سیستم ارتینگ یا چاه ارت
برای جلوگیری از برق گرفتگی و محافظت از وسایل الکتریکی از سیستمی به نام ارتینگ استفاده می‌شود. چاه ارت چاله‌ای است که تا عمقی از زمین که به رطوبت نسبی خاک برسیم حفر میکنیم. EARTH در علوم مهندسی به معنای اتصال بدنه دستگاه الکتریکی به زمین است. این سیستم از افراد و دستگاه‌ها در برابر اضافه ولتاژ‌تولید شده در بدنه تجهیزات الکتریکی و خطرات ناشی از برخورد صاعقه ابا ساختمانن‌ها محافظت می‌کند. ارتینگ ولتاژ‌های اضافی را حذف می‌کند و از ولتاژ تماسی جلوگیری می‌کند.
اگر سیم فاز یا نول به هر نحوی با بدنه دستگاه اتصالی پیدا کند سیستم ارتینگ این خطر را رفع می‌کند. در مواقع اتصالی مدار یا نشت جریان، کابل ارت با اتصال جریان الکتریکی به زمین؛ از انسان و‌دستگاه مراقبت می‌کند. به همین دلایل پیاده سازی صحیح چاه ارت از اهمیت بسیاری برخوردار است. برای جلوگیری از برق گرفتگی و محافظت از وسیله برقی و‌همچنین درست کار کردن آن؛ استفاده از چاه ارت ضروری است. از ارتینگ نه تنها در ساختمان‌ها بلکه در سیستم‌های مخابراتی و تلگراف، برای از بین بردن نویز شبکه استفاده می‌شود.
الکترودهای صفحه‌ای
در چاه حفر شده صفحه مسی و سيم مسی جوش خورده به یکدیگر را به گونه‌ای که بیشترین سطح تماس را با خاک داشته باشد؛ قرار می‌دهیم. اطراف آن را با بتونیت پوشانده و سیم مسی را از چاه بیرون می‌کشیم و به تابلو تست باکس برده و از آن به همه دستگاه‌های الکتریکی وصل میکنیم. این روش تنها در حالتی که تا عمق حداکثر ۳ متری خاک دارای نم طبیعی باشد.
روش‌های ارتینگ با الکترودهای صفحه‌ای
زمین عمقی
روشی معمول که با حفر چاه سیستم را پیاده میکنیم. عمق چاه به طور معمول بین ۴ تا ۸ متر و دهانه ۸۰ سانتی متر است. در زمین هایی با مقاومت مخصوص بالا چاه باید عمیق‌تر باشد و در زمین‌هایی که مقاومت مخصوص خاک پایین است؛ عمق مورد نیاز حفاری کمتر است. به طور معمول عمق ۶ متر و قطر ۸۰ سانتی متر ابعادی معمول برای حفر چاه ارت است.
| نوع خاک | مقاومت مخصوص) اهم متر) |
| خاک باغچه | ۵-۵۰ |
| خاک رس | ۸-۵۰ |
| مخلوط رس، شن و ماسه | ۲۵-۴۰ |
| شن و ماسه | ۶۰-۱۰۰ |
| سنگلاخ | ۲۰۰-۱۰۰۰۰ |
مصالح مورد نیاز
برای پیاده سازی چاه ارت به هفت رشته سیم مسی نمره ۵۰ و همچنین به شینه داخل سایت کابلشو نمره ۵۰ لازم داریم. برای ایجاد یک پوشش عایق روی سیم مسی و همچنین در محدوده تردد از یک لوله پلی اتیلن ۱۰ اتمسفری استفاده می‌شود.
صفحه مسی ۰.۵*۵۰*۵۰ جهت استفاده در چاه، بتونیت اکتیو‌به مقدار لازم برای پر کردن چاله، بست سیم به صفحه مسی به منظور محکم کردن اتصال سیم روی صفحه مشی، شینه مسی به ابعاد ۳*۳۰*۲۵۰ میلی متر برای اتصال دستگاه‌ها به سایت و جعبه ارت برای سربندی سیم چاه ارت و سایر سیم‌های ارت لازم خواهد بود.
توجه کنید که ابعاد صفحه مسی بستگی به آب و هوای محیط مورد نظر دارد.
اتصال سیم مسی بدون روکش به صفحه مسی
یکی از مراحل کلیدی در پیاده سازی چاه ارت، اتصال صحیح سیم به صفحه مسی است. اتصال تنها در حالتی مستحکم است که به صفحه جوش خورده باشد. برای محکم‌تر کردن اتصال می‌توانید با دو بست آن را به صفحه ببندید.
