روش های کاهش مقاومت خاک برای بهینه کردن سیستم اتصال به زمین

روش های کاهش مقاومت خاک برای بهینه کردن سیستم اتصال به زمین

چکیده :

یکی از مهمترین عوامل تاثیر گذار بر سیستم اتصال زمین، مقاومت مخصوص خاک می باشد، که با افزایش رطوبت محیط، وجود املاح نمک، قابلیت هدایت الکتریکی، فشرده شدن ذرات خاک و افزایش دما، رابطه معکوس دارد. از افزودنی هایی مانند بنتونیت، پلیمرهای جاذب رطوبت، کلرید سدیم، مارکونیت، جم( gem ) برای کاهش مقاومت خاک استفاده می شود. البته هر یک از مواد فوق به نسبتی باعث خوردگی الکترود می شوند و دارای پیامدهای زیست محیطی متنوعی می باشند. موادی چون gem و ultrafillو مارکونیت، مواد کربن دار متبلوری هستند که توسط موادی حاوی کمی سولفور و کلرید پوشانیده شده اند.

 روش های کاهش مقاومت خاک برای بهینه کردن سیستم اتصال به زمین

الف) استفاده کردن از چند الکترود به جای یک الکترود

استفاده از یک الکترود علاوه بر سادگی از نظر اقتصادی نیز مقرون به صرفه است. اما در بعضی مواقع یک الکترود نمی تواند مقاومت مطلوب را تامین کند، بنابراین میتوانیم از چند الکترود استفاده نماییم. با توجه به شکل ها اگر الکترود ها را به صورت آرایش مربعی قرار دهیم بطوری که تمام الکترود ها را به وسیله کابلی به یکدیگر متصل نماییم. میتوان تا حدی به مقاومت مورد نظرمان برسیم. دلیل استفاده از آرایش مربعی این است که به الکترود ها فضای مساوی اختصاص می یابد.

 

ب) استفاده از مواد شيميايی برای كم كردن مقاومت الكترود زمين

در مواردی كه نوع خاك منطقه به نحوی است كه الكترود احداث شده در آن دارای مقاومتی بيش از حد معمول شود با استفاده از مواد شيميايی مجاز می توان از مقدار مقاومت زمين كاست. عمل آوردن خاك به اين ترتيب، در مورد الكترودهای دفن شده به صورت افقی، قابل اجرا نمی باشد.

مواد شيميايی مورد استفاده نبايد دارای خاصيت خورندگی الكترود يا آلايندگی بيش از حد محيط زيست باشند.

از انواع موادی كه در عمل بيش از همه مرورد مصرف می باشند، عبارت است از:

-نمك طعام (سنگ)

-سولفات منيزيم

-سولفات مس

-خاكه ذغال چوب يا كك مخلوط با نمك

 

از مواد ذكر شده در بالا خاصيت خورندگی سولفات منيزيم كمتر ازهمه و نمک طعام ارزان تر از همه است.

به نظر می رسد مناسب ترين روش كم كردن مقاومت، همان روش معمولی يعنی استفاده از مخلوط يا لايه بندی خاكه ذغال و نمك طعام سنگ باشد.

مواد ديگری كه برای كاهش مقاومت زمين به كار می رود عبارتند از:

– پليمرهای جاذب رطوبت

– بنتونيت

– ماركونيت

-GEM

 

پليمرهای جاذب رطوبت

يكي از جديدترين روش های كاهش مقاومت زمين استفاده از پليمرهای جاذب رطوبت می باشد كه نسبت به انواع ديگر مواد كاهش دهنده مقاومت خاك، وابستگی كمتری به شرايط جوی و محيطی دارند و همچنين از خوردگی الكترود نيز جلو گيری می نمايد، انواع مختلفی از اين پليمر ها هم به صورت مصنوعی و هم به شكل طبيعی موجود می باشند، ولی برای سيستم های ارