روشهای اجرای چاه ارت
آخرین بروزرسانی: 6 شهریور 1403
دسترسی سریع به عناوین
- مقدمه
- 1. چاه ارت چیست؟
- 2. کاربرد چاه ارت برای ساختمان مسکونی
- 3. روشهای اجرای ارت (زمین حفاظتی)
- 4. در چه شرایطی از روش سطحی برای اجرای ارت استفاده نمائیم؟
- 5. اجرای ارت به روش عمقی
- 6. اجرای ارت به روش سطحی
- 7. اجرای ارت در ارتفاعات
- 8. نکات عمومی و مهم در خصوص سیستمهای ارت
- 9. راهنمای انتخاب محل چاه ارت
- 10. بهترین خاک برای حفر چاه ارت
- جمعبندی ونتیجهگیری
مقدمه
چاه ارت (به انگلیسی earth pit)، چاله یا چاهی است که بهمنظور تخلیه فوری جریانهای الکتریسیته در ساختمانهای مسکونی و سازهها حفر میشود. بهطورکلی، بار اضافی یا نشتی جریان برق در وسایل الکتریکی و همچنین جریانهایی که توسط برخورد صاعقه با ساختمانها تولید میشوند، باید بهوسیله سیستم ارتینگ مستقیماً در زمین خنثی شوند.
در موارد بیشماری عدم اجرای چاه ارت یا اجرای غیراصولی آن سبب بروز برقگرفتگیهای ساکنین در اثر تماس با وسایل برقی و حوادث ناگوار در آسانسورها شده است. به همین علت، سیستم همبندی و چاه ارت برای حفاظت جان افراد و دستگاهها در برابر اضافه ولتاژهای تولید شده در بدنه تجهیزات الکتریکی در ساختمان تعبیه میشود.
1. چاه ارت چیست؟
ارت (earth) به معنای زمین است که در صنعت برق به آن سیستم اتصال زمین میگویند. ارتینگ باعث میشود که هر جریان الکتریکی که وارد این سیستم شد را به طور کامل به زمین منتقل کند. سیستم ارتینگ تشکیل شده است از چاه ارت و سیم متصل به چاه.
در بدنه تمام دستگاههای برقی اعم از صنعتی و مخابراتی و خانگی و…و یا هر نوع مصرفکننده برق را توسط یکرشته سیم به سیم اتصال به زمین متصل کنیم، یک سیستم ارتینگ ایجاد کردهایم. هدف از این کار این است که اگر سیم فاز و یا سیم نول به هر طریقی به بدنه دستگاه اتصال یابد و مدار الکتریکی دچار نشتی جریان شد؛ این نشتی جریان از سیم ارت به زمین منتقل شده و از برقگرفتگی و یا در اتصالی دستگاه جلوگیری میکند.
ممکن است بهاشتباه بدنه مصرفکنندههای خانگی را به لولههای آهنی آب و یا گاز و یا حتی به اسکلت ساختمان اتصال دهند که این کار خطرناکی است که باعث برقگرفتگیهای کشنده میشود.
زمانی که اتصال کامل بین سیمهای فاز و سیم ارت فیوز صورت می گیرد جریان را قطع میکند و در هنگام اتصال کامل سیم نول به سیم ارت اگر مدار ارتینگ دارای فیوز محافظ جان (FI)باشد، این فیوز از ۳۰ میلیآمپر نشتی جریان به بالا را قطع میکند و منجر به قطع کامل جریان فاز و نول میشود.
سیم ارت و سیم نول بهظاهر از نظر اینکه بیبرق هستند به یکدیگر شبیه هستند؛ اما در عمل دو سیم عملکردی متفاوت از هم دارند؛ و نمیتوان از یکی بجای دیگری استفاده کرد.
سیستم ارتینگ امروزه همانند خود برق کاربرد دارد و اهمیت ویژهای دارد. به سیستمهای ارتینگ در مخابرات برای جلوگیری از نویز در شبکه نیاز است و در شبکههای انتقال برق کاربردهای زیادی دارد؛ همچنین بدون سیم ارت شبکههای برقگیر بلااستفاده هستند.
در ۲۰۰ سال پیش مفهومی به نام سیستم ارتینگ وجود نداشت و هیچ جایی از تجهیزات الکتریکی ارت نمیشد و به همین دلیل در منازل و اماکن عمومی برقگرفتگی و صدمات بسیاری به بار میآمد. اصلیترین هدف اجرای سیستم ارتینگ جلوگیریکردن از برقگرفتگی و خطرات ناشی از آن میباشد، به همین خاطر در سال ۱۹۲۴ در انگلستان برای اولینبار استفاده از سیستم ارت اجباری شد و بیشتر مکانها در انگلستان از سیستم ارت استفاده کردند.
در مکانهای بزرگ و برجهای تجاری در تمام دنیا برای جلوگیری از خطرات برقگرفتگی از سیستم ارتینگ استفاده میکنند. سیستم ارتینگ یک سیستم حفاظتی است که در اصطلاح به آن زمین کردن نیز میگویند و از نظر علمی به اتصال الکتریکی مناسب به زمین درصورتیکه زمین عایق مناسبی برای انتقال جریانهای خطا (صاعقه) باشد، سیستم ارتینگ میگویند.
2. کاربرد چاه ارت برای ساختمان مسکونی
هدف اصلی و کاربرد سیستم ارتینگ، تخلیه الکتریکی جریانهای ناخواسته و حفظ جان ساکنین ساختمان در برابر برقگرفتگی است. از دیگر مزایای حفر چاه ارت عبارتاند از:
- حفاظت وسایل برقی خانه در برابر تغییرات ناگهانی ولتاژ، رعدوبرق، اضافهبار و غیره
- حذف ولتاژ اضافی و جلوگیری از افزایش ناگهانی ولتاژ در هنگام قطع و وصل برق ساختمان
- منحرفکردن امواج مزاحم RF از سیستم و گیرنده رادیویی و مخابراتی
- حذف noise و بهبود عملکرد تجهیزات الکتریکی
3. روشهای اجرای ارت (زمین حفاظتی)
بهطورکلی جهت اجرای ارت و سیستم حفاظتی دو روش کلی وجود دارد که ذیلاً ضمن بیان آنها، موارد استفاده و تجهیزات موردنیاز هر روش و نحوه اجرای هر یک بیان میگردد.
1-زمین عمقی:
در این روش که یک روش معمول میباشد از چاه برای اجرای ارت استفاده میشود.
۲– زمین سطحی:
در این روش سیستم ارت در سطح زمین (برای مناطقی که امکان حفاری عمیق در آنها وجود ندارد) و یا در عمق حدود ۸۰ سانتیمتر اجرا میگردد.
4. در چه شرایطی از روش سطحی برای اجرای ارت استفاده نمائیم؟
در مکانهایی که:
- فضای لازم و امکان حفاری در اطراف سایت وجود داشته باشد.
- ارتفاع از سطح دریا پائین باشد؛ مانند شهرهای شمالی و جنوبی کشور.
- پستیوبلندی محوطه سایت کم باشد.
- فاصله بین دکل و سایت زیاد باشد.
باتوجهبه مزایای روش سطحی اجرای ارت به این روش ارجحیت دارد.
5. اجرای ارت به روش عمقی
۱–انتخاب محل چاه ارت:
چاه ارت را باید در جاهایی که پایینترین سطح را داشته و احتمال دسترسی به رطوبت حتیالامکان در عمق کمتری وجود داشته باشد و یا در نقاطی که بیشتر در معرض رطوبت و آب قرار دارند؛ مانند زمینهای چمن، باغچهها و فضاهای سبز حفر نمود.
۲– عمق چاه:
باتوجهبه مقاومت مخصوص زمین، عمق چاه از حداقل ۴ متر تا ۸ متر و قطر آن حدودا ۸۰ سانتیمتر می تواند باشد. در زمینهایی که باتوجهبه نوع خاک دارای مقاومت مخصوص کمتری هستند؛ مانند خاکهای کشاورزی و رسی عمق موردنیاز برای حفاری کمتر بوده و در زمینهای شنی و سنگلاخی که دارای مقاومت مخصوص بالاتری هستند نیاز به حفر چاه با عمق بیشتر میباشد.
برای اندازهگیری مقاومت مخصوص خاک از دستگاههای خاص استفاده میگردد و درصورتیکه تا عمق ۴ متر به رطوبت نرسیدیم و احتمال بدهیم در عمق بیشتر از ۶ متر به رطوبت نخواهیم رسید نیازی نیست چاه را بیشتر از ۶ متر حفر کنیم. بهطورکلی عمق ۶ مترو قطر حدود ۸۰ سانتیمتر برای حفر چاه پیشنهاد میگردد.
محدوده مقاومت مخصوص چند نوع خاک در جدول زیر آمده است:
نوع خاک مقاومت مخصوص زمین (اهممتر)
- باغچهای ۵ الی ۵۰
- رسی ۸ الی ۵۰
- مخلوط رسی، ماسهای و شنی ۲۵ الی ۴۰
- شن و ماسه ۶۰ الی ۱۰۰
- سنگلاخی و سنگی ۲۰۰ الی ۱۰۰۰۰
۳– اتصال سیم به صفحه مسی
اتصال سیم به صفحه مسی بسیار مهم میباشد و هرگز و در هیچ شرایطی نباید این اتصال تنها با استفاده از بست، دوختن سیم به صفحه و یا … برقرار گردد. بلکه حتماً باید سیم به صفحه جوش داده شود و برای استحکام بیشتر با استفاده از ۲ عدد بست سیم به صفحه (ردیف ۱۵ جدول مصالح موردنیاز) بسته شده و محکم گردد.
برای جوشدادن قطعات مسی به یکدیگر از جوش برنج یا نقره استفاده شود و در صورت عدم دسترسی به این نوع جوش از جوش (Cadweld) استفاده گردد.
۴– حفر چاه ارت
باتوجهبه شرایط جغرافیایی منطقه چاهی با عمق مناسب و در مکان مناسب (با توجه با راهنمای انتخاب محل چاه ارت) حفر گردد. شیاری به عمق ۶۰ سانتیمتر از چاه تا پای دکل برای مسیر سیم چاه ارت تا برقگیر روی دکل همچنین برای سیم ارت داخل ساختمان حفر نمایید. درصورتیکه مسیر ۲ سیم مشترک باشد بهتر است مسیر دو سیم ایزوله گردند.
همینطور مسیر سیمها باید کوتاهترین مسیر بوده و سیم میله برقگیر و ارت حتیالامکان مستقیم و بدون پیچوخم باشد و نبایستی خمهای تند داشته باشد و در صورت نیاز به خم زدن سیم در طول بیش از ۵۰ سانتیمتر انجام گردد.
۵– پر نمودن چاه ارت
۱-۵-ابتدا حدود ۲۰ لیتر محلول آب و نمک تهیه و کف چاه میریزیم بطوریکه تمام کف چاه را در برگیرد. بعد از ۲۴ ساعت مراحل زیر را انجام میدهیم .
۲-۵- به ارتفاع ۲۰ سانتیمتر از ته چاه را با خاک رس و یا خاک نرم پر مینماییم.
۳-۵- به مقدار لازم (حدود ۴۵۰ کیلوگرم معادل ۱۵ کیسه ۳۰ کیلوگرمی) بنتونیت را با آب مخلوط کرده و بهصورت دوغاب در میاوریم و مخلوط حاصل را به ارتفاع ۲۰ سانتیمتر از کف چاه میریزیم هر چه مخلوط حاصل غلیظتر باشد، کیفیت کار بهتر خواهد بود.
۴-۵-صفحه مسی را به ۲ سیم مسی نمره ۵۰ جوش میدهیم این سیمها یکی به میله برقگیر روی دکل و دیگری به شینه داخل ساختمان خواهد رفت؛ بنابراین طول سیمها را متناسب با طول مسیر انتخاب می نمائیم.
۵-۵- صفحه مسی را به طور عمودی در مرکز چاه قرار میدهیم.
۶- ۵-اطراف صفحه مسی را با دوغاب تهیه شده تا بالای صفحه پر می نمائیم.
۷-۵- لوله پلیکای سوراخ شده را به طور مورب در مرکز چاه و در بالای صفحه مسی قرار میدهیم و داخل لوله پلیکا را شن میریزیم تا ۵۰ سانتیمتر از انتهای لوله پر شود. این لوله برای تامین رطوبت ته چاه میباشد و در فصول گرم سال تزریق آب از این لوله بیشتر انجام گردد. لازم بذکر است در مواردی که چاه ارت در باغچه حفر شده باشد و یا ته چاه به رطوبت رسیده باشد و یا کلا در جاهایی که رطوبت ته چاه از بالای چاه یا از پایین چاه تامین گردد نیازی به قراردادن لوله نمی باشد.
۸- ۵-بعد از قراردادن لوله پلیکا به ارتفاع ۲۰ سانتیمتر از بالای صفحه مسی را با دوغاب آماد شده پر مینماییم.
۹-۵-الباقی چاه را هم تا ۱۰ سانتیمتر بر سر چاه مانده، با خاک معمولی همراه با ماسه یا خاک سرند شده کشاورزی پر می نمائیم و ۱۰ سانتیمتر از چاه را برای نفوذ آب باران و آبهای سطحی به داخل چاه با شن و سنگریزه پر می نمائیم. روی چاه مخصوصاً در مواقعی که از لوله پولیکا استفاده نمیگردد، نباید آسفالت شده و یا با سیمان پر گردد.
۱۰-۵-داخل شیارهای حفاری شده را با خاک سرند شده کشاورزی یا خاک نرم معمولی و یا خاک معمولی مخلوط با بنتونیت پر نمایید.
۶–نصب شینه و میله برقگیر
شینه داخل ساختمان باید توسط مقرههایی از دیوار ساختمان ایزوله گردد. قطر و طول شینه بستگی به تعداد انشعابات داخل ساختمان دارد. (تمامی تجهیزات داخل ساختمان بایستی به طور جداگانه و موازی به این شینه متصل گردد.)
در حالتی که دکل روی ساختمان قرار داشته باشد، سیم میله برقگیر نبایستی از داخل ساختمان برده شود. بلکه باید خارج از ساختمان سیم کشیده شود و همینطور مسیر عبوری سیم ارت به داخل ساختمان تا شینه ورودی ساختمان باید عایقدار باشد.
در پای دکل توسط بست، سیم میله برقگیر به یکی از پایههای دکل خیلی محکم متصل شود و تا بالای دکل به میله برقگیر متصل گردد. لازم به ذکر است مسیر میله برقگیر از کابلهایی که به آنتنها میروند باید جدا باشد.
6. اجرای ارت به روش سطحی
هفت روش برای اجرای زمین سطحی وجود دارد که عبارتاند از:
- ROD
- RING
- پنجهای (شعاعی)
- مختلط
- حلزونی
- الکتروشیمیایی
- شبکهای
1.6. اجرای ارت به روش ROD کوبی
مصالح موردنیاز مصالح موردنیاز همانند روش عمقی میباشد با این تفاوت که بهجای صفحه مسی از میلههای مغز فولادی 1.5 متری و با قطر 14 میلیمتر و با روکش مس استفاده می نمائیم.
روش اجرا کانالی به عمق 80 سانتیمتر و عرض 45 سانتیمتر و طول X حفر می نمائیم طول کانال را به دو روش میتوان تعیین نمود.
- الف – اندازهگیری مقاومت مخصوص خاک و انجام محاسبات لازم
- ب – به روش تجربی که در ادامه شرح داده میشود.
- ج- چنانچه سایت دارای دکل خود ایستا میباشد، برای حفر کانال از فاصله بین اتاق تجهیزات و دکل و همچنین اطراف دکل استفاده شود.
- د- چنانچه دکل روی ساختمان قرار داشته حفاری با درنظرگرفتن اتاق دستگاه و دکل در مسیری که زمین رطوبت بیشتری دارد انجام گیرد.
- ه – پس از آمادهشدن کانال ۲ میله به فاصله ۳ متر از یکدیگر در زمین میکوبیم؛ بهگونهای که حدود ۱۵ سانتیمتر از میلهها بیرون بمانند. سپس ۲ میله را با کابل مسی یا کابل برق به هم وصل نموده و با دستگاه ارت سنج مقاومت زمین ایجاد شده را اندازه میگیریم، چنانچه مقاومت نشاندادهشده با دستگاه بالای ۴ اهم بود میله دیگری به فاصله ۳ متر از میله دوم میکوبیم و با اتصال ۳ میله به هم مقاومت زمین ایجاد شده را اندازهگیری می نمائیم. این کار را تا زمانی که مقاومت اندازهگیری شده به زیر ۴ اهم برسد ادامه میدهیم بعد از آنکه به تعداد کافی میله کوبیده شد، سیمی را که به شینه مسی نصب شده در اتاق دستگاه متصل است به تکتک میلهها جوش داده و به سمت دکل میبریم.
- و – برای پر نمودن کانال ابتدا با بنتونیت روی سیم مسی را پوشانده (در زمینهایی که رطوبت کافی ندارند) و سپس با خاک سرند شده کشاورزی یا خاک نرم کانال را پر می نمائیم.
- ز – مقاومت زمین اجرا شده را اندازهگیری نموده و ثبت مینماییم (بعد از پر کردن کانال مقاومت زمین اندازهگیری شده کاهش خواهد داشت و باید کمتر از ۳ اهم باشد).
نکته: در مناطق سردسیر عمق کانال حفاری شده و بهطورکلی مسیر عبور کابل مسی خیلی مهم میباشد و نباید در معرض یخبندان قرار گیرد.
2.6. سایر روشهای اجرای سیستم ارت
روشهای دیگر در مناطق کوهستانی و سنگلاخی و مکانهای خاص کاربرد دارد که بنا به مورد با بازدید از محل و اندازهگیریهای لازم میتواند طرح مناسب تهیه گردد.
7. اجرای ارت در ارتفاعات
ارتفاعات کشور را باتوجهبه نوع زمین و خاک میتوان به سه دسته تقسیم کرد.
- ارتفاعات خاکی که امکان حفاری و کوبیدن میله مغز فولادی در آنها وجود دارد.
- ارتفاعات سنگلاخی که امکان حفاری عمیق در آنها وجود ندارد ولی میتوان شیار ایجاد کرد.
- ارتفاعات صخرهای
برای حالت اول: به یکی از روشهای حفر چاه یا کوبیدن ROD میتوان سیستم ارت را اجرا نمود.
برای حالت دوم: شیارهایی بهصورت ستاره و پنجهای ایجاد نموده و تسمه مسی را در داخل شیارها خوابانده و برای کاهش مقاومت روی تسمه را با مخلوط خاک و بنتونیت میپوشانیم.
نکته:
کلیه اتصالات در زیر خاک باید به یکدیگر جوش داده شود.
روش اول:
در زمینهای صخرهای که امکان حفاری وجود ندارد با مصالح ساختمانی کانال ساخته، تسمه مسی را در کف کانال خوابانده و کانال را با بنتونیت پر می نمائیم. طول کانال یا کانالها باید بهاندازهای باشد که مقاومت اندازهگیری شده زیر ۳ اهم گردد.
برای گرفتن نتیجه مطلوب میبایستی داخل کانال بهصورت مصنوعی دائماً مرطوب نگهداشت شود.
روش دوم:
روش شبکهای است بدین صورت که ابتدا شبکه شطرنجی با سیم مسی بطوریکه نقاط اتصال به همجوش داده شده درست کرده، سپس با مصالح ساختمانی آن را در زمین با بنتونیت به ارتفاع ۴۰cm بهطوریکه ابتدا ۲۰cm بنتونیت ریخته، سپس شبکه ساخته شده را قرار داده و روی آن را هم تا ۲۰cm با بنتونیت میپوشانیم و انشعابهای لازم جهت دکل و سایت و نقاط دیگر از آن گرفته میشود. متغیرهای x و y به میزان مقاومت خوانده شده بستگی دارد.
8. نکات عمومی و مهم در خصوص سیستمهای ارت
- تمام اتصالات با مفتول برنج یا نقره جوشکاری گردد. سطح جوش باید CM 6 باشد و جهت اتصالات و جوشکاری رعایت گردد (در مواردی کدولد توصیه میشود).
- از هر پایه دکلهای خودستا هم فونداسیون دکل توسط سیم مسی و بست مخصوص به سیستم ارت و هم پای دکل به سیستم ارت جوشکاری گردد.
- سیم میله برقگیر از پایهای که آنتنهای کمتری نصب میشود و با کابلهای روی لدر حداکثر فاصله را داشته باشد، بدون خمش در مسیر و مستقیماً به رینگ داخل کانال و از کوتاهترین مسیر توسط جوش متصل گردد.
- میله برقگیر روی دکل در بالاترین نقطه دکل (با رعایت مخروط حفاظتی با زاویه ۴۵ درجه) بطوریکه تجهیزات را کاملاً پوشش دهد، قرار گیرد. همچنین جنس آن تمام مس با آلیاژ استاندارد به قطر mm 16 و طول آن بستگی به ارتفاع نصب آنتنهای روی دکل دارد.
- شعاع خم سیم مسی حداقل CM20 و زاویه قوس حداقل ۶۰ درجه رعایت گردد (رعایت زاویه خمش سیم مسی (
- پایهها و نقاط ابتدا و انتهای لدر افقی به سیستم گراند متصل گردد.
- کلیه کابلهای ورودی به سالن دستگاه توسط بست گراند به بدنه دکل و ابتدای لدر افقی (بعد از محل خمشدن کابل) گراند شوند.
- بههیچعنوان در روی دکل، جوشکاری صورت نگیرد.
به هر طریقی سیمهای فاز و یا سیم نول به بدنه دستگاه اتصال یابد و مدار الکتریکی دچار نشتی جریان شود؛ نشتی توسط سیم ارت جریان به زمین منتقل شده و از برقگرفتگی و اتصالی دستگاه جلوگیری میکند.
9. راهنمای انتخاب محل چاه ارت
جهت انتخاب بهترین محل احداث چاه ارت برای ساختمان مسکونی باید به نکاتی از جمله محل چاه، میزان رطوبت و نوع خاک توجه شود. مهمترین مواردی که بایستی هنگام اجرا چاه ارت در نظر گرفته شود، عبارتاند:
- تعداد و محل چاههای ارت باید مطابق با نقشه تأسیسات حفر شده و از کاهش یا تغییر محل حفر چاه اجتناب کنید. در ساختمانهای متعارف معمولاً حفر یک چاه ارت کافی است.
- استفاده از چاههای فاضلاب و سایر چاه جذبیحفر شده در ساختمان نظیر چاه آب باران بهعنوان چاه ارت مجاز نیست. همچنین، از این چاه تنها بهمنظور تخلیه بار الکتریکی ناگهانی کاربرد داشته و کارایی دیگری ندارد.
- توصیه میشود چاه در قسمت فضای سبز یا باغچه حفر شود تا در معرض رطوبت طبیعی بیشتری قرار گیرد.
- در صورت حفر چاه درون باغچه، سطح لوله باید هم سطح خاک اجرا شده تا آب بهسهولت وارد آن شود. همچنین بر روی جداره لوله نیز باید سوراخهای متعددی ایجاد شود.
- چنانچه محل حفر چاه ارت در محوطه مسقف باشد، باید دریچهای برای ریختن آب و ایجاد رطوبت در نظر گرفته شود.
10. بهترین خاک برای حفر چاه ارت
بهطورکلی، خاکهای رسی، نباتی و کشاورزی غیرمتراکم به دلیل خاصیت مقاومت پایین و نیاز به حفاری به عمق کمتر، بهترین محل برای ساخت چاه ارت محسوب میشوند. درحالیکه خاکهای ماسهای و شنی متراکم دارای مقاومت مخصوص بالاتری بوده و نیاز به حفاری عمیقتر دارند.
در جدول زیر میتوانید مقاومت مخصوص خاکها را مشاهده کنید.
جنس خاک | مقاومت ویژه (Ω.m) |
زمین گلی | 100 – 20 |
خاک گیاه دار | 150 – 10 |
ذغال سنگ مرطوب | 100 – 5 |
خاک رس نرم | 50 |
خاک آهکدار و خاک رس فشرده | 200 – 100 |
ماسه رسدار | 500 – 50 |
خاک دارای قطعات سنگ | 3000 – 1500 |
سنگ آهک نرم | 300 – 100 |
سنگ آهک فشرده | 5000 – 1000 |
شیست | 300 – 50 |
گرانیت و ماسه سنگ | 10000 – 1500 |
شایان ذکر است که در زمینهای سخت با مقاومت مخصوص بالا باید از مواد کاهنده مقاومت خاک به صورت پودر یا ژل استفاده شود.
جمعبندی ونتیجهگیری
جهت آشنایی کامل با “روشهای اجرای چاه ارت” به پکیج “استانداردهای صنعت ساخت” در بخش گنجینه فایل وبسایت مراجعه فرمایید.