روش ایده آل جوش دادن قطعات مسی به یکدیگر، جوش با مفتول برنج یا نقره بوده و سطح جوش باید ۶ سانتی متر باشد.
حفر چاه
یک شیار به عمق ۶۰ سانتی متر از چاه تا پای دکل حفر کنید. با این کار، مسیر سیم چاه ارت تا برقگیر روی کابل و‌همچنین سیم ارت داخل ساختمان تعبیه می‌شود. نکته‌ی حائز اهمیت انتخاب کوتاه‌ترین مسیر برای عبور سیم ها است. سعی کنید تا جای ممکن مسیر سیم را مستقیم در نظر بگیرید.
پر کردن چاله ارت
نزدیک به ۲۰ لیتر محلول آب و نمک تهیه کرده و کف چاه بریزید تا تمام کف چاه را در بر بگیرد. اجازه دهید ۲۴ ساعت به حال خود باشد. سپس تا ارتفاع حدود ۲۰ سانتی متر از کف چاه را با خاک رس یا خاک نرم پر کنید. بتونیت را به مقدار لازم با آب مخلوط کرده و دوغاب حاصل را تا ارتفاع ۲۰ سانتی متر از کف چاه بریزید. هرچه دوغاب غلیظ‌تر باشد کیفیت بیشتری خواهد داشت. بتونیتی که در پر کردن چاله از آن استفاده می‌شود؛ بتونیت سوپر سدیم اکتیو کاهنده مقاومت زمین است. در گذشته به جای بتونیت از مخلوط ذغال سنگ و‌نمک استفاده می‌شد تا مقاومت خاک را به این وسیله کاهش دهند.
صفحه مسی را به دو سیم مسی نمره ۵۰ جوش دهید. یکی از این سیم‌ها به برقگیر روی کابل و دیگری به شینه داخل ساختمان کشیده خواهند شد. دقت کنید که طول سیم‌ها را با مسافت مسیر متناسب در نظر بگیرید. صفحه مسی را به طور عمود در مرکز چاه قرار دهید. می‌توانید برای جلوگیری از حرکت کردن سیم و تراز کردن آن؛ کابل ارت را دور یک لوله بپیچید.
سپس اطراف صفحه مسی را با دوغابی که تهیه کرده‌اید تا بالای صفحه پر کنید. لوله پولیکا سوراخ شده را در مرکز چاه و‌بالای صفحه قرار دهید. دلیل استفاده از لوله پولیکا تامین رطوبت پایین چاه است. تا ۵۰ سانتی متری لوله را با شن پر کنید. اگر چاه ارت شما در باغچه یا محیطی که رطوبت انتهای چاه از بالای چاه تامین می‌شود واقع شده است؛ نیازی به استفاده از لوله پولیکا نخواهید داشت.
بعد از قرار دادن لوله، تا ارتفاع ۲۰ سانتی متری بالای صفحه را با دوغاب پر کنید. تا فاصله ۱۰ سانتی متری از سر چاه را با خاک معمولی و‌ماسه پر کنید. ۱۰ سانتی متر آخر را با سنگریزه و شن پر کنید تا تامین رطوبت چاه با مشکل مواجه نشود. روی چاه را آسفالت یا سیمان نکنید به خصوص اگر از لوله پولیکا در چاله استفاده نکرده‌اید. داخل شیار‌های حفاری شده را با خاک نرم معمولی با مخلوط خاک معمولی و بتونیت پر کنید.
نصب شینه( میله برقگیر)
ابعاد شینه به تعداد انشعابات داخل ساختمان دارد. مسیر عبوری سیم ارت تا داخل ساختمان و‌شینه ورودی ساختمان باید به طور کامل عایق باشد. تمام وسایل و‌تجهیزات باید به طور موازی با شینه و مجزا پیاده سازی شوند.
زمین سطحی
وقتی منطقه امکان حفاری عمیق را نداشته باشد؛ سیستم به طور سطحی پیاده می‌شود. این روش به طور معمول تا عمق ۸۰ سانتی متر قابل اجرا است.
در چه شرایطی از سیستم سطحی استفاده میکنیم؟
- فاصله بین دکل و سایت زیاد باشد.
- ارتفاع محیط از سطح دریا پایین‌تر باشد مانند برخی شهر‌های ساحلی.
- حداقل فضای لازم و امکان حفاری در اطراف سایت فراهم باشد.
- پستی و بلندی محدوده سایت کم باشد.
روش‌های ارتینگ سطحی
- ROD
- RING
- پنجه‌ای( شعاعی)
- مختلط
- حلزونی
- الکتروشیمیایی
- شبکه‌ای
ROD کوبی
برای اجرای سیستم ارت به این روش، به همان مصالح روش عمقی نیاز داریم. با این تفاوت که به جای صفحه مسی از میله‌های مغز فولادی ۵.۱ متری با قطر۱۴ میلی متر که دارای روکش مس هستند استفاده می‌شود.
