مقدمه ای بر اهمیت سیستم ارتینگ

حفاظت از جان انسان ها و جلوگیری از آسیب دیدن تجهیزات الکترونیکی و الکتریکی، از مهم ترین اصول در طراحی و اجرای تاسیسات برق محسوب می شود. یکی از حیاتی ترین بخش های این سیستم حفاظتی، اتصال به زمین یا همان چاه ارت است. اگر شما به دنبال یادگیری نحوه ایجاد یک سیستم اتصال به زمین هستید، باید بدانید که آموزش صفر تا صد اجرای چاه ارت استاندارد با صفحه مسی نیازمند دقت، شناخت دقیق تجهیزات و رعایت اصول مهندسی است.

یک چاه ارت غیر استاندارد نه تنها هیچ کمکی به دفع جریان های نشتی نمی کند، بلکه می تواند در زمان وقوع اتصالی، خسارات جبران ناپذیری به بار آورد. در این مقاله به صورت کاملا کاربردی و عملیاتی، تمام مراحل کار را از خرید لوازم تا حفر و تست نهایی بررسی می کنیم.

لیست کامل لوازم و تجهیزات مورد نیاز برای اجرای چاه ارت

پیش از آن که کلنگ حفر چاه به زمین بخورد، باید تجهیزات با کیفیت و استاندارد را تهیه کنید. استفاده از لوازم نامرغوب باعث می شود مقاومت چاه پس از مدت کوتاهی بالا برود و کارایی خود را از دست بدهد. تجهیزات اصلی عبارتند از:

1. صفحه مسی: قلب تپنده چاه ارت شما صفحه مسی است. این صفحه معمولا در ابعاد 50 در 50 سانتی متر یا 70 در 70 سانتی متر با ضخامت حداقل 3 تا 5 میلی متر انتخاب می شود. مس به دلیل رسانایی فوق العاده و مقاومت در برابر خوردگی بهترین گزینه است.

2. سیم مسی بدون روکش (لخت): برای انتقال جریان نشتی از تابلوی برق به صفحه مسی داخل چاه، به سیم مسی نیاز دارید. معمولا از سیم های نمره 50 یا 70 استفاده می شود.

3. مواد کاهنده مقاومت زمین (بنتونیت): در گذشته از ترکیب نمک و زغال استفاده می شد که به شدت باعث خوردگی و از بین رفتن صفحه مسی می شد. امروزه از بنتونیت اکتیو دار استفاده می شود که هم رطوبت را در خود نگه می دارد و هم مقاومت الکتریکی خاک را به شدت کاهش می دهد.

4. تجهیزات جوش احتراقی (کدولد): برای اتصال سیم مسی به صفحه مسی، بهترین و مطمئن ترین روش استفاده از جوش کدولد است. این جوش شامل قالب گرافیتی، پودر جوش و چاشنی انفجاری است.

5. لوله پلیکا (PVC): یک لوله پلاستیکی که روی بدنه آن سوراخ هایی ایجاد شده است، برای شارژ آب و تامین رطوبت چاه در فصول گرم سال مورد نیاز است.

6. حوضچه ارت (Earth Pit Chamber) و شینه ارت: جعبه ای پلاستیکی یا بتنی که در سطح زمین قرار می گیرد تا بتوان به راحتی تست های دوره ای را روی شینه مسی داخل آن انجام داد.

7. کلمپ ها و اتصالات: برای اتصال سیم ها به شینه و سایر بخش های سیستم.

مرحله اول: انتخاب محل مناسب برای حفر چاه

در آموزش صفر تا صد اجرای چاه ارت استاندارد با صفحه مسی، انتخاب محل حفر اهمیت ویژه ای دارد. چاه ارت باید در مکانی حفر شود که خاک آن دارای کمترین مقاومت الکتریکی باشد. معمولا مکان هایی که رطوبت طبیعی دارند، مانند باغچه ها، فضای سبز ساختمان و یا نزدیک به لوله های آب و فاضلاب (با رعایت فاصله ایمن) بهترین مکان ها هستند.
همچنین باید دقت کنید که محل حفر چاه حداقل یک تا دو متر از فونداسیون و دیوارهای باربر ساختمان فاصله داشته باشد تا رطوبت چاه به پی ساختمان آسیبی نرساند.

