مواد کاهنده ی استاندارد به منظور جستجوی عوامل آلاینده مورد آزمون قرار می گیرند و چنانچه آلاینده نباشند مجوز استاندارد را دریافت خواهند نمود ، عوامل متعددی در این خصوص بررسی می گردند که از آن جمله وجود فلزات سنگین آلاینده خاک مانند نیکل، کرم و کادمیم و همچنیل عوامل آلاینده آب مانند گوگرد است. دستیابی به مواد کاهنده ی غیر آلاینده شاید سخت ترین بخش تهیه این مواد باشد زیرا استاندارد ها در این خصوص بسیار سختگیر هستند.
بدیهی است یک ماده ی کاهنده غیر استاندارد جهت آلاینده بودن مورد آزمونی واقع نشده و ممکن است حاوی مواد آلاینده محیط زیست یا مضر برای تماس با بدن انسان یا تنفس او باشد.
مراجع استاندارد فرمولهایی برای محاسبه پایانه های ارت به اشکال مختلف ( اعم از صفحه ، میله ، هادی) یا ترکیبهایی از آنها ارایه داده اند این فرمولها محاسبات را با و بدون استفاده از مواد کاهنده برای هر پایانه مقدور می سازد . یکی از شناخته شده ترین این استانداردها استاندارد متحد اروپایی EN BS-7430 می باشد که محاسبه برای بازه ی قابل قبولی از انواع الکترود های ارت را ارایه می دهد.البته باید توجه داشت که اساس بدست آمدن این فرمول ها روابط تجربی است ، چنانچه بدنبال حالت های محاسباتی بیشتر و متنوع تری باشیم می توانیم از فرمولهای دویت Dwight)) استفاده نماییم. جهت محاسبات پیچیده تر و حالاتی که خاک دارای لایه های متفاوت باشد می توان از نرم افزار های تخصصی که به همین منظور تهیه گردیده اند بهره جست.
مقاومت بدست آمده یک پایانه ارت (چاه ارت) به چند عامل بستگی دارد که از مهمترین آنها مقاومت مخصوص خاک (Conductivity) محل اجرا است. مقاومت مخصوص خاک نیز به نوبه خود به عوامل زیادی از جمله ترکیب شیمیایی خاک ، میزان املاح محلول خاک و میزان رطوبت آن بستگی دارد، البته میزان رطوب به تنهایی عامل بزرگی محسوب نمی گردد چه بسا خاکهای بسیار مرطوب مانند شن ساحل دریا بعلت تخلخل زیاد و عدم چسبندگی مناسب به الکترود ارت مقامت خوبی ایجاد نمی نمایند.
ولی چنانچه بعنوان مثال یک خاک خاص را مورد بررسی قرار دهیم ، همان خاک در حالت مرطوب به میزان قابل توجهی رسانا تر از حالت خشک است ، از اینروست که هنگام حفر چاه ارت توصیه می گردد که حفاری تا عمق رسیدن به نم نسبی خاک ادامه یابد. همینطور در اجرای چاه ارت اغلب لوله ای در چاه جا گذاری می گردد تا در زمان لازم با افزودن رطوبت بتوان مقاومت را کاهش داد. از سویی معمولا مرسوم است که برای کاستن بیشتر مقاومت چاه ارت، بجای آب ، مخلوط آب نمک به چاه تزریق می گردد ،که این امر کاری مخرب است و باعث ایجاد خوردگی در الکترود ارت (صفحه مسی) می گردد. در چنین شرایطی می توان از الکترولیت های کاهنده ی مجاز (محلولی از آب و سایر نمک ها ،که بر مس اثر شیمیایی ندارند مانند سولفات مس) استفاده نمود تا از خوردگی جلوگیری گردد.
البته بدون توجه به نوع زمین همواره استفاده از مواد کاهنده ی مقاومت الکتریکی زمین استاندارد توصیه می گردد ولی چنانچه قصد ایجاد پایانه ارت ( چاه ، میله ، مش...) در زمین های مرطوب را داریم، انواعی از مواد که جاذب رطوبت هستند( مواد کلی بیس مانند خاکهای معدنی ) کاربرد دارند. البته این بدان معنی نیست که انواع مواد با پایه کربن ( کربن بیس) کاربرد ندارند، بلکه ویژگی مقاوم بودن آنها در مقابل پوسیدگی سیستم ارت، علی الخصوص در نواحی مرطوب، بسیار جالب توجه است. از سوی دیگر چنانچه با منطقه خشک یا مرتفع مواجه هستیم استفاده از مواد جاذب رطوبت بازده بسیار پایینی دارد، چرا که این مواد عاقبت رطوبت خود را از دست می دهد، ممکن بواسطه جاذب بودن این اتفاق اندکی دیرتر رخ دهد ولی از دست دادن رطوبت اجتناب ناپذیر است و در نتیجه مقاومت سیستم بالا خواهد رفت، در چنین حالتی مواد با پایه کربن کاربرد وسیعی دارند، از آنجا که کربن به خودی خود رساناست، موضوع عدم وجود رطوبت خللی در عملکرد آن وارد نمی کند و پایانه (چاه) مقاومت پایین خود را حفظ می کند.
مواد کاهنده ی با پایه کربنی نسل جدیدی از مواد کاهنده هستند که بر پایه نیاز تعریف شده استاندارد و انطباق با آن طراحی و فرآوری شده اند. همانطور که از نام این مواد پیداست ، قسمت اصلی ماده ی کاهنده از عنصر کربن تشکیل شده است که به خودی خود بدون نیاز به رطوبت رساناست، ضمناٌ میل ترکیبی چندانی با عناصر موجود در خاک ندارد و در آب نیز نامحلول بوده و قابل شسته شدن نیست.
البته کربن به تنهایی قابلیت گذراندن آزمونهای ذکر شده در استاندارد را ندارد، از اینرو این ترکیبات با دارا بودن فرمول ویژه در برابر خورندگی مقاوم و همینطور عدم آلاینده محیط می گردند.
از آنجا که مواد کاهنده ی مقاوت زمین بر پایه کربن چسبندگی کمی به الکترود ارت دارند، هنگام مصرف با مقادیری سیمان و آب مخلوط می گردند تا چسبندگی خوبی بین آنها و الکترود ارت صورت گیرد و ضمنا بخاطر اثر پوشانندگی آنها، هر چه بیشتر از خوردگی جلوگیری کنند. لازم به ذکر است که آزمونهای استاندارد روی مخلوط نهایی (با حضور سیمان) انجام می گردد و منظور از مواد کاهنده آزمایش شده همان مخلوط نهایی است نه آنچه در بسته بندی عرضه می گردد.
بنتونیت یک ماده ی کاهنده ی غیر استاندارد است، در این خصوص می توان دلایل زیر را ذکر کرد:
بنتونیت ( تجاری) حاوی مقادیر فراوانی نمک است که خوردگی سیستم ارت را تسریع می کند.
بنتونیت یک ماده ی جاذب رطوبت است و در هنگام کمبود رطوبت مقاومت آن بسرعت افزایش می یابد و حتی بواسطه ی کاهش حجمی در هنگام خشک شدن، الکترود ارت را رها می کند، بنابراین اتصال درستی را بین صفحه ارت یا میله ارت و زمین برقرار نمی کند.
بنتونیت قابلیت گذراندن آزمون خوردگی بر طبق استاندارد را ندارد.
مزیت نسبی بنتونیت، ارزان بودن، در دسترس بودن و کاربری آن در مناطق مرطوب ( مانند نواحی شمالی کشور ) است.
نمک و زغال یک ماده ی کاهنده ی غیر استاندارد است، در این خصوص می توان دلایل زیر را ذکر کرد:
نمک و زغال حاوی مقادیر فراوانی نمک است که خوردگی سیستم ارت را تسریع می کند.
نمک و زغال حاوی مقادیر فراوانی نمک است که نمک آن توسط آبهای زیر سطحی شسته می شود و از بین می رود.نمک و زغال فاقد چسبندگی لازم به الکترود است بنابراین اتصال درستی را بین صفحه ارت یا میله ارت و زمین برقرار نمی کند.
پاسخ به این سئوال واضح است ، هنگامی که تعدادی از قابلیت ها در متن استاندارد بعنوان قابلیت ها یا آزمونهای کلیدی ذکر می گردند منظور آنست که ما درمعرض آسیب دیدن از همان ویژگی ها هستیم. مثلا هنگامی که مسئله حلالیت در آب یا اسید مطرح می گردد بدان معنی است که مواد غیر استاندارد توسط آیهای زیر سطحی شسته شده و حل می گردند و عملا پس از مدتی موادی باقی نخواهد ماند!
در مورد سایر ویژگیها نیز وضع به همین ترتیب است، پس در صورت استفاده نکردن از مواد کاهنده ی استاندارد در معرض خوردگی و فرسایش زودرس سیستم ارت، شسته شدن و از بین رفتن مواد کاهنده، تغییرات فصلی مقاومت سیستم زمین، آلایندگی خاک و آب و افزایش تدریجی مقاومت پایانه ارت هستیم.
