پس از تحقیق در مورد نوع خاک و تعیین محل اجرا میبایست الکترود زمین انتخاب گردد. انتخاب الکترود زمین با توجه به فضای محل اجرا و شرایط جغرافیایی و نوع کاربری سیستم زمین انجام میشود.شکل الکترود زمین میبایست به گونه ای باشد که یکی از ابعاد حجم الکترود نسبت به دو بعد دیگر آن بزرگترین مقدار را داشته باشد. حداقل های جنس و ابعاد الکترود زمین در استانداردهای مختلف در جهت سهولت در اجرای سیستم زمین ذکر شده که در این گزارش آورده شده است.
انواع الکترود زمین :
به طور کلی انواع الکترود زمین به دو دسته زیر تقسیم میشود که هرکدام چند نوع میباشد.
1- الکترود طبیعی (موجود)
- غلاف هادی کابلها
- فنداسیون دارای میلگردهای فلزی
- لوله کشی های دفنی فلزی
2- الکترود مصنوعی
- الکترود صفحه ای
- الکترود قائم
- الکترود افقی
1- الکترود بتن مسلح:
از فونداسیون سازه که در تماس مستقیم با خاک باشد میتوان به عنوان الکترود زمین استفاده نم.د. با توجه به ابعاد گسترده و حجم بالای فولاد و بتن معمولا مقادیر مقاومت اهمی این سیستمها بسیار پایین بوده و با توجه به گستردگی آنها میتوانند در کنترل گرادیان ولتاژ و کاهش خطرات پتانسیل گام و تماس بسیار موثر باشند. مهمترین و کاربردی ترین نوع الکترود طبیعی این نوع الکترود میباشد. این نوع سیستم را با عنوان سیستم یوفر نیز میشناسند.(پیشنهاد میگردد جهت اطلاع بیشتر ارت به روش یوفر (تاریخچه و شناخت آن) ، استاندارد ارت یوفر(NFPA 70-250.52) و الکترود زمین فونداسیون (DIN 18014)را مطالعه بفرمایید )
مشخصات:
- سازه فلزی موجود در بتن میتواند مقاومتی پایینتر از روشهای دیگر داشته باشد
- قابل دسترسی تا مقادیر کمتر از یک اهم
- توجه به مسائل خوردگی بسیار مهم هست چرا که با افزایش حجم باعث ایجاد ترک در بتن میشوند
- جریانهای دائمی گالوانیک بخاطر همبندی و اتصال فلزات دیگر به فلزات مورد استفاده بعنوان الکترود زمین میبایست مورد بررسی قرار بگیرند
- در صورت نیاز حفاظت کاتدیک انجام شود
- جریانهای متناوب موجب خوردگی نمیشوند اما جریانهای اندک مستقیم میتوانند باعث خوردگی شوند
- در صورتیکه جریان نشتی بصورت دائم حضور دارد توصیه میگردد از یکی از الکترودهای مذکور بعنوان الکترود اصلی و از سازه های فلزی بعنوان الکترود کمکی استفاده گردد
نمونه اتصالات همبندی آرماتور
_ خوردگی
در اجرای الکترودهای طبیعی و انتخاب الکترود مصنوعی میبایست با توجه به نوه اتصالات و شرایط خاک مسائل مربوط به خوردگی لحاظ گردد.جدول زیر از استاندارد BS7430 استخراج شده و میتواند برای اتصال بین فلزات در شرایط مختلف مورد استفاده قرار گیرد. در زمان استفاده از بتن مسلح به عنوان الکترود زمین ایجاد شبکه همبنده با فلزات غیر هم جنس انجام میشود. در انتخاب جنس فلزات از جدول زیر میتوان کمک گرفت:
2 -الکترودهای مصنوعی:
جهت انتخاب جنس و ابعاد الکترودهای مصنوعی با توجه به در نظر گرفتن شرایط خوردگی میتوان از جداول استاندارد IEC 62305 بهره گرفت. این جداول فلزات استاندارد قابل قبول و همچنین حداقل ابعاد لازم را ذکر کرده اند. انتخاب هر نوع الکترود دارای مزایا و معابی نسبت به یکدیگر میباشد. بطور مثال در خاکهای خورنده استفاده از الکترودهای فولاد گالوانیزه امکان پذیر نیست و دلیل آن عمر کوتاه این الکترود (کمتر از یک سال) میباشد. یا درد خاکهایی که خوردگی در آنها وجود ندارد استفاده از فلز مس مقرئن به صرفه نمیباشد. در مناطق صخره ای میله استیل به میله مسی ترجیح داده میشود و علت آن مقاومت مکانیکی بالاتر در زمان کوبش میباشد.
_مس و مس با روکش قلع:
_فولاد گالوانیزه گرم:
_فولاد:
_فولاد با روکش مس:
_فولاد ضد زنگ:
_مشخصات فنی الکترودهای مصنوعی:
3_الزامات کلی در اجرای الکترودهای مصنوعی:
1-3- الکترود صفحه ای:
_ ارتفاع خاک بالای صفحه می بایست حداقل 60 سانتیمتر باشد
_ صفحه بصورت قائم قرار میگیرد
_ فضای محدود باشد
_ حداقل ابعاد صفحه 2500 سانتی متر مربع
موارد استفاده:
_ فضای اجرا محدود باشد
_ الزام رسیدن به مقادیر مقاومت اهمی پایین
معایب:
_ ناکارآمدی در کنترل گرادیان ولتاز
_ هزینه اقتصادی بالا
_ ناپایداری مقدار مقاومت اهمی سیستم زمین
2-3-الکترود قائم:
_ جنس الکترود در مقدار مقاومت موثر نیست
_ بمنظور استحکام مکانیکی از قطر بالاتر استفاده میشود
_ میتوانند پارالل شوند
موارد استفاده:
_ فضا جهت نصب چندین الکترود کافی باشد
_ امکان کوبش در خاک وجود داشته باشد
_ الزامی در رسیدن به مقادیر مقاومت اهمی پایین نباشد(سیستم اتصال زمین صاعقه گیر)
مزایا:
_ هزینه اقتصادی پایین
_ سهولت در اجرا
_ مقدار مقاومت اهمی سیستم زمین
معایب:
_ عدم امکان رسیدن به مقادیر مقاومت پایین
_ ناکارامدی در کنترل گرادیان ولتاژ
نکته: بهتر است جهت تکمیل سیستم اتصال زمین افقی مورد استفاده قرار گیرد
3-3- الکترودهای قائم موازی:
_ براي داشتن كمترين مقاومت بايد فاصله آنها از همديگر به قدري باشد كه خارج ازحوزه ولتاژ يكديگر قرار گيرند
_ درعمل فاصله الكترودها ازيكديگر حداقل به اندازه یک تا دوبرابرطول آنها انتخاب مي شود.
موارد استفاده:
_ با ترکیب الکترودهای افقی به عنوان الکترودهای گسترده مورده استفاده قرار میگیرند
_ در اجرای شبکه ارت سیستمهای مخابراتی و صاعقه گیر میتوانند استفاده شوند.
مزایا:
_ هزینه اقتصادی پایین
_ سهولت در اجرا
_ پایداری مقدار مقاومت اهمی سیستم زمین
_ امکان رسیدن به مقادیر پایین مقاومت اهمی با افزایش تعداد و ابعاد
_ معایب:
_ نیاز به فضای کافی جهت اجرا
_ صعوبت در اجرا در مناطق صخره ای
3-3-1- فاصله گذاری بین الکترودهای قائم موازی:
بر اساس منحنی استاندارد BS 7430 مناسبترین فاصله جهت رسیدن به مقادیر مقاومت مطلوب در موازی کردن دو الکترود با شرایط یکسان فاصله 1 تا 2 برابر طول الکترود میباشد.در ایده آل ترین شکل ممکن میبایست مقاومت اهمی دو الکترود یکسان به اندازه 50 درصد مقدار یک الکترود باشد. اما رسیدن به این مقادیر با توجه به منحنی در فواصل بسیار طولانی ممکن است.به همین منظور در فاصله 1 الی 2 برابر طول یک الکترود میتوان تا مقاومت 53 الی 57 درصد مقاومت یک الکترود رسید.نکته حائز اهمیت در این روش استفاده از هادی های بدون روکش جهت اتصال بین دو الکترود به عنوان الکترود افقی یا سطحی میباشد. در بخش مربوط به الکترودهای افقی در مورد انها توضیح داده خواهد شد.
3-3-1-فاصله گذاری بین الکترودهای قائم موازی:
بر اساس منحنی استاندارد BS 7430 مناسبترین فاصله جهت رسیدن به مقادیر مقاومت مطلوب در موازی کردن دو الکترود با شرایط یکسان فاصله 1 تا 2 برابر طول الکترود میباشد.در ایده آل ترین شکل ممکن میبایست مقاومت اهمی دو الکترود یکسان به اندازه 50 درصد مقدار یک الکترود باشد. اما رسیدن به این مقادیر با توجه به منحنی در فواصل بسیار طولانی ممکن است.به همین منظور در فاصله 1 الی 2 برابر طول یک الکترود میتوان تا مقاومت 53 الی 57 درصد مقاومت یک الکترود رسید.نکته حائز اهمیت در این روش استفاده از هادی های بدون روکش جهت اتصال بین دو الکترود به عنوان الکترود افقی یا سطحی میباشد. در بخش مربوط به الکترودهای افقی در مورد انها توضیح داده خواهد شد.
4-3- الکترود افقی (سیم یا تسمه):
_ معمولا از سیم یا تسمه دفن شده تشکیل میشوند
_ میتوانند با مواد کاهنده استفاده شوند
_ مناسب برای شبکه های گسترده هستند
_ معمولا به شکل مش یا رینگ اجرا میشوند
موارد استفاده:
_ در اجرای سیستم اتصال زمین پستهای الکتریکی استفاده میشوند
_ در اجرای سیستم اتصال زمین سایتهای مخابراتی استفاده میشوند
مزایا:
_ توانایی بالا در کنترل گرادیان ولتاژ
_ امکان دسترسی به مقادیر مقاومت پایین با توجه به ابعاد گسترده
_ سهولت اجرای شبکه همبندی با توجه به ابعاد گسترده در محوطه سایت
معایب:
_ هزینه اقتصادی بالا
_ نیاز به برنامه ریزی و اجرای منظم قبل از عملیات عمرانی