مرحله دوم: حفر چاه ارت با ابعاد استاندارد

عمق چاه ارت به نوع خاک و سطح رطوبت منطقه بستگی دارد. به طور کلی، چاه باید تا جایی کنده شود که به خاک نم دار یا رطوبت طبیعی زمین برسیم. در مناطقی با خاک کشاورزی و مرطوب، عمق 2 الی 3 متر معمولا کفایت می کند. اما در مناطق خشک، سنگی یا شنی، ممکن است نیاز باشد چاه را تا عمق 4 الی 6 متر یا حتی بیشتر حفر کنیم.
قطر چاه نیز باید به گونه ای باشد که مقنی بتواند به راحتی در آن کار کند و صفحه مسی با ابعاد مورد نظر درون آن جای بگیرد. معمولا قطر 80 الی 100 سانتی متر برای حفر چاه در نظر گرفته می شود.

مرحله سوم: آماده سازی صفحه و اتصال سیم مسی

این مرحله یکی از حساس ترین بخش ها در اجرای چاه ارت است. سیم مسی باید به صورت کاملا یکپارچه و محکم به صفحه مسی متصل شود. استفاده از پیچ و مهره یا کلمپ های مکانیکی برای اتصال سیم به صفحه در زیر خاک به هیچ عنوان توصیه نمی شود، زیرا پس از چند سال دچار سولفاته شدن و زنگ زدگی شده و اتصال قطع می شود.
راه حل استاندارد، استفاده از جوش احتراقی یا کدولد است. در این روش، سیم روی صفحه قرار می گیرد، قالب گرافیتی روی آن ها بسته می شود و با استفاده از پودر مخصوص و جرقه، یک جوش ذوبی یکپارچه و بسیار قدرتمند بین سیم و صفحه ایجاد می شود. پس از جوش کاری، محل اتصال باید با اسپری زینک یا قیر پوشانده شود تا از هرگونه خوردگی در آینده جلوگیری گردد.

مرحله چهارم: نصب صفحه مسی و پر کردن چاه با بنتونیت

اکنون نوبت به قرار دادن صفحه در چاه می رسد. در این بخش از آموزش صفر تا صد اجرای چاه ارت استاندارد با صفحه مسی، باید دقت کنید که صفحه مسی باید به صورت عمودی در ته چاه قرار گیرد. قرار دادن عمودی صفحه باعث می شود بیشترین سطح تماس را با خاک اطراف داشته باشد.

نحوه پر کردن چاه به این صورت است:
ابتدا حدود 20 سانتی متر از کف چاه را با دوغاب بنتونیت (ترکیب پودر بنتونیت و آب که حالت ماست مانند دارد) پر کنید.
سپس صفحه مسی را به صورت عمودی روی این لایه قرار دهید و سیم مسی متصل به آن را به سمت بالا و بیرون چاه هدایت کنید.
در این مرحله، لوله پلیکا سوراخ دار را در کنار صفحه قرار دهید و آن را تا سطح زمین بالا بیاورید. درون این لوله را با سنگ ریزه پر کنید تا سوراخ های آن با گل مسدود نشود. این لوله در سال های آینده برای ریختن آب و حفظ رطوبت چاه استفاده خواهد شد.
حالا فضای اطراف و روی صفحه مسی را تا حدود 30 سانتی متر بالاتر از لبه بالایی صفحه، با دوغاب بنتونیت پر کنید. استفاده از دوغاب به جای پودر خشک بسیار مهم است، زیرا فضای خالی بین خاک و صفحه را به طور کامل پر می کند.
پس از ریختن بنتونیت، مابقی فضای چاه را با خاک سرند شده و نرم (بدون سنگ و نخاله ساختمانی) پر کنید و هر چند ده سانتی متر که خاک می ریزید، مقداری آب روی آن بپاشید تا خاک فشرده شود و نشست کند.

