مقایسه انواع مختلف الکترود زمین

در این مقاله توضیحاتی در مورد مقایسه انواع مختلف الکترود زمین ارائه می گردد.

مقایسه انواع مختلف الکترود زمین:

چه نوع الکترودهایی برای اتصال به زمین وجود دارد؟

اتصال زمین به عنوان فرآیندی تعریف می شود که در آن اتصال الکتریکی یک شی ء فلزی به زمین توسط یک سیستم الکترود زمین، برقرار می شود. مطابق با نیازمندی استاندارد الکتریکی ملی آمریکا، الکترودهای اتصال به زمین باید تحت آزمایش قرار گیرند تا تضمین شود مقاومت آن ها در برابر زمین کمتر از25 اهم باشد. توجه داشته باشید که الکترودهای آلومنیومی برای استفاده در فرآیند اتصال به زمین مجاز نیستند.

میله هدایت شده ( به زمین):

میله هدایت شده ( تک میله) استاندارد یا میله مس اندود از فولادی با طول 8 تا 10 فوت و پوشش 5 تا 10 میل از پوشش مس تشکیل شده است. این میله به عنوان رایج ترین وسیله اتصال به زمین شناخته می شود. میله هدایت شده از اوایل شروع کاربرد الکتریسیته مورد کاربرد قرار گرفته است، به طوری که تاریخ آن حتی به زمان بنجامین فرانکلین می رسد. معمولا هزینه میله های هدایت شده بالا نیست، اما سادگی نصب آنها به نوع خاک و زمینی وابسته است که بر روی آن نصب می شوند. معمولا فولاد استفاده شده در تولید یک میله استاندارد نسبتا نرم است. ممکن است در دو سر میله رشد اندازه میله را به شکل قارچ گونه مشاهده کنیم، به خاطر اینکه زمانی به میله نیرو وارد می شود و آن را به درون زمین هدایت می کنیمبا سنگ و صخره برخورد خواهد کرد. زمین های پر صخره مشکلاتی مانند رشد قارچ گونه سر میله را ایجاد می کنند، هدایت کردن میله ها به درون زمین دشوار خواهد شد. از آنجا که میله های هدایت شده دارای طولی بین 8 تا 10 فوت هستند معمولا نردبانی برای دسترسی به بالای میله مورد استفاده قرار می گیرد که می تواند یک مشکل ایمنی به وجود آورد. در بسیاری از مواقع سقوط هایی برای افرادی رخ داده است که سعی کرده بودند این میله ها را از روی یک نردبان به درون زمین هدایت کنند. کد الکتریکی ملی مشخص کرده است که میله ها باید حداقل دارای طول 8 فوت باشند و این 8 فوت باید بطور مستقیم با خاک در ارتباط باشد. یکی از سوء برداشت های رایج آن است که پوشش مسی بر روی یک میله استاندارد به دلایل الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد. اگر چه مس قطعا یک ماده هدایت کننده است اما هدف اصلی استفاده از آن فراهم کردن محافظت در مقابل فرسایش فولاد زیر است.

میله های پیشرفته:

میله های پیشرفته گونه های مهندسی شده میله استاندارد هستند که چندین بهبود کلیدی در آنها پیاده سازی می شود. با توجه به آنکه این میله ها مقاومت فیزیکی پایین تری از خود نشان می دهند، در نتیجه می توان به سرعت آن ها را در محیط های مناسب تر نصب کرد. طراحی مدولار این میله ها می تواند حوادث را در زمان نصب کاهش دهد. مساحت سطحی بزرگتر می تواند هدایت الکتریکی بین خاک و الکترود را بهبود بخشد. میله های پیشرفته معمولا با استفاده از یک سوراخ کن ضربه ای استاندارد به درون زمین هدایت می شوند. این اقدام به مقدار قابل توجهی زمان نصب را کاهش می دهد. معمولا نوک میله های پیشرفته از کربید ساخته شده و مشابه با یک مته سنگ بری عمل می کند و در نتیجه میله می تواند با راحتی بیشتری از درون صخره عبور کند. میله های پیشرفته دارای ماهیت مدولار هستند و با طول  متر طراحی میشوند. این میله ها دارای اتصالات دائمی و غیر قابل بازگشت بوده و در نتیجه اپراتور می تواند به شکل ایمن آنها را بر روی زمین نصب کند.

صفحات زمین:

معمولا از صفحات نازک مس است که برای اتصال زمین استفاده می شود. در صورتی که جنس صفحه از مواد آهنی بوده ضخامت آن باید 20/0 اینچ و اگر مواد غیر آهنی بود ضخامت باید 060/0 اینچ باشد.صفحات اتصال به زمین باید حداقل 30 اینچ زیر سطح زمین قرار داده شوند.

اتصال زمین یوفر یا الکترودهای محصور شده در بتن:

در گذشته، زمین های یوفر الکترودهای مسی بودند که در درون یک حصار بتنی اطراف انبارهای مهمات قرار می گرفتند. امروزه زمین های یوفر به شکل زیر تعریف می شوند: هر الکترود محصور شده در بتن مانند میلگرد در فونداسیون ساختمان که برای اتصال به زمین استفاده می شود یا یک سیم یا مش سیمی که در بتن قرار دارد را زمین یوفر می گویند.  

الکترود محصور شده در بتن:

استاندارد ملی آمریکا مشخص کرده است که در الکترودهای محصور شده در بتن باید از یک سیم مسی استفاده کرد که حداقل دارای طول 6 متر بوده و توسط حداقل 5 سانتی متر بتن محصور شود. مزایای این الکترودها آن است که به مقدار قابل توجهی مساحت سطحی و درجه تماس با خاک اطراف را افزایش می دهند. با وجود این، ناحیه اثر افزایش پیدا نمی کند و در نتیجه مقاومت در برابر زمین اندکی نسبت به سیم بدون بتن کمتر خواهد بود.

اتصال زمین یوفر با فونداسیون ساختمان:

می توان از زمین های یوفر یا فونداسیون های ساختمان استفاده کرد. در صورتی که بتن با زمین تماس مستقیم داشته باشد یعنی میلگرد دارای حداقل قطر 5/. اینچ بوده و اتصال فلزی مستقیمی بین هادی های زمین و میلگرد دفن شده در بتن وجود داشته باشد. لوله های آب در طول زمان به شکل گسترده به عنوان یک الکترود اتصال به زمین مورد استفاده قرار گرفته اند. اتصالات لوله آب قابل آزمایش نیستند و به دلیل کاربرد پوشش تار و اتصالات پلاستیکی، قابل اطمینان نخواهد بود.

الکترود الکترولیتی:

الکترود الکترولیتی به شکل ویژه برای برطرف کردن معایب دیگر الکترودهای اتصال به زمین طراحی شد. این الکترود اتصال به زمین فعال از یک شفت مسی خالی تشکیل شده است که با نمک های طبیعی زمین و خشک کننده هایی پر می شود که رطوبت هوا را جذب می کنند. رطوبت با نمک ها ترکیب شده و یک محلول الکترولیت تشکیل می دهد که به طور مداوم به درون مواد پرسازی اطراف نفوذ کرده و آن ها را مرطوب نگه داشته و محتوای یونی بالایی فراهم می کند. الکترود الکترولیتی داخل یک حفره نصب شده و با مواد خاص رسانا پر می شود. این ماده ویژه از الکترود در مقابل فرسایش محافظت کرده و هدایت پذیری آن را بهبود می بخشد. محلول الکترولیت و ماده پرسازی همراه با هم اتصالی قوی بین الکترود و خاک اطراف فراهم می کنند که تاثیرات دما، محیط و فرسایش در آن وجود ندارد این الکترود فعال به عنوان تنها الکترود فعالی در نظر گرفته می شود که همراه با گذشت زمان بهبود پیدا می کند. در گونه های الکترود دیگر، با تغییر فصل و گذشت زمان مقدار مقاومت در مقابل زمین سریع افزایش پیدا می کند. عیب این الکترودها هزینه نصب و هزینه خود الکترود است.

منبع: ایستگاه برق

(استفاده از مطالب با ذکر منبع لینکدار مجاز است)