دستورالعمل اجرای سیستم زمین صفحه‌ای

  الکترود صفحه­‌ای (چاه ارت:(

در مناطق و شرايطي كه فضا و سطح كافي براي احداث الكترود هاي سطحي نباشد و بتوان در عمق حفاري نمود مي توان از الكترود صفحه اي استفاده كرد. در اين نوع الكترود ، يك صفحه هادي(ترجيحا از جنس مس يا فولاد مس اندود) در قطر يك چاه قرار مي گيرد و مي تواند با زمين ارتباط الكتريكي برقرار سازد. اين نوع الكترود فقط در شرايطي توصيه مي شود كه سطح كافي يا شرايط مورد نياز براي اجراي زمين سطحي موجود نباشد.

اصول اجرايي:

  - حفاري چاه بايستي تا رسيدن به رطوبت نسبي و مطلوب ادامه يابد.

نکته: در شرایطی که محدودیت حفاری وجود دارد بایستی تدابیری جهت تزریق مصنوعی آب با استفاده از لوله اتخاذ شود

 - الكترود صفحه اي در قعر چاه و بايستي بصورت قائم قرار داده شود.

 - فاصله لبه بالايي صفحه از سطح زمين نبايد كمتر از 1.5 متر باشد.

 - جهت ايجاد سطح تماس بيشتر مي توان از مواد كاهنده در اطراف صفحه استفاده نمود، بطوريكه حداقل cm 10 از بالا و پايين صفحه را در بر گيرد. در مورد چگونگی استفاده و انتخاب مواد کاهنده، در بخش 1-2 ، توضیحاتی آورده شده.

- اتصال سيم زمین با صفحه بايستي توسط جوش حرارتي و مطابق با بخش 1-3 باشد. اتصال بايستي حداقل در دو نقطه انجام شود، بدین ترتیب که در وسط صفحه، اتصال از نوع جوش حرارتی بوده و جهت استحكام مكانيكي سيم ، بايستي با استفاده از بست (كرپي) مسي يا گالوانيزه،  سیم را از یک یا دو طرف نقطه جوش، به صفحه متصل نمود.

- ابعاد مناسب براي صفحه حداقل cm50×50 و ضخامت 2 ميليمتر براي مس و 3 ميليمتر براي فولاد گالوانيزه مي باشد.

- در شرايطي كه بيش از يك حلقه چاه نياز باشد، فاصله دو چاه مجاور نبايد كمتر از عمق هر يك از چاهها باشد، اتصال دو چاه در زمين توسط يك هادي با ابعادی معادل ابعاد هادي مياني یا سیم زمین انجام مي گيرد.

- براي بدست آوردن مقاومت كمتر ، بهتر است به جاي افزايش ابعاد صفحه، تعداد چاهها را افزايش داد.

- در صورت موجود بودن سیستم زمین دیگری در محل سایت، کلیه سیستمهای زمین موجود می­بایست با چاه ارت همبند شوند.

 - در مناطقي كه رطوبت نسبي و بارندگي كم است، بايستي يك لوله PVC  دو اينچی جهت آبياري، درون چاه قرارداد بطوريكه انتهاي لوله كمي بالاتر از لبه بالايي صفحه (حدود 20 سانتیمتر) قرارداشته باشد. بديهي است كه تعداد و زمان آبياري، به رطوبت منطقه بستگي دارد. در اين حالت مي‌توان از يك دريچه بازديد براي حفاظت از لوله و نگهداري مناسب از آن استفاده نمود.

استفاده از مواد كاهنده:

اصولا استفاده از مواد كاهنده صرفا جهت ايجاد سطح تماس بيشتر الكترود با زمين اطراف است. نكات مهم در آماده سازي خاك اطراف الكترود و استفاده از مواد كاهنده عبارتند از:

• در شرايطی كه خاك منطقه داراي رطوبت كافي نباشد، بايستي از مواد جاذب رطوبت مانند LOWPAT استفاده شود.
• مواد مصرفي فاقد هر گونه مواد خورنده و اسيد می باشد.
• استفاده از تركيب زغال و نمك به هيچ عنوان مجاز نمي باشد.
• مواد كاهنده بايستي كل صفحه را دربر گیرد، بطوريكه حداقل cm10 از بالا و پايين صفحه را در بر گيرد.

