزونی

6- الکتروشیمیایی

7- شبکه ای

علت استفاده از چاه ارت یا سیستم ارت:

– حفاظت از سلامت و جان افراد

– حفاظت از وسایل و تجهیزات

– برای جلوگیری از تماس مستقیم با بدن انسان

– حذف ولتاژهای بی مورد و اضافی

– جلوگیری از ولتاژهای ناخواسته و صاعقه

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

1-ROD 2-RING  3- پنجه اي (شعاعي)4-مختلط 5- حلزوني 6- الكتروشيميايي 7- شبكه اي

در سايتهاي کامپیوتری زمين مناسب از دو بابت حائز اهميت مي‌باشد :

الف ـ حفاظت در مقابل صاعقه و اضافه ولتاژها

ب ـ هم پتانسيل بودن تجهيزات نصب‌شده در سايت و كاركرد صحيح آنها بخصوص تجهيزات ديجيتال و انتقال ديتا با توجه به بكارگيري تجهيزات کامپیوتری جديد  لازم است به موضوع ارت و روش اجراي اصولي آن اهميت بيشتري داده شود تا در آينده از آسيب رسيدن به نيروي انساني و تجهيزات کامپیوتری پيشگيري شده و از عملكرد صحيح تجهيزات اطمينان داشته باشيم .

چاه ارت را بايد در جاهايي كه پايين‌ترين سطح را داشته و احتمال دسترسي به رطوبت حتي‌الامكان در عمق كمتري وجود داشته باشد و يا در نقاطي كه بيشتر در معرض رطوبت و آب قرار دارند مانند زمينهاي چمن ، باغچه‌ها و فضاهاي سبز حفر نمود.

با توجه به مقاومت مخصوص زمين ، عمق چاه از حداقل 4 متر تا 8 متر و قطرآن حدودا 80 سانتيمتر مي تواند باشد. در زمين هايي كه با توجه به نوع خاك داراي مقاومت مخصوص كمتري هستند مانند خاكهاي كشاورزي و رسي عمق مورد نياز براي حفاري كمتر بوده و در زمينهاي شني و سنگلاخي كه داراي مقاومت مخصوص بالاتري هستند نياز به حفر چاه با عمق بيشتر مي باشد. براي اندازه گيري مقاومت مخصوص خاك از دستگاههاي خاص استفاده مي گردد. در صورتي كه تا عمق 4 متر به رطوبت نرسيديم و احتمال بدهيم در عمق بيشتر از 6 متر به رطوبت نخواهيم رسيد نيازي نيست چاه را بيشتر از 6 متر حفر كنيم . بطور كلي عمق 6 مترو قطر حدود 80 سانتيمتر براي حفر چاه پيشنهاد مي گردد. محدوده مقاومت مخصوص چند نوع خاك در جدول زير آمده است.

ج ـ مصالح مورد نياز :

مصالح مورد نياز و مشخصات آن براي اجراي چاه در جدول زير آمده است.

نکته : برای ارتباط سیم مسی به صفحه مسی حتما از جوش کدولد استفاده کنید

صفحه مسي به ابعاد 5/.*40*40 سانتيمتر براي مناطق شمالي كشور و 5/0*50*50 سانتيمتر براي مناطق نيمه خشك مانند تهران و 5/0*70*70 سانتيمتر براي مناطق كويري استفاده شده باشد . از صفحه مسي با ضخامت 3 يا 4 ميليمتر نيز مي توان استفاده نمود.

د – اتصال سيم به صفحه مسي :

اتصال سيم به صفحه مسي بسيار مهم مي باشد و هرگز و در هيچ شرايطي نبايد اين اتصال تنها با استفاده از بست ، دوختن سيم به صفحه و يا … برقرار گردد.بلكه حتما بايد سيم به صفحه جوش داده شود و براي استحكام بيشتر با استفاده از 2 عدد بست سيم به صفحه بسته شده و محكم گردد.
براي جوش دادن قطعات مسي به يكديگر از جوش برنج يا نقره استفاده شود و در صورت عدم دسترسي به اين نوع جوش از جوش (Cad weld) استفاده گردد .

ه – حفر چاه ارت :

با توجه به شرايط جغرافيايي منطقه چاهي با عمق مناسب و در مكان مناسب (با توجه با راهنماي انتخاب محل چاه ارت ) حفر گردد. شياري به عمق 60سانتيمتر از چاه تا پاي دكل براي مسير سيم چاه ارت تا برقگير روي دكل همچنين براي سيم ارت داخل ساختمان حفر نمائيد. در صورتي كه مسير 2 سيم مشترك باشد بهتر است مسير دو سيم ايزوله گردند. همينطور مسير سيمها بايد كوتاهترين مسير بوده و سيم ميله برقگير و ارت حتي الامكان مستقيم و بدون پيچ و خم باشد و نبايستي خمهاي تند داشته باشد و در صورت نياز به خم زدن سيم در طول بيش از 50 سانتيمتر انجام گردد.

همانند شکل زیر چاه ارت را پر می کنیم