مرحله پنجم: نصب حوضچه ارت و اتصالات سطحی

پس از پر شدن چاه، سیم مسی و لوله پلیکا در سطح زمین باقی می مانند. در این قسمت باید حوضچه ارت (تست باکس) را روی زمین نصب کنید. سیم مسی خروجی از چاه وارد این حوضچه شده و به یک شینه مسی متصل می شود. این شینه به عنوان نقطه مرکزی اتصال به زمین عمل می کند.
تمامی سیم های ارت ساختمان (شامل کابل ارت تابلو کنتور، تابلوهای فرعی، صاعقه گیر و بدنه فلزی تجهیزات) باید به این شینه در داخل حوضچه متصل شوند. مزیت استفاده از حوضچه این است که هر زمان نیاز به تست مقاومت چاه بود، می توان به راحتی اتصالات را از شینه باز کرد و اندازه گیری را انجام داد.

مرحله ششم: تست و اندازه گیری مقاومت چاه ارت

هیچ پروژه اجرای چاه ارتی بدون تست نهایی کامل نمی شود. هدف اصلی ما رسیدن به مقاومت الکتریکی پایین است. برای ساختمان های مسکونی معمولی مقاومت زیر 5 اهم قابل قبول است، اما برای تجهیزات حساس الکترونیکی، اتاق های سرور و بیمارستان ها، مقاومت چاه باید حتما زیر 2 اهم باشد.
برای تست مقاومت از دستگاهی به نام ارت تستر (Earth Tester) یا میگر زمین استفاده می شود. رایج ترین روش تست، روش افت پتانسیل یا روش سه سیمه است. در این روش، علاوه بر سیم متصل به چاه ارت، دو میخ الکترود کمکی در فواصل مشخص (معمولا 5 و 10 متر) در زمین کوبیده می شوند و دستگاه با ارسال جریان و اندازه گیری ولتاژ، مقاومت دقیق شبکه زمین را نشان می دهد.

اشتباهات رایج در اجرای چاه ارت که باید از آن ها دوری کنید

برای این که چاه شما سال ها بدون مشکل کار کند، باید از چند اشتباه مرگبار پرهیز کنید:
استفاده از ضایعات مس یا آهن به جای صفحه استاندارد مسی.
استفاده از زغال و نمک که باعث نابودی صفحه مسی در کمتر از دو سال می شود.
پر کردن چاه با نخاله های ساختمانی به جای خاک نرم که باعث ورود هوا به چاه و افزایش مقاومت می شود.
عدم استفاده از لوله شارژ آب که باعث خشک شدن چاه در فصل تابستان و از کار افتادن سیستم ارت می شود.
استفاده از بست های پیچی زیر خاک به جای جوش احتراقی.

سخن پایانی و نگهداری از سیستم

طراحی و ساخت یک چاه ارت، پایان کار نیست. شبکه زمین یک موجود زنده در تاسیسات ساختمان شماست که نیاز به رسیدگی دارد. در فصول گرم سال که سطح آب های زیرزمینی کاهش می یابد و خاک خشک می شود، باید از طریق لوله شارژ نصب شده در حوضچه، مقداری آب به داخل چاه هدایت کنید تا بنتونیت موجود در پایین چاه مجددا رطوبت خود را به دست آورد.
همچنین پیشنهاد می شود سالی یک بار (ترجیحا در فصل تابستان که مقاومت زمین در بالاترین حد خود است) مقاومت چاه توسط تکنسین متخصص اندازه گیری شود. با رعایت دقیق مراحل این آموزش صفر تا صد اجرای چاه ارت استاندارد با صفحه مسی، شما می توانید اطمینان حاصل کنید که یک سیستم حفاظتی ایمن، ماندگار و کاملا مهندسی شده برای ساختمان یا تاسیسات خود ایجاد کرده اید که حافظ جان انسان ها و سلامت تجهیزات گران قیمت شما خواهد بود.