ارتینگ در ارتفاعات
در ارتفاعات خاکی که در آن‌ها امکان کوبیدن میله مغز فولادی و حفاری وجود دارد؛ از یکی از روش‌های حفر چاه ROD می‌توان استفاده کرد.
در ارتفاعات سنگی که امکان حفاری وجود ندارد اما امکان ایجاد شیار در خاک وجود دارد؛ از روش پنجه‌ای برای پیاده سازی سیم ارت استفاده می‌شود. با ایجاد شیار‌های ستاره‌ای، تسمه مسی را داخل شیار‌ها قرار داده و با پر کردن روی تسمه با خاک و بتونیت مقاومت خاک را کاهش می‌دهیم.
الکترودهای قائم
الکترودهای قائم به علت قیمت مناسب و‌نفوذ بیشتر در عمق خاک و دسترسی مناسب به قسمت‌های مرطوب خاک از محبوبیت زیادی در جهان برخوردار است.
انواع الکترودهای قائم
میله‌ای
برای پیاده سازی اصولی الکترود میله‌ای که به رادکوبی معروف است؛ از چکش‌های خاص و‌استاندارد استفاده می‌شود. دلیل عدم استفاده از پتک در این روش برای جلوگیری از آسیب به الکترود و همچنین صرفه جویی در وقت و انرژی است.
لوله‌ای و پروفیلی
چند مفتولی
الکترودهای سیمی چند مفتولی را برای اجرا در زمین دفن می‌کنند. در صورتی که خاک، مقاومت مخصوص بالایی داشته باشد؛ الکترودهای چند مفتولی و تسمه‌ای به همراه الکترولیت مناسب در کنار الکترودهای صفحه‌ای مانند یک آلترناتیوعمل می‌کنند.(حلقه‌ای)
نحوه کار چاه ارت
فرض را بر آن بگیریم که مقا‌مت بدن انسان در حالت معمول در حدود ۲۵۰۰ تا ۵۰۰۰ اهم باشد. به هنگام نشتی جریان، جریان الکتریکی به جای اینکه از بدن فرد برای رسیدن به محل تولید خود استفاده کند؛ از چاه ارت که مقاومتش زیر ۲ اهم است؛ استفاده می‌کند. زیرا جریان الکتریکی همواره از مسیری عبور می‌کند که مقاومت کمتری داشته باشد. و این گونه از فرد در برابر فرق گرفتگی محافظت می‌کند.
مقاومت چاه برای ساختمان‌های مسکونی زیر ۵ اهم، برای سایت‌های کوچم زیر ۱۰ اهم و برای اتاق سرور و‌اماکن حساس زیر ۲ اهم است. در مناطق خشک باید چاه را به طور مداوم آبیاری کرد؛ زیرا به رطوبیت نیاز دارد و در غیر این صورت عمر چاه کم شده و خاصیتش به زودی از بین می‌رود. صاعقه به طور معمول ۱۰۰ میلیارد وات انرژی تولید می‌کند. برای جلوگیری از تلفات جانی مستقیم و‌غسر مستقیم همچنین خسارات و اختلالات در تجهیزات باید چاه ارت را به درستی اجرا کرد و از آن به خوبی مراقبت کرد.
هزینه اجرای ارتینگ
هزینه اجرای چاله ارت با توجه به محیط و جنس خاک و روش حفر چاه متفاوت است. بیشترین بخش هزینه‌های سیستم ارتینگ به صفحه مسی و سیم بدون روکش مسی است؛ که هرچقدر ابعاد بیشتری داشته باشد هزینه بیشتری خواهد داشت. بعد از آن مخلوط بتونیت است که هرچه با کیفیت‌تر باشد هزینه‌ی بیشتری نیز خواهد داشت.
تست چاه ارت
برای تست چاه ارت می‌توانید با استفاده از فیوز مینیاتوری، با وصل کردن یک سر فیوز به برق و سر دیگر به سیم خروجی ارت برای یک لحظه چاه را تست کنید. اگر فیوز قطع شد نشان می‌دهد که چاه ارت مقاومت استاندارد دارد.
یا این که می‌توانید با استفاده از دستگاه ارت تستر این کار را انجام دهید. ارت تستر دارای سه رشته سیم است که یکی از سیم‌ها را به کابل مسی چاه ارت وصل کرده و دو سیم دیگر را در فاصله‌های ۱۰ و ۲۰ متری چاه میکوبیم و مقاومت را اندازه گیری میکنیم.
