الکترود تسمه ای، صفحه ای و چمبره ای

نوشته شده توسط الیکا الکتریک 1397/08/15 12:36:17 0 نظرات مطالب برقی,

الکترود تسمه ای یا سیمی

   از مشخصات مهمی که این نوع الکترود باید دارا باشد می توان به موارد زیر اشاره نمود:

1. حداقل ضخامت تسمۀ مسی 2 میلی متر و حداقل سطح مقطع آن 50 میلی متر مربع باشد.

2. حداقل سطح مقطع سیم مسی چند مفتولی 35 میلی متر مربع و حداقل قطر هر مفتول 1.8 میلی متر باشد.

3. حداقل خلوص مس مورد استفاده برابر 99.9 درصد باشد (مس کاتد).

4. ضخامت تسمه های دفن شده در زمین برای فولاد گالوانیزه نباید از 3 میلی متر کمتر و حداقل سطح مقطع آن 100 میلی متر مربع باشد.

5. ضخامت الکترود تسمه ای نباید بیش از یک هشتم پهنای آن باشد.

   در این الکترود، طول عامل اصلی در تعیین مقاومت الکترود است و عمق دفن تأثیر نسبتاً کمی دارد. لذا توصیه می شود الکترودهای افقی در آرایش های مختلف در عمقی که پایین تر از عمق یخ زدگی منطقه است (عمق حداقل 0.7 متری از سطح زمین) نصب شوند.

   ابتدا کانالی به عمق و طول مناسب تقریباً به عمق 50 تا 80 سانتی متر و به قطر 20 الی 30 سانتی متر حفر گردد. سپس کمی پودر بنتونیت کف کانال ریخته می شود به طوری که فقط سطح خاک را پوشش دهد. 5 سانتی متر الکترولیت ریخته و الکترود تسمه ای در آن قرار می گیرد و مجدداً 5 سانتی متر الکترولیت ریخته می شود و بقیه چاه با خاک سرند شده پر می شود.

 

الکترود صفحه ای

   مشخصات لازم برای این نوع الکترود، به شرح زیر است:

1. طول و عرض آن، حداقل 50×50 باشد.

2. حداقل قطر آن 2 میلی متر برای مس و 3 میلی متر برای آهن گالوانیزه گرم باشد.

3. خلوص مس مورد استفاده حداقل برابر 99.9 درصد باشد.

   معمولاً الکترود صفحۀ کم عمق در جایی که رطوبت خاک بالا و مقاومت مخصوص خاک پایین است مورد استفاده قرار می گیرد. علت اصلی دفن صفحه الکترود در عمق بیشتر دستیابی به نم بیشتر و مقاومت مخصوص کمتر زمین است. بنابراین در مناطقی که خاکی خشک دارند، استفاده از الکترودهای صفحه ای عمیق محتاج حفاری های عمیق و پرهزینه و چندان معقول نیست. در اینگونه مناطق، الکترودها معمولاً در عمق کم و با حداقل پوشش خاک از لبه بالایی صفحه برابر 0.6 متر نصب می شوند. در اجرای این نوع الکترود باید به موارد زیر توجه نمود:

1. جنس الکترودها معمولاً از مس با ضخامت حداقل 2 میلی متر یا آهن گالوانیزه گرم با ضخامت حداقل 3 میلی متر است.

2. اتصال هادی زمین به الکترود صفحه ای باید دست کم در دو نقطه مجزا انجام شود.

3. برای حالتی که هادی زمین و صفحه الکترود از دو جنس مختلف اند، محل اتصال با ماده ای قیر مانند اندود می شود و هادی زمین نیز از نوع روکش دار (کابل) خواهد بود تا این نقاط از عوارض خوردگی در امان بماند. البته در این صورت سهم هادی لخت در کم کردن مقاومت زمین از دست خواهد رفت.

4. اگر یک الکترود صفحه ای مقاومت لازم را ارائه نداد، می توان از چند صفحه به صورت موازی استفاده کرد. برای رسیدن به حداقل مقاومت با صفحات موازی، قاعدتاً لازم است حداقل فاصله الکترودها نسبت به هم 2.2 برابر عمق الکترود عمیق تر باشد، ولی با توجه به عمق کم دفن، حداقل فاصله موثر آنها را می توان حتی تا 2 متر نیز تقلیل داد. این مخصوص شرایطی است که صفحه به صورت کم عمق نصب شود (مثلاً حالتی که لبه پایینی صفحه در عمق 1.2 تا 1.5 متر قرار می گیرد).

   اجرای الکترود صفحه ای عمیق بصورتی که امروزه شاهد آن هستیم، روشی سنتی و قابل انتقاد است و شرح آن در اینجا دلیل بر تأیید آن نیست. برای نصب الکترود صفحه ای عمیق در جایی که مقاومت مخصوص خاک بالاست، باید چاه آنقدر حفر شود تا به لایه های نمناک زمین برسد (بیش از حدود 3 متر) در این روش مراحل زیر انجام می شود.

1. ابتدا چاه با انتخاب عمق محاسبه شده ای بر اساس اندازه گیری قبلی حفر می شود، تا به نم (رطوبت) برسد. توجه شود که نمی توان برای ابعاد الکترود و ارتفاع چاه زمین عدد خاصی را مشخص نمود زیرا نیاز به محاسبات دقیق دارد.

2. دوغاب بنتونیت با ترکیب 150 لیتر آب و 50 کیلوگرم بنتونیت تهیه شده در چاه ریخته می شود. مدت زمانی باید تأمل کرد تا دوغاب بنتونیت در اصطلاح خودش را بگیرد به نحوی که هنگام قرار دادن صفحه داخل چاه، در دوغاب بنتونیت فرو نرود.

3. صفحه مسی که هادی اتصال زمین به آن متصل شده است، در وسط چاه به صورت عمودی و روی لایه بنتونیت بند دو قرار داده می شود. بهترین روش اتصال صفحه به هادی مسی، جوش احتراقی است. به دلیل اینکه هر اتصال با پیچ و مهره و کابلشو همواره باید قابل بازرسی باشد، اتصال صفحه دفن شده در چاه با هادی زمین با این روش توصیه نمی شود.

4. دوغاب بنتونیت را درون چاه اطراف صفحه ریخته می شود تا کاملاً آن را بپوشاند. پس از آن باید مدت زمانی سپری شود تا دوغاب بنتونیت کاملاً خود را بگیرد. توجه شود که معمولاً برای چاهی به قطر حدود 80 سانتی متر و صفحه ای به ارتفاع 50 سانتی متر، حدود 300 تا 350 کیلوگرم بنتونیت و 3 برابر آن آب لازم است.

5. برای شارژ رطوبت چاه در منطقی که بیم خشک شدن و ترک خوردن بنتونیت می رود، لوله ای سوراخ دار و ته بسته در دورن چاه توصیه می شود که درون لوله شن شسته ریخته شود تا آب به صورت قطره ای در چاه تزریق شود.

6. پس از آن که بنتونیت ریخته شده روی صفحه خود را گرفت، مقداری بنتونیت خشک (در حد یک لایه نازک) روی لایۀ قبلی ریخته می شود و مابقی چاه با خاک سرند شده و نرم پر شده و کوبیده می شود. توجه شود که باید قبل از اضافه نمودن خاک، سطح لایه بنتونیت آنقدر سفت شده باشد تا خاک درون بنتونیت فرو نرود.

7. پس از اجرا، جهت سهولت در امر نگهداری و بازرسی سیستم اتصال زمین، باید در بالای هر الکترود دریچۀ بازدید با درپوش مناسب ساخته و نصب شود.

   بعضی از صفحاتی که در چاه زمین قرار می گیرند مانند صفحه آهن گالوانیزه، پس از گذشت زمانی به دلیل حضور نمک های مختلف موجود در خاک و گازهای خورنده محلول در آب های سطحی و زیر سطحی، دچار خوردگی شده و لایه ای از سولفات یا کربنات مس (مالاشیت) بر روی صفحه ایجاد می گردد. اگر چه این نمک تا حدی به عنوان محافظ صفحه عمل می نماید و از خوردگی های بعدی می کاهد اما به دلیل غیرهادی بودن، به عنوان یک لایه عایق بر روی صفحه عمل کرده و باعث افت عبور جریان از سطح صفحه به محیط پیرامون می گردد و کارآیی مفید و استاندارد چاه را به سرعت کاهش می دهد. برای برطرف کردن این معظل متخصصین، حفاظت کاتدیک را توصیه می نمایند که در آن از آندهای محافظ صفحه چاه زمین (آند فدا شونده) استفاده می گردد که مقدار آن در حدود 5 درصد نسبت وزنی فلز اصلی (الکترود مس به اضافه سیم مسی متصل به آن که داخل خاک قرار دارد) می باشد. این آندها با آزاد کردن یون های مثبت و تجزیه شیمیایی خود، به مرور خورده شده و مانع سولفاته شدن صفحه چاه گردیده و طول عمر مفید و کارایی مطلوب آن را افزایش می دهد. مادامی که آند فدا شونده وجود داشته باشد خوردگی الکترود مس شروع نخواهد شد و تنها زمانی که تمام آند فدا شونده از بین رفته باشد، خوردگی شروع می شود. در این حالت عمر تقریبی سیستم حدود 30 سال خواهد بود. به طور مثال در صورت استفاده از منیزیم به صورت آند فدا شونده، بایستی روی صفحه زمین حدود 50 گرم منیزیم جوش داده شود.

 

 

                              

                                                                                     اجرای الکترولیت صفحه ای با الکترولیت 

                                                               

الکترود چمبره ای

   در برخی مناطق و جهت مصارف پایین شدت جریان، می توان از این نوع الکترود استفاده نمود. در این روش از سیم لختی با سطح مقطع 50 میلی متر مربع به صورت چنبره ای با شعاع بیرونی 40 سانتی متر و تعداد حداقل 5 حلقه (که در ته چاه زمین قرار می گیرد) استفاده می شود.

 

صفحه مشبک گالوانیزه

   در این روش به جای استفاده از صفحه مسی از نوعی صفحه مشبک مس یا آهن گالوانیزه گرم استفاده می شود. این الکترود از حیث دارا بودن خواص پایداری بهتر، بر اساس توصیه های DIN-VDE0140 که فولاد گالوانیزه را از حیث دوام بهترین نوع الکترود می داند برگزیده شد. مشبک بودن این الکترود نیاز به صفحه یکپارچه را منتفی کرده و سبب می شود با مقدار مس یا آهن کمتر همان میزان مقاومت الکترود حاصل شود. لازم به ذکر است که توصیه به استفاده از الکترودهای زمین با روکش گالوانیزه گرم استاندارد بوده و در دنیا، در کنار استفاده از فلز مس به علت اینکه در مقابل خوردگی مقاوم است، متداول می باشد. استفاده از آهن گالوانیزه به همراه خاک بنتونیت که قلیایی است و عامل خوردگی در ترکیبات این خاک طبیعی وجود ندارد، بهترین گزینه از لحاظ فنی و اقتصادی است. استفاده از صفحه مشبک گالوانیزه (50×50 سانتی متر مربع) که متشکل از تسمه هایی به عرض 3 سانتی متر و با گالوانیزه گرم به ضخامت 90 میکرون است.

 

روش یوفر (فونداسیونی)

   اصطلاح سیستم زمین یوفر در زمان جنگ جهانی دوم هربرت جی. یوفر برای حفاظت سیستم ذخیره سازی بمب، در برابر رعد و برق در بیابان های منطقه آریزونا، ایجاد شد. اساس زمین یوفر بسیار ساده و ارزان قیمت است. از خاصیت نم طبیعی بتن در سیستم یوفر استفاده می شود. بتن جاذب رطوبت است و به آرامی رطوبت را از دست می دهد. ضمناً به دلیل خواص مواد معدنی و آهک و غیره و PH ذاتی آن با منبعی از یون ها می تواند جریان را به خوبی هدایت کند. کاربرد روش یوفر در پی ساختمان، طبقه بتنی، برج رایو و تلویزیون، تیرهای چراغ برق، و ... است. باید موارد زیر جهت انتخاب نوع و حداقل قطر میلگرد مورد استفاده در روش یوفر در نظر گرفته شود.

1. نوع بتن، محتوای آن، چگالی، مقاومت، عامل PH برابر و ...

2. مقدار مساحت سطح بتن در تماس با خاک.

3. مقاومت خاک و مقدار آب داخل زمین.

4. اندازه و طول میله تقویت، سیم یا صفحه.

5. اندازه جریان رعد و برق

   جدول زیر هدایت جریان صاعقه در هر فوت میلگرد (میله تقویت) را نشان می دهد.

 

   جدول هدایت جریان صاعقه در هر فوت میلگرد

جریان صاعقه در هر فوت

قطر میلگرد بر حسب اینچ

3400

0.375

4500

0.500

5500

0.625

6400

0.750

8150

1

 

 

   اساس روش یوفر به تنهایی برای اجرای سیستم زمین کافی نبود لذا در NEC2005 روش یوفر مورد بازبینی مجدد قرار گرفت. یک الکترود برای اجرای یوفر باید دارای شرایط زیر باشد:

1. الکترود در عمقی واقع شود که نسبت به سطح بتن بیش از 50 میلیمتر فاصله داشته باشد.

2. طول میله یا لوله گالوانیزه (فولاد پوشش داده روی)، هادی مسی لخت و غیره حداقل 6 متر (20 فوت) باشد.

3. حداقل قطر میلگرد باید 13 میلی متر (1.2 اینچ) باشد.

4. حداقل سطح مقطع هادی مسی لخت باید 25 میلی متر مربع (4AWG) باشد.

5. هادی یا میلگرد باید پیوسته باشد و در صورت ناپیوستگی باید توسط اتصالات، یکپارچه گردد. استفاده از جوش احتراقی مجاز است. اتصالات باید حداقل 38 سانتی متر (15 اینچ) روی هم قرار گیرند.

   توجه: روش سیستم زمین یوفر در ساختمان هایی که از زمین ایزوله شده اند، قابل اجرا نمی باشد.

 

هادی اتصال زمین

   هادی زمین (سیم اتصل به زمین) قسمتی از سیستم اتصال زمین است که الکترود زمین را به ترمینال اصلی زمین در تابلو متصل می نماید. هادی اتصال زمین باید در مقابل ضربات مکانیکی و خوردگی، حفاظت لازم را داشته باشد. همانطور که در قسمت الکترودها مطرح شد باید در انتخاب جنس فلزات انتخابی برای الکترود و هادی اتصال زمین، دقت کافی به عمل آید تا از ایجاد پیل الکتریکی و نهایتاً خوردگی جلوگیری شود. به عنوان مثال استفاده از آلومینیوم به دلیل خوردگی در خاک ممنوع است.

   توجه شود که اتصال هادی های همبندی به شینه زمین باید به صورت جداگانه انجام گردد و از سری شدن این اتصال اجتناب شود. علاوه بر این هادی های همبندی و هادی زمین مربوط به سیستم اتصال زمین نیز باید به صورت مجزا به شینه زمین متصل شوند.

 

ترمینال اصلی زمین

   ترمینال یا شینه ای است که جهت اتصال به سیم های محافظ تهیه شده و سیم های همبندی هم پتانسیل کننده، سیم های اتصال به زمین و یا هر وسیله ای که به عنوان اتصال به زمین (ارتینگ) به کار می رود، به آن وصل می شوند. ترمینال اصلی توصیه می شود در محل ورود برق به ساختمان، یعنی داخل تابلو کنتور باشد و به صورتی قرار گیرد که هادی های اتصال زمین برای تست های دوره ای قابل باز شدن باشند و باید اتصالات محکم و مطمئن باشند و هدایت الکتریکی جریان آنها بدون نقص باشند و هیچ وسیله حفاظتی در مسیر آنها قرار نگیرد.

   بر روی شینه اتصال زمین باید هادی همبندی، هادی حفاظتی – خنثی و هادی های حفاظتی جهت هم پتانسیل کردن به هم وصل شوند. شینه زمین به شینه نول از طریق جمپر وصل می گردد و شینه نول بر روی مقره سوار می شود.

 

نصب جعبه اتصال آزمون

   برای تسهیل در اندازه گیری مقاومت الکترود زمین، برای هر الکترود به طور جداگانه، جعبه اتصال زمین در نزدیک ترین دیوار به محل احداث الکترود پیش بینی و نصب می شود. هر گونه انشعاب از هادی ارتباط دهنده الکترودها به هم و یا از جعبه اتصال ممنوع است.

 

اشتباهات رایج در احداث سیستم اتصال زمین

1. استفاده از یک الکترود نامناسب بدون توجه به مقاومت مخصوص محل و بدون انجام یک برآورد اولیه.

2. استفاده از الکترولیت های سنتی بدون توجه به مسئله خوردگی.

3. استفادۀ غلط از الکترولیت های جدید بدون توجه به توصیه های تولید کننده.

4. نحوۀ اتصال نامناسب الکترود به سیم رابط.

 

 

 

ارسال نظر