چاه ارت

چاه ارت یک سیستم الکتریکی است که جریان‌های ناخواسته را به زمین هدایت می‌کند و از برق‌گرفتگی و خطرات ناشی از آن جلوگیری می‌نماید. چاه ارت در صنایع، ساختمان‌ها، مخابرات و تجهیزات الکترونیکی کاربرد دارد. گروه مهندسان شهر در اینجا به بررسی مزایا، کاربردها و روش‌های اجرای چاه ارت خواهد پرداخت.

مزایای چاه ارت:

حفظ جان افراد در برابر برق‌گرفتگی: زمانی که دستگاه الکتریکی به چاه ارت متصل باشد و فرد به صورت اتفاقی در هنگام نشتی جریان به وجود آمده در سطح دستگاه الکتریکی با بدنه دستگاه در تماس قرار گیرد، جریان می‌تواند از بدن فرد یا از طریق چاه ارت مسیر خود را پیموده و به محل تولید خود (مسیر برگشت) بازگردد. از آنجا که جریان الکتریکی تمایل دارد مسیری را بپیماید که مقاومت پایینی داشته باشد ترجیح می‌دهد به جای عبور از بدن فرد که دارای مقاومت 2500 الی 5000 اُهم است، مسیر خود را عوض کرده و از چاه ارت که مقاومتی در حدود زیر دو اُهم دارد عبور نماید و فرد در برابر خطر برق گرفتگی حفاظت می‌شود.

حذف ولتاژ اضافی و جلوگیری از افزایش ناگهانی ولتاژ: چاه ارت باعث می‌شود که ولتاژ‌های بالاتر از حد مجاز که به دلایل مختلف مانند صعقات، تغذيۀ نامناسب، تغييرات شبكۀ قدرت، تغييرات جذب بار و … در سامانۀ قدرت پيش آيند، به زمین منحصر شوند و سطح ولتاژ را در حالات عادي نگه دارند.

جلوگیری از خراب شدن وسایل الکتریکی و حفاظت از آن‌ها در برابر صعقات، اضافۀ بار و نشت جریان الکتریکی: چاه ارت باعث می‌شود که جریان‌های ناخواسته که ممکن است باعث ایجاد گرما، آتش‌سوزی، انفجار و خرابی تجهیزات شوند، به زمین منتقل شوند و از صدمه رسیدن به وسایل الکتریکی جلوگیری کنند.

حذف نویز و عملکرد بهتر تجهیزات الکترونیکی و منحرف کردن امواج مزاحم RF از سیستم‌ها و گیرنده‌های رادیویی و مخابراتی: چاه ارت باعث می‌شود که نویز‌های الکترومغناطیسی که ممکن است تاثیر منفی بر عملکرد تجهیزات الکترونیکی داشته باشند، به زمین خنثی شوند و از تداخل بین سامانه‌های رادیویی و مخابراتی کاسته شوند.

چاه ارت و کاربرد آن:

در ساختمان‌ها و تمام مکان‌هایی که از جریان برق استفاده می‌کنند. در این موارد چاه ارت باید با رعایت استانداردهای ملّي ساختمان (بخش هفدهم) و استانداردهای بین‌المللي IEC 60364-4-41، IEC 60364-5-54 و IEC 60364-6-61 اجرا شود.

در سامانۀ قدرت برق برای جلوگیری از نويز در شبكۀ انتقال و توزيع برق. در این موارد چاه ارت باید با رعایت استانداردهای IEEE Std 80، IEEE Std 81، IEEE Std 142 و IEEE Std 519 اجرا شود.

در سامانۀ مخابرات برای جلوگیری از نويز در خطوط انتقال داده. در این موارد چاه ارت باید با رعایت استانداردهای ITU-T K.12، ITU-T K.17، ITU-T K.20، ITU-T K.21، ITU-T K.27، ITU-T K.44 و ITU-T K.45 اجرا شود.

در سامانۀ کامپيوتري برای جلوگیری از نويز در دستگاه‌های الکترونيكي. در این موارد چاه ارت باید با رعایت استانداردهای ANSI/EIA/TIA-607، ANSI/EIA/TIA-568-B، ANSI/EIA/TIA-569-A و ANSI/EIA/TIA-942 اجرا شود.

انواع الکترود:

الکترودهای صفحه ای: این نوع الکترودها از صفحات فلزی مانند مس یا آهن گالوانیزه تشکیل شده‌اند که به صورت افقی یا عمودی در زمین قرار می‌گیرند. این الکترودها برای سامانه‌های دارای جریان ناخواسته بالا و نیاز به مقاومت پایین مناسب هستند.



الکترودهای قائم: این نوع الکترودها از میله‌های فلزی مانند فولاد مس پوش یا گالوانیزه تشکیل شده‌اند که به صورت عمودی در زمین فرو می‌روند. این الکترودها برای سامانه‌های کم توان و دارای جریان ناخواسته کم مناسب هستند.



الکترودهای افقی: این نوع الکترودها از حلقه‌های فلزی مانند مس یا آلومینیوم تشکیل شده‌اند که به صورت افقی در زمین قرار می‌گیرند. این الکترودها برای سامانه‌های دارای جریان ناخواسته بالا و نیاز به مقاومت پایین مناسب هستند.



الکترود بتن مسلح: این نوع الکترود از شمع‌های بتن مسلح تشکیل شده‌اند که در شالوده‌های ساختمان استفاده می‌شوند. این الکترود برای سامانه‌های دارای جریان ناخواسته بالا و نیاز به مقاومت پایین مناسب هستند.

ظوابط قانونی چاه ارت:

ظوابط قانونی چاه ارت ممکن است بستگی به نوع کاربرد، محل اجرا و استانداردهای مربوطه داشته باشد. برخی از قوانین و آیین‌نامه‌های کلی که ممکن است در اجرای چاه ارت مورد توجه قرار گیرند عبارتند از:

1-قوانین و آیین‌نامه‌های سیستم ارتینگ، صاعقه گیر و تاسیسات الکتریکی در ساختمان‌ها که توسط مقررات ملی ساختمان (مبحث سیزدهم) و استانداردهای بین‌المللي IEC 60364-4-41، IEC 60364-5-54 و IEC 60364-6-61 پوشش داده شده‌اند که عبارتند از:

طبق بند 13-4-3-1-ج مبحث سیزدهم مقررات ملی برای مشترکان یا کنتور های پیش از 60آمپر سه فاز یا مجموعه ای از کنتورها با مجموع جریان بیش از 60 آمپر در هر فاز ضروری است .
مطابق بند پ- 1-4-7-1 مبحث 13 استفاده از آرماتورهای فونداسیون برای هم بندی اصلی ساختمان به سیستم زمین الکتریکی ضروری است. هم بندی فوق علاوه بر اثر هم پتانسیل سازی، تأثیر قابل ملاحظه ای در کاهش مقاومت زمین دارد.
از چاه زمین برای فاضلاب استفاده نگردد که این امر در مقررات ملی 13 پ 1-9-5 یادآوری 5 ذکر شده است و علت آن این است مواد اسیدی روغنی، کف جوهرنمک مس را تخریب می کند و الکترولیتی را پائین می آورد.
 
مطابق مبحث ۱۳ مقررات ملی ساختمان برای دریافت کنتور برق نیاز به تجهیز چاه ارت استاندارد و زیر ۲ اهم می باشد که مورد تایید ناظران ساختمانی باشد
 
روش های اجرای چاه ارت مورد تایید سازمان نظام مهندسی :
الکترود قائم (الکترود میله ای )
الکترود صفحه ای
الکترود افقی (سطحی)
الکترود بتن مسلح

2-قوانین و آیین‌نامه‌های سیستم ارتینگ، صاعقه گیر و تاسیسات الکتریکی در سامانۀ قدرت برق که توسط استانداردهای IEEE Std 80، IEEE Std 81، IEEE Std 142 و IEEE Std 519 راهنمایی شده‌اند.
3-قوانین و آیین‌نامه‌های سیستم ارتینگ، صاعقه گیر و تاسیسات الکتریکی در سامانۀ مخابرات که توسط استانداردهای ITU-T K.12، ITU-T K.17، ITU-T K.20، ITU-T K.21، ITU-T K.27، ITU-T K.44 و ITU-T K.45 تعیین شده‌اند.
4-قوانین و آیین‌نامه‌های سیستم ارتینگ، صاعقه گیر و تاسیسات الکتریکی در سامانۀ کامپيوتري که توسط استانداردهای ANSI/EIA/TIA-607، ANSI/EIA/TIA-568-B، ANSI/EIA/TIA-569-A و ANSI/EIA/TIA-942 مشخص شده‌اند.

برای رعایت ظوابط قانونی چاه ارت، لازم است که پروژۀ اجرای چاه ارت را با رعایت استانداردهای مورد نظر و با همکاری شرکت‌های مجاز و متخصص در این زمینه انجام داد. همچنین باید با توجه به نوع فعالیت و محل پروژۀ خود، از مجوز‌های لازم از سازمان‌های ذیربط تأمین نمود.

چگونه یک چاه ارت را تست کنیم؟

روش دو پین: در این روش، یک سیم از چاه ارت به دستگاه ارت تستر وصل می‌کنید و یک سیم هم از سیم نول یا ارت گسترده به دستگاه می‌آورید و دستگاه را در حالت دو پین قرار می‌دهید و تست را انجام می‌دهید. این روش ساده است ولی دقت کمتری دارد.

روش سه پین: در این روش، یک سیم از چاه ارت به دستگاه ارت تستر وصل می‌کنید و دو الکترود فلزی را به فاصله‌های مناسب در خط عمود بر جهت جریان برق قرار می‌دهید و به دستگاه متصل می‌کنید. سپس با تغییر فاصله الکترودها، مقاومت چاه ارت را با استفاده از فرمول R=2πL/ln2L/a محاسبه می‌کنید. این روش دقت بالاتری دارد.

روش کلاسپ: در این روش، یک کلاسپ فلزی که حاوی چندین الکترود است را به صورت حلقوی در اطراف چاه ارت قرار می‌دهید و به دستگاه ارت تستر متصل می‌کنید. سپس با تغییر قطر حلقۀ کلاسپ، مقاومت چاه ارت را با استفاده از فرمول R=​2πL/ln8L/d​ محاسبه می‌کنید. این روش بدون نیاز به کوبیدن الکترود در زمین است.