اتصال هادیهای سیستم زمین:

تمامي اتصالات زير زميني در سيستم براي جلوگيري از خطر خوردگي و اطمينان از عدم قطعي بايستي از نوع جوشي باشد. نوع معمول آن جوش حرارتي cad weld مي باشد. در اين روش با استفاده از قالب مخصوص براي هر نوع اتصال، عمليات اتصال انجام مي شود. بايستي توجه نمود كه حرارت ايجاد شده توسط مواد احتراقي به اندازه كافي باشد تا دو هادي با يكديگرتركيب شوند. از طرفي حرارت ايجاد شده نبايد آنقدر زياد باشد كه موجب ذوب هادي در نقطه اتصال و قطع آن شود. همچنين نوع قالب و بر آمدگي اتصالات نبايد به هيچ عنوان داراي نقاط نوك تيز باشند. ساير اتصالات رو زميني كه در تماس مستقيم با خاك نيستند مي تواند از نوع فشاري، بست اتصالات چند راهي (clamp) باشند.

مقاومت الکتریکی زمین:

مقاومت ويژه طبق تعريف مقاومت خاك به ابعاد 1×1×1 متر است كه بين دو الكترود سنجيده شود . سنجش مقاومت ويژه طبق استاندارد IEEE 81 از روش 4 نقطه اي و نر انجام ميشود.

شکل 1 ) روش چهار نقطه اي ونر براي سنجش مقاومت ویژه خاك

 در اين روش 4 الكترود ميله اي كوتاه با فاصله يكسان و در خط راست به زمين كوبيده شود و مطابق شكل3 بين دو الكترود A,D جريان I ارسال و بين نقاط B,C ولتاژU گرفته مي شود.

مقاومت ويژه از رابطه زير بدست مي آيد:

كه در آن :

a  فاصله مساوي بين الكترود ها بر حسب متر

  hعمق الكترودها بر حسب متر

I,U  به ترتيب ولتاژ و جريان اندازه گيري شده بر حسب ولت و آمپر

ρ مقاومت ويژه خاك بر حسب   اهم-متر

براي حصول مقدار واقعي بايستي حتي الامكان اندازه گيري با فواصل مختلف و نقاط مختلف انجام شود و در نهایت از مقادیر بدست آمده، میانگین گیری شود.

اگر فاصله الكترود ها نسبت به طول h زياد باشد مقاومت ويژه از رابطه زير بدست مي آيد:

جدول زیر  ارقام تجربي را براي زمين هاي مختلف نشان مي دهد:

جدول 1) مقاومت ویژه الکتریکی خاک بر حسب جنس ترکیبات خاک

شایان ذکر است دستگاه تست پارامترهای زمین، G-Test  ساخت شرکت Cirprotec قابلیت سنجش مقاومت ویژه خاك و مقاومت الكترود زمین را به صورت خودکار دارا بوده و مي­تواند مستقیماً با ارسال جریان و سنجش ولتاژ مقادیر مقاومت ویژه و مقاومت الكترود را بر روي صفحه نمایش دیجیتال نمایش دهد.

سنجش مقاومت سیستم زمین در دو فرکانس 270 و 1470 هرتز، به صورت Optional توسط این دستگاه قابل انجام است كه فركانس 270 هرتز براي زمين سیستمهای فرکانس پايين مانند زمین الكتريكي سیستمهای قدرت و فرکانس 1470 هرتز نیز براي كاركردهاي فرکانس بالا مانند صاعقه و سیگنالهای مخابراتی مناسب مي­باشد.