الکترود زمین ، انواع و کاربرد آن

معرفی الکترود زمین

الکترود زمین یا الکترود ارت به دو دسته تقسیم می شوند، این تجهیزات ( الکترود تمام مس ، الکترود روکش مسی ..)  به شکل میله های رسانایی هستند که در زمین قرار می گیرند و یک مسیر الکتریکی را ایجاد می کنند. معمولا از این مسیرها برای منتقل کردن جریاناتی که از صاعقه ناشی می شود استفاده می کنند، تا بدین شکل از تجهیزات الکتریکی و مدارها نگهداری کنند.

لازم به ذکر است الکترود زمین، میله ای رسانا می باشد که در زمین قرار گرفته و یک مسیر الکتریکی برای انتقال جریان ناشی از سرج های الکتریکی و صاعقه ایجاد می کند تا بدین صورت مدارها و تجهیزات الکتریکی را محافظت کند

از دیدگاه دیگر می توانیم بگوییم که الکترود زمین به عنوان مهترین تجهیز در فرایندی است که در آن اتصال الکتریکی یک شی فلزی به زمین به وسیله ی یک سیستم الکترود ارت برقرار خواهد شد. در واقع یک الکترود ارت این امکان را دارد که به صورت یک صفحه یا میله مسی و در برخی موارد می تواند به صورت یک لوله یا میله آهنی گالوانیزه ساخته می شوند.

براساس استاندارد ملی الکتریکی آمریکا و طبق تست های انجام گرفته مقاومت الکترود متصل به زمین باید کمتر از 25 اهم باشد. نکته ی قابل توجه ای که در این جا وجود دارد این است که الکترود های آلومینیومی برای استفاده در عملیات های اتصال به زمین مجاز نخواهند بود.

انواع الکترود زمین

در مورد انواع مختلف الکترود زمین باید بگوییم که می توان میله ارت را بسته به ذات استفاده از آنها به دو دسته ی کلی تقسیم نمود که شامل الکترودهای مصنوعی و الکترودهای طبیعی می شوند.
الکترود مصنوعی: تولید الکترود های مصنوعی معمولا با هدف ایجاد برقراری اتصال الکتریکی با خاک در زمین به وجود آمده است.

این دسته از الکترودها خود به دسته های کوچکتری تقسیم می شوند که شامل الکترودهای افقی، میله ای، صفحه ای و شبکه ی مش و… هستند.

مطالب مرتبط : کلمپ الکترود 

الکترودهای طبیعی

این دسته از الکترود های زمین برای کاربری های دیگر در زمین نصب می کنند و امکان دارد در صورت ایجاب شرایط لازم برای ایجاد اتصال در زمین مورد استفاده قرار بگیرد. محصولات الکترود ارت شامل لوله های فلزی آب، میلگردهای شمع‌های بتونی، اجزای فلزی سازه و…. هستند.

نکته ی شایان ذکر این است که تجهیزات یا الکترودهای یاد شده نمی توانند به تنهایی به عنوان الکترود زمین به کار برد بلکه باید آن ها را به عنوان الکترودهای مکمل یا کمکی مورد استفاده قرار داد.

مهم ترین انواع الکترود ارت از لحاظ شکل ظاهری و طرز قرار گیری در زمین

الکترودهای قائم
الکترودهای صفحه ای
الکترودهای افقی
میلگرد های داخل بتن مسلح که در شالوده ساختمان هستند.

الکترود صفحه ای

این نوع الکترود زمین را معمولا در مناطقی به کار می گیرند که قصد داشت داشته باشند که در یک حجم کمی از فضا به مقاومت پایینی دست پیدا کنند. الکترود صفحه ای باید به شکل عمودی در یک چاه قرار گیرد. همچنین باید آن را در عمقی از خاک قرار داد که از رطوبت کافی برخوردار باشد. کمترین اندازه ی عمق که برای الکترود صفحه ای در نظر می گیرند عمق 60 سانتی متر از قسمت بالای صفحه است.

اگر مقاومت ارت الکترود صفحه ای از میزان مقاومتی که کاربر نیاز دارد بیشتر باشد می تواند یک الکترود صفحه ی دیگر ایجاد کند و به وسیله ی اتصال موازی آن ها به یکدیگر میزان مقاومت را کاهش دهند. در این حالت میزان مقاومت الکترود ها به شرطی که بیرون از حوزه ولتاژ یکدیگر باشند، معادل مقدار موازی آن ها می باشد. برای رسیدن به این امر لازم است که فاصله ی الکترودها از همدیگر به صورت حداقلی از اندازه ی عمق الکترود ها بیشتر باشد. برای رسیدن به این هدف، فاصله را به میزان دو برابر عمق الکترود افزایش می دهند.

انواع الکترود زمین

الکترود میله ای

الکترود زمین میله ای به شکل یک میله است که طول آن از 1.5 تا 2 متر ساخته می شوند که با کوپل کردن آنها می توان این طول را افزایش داد. اغلب الکترود های میله ای را از جنس مغزی فولاد همراه با روکش مس انتخاب می کنند. به این دلیل که مغزی فولاد در مقابل ضربات مکانیکی از استقامت بالاتری برخوردار است و در مقابل ضربات ناشی از کوبش دوام می آورد روکش مسی نیز در برابر خوردگی از مقاومت بالایی برخوردار است.

برای کوبیدن الکترودها در زمین می توانید از میل کوب استفاده کنید به صورتی که نخست یک میله ی 1.5 متری را در زمین می کوبند سپس برای افزایش طول آن از کوپلر استفاده می کنند. تا بتوانند به این شکل میله ای را به انتهای آن اضافه کنند. افزایش قطر میله ها در کاهش مقاومت زمین تاثیر چندانی نخواهد داشت. این امر تنها به پایداری و استحکام مکانیکی در هنگام کوبیدن کمک خواهد کرد.

برای کاهش دادن مقاومت زمین می توان از اتصال موازی چند الکترود ارت استفاده کرد. فاصله ی این الکترود ها را باید به گونه ای انتخاب کرد که حداقل به میزان طول یک الکترود زمین از هم فاصله داشته باشند. برای اینکه نتیجه ی بهتری حاصل شود بهتر است این فاصله را به میزان 2 برابر طول انتخاب کنند.

الکترودهای افقی

در این شیوه علاوه بر میله ارت می توان از وسایلی مانند سیم یا تسمه نیز به عنوان الکترود زمین استفاده نمود. در مناطق بسیار سرد باید علاوه بر تمام انواع الکترودها، این الکترود ارت را نیز در زیر عمق یخ زدگی یعنی 0.5 تا 1 متری خاک قرار داد و پیرامون آن را به وسیله ی خاک نرم و مواد کاهنده پر نمود.

در این روش عمق الکترود در کاهش مقاومت تاثیر بسیار کمی دارد و تنها لازم است که الکترود را پایین تر از عمق یخ زدگی قرار بدهند. افزودن مقطع کابل نیز در کاهش مقاومت تاثیر چندانی نخواهد گذاشت. در حالت کلی باید گفت برای دستیابی به مقاومت پایین لازم است که الکترود زمین به صورتی طراحی و اجرا شود که اندازه ی چگالی جریان تا حد امکان در فضای پیرامون الکترود کم باشد.

برای دسترسی به این هدف باید یک بعد الکترود را در مقایسه با دو بعد دیگر آن تا حدی که امکان دارد بزرگتر انتخاب کنید. در نهایت باید بگوییم که استفاده از یک تسمه ی مسی یا کابل که در طول خوابانده شده است بهتر از یک صفحه ی مربع شکل می باشد.

از سوی دیگر باید گفت که افزودن به طول الکترود موجب می شود که امپدانس در مواجهه با جریان های فرکانس بالا مثل صاعقه افزایش پیدا کنند. بنابراین پیشنهاد می شود که به جای استفاده از یک رسانا بلند از چندین رسانای افقی کوتاه استفاده کنید.

الکترودهای هادی مش

یکی دیگر از انواع الکترود زمین است که برای ایجاد یک سطح هم پتانسیل مورد استفاده قرار می گیرد. تا به کمک آن تا حد امکان ولتاژهای تماس و گام را کاهش دهند. این نوع الکترود ارت از یک دسته هادی مسی یا فولادی طولی و عرضی تشکیل شده اند که در عمق 0.5 یا زیر عمق یخ زدگی سطح زمین قرار می گیرند. اتصال هادی ها باید در نقاط تقاطع انجام بگیرد. این اتصال باید به وسیله ی جوش کدولد انجام بگیرد. برای اتصال در لایه های پایین تر خاک باید از الکترود های میله ای به همراه الکترود مش استفاده کرد.

الکترود زمین تسمه ای

در برخی موارد خاک محل نصب الکترود زمین برای نصب الکترودهای میله ای و صفحه ای مناسب نیست. در این شرایط رسیدن به لایه های مرطوب خاک امکان پذیر نیست و از طرفی دیگر حفر چاه ارت به سختی انجام می گیرد. در این شرایط می توان از الکترودهای تسمه ای استفاده کرد در این نوع الکترود ارت اتصال هایی که در خاک قرار می گیرند به صورت افقی و عمودی قرار می گیرند. الکترود ارت های تسمه ای از جنس مس و بدون روکش هستند ضخامت مس در این نوع تجهیزات 2 میلیمتر است.

برای ایجاد الکترودهای افقی می توان از تسمه های فولادی گالوانیزه گرم استفاده کرد سطح این تسمه ها حدود 100 میلیمتر می باشد، یکی دیگر از گزینه هایی که می توان از آن به عنوان الکترود ارت افقی استفاده کرد سیم مسی لخت است که سطح مقاطع مختلف استفاده می گردند. میزان عمق دفن الکترودهای افقی یا تسمه ای و اندازه ی پهنای تسمه تاثیر کمی بر روی مقاومت دارند. با توجه به این موارد میزان عمقی که برای عمق دفن الکترود زمین تسمه ای پیشنهاد می شود 0.6 تا 2 متر است.

خدمات الکترود ارت چیست؟

یکی از ویژگی های سیستم اتصال به زمین این است که باید از سویی با ضروریات حفاظتی سیستم و از سوی دیگر براساس قوانین و مقررات ایمنی در مقابل برق گرفتگی بر اثر تماس غیر مستقیم تنظیم شده باشد. برای ایجاد یک سیستم الکترود زمین 2 هدف مورد استفاده قرار می گیرد:

ایجاد ایمنی لازم در مقابل برق گرفتگی انسان ها و سایر موجودات زنده در هنگام بهره برداری از سیستم الکتریکی.
کاربردهای الکتریکی مانند هم پتانسیل سازی نول و نقطه خنثی در سیم پیچ ستاره ترانسفورمرها در سیستم های توزیع و انتقال الکتریکی.

رعایت الزامات در زمان نصب محصولات الکترود ارت این تجهیزات را نباید نزدیک به ساختمان نصب کرد فاصله ی حداقلی برای برای نصب الکترود زمین 1.5 متر است. برای ایجاد عملکرد صحیح فیوز و رله های حفاظتی باید مقاومت زمین در حد استاندارد باشد تا به این ترتیب جریان بتواند به سادگی از آن گذر کند. باید توجه داشته باشید که این مقدار همیشه ثابت نیست و به تغییرات آب و هوایی وابسته است.

در زمان فروش الکترود زمین باید به کاربران توصیه کنید که بهتر است الکترود ارت به صورت عمودی در داخل گودال یا زمین قرار گیرد. به این دلیل که در این حالت دسترسی به لایه های مرطوب زمین آسان تر خواهد شد. اتصال هادی زمین به بدنه تابلوها و سایر لوازم الکتریکی باید محکم باشد. برای اتصال سیم به صفحات ارت از پیچ و مهره باید استفاده کرد. برای ایجاد پایداری و مقاومت مفاصل فلزی در برابر خوردگی از گریس استفاده می شود.

مشترکین برق تک و 3 فاز برای داشتن ایمنی لازم حداقل به یک الکترود زمین نیاز دارند. برای کاهش میزان خوردگی گالوانیکی جنس الکترود هایی استفاده می کنند که در جدول سری گالوانیکی تا حد ممکن به هم نزدیک باشند. نکته ی قابل توجه این است که در ارتباط با قطر الکترود های زمین وجود دارد این است که این سایز در کاهش میزان مقاومت چندان موثر نیست و گزینه تاثیر گذار در این زمینه عمق دفن یا چاه ارت است. با این حال در هنگام خرید الکترود زمین باید ابتدا سختی خاک، قطر، میزان خوردگی و استحکام را در نظر گرفت.

لیست قیمت الکترود ارت

همان طور که در بالا اشاره کردیم الکترود زمین در انواع مختلفی تولید می شود که از جنس های گوناگونی ساخته شده اند. این امر باعث می شود که در زمان خرید الکترود ارت قیمت این تجهیزات متفاوت باشند. الکترود های صفحه ای را معمولا به وسیله ی صفحاتی از جنس مس می سازند که همین امر به عنوان تعیین کننده ی قیمت الکترود ارت است.

الکترودهای میله ای را معمولا از جنس فولاد و مس، و روکش های مس، گالوانیزه می سازند. این نوع الکترود ها در سایز یا قطرهای مختلفی نظیر 20 و 16 میلیمتر ساخته می شوند.
یکی دیگر از موارد تاثیر گذار در قیمت الکترودها تجهیزات الکترود ارت است که در نمونه های مختلف الکترود ارت متفاوت است.

مرتبط