این سئوال و پاسخ به آن نقش کلیدی در انتخاب مواد کاهنده بازی می کند. مواد کاهندی استاندارد قطعا از پوسیدگی و فرسوده شدن سیستم ارت جلوگیری می کند در حالیکه یک مواد کاهنده ی غیر استاندارد علاوه بر اینکه مانع خوردگی سیستم ارت نمی شود بلکه می تواند سرعت خوردگی و فرسایش سیستم را چند برابر کند!
مواد کاهنده غیر استاندارد حاوی مواد خورنده هستند، مثلا نمک و زغال حاوی مقادیر فراوانی نمک است که بسرعت مس را می خورد، بنتونیت ( از نوعی که به عنوان مواد کاهنده یا بنتونیت اکتیو عرضه می گردد ) نیز حاوی مقادیر زیادی نمک است این مطلب را می توان با حل کرد مقداری از آن در یک لیوان آب آزمود ، پس از آنکه رطوبت محلول تبخیر گردد لایه ای از نمک روی لیوان باقی می ماند! البته تنها نمک عامل خورندگی نیست بلکه خود بنتونیت خالص ( بدون نمک ) نیز ماده ای غیر استاندارد است چون قابلیت گذراندن تست خوردگی ذکر شده در استاندارد را ندارد.
مواد کاهنده ی استاندارد ویژگی ظاهری ندارد مگر آنکه بر روی بسته بندی آن علامت استاندارد درج شده باشد یا اینکه انطباق آن با استاندارد روی بسته بندی درج گردیده باشد. از دیدگاه استاندارد مشخصه اصلی مواد کاهنده علاوه بر تامین مقاومت الکتریکی کم ، خورنده نبودن ، پایداری شیمیایی بالا، شسته نشدن و نوسان کم مقاومت حاصله و عدم آلایندگی محیط زیست می باشد، که این ویژگیها بصورت بصری قابل تشخیص نیست بلکه با انجام آزمونهای شیمیایی خاص و در آزمایشگاههای معتبر قابل سنجش و تایید می باشد.
استاندارد IEC-62651-7 Ed: 2011 تحت عنوان : نیازمندیهای مواد کاهنده ی مقاومت الکتریکی زمین
استاندارد BS-50164-7 Ed: 2008 تحت عنوان : نیازمندیهای مواد کاهنده ی مقاومت الکتریکی زمین
متاسفانه این استاندارد ها تاکنون در کشورمان الزامی نگردیده است که البته می تواند بدلیل جدید بودن آنها باشد ، پیش از این در مراجع داخلی از قبیل نشریه 110 و مقررات ملی ساختمان و نشریات وزارت نیرو به وجود مواد کاهنده مقاومت الکتریکی زمین اشاره گردیده است ولی مشخصه یا ویژگی خاصی برای آن الزام نشده است و فقط انواع رایج قدیمی آن مانند نمک و زغال یا بنتونیت ذکر گردیده است.
اگر چه ممکن است محل اجرای پایانه ارت به دلیل بهره مند بودن از خاک مناسب ( مانند خاک رس) به صورت ذاتی قابلیت ایجاد پایانه ارت مناسبی را داشته باشد، باید در نظر داشت که تنها نیازمندی ما وجود یک مقاومت پایین نیست بلکه ماندگاری و پایداری سیستم ایجاد شده نیز یک نیاز است و عدم نوسان مقاومت حاصله نیز مد نظر می باشد. از آنجا که مقاومت الکتریکی پایین، معمولا در خاکهای مرطوب یا حاوی املاح زیاد حاصل می شود ، پایانه های ایجاد شونده در این نوع زمینها در معرض خوردگی می باشند بنابراین استفاده از مواد کاهنده ی استاندارد ( مقاوم در برابر خورندگی خاک) می تواند بسیار کارآمد باشد.
بنابراین چنانچه مقصود ما از ایجاد پایانه ارت یک امر موقت نباشد، اگر چه با خاک مناسبی از نظر الکتریکی مواجه باشیم بهتر است از مواد کاهنده استفاده کنیم و البته خاصیت کاهنده بودن الکتریکی که منجر به پایین آمدن مقاومت پایانه ارت در خاکهای بد و نامناسب می شود، ویژگی است که طبعا مورد توجه واقع می شود.
مقاومت ویژه ی الکتریکی خاک (Soil Resistivity) عبارت از میزان مقاومت حجم مشخصی از خاک در مقابل عبور جریان الکتریسیته از سطح مقطعی معلوم و متناسب با آن حجم می باشد و با واحد "اهم-متر" سنجیده می شود. به عبارت دیگر این ویژگی مشخصه مطلوب یا نا مطلوب بودن یک خاک از نظر رسانایی الکتریکی و در نتیجه استفاده از آن را برای احداث پایانه زمین(ارت) مشخص می کند.
از آنجا که منظور اصلی ایجاد پایانه زمین(ارت) تخلیه الکتریکی جریانهای نا خواسته می باشد، خاکهای دارای مقاومت ویژه الکتریکی پایین تر برای ایجاد پایانه زمین(ارت) مناسب تر می باشند ، از اینروست که ما برای کارگذاری الکترود زمین(ارت) مانند صفحه یا میله، بدنبال محل عمیق تر (مانند چاه) یا مرطوب تر (مانند فضای سبز) هستیم.
مقاومت ویژه خاکهای رسی ، مرطوب و حاوی نمک پایین است ، متقابلا مقاومت ویژه خاکهای خشک ، سنگلاخی و صخره ای زیاد است بنابراین برای احداث پایانه زمین مناسب نیستند. مقادیر تقریبی مقاومت ویژه ی الکتریکی خاک برای تعدادی از خاکهای رایج به نقل از استاندارد در جدول زیر آورده شده است:
مواد کاهنده ی مقاومت الکتریکی زمین را از چند دیدگاه مختلف می توان طبقه بندی کرد، ولی شناخته شده ترین نوع این طبقه بندی ها، بر اساس پایه شیمیایی (Base) مواد می باشد. از این دیدگاه مواد به گروه های زیر تقسیم می گردند:
• مواد با پایه خاکهای معدنی (Clay Based)
• مواد با پایه کربنی (Carbon Based)
• مواد با پایه پلیمری (Polymer Based)
• مواد با پایه فلزی ( Metal Based)
مواد کاهنده ی مقاومت الکتریکی زمین از نوع مواد با هدایت الکتریکی بالا هستند، در گذشته تنها ویژگی کاهش دادن مقاومت الکتریکی مورد توجه قرار گرفته بود بنابراین از ترکیباتی مانند نمک و زغال بسیار استفاده می شد و حتی استفاده از این ترکیبات به دستور العمل ها و اسپک های برخی از سازمانها نیز راه یافته بود. اما با گذشت زمان اثرات نامطلوب خوردگی، ناپایداری مقاومت و تغییرات فصلی آن و همینطور آلایندگی محیط زیست اهمیت خود را نشان داد. از آن پس طراحان به فکر استفاده از مواد جاذب رطوبت بر پایه خاکهای معدنی (Clay Based) افتادند که ساده ترین آنها خاک رس و بنتونیت سدیم بود. با پیشرفت دانش و مشخص شدن همه جوانب کاربری و نیازمندیهای عملکرد مواد کاهنده، عاقبت ویژگیهای مورد نیاز در قالب استاندارد تدوین گردید.
پس از انتشار استاندارد عملا کاربری مواد ذکر شده قبلی(مانند بنتونیت و نمک و زغال) بسیار محدود گردید چرا که این مواد در رده مواد غیر استاندارد قرار می گرفتند بنابراین نسل جدیدی از مواد کاهنده به عرصه بازار وارد گردید، که از مواد با پایه کربن (Carbon Based) می توان به عنوان رایج ترین آنها یاد کرد.
ویژگی اصلی مواد کاهنده استاندارد علاوه بر تامین مقاومت الکتریکی کم ، خورنده نبودن ، پایداری شیمیایی بالا، شسته نشدن و نوسان کم مقاومت حاصله و عدم آلایندگی محیط زیست می باشد.
LPZ oA
ناحيه حفاظت نشده در خارج از ساختمان /تاسيسات می باشد. در اين ناحيه هيچ حفاظتي در مقابل برخورد مستقیم صاعقه و همچنين هیچ تمهید حفاظتی در مقابل القای الکترومغناطیسی ناشی از تخلیه صاعقه انجام نشده است.
LPZ oB
این ناحيه توسط سيستم حفاظت از برخورد مستقیم صاعقه ( حفاظت پيراموني ) حفاظت شده است. در اين ناحيه هیچ تمهیدی جهت حفاظت در مقابل القای الکترومغناطیسی ناشی از تخلیه صاعقه انجام نشده است .
LPZ 1
ناحيه حفاظت نشده در خارج از ساختمان /تاسيسات می باشد. در اين ناحيه هيچ حفاظتي در مقابل برخورد مستقیم صاعقه و همچنين هیچ تمهید حفاظتی در مقابل القای الکترومغناطیسی ناشی از تخلیه صاعقه انجام نشده است.
LPZ oB
این ناحيه توسط سيستم حفاظت از برخورد مستقیم صاعقه ( حفاظت پيراموني ) حفاظت شده است. در اين ناحيه هیچ تمهیدی جهت حفاظت در مقابل القای الکترومغناطیسی ناشی از تخلیه صاعقه انجام نشده است .
LPZ 1
اين ناحيه شامل داخل ساختمان/ تاسيسات مي باشد . در این ناحیه احتمال وجود انرژی صاعقه به مقدار کم می باشد.
LPZ 2
ناحيه داخل ساختمان /تاسيسات می باشد. ولتاژ هاي فراتاخت/ضربه به ميزان كم وجود دارد.
LPZ 3
ناحيه داخل ساختمان/تاسيسات مي باشد. همچنين مي تواند تجهيزاتي باشند كه در داخل يك محفظه فلزي قرار گرفته اند ( مانند : تجهیزات داخل رك های فلزی) كه در اين ناحيه هيچ نفوذي از القای الکترومغناطیسی ناشی از تخلیه صاعقه وجود ندارد.
LPZ 2
ناحيه داخل ساختمان /تاسيسات می باشد. ولتاژ هاي فراتاخت/ضربه به ميزان كم وجود دارد.
LPZ 3
ناحيه داخل ساختمان/تاسيسات مي باشد. همچنين مي تواند تجهيزاتي باشند كه در داخل يك محفظه فلزي قرار گرفته اند ( مانند : تجهیزات داخل رك های فلزی) كه در اين ناحيه هيچ نفوذي از القای الکترومغناطیسی ناشی از تخلیه صاعقه وجود ندارد.
LPZ يكي از كار آمد ترين روشهاي حفاظت از ولتاژهای فراتاخت/ضربه مي باشد كه در استاندارد IEC 62305-4 مطرح گرديده است . در اين روش با كاهش تدريجي و مرحله اي ولتاژ هاي فراتاخت، تا رساندن آن به حد مناسب و بي خطر براي دستگاه ها ، تجهيزات برقي و الكترونيكي، از تخريب و صدمه ديدن اين تجهيزات جلوگيري مي گردد. برای این کار ساختمان ها/تاسيسات به نواحي حفاظتي صاعقه LPZ)) تقسيم مي گردند. در مرزهاي هر ناحيه ارستر هاي مناسب جهت جذب و تخليه ولتاژهاي فراتاخت/ضربه نصب مي گردند كه با همپتانسيل سازي موجب جلوگيري از آسيب ديدن تجهيزات مي شوند. ارسترهاي فوق بر طبق كلاس ها یا تيپهاي مختلف تعريف شده در استاندارد IEC 61643-11 انتخاب مي گردند.
• برخورد مستقیم صاعقه به ساختمان ها و تاسيسات
• برخورد مستقیم صاعقه به خطوط توزيع هوايي فشار ضعیف - LV
• ولتاژ هاي فراتاخت/ضربه ناشي از سوئيچينگ در سيستمهاي توزيع - LV
• القاي ولتاژ هاي فراتاخت از طريق تخليه صاعقه تا فاصله 2 کیلومتری ساختمان/تاسیسات
در مصارف مختلف حداکثر مقاومت الکتریکی سیستم زمین اغلب محصول محاسبه است و نمی توان قاعده کلی و فراگیری برای کلیه ی سیستمها، اعم از فشار ضعیف، متوسط و قوی ارایه نمود، ولی تعیین مقاومت برای بعضی از مصارف خاص بصورت قاعده ی کلی در آمده است که تعدادی از آنها بشرح زیر است:
· سیستم حفاظت در مقابل صاعقه: کمتر از 10 (ده) اهم
· نقطه ستاره مولد برق ( ترانسفورماتور قدرت) و هادی نول شبکه فشار ضعیف: کمتر از 2(دو) اهم
· بدنه تابلو ها و وسایل و ابزار برقی فشار ضعیف:
o در صورتیکه نول شبکه و بدنه وسایل هرکدام بصورت مستقل و جداگانه زمین شده باشند مقاومت مجاز سیستم زمین باید کوچکتر یا مساوی با 65(v) / IA باشد که در آن IA جریان عملکرد رله حفاظتی برای تاسیسات زمین شده می باشد.
o در صورتیکه نول شبکه و هادی بدنه هرکدام از وسایل از طریق شبکه (لوپ) اتصال زمین به هم متصل باشند، مقاومت مجاز سیستم زمین باید کوچکتر یا مساوی با UE / IA باشد که در آن UE اختلاف ولتاژ میان فاز و نول و IA جریان عملکرد رله حفاظتی برای تاسیسات زمین شده می باشد.
از آنجا که زمین الکتریکی بخشی از مدار است، مانند اتصال زمین نقطه ستاره (صفر) ترانسفورماتور ، مشخصات و ابعاد و طرح سیستم زمین الکتریکی، بر اساس اطلاعات و شرایط زیر تعیین می گردند:
• ماکزیمم شدت جریان اتصال کوتاه
• زمان قطع رله جریان زیاد شبکه
حداکثر مقاومت الکتریکی و حداقل سایز هادی حفاظتی (ارت) بر اساس اطلاعات فوق محاسبه و تعیین می گردد.از آنجا که در گذشته، لوازم و تجهیزات الکتریکی که نیاز به اتصال زمین دارند، از منابع متفاوت وکشور های مختلفی وارد کشور شده اند، هر کدام استاندارد خاصی را بدنبال خود وارد این عرصه نموده اند، به این دلیل مراجع و استاندارد های گوناگونی در کشور رایج گردیده است، از اینرو بهتر است در اینمورد به استاندارد ملی و بین المللی استناد گردد.
در مجموعه استاندارد های ملی ایران (ISIRI) استاندارد ویژه ای که بصورت مجزا و مستقل به مبحث طرح و اجرای اتصال زمین بپردازد، تا کنون تدوین نگردیده است اما سری استانداردهای ملی ایران شماره ی 1937 با عنوان " تاسیسات الکتریکی ساختمانها" از مباحث اتصال زمین (با مصارف الکتریکی) پشتیبانی می کند.تالیفات داخلی دیگری نیز وجود دارند که گرچه یک استاندارد ملی نیستند ولی رواج زیادی یافته اند و اغلب از آنها مانند یک استاندارد ملی یاد می شود، که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:
• سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور - نشریه 110
• مقررات ملی ساختمان ایران - مبحث سیزدهم
• توانیر - استاندارد سیستم اتصال زمین سیستم های توزیع
• شرکت مخابرات ایران- دستور العمل سیستم های زمین
• شرکت ملی نفت ایران- استاندارد سیستم های اتصال زمین
• شرکت ملی گاز ایران- استاندارد سیستم های اتصال زمین
از دیدگاه بین المللی، سری استاندارد های IEC-60364 با عنوان " تاسیسات الکتریکی ساختمانها" از بخشی عمده ای از این نیاز پشتیبانی می کند، نظر به سایر مصارف ارت در حوزه الکتریکال، استاندارد های دیگری از خانواده ی IEC ( استاندارد بین المللی صنعت برق) در این خصوص وجود دارند، که ذکر کلیه ی آنها امکان پذیر نیست. به همین ترتیب در خصوص سایر مصارف و نیازمندی های ارت مانند مخابرات، حفاظت در برابر صاعقه، شبکه های کامپوتری، تجهیزات و دستگاههای ابزار دقیق و ... استانداردهای متنوع دیگری وجود دارد که پرداختن به آنها نیازمند حوصله و صرف وقت زیاد است.
چنانچه الکترود اتصال زمین، یک الکترود ساده مانند میله یا صفحه ارت باشد، مقاومت حاصل را می توانم بر اساس فرمولهایی که در استانداردها آورده شده است محاسبه نمود. بعنوان یک مرجع خوب می توان از استاندارد EN BS 7430 یاد کرد.
بعنوان نمونه مقاومت یک چاه ارت صفحه ای از رابطه ی زیر محاسبه می گردد که در آن A مساحت یک روی صفحه مذکور و ρ مقاومت مخصوص الکتریکی زمین می باشد.
چنانچه پایانه زمین متشکل از یک الکترود ساده نباشد مثلاً مجموعه ای از میله ها در آرایش مربعی یا مثلث شکل باشد، در چنین حالاتی کماکان روابط ویژه ای برای محاسبه مقاومت وجود دارد ولی چنانچه سیستم پایانه زمین پیچیده تر باشد، دیگر رابطه ی مستقلی برای محاسبه آن وجود ندارد بلکه ابتدا باید پایانه را به چند جزء جداگانه و ساده ( قابل محاسبه) افراز نمود، سپس محاسبه را به صورت جداگانه انجام داد و نتیجه را با استفاده از روابط فیزیکی بدست آورد.
جهت محاسبات پیچیده تر و حالاتی که خاک دارای لایه های متفاوت باشد یا آرایش الکترود ها متفاوت باشد، می توان از نرم افزار های تخصصی که به همین منظور تهیه گردیده است، بهره جست.
چنانچه الکترود اتصال زمین، یک الکترود ساده مانند میله یا صفحه ارت باشد، مقاومت حاصل را می توانم بر اساس فرمولهایی که در استانداردها آورده شده است محاسبه نمود. بعنوان یک مرجع خوب می توان از استاندارد EN BS 7430 یاد کرد.
بعنوان نمونه مقاومت یک چاه ارت صفحه ای از رابطه ی زیر محاسبه می گردد که در آن A مساحت یک روی صفحه مذکور و ρ مقاومت مخصوص الکتریکی زمین می باشد.
چنانچه پایانه زمین متشکل از یک الکترود ساده نباشد مثلاً مجموعه ای از میله ها در آرایش مربعی یا مثلث شکل باشد، در چنین حالاتی کماکان روابط ویژه ای برای محاسبه مقاومت وجود دارد ولی چنانچه سیستم پایانه زمین پیچیده تر باشد، دیگر رابطه ی مستقلی برای محاسبه آن وجود ندارد بلکه ابتدا باید پایانه را به چند جزء جداگانه و ساده ( قابل محاسبه) افراز نمود، سپس محاسبه را به صورت جداگانه انجام داد و نتیجه را با استفاده از روابط فیزیکی بدست آورد.
جهت محاسبات پیچیده تر و حالاتی که خاک دارای لایه های متفاوت باشد یا آرایش الکترود ها متفاوت باشد، می توان از نرم افزار های تخصصی که به همین منظور تهیه گردیده است، بهره جست.
موضوع اول آنکه هر فلز، آلیاژ، ابعاد و اندازه و اتصالی مورد پذیرش استاندارد نیست، بلکه برای این اقلام شرایط و ویژگیهایی ذکر شده است که به تفکیک در استاندارد آمده است بعنوان مثال فلزات مورد پذیرش استاندارد، بعنوان الکترود دفن شونده در زمین به نقل از EN BS 7430 در جدول زیر نشان داده شده است :
موضوع دوم آنکه کیفیت و انطباق ملزومات، تعیین کننده طول عمر و کارایی سیستم ارت ایجاد شده می باشد، بدین معنی که کالای هر تولید کننده ی مدعی کیفیت ممکن است منطبق بر استاندارد نباشد.
از آنجا که استاندارد های ملزومات ارت کمتر شناخته شده و کمتر در اختیار همگان قرار دارد ، مصرف کنندگان این تجهیزات اغلب با کالای بد و خوب واقعی، ویژگیهای اصلی آنها و شاخص های ارزیابی استاندارد آنها آشنایی نداشته و معمولا به تبلیغات و نامهای تجاری توجه دارند، جالبتر آنست که حتی بعضی از تولید کنندگان این تجهیزات نیز از وجود استاندارد های مربوط به تولید این تجهیزات بی اطلاع هستند و بعضاً ابداعات غیر معتبری را از خود ارایه داده و روانه بازار مصرف نموده اند.
بعنوان مثالی از این ابداعات، می توان از مواد کاهنده ی مقاومت الکتریکی زمین با وضعیت خنثی (PH=7) یاد نمود، که تولید کننده ی آن، از این ویژگی بعنوان یک مزیت تبلیغاتی استفاده نموده است، اگر چه خنثی بودن شیمیایی در ابتدا منطقی به نظر می رسد، ولی با مراجعه به استاندارد مربوطه (BS-50164) متوجه می شویم که بدلیل احتراز از خوردگی، مواد کاهنده باید دارای PH بالاتر از 8 باشد.
مثال دیگر، استفاده از صفحه های فولادی مس اندود شده بعنوان پایانه ارت است، که تولید کننده، تحت نام صفحه ی اَتُمایز (Atomized) بعنوان یک مزیت تبلیغاتی، از اتصال ملوکولی بین مس و فولاد سخن می گوید و ارزان تر بودن کالا را در مقایسه با صفحه ی مسی به مشتری گوشزد می نماید. در صورتی که با مراجعه به استاندارد مربوطه (BS-50164)در می یابیم که چنین صفحه ای صراحتاً از سوی استاندارد مردود اعلام گردیده و فولاد روکش مس تنها برای الکترود های میله ای، آنهم با شرایط و ویژگیهای خاصی مورد پذیرش استاندارد است.
نهایتا آگاهی از ویژگیهای استاندارد ملزومات، می تواند به عنوان ابزاری قوی و قابل اتکا در اختیار انتخاب کننده قرار گیرد.
بسته به محل اجرای پایانه ارت و اینکه ویژگیهای خاک آن چگونه باشد، پایانه ارت ایجاد شده ممکن است در معرض خوردگی باشد، بنابراین، به توصیه ی استاندارد، استفاده از بعضی از ملزومات ارت استاندارد بر بعضی دیگر ارجحیت دارد، به عبارتی استفاده از بعضی فلزات و آلیاژها توصیه شده و بعضی دیگر توصیه نشده است. جدول زیر راهنمای بسیار خوبی در این خصوص است :
علامات اختصاری L1,L2,L3 برای نشان دادن فازها بکار می رود ، در بعضی متون از علایم R,S,T به این منظور استفاده گردیده است. برای نشان دادن نول ( نوترال) از علامتN و برای نشان دادن اتصال زمین ( ارت) از علامت PE و برای نشان دادن نول و ارت مشترک از علامت PEN یا NPE استفاده می گردد.
در خصوص انواع سیستم های ارتینگ، اختصارات TNC ، TNS و ... دارای معانی خاصی است و حکایت از اتصال یا عدم اتصال نقطه نوترال ( نقطه اتصال ستاره ای) ترانسفورماتور قدرت در سیستم های فشار ضعیف دارد. طبق تعاریف استاندارد DIN VDE 0100 این اختصارات به شرح زیر در جدول شماره یک ارائه شده است:
شرح مجزای هر کدام از این سیستم ها، با تصاویر مربوط به آن، در بخشهای بعدی آورده شده است.
نوع و ابعاد سیستم های ارتینگ رابطه مستقیم با مقاومت ویژه خاک محل اجرای آن دارد. در برخی موارد برای اندازه گیری میزان خورندگی زمین یک منطقه نیز می توان از مقاومت ویژه خاک آن منطقه استفاده نمود.واحد اندازه گیری مقاومت ویژه خاک اهم-متر (یا اهم-سانتی متر ) می باشد. اندازه مقاومت ویژه خاک می تواند از یک اهم-متر (آب دریا) تا چند میلیون اهم-متر (ماسه سنگ) تغییر یابد. جدول ذیل مقاومت ویژه خاک در زمین های مختلف را نمایش می دهد: (استاندارد IEEE 81)
در نمودار های ذیل اثرات نمک، دما و رطوبت بر مقاومت ویژه خاک نمایش داده شده است: (استاندارد IEEE 81)
معمولا لایه های مختلف زمین مقاومت های ویژه متفاوتی دارند. مقاومت ویژه خاک را می توان به روشهای نمونه برداری از خاک و اطلاعات زمین شناسی، روش 3 نقطه و روش چهار نقطه اندازه گیری نمود. روش چهار نقطه که خود به 2 روش ونر (Wenner) و روش اشلامبرگر (Schlumberger) انجام می پذیرد از روشهای دیگر از دقت بیشتری برخوردار بوده و رایج تر می باشند و با دستگاه های ویژه انجام می پذیرد.
کلیه روشهای مذکور با جزئیات کامل در استاندارد81 IEEE توضیح داده شده است.
با توجه به شکل 8 سیستم IT از نظر اتصال نول ثانویه ترانس به زمین، با چهار سیستم قبلی متفاوت است، بدین شرح که یا ثانویه ترانس اصلا به زمین وصل نیست و یا از طریق یک امپدانس بزرگ به ارت متصل است. بدین ترتیب عملاً هادی نولی از ترانس بسوی مصرف کننده گسیل نمی شود و تجهیزات دارای ارت محلی هستند.
با توجه به شکل 7 سیستم TT حاوی هادی نول N است، سپس در محدوده ی مصرف کننده بدنه ها به یک ارت PE مجزا متصل می گردند که این ارت با نول ترانس ارتباط الکتریکی ندارد و کاملاً از آن مستقل است. این سیستم با نام "ارت محلی" نیز شناخته می شود. همچنین نول ثانویه ترانس مستقیماً ارت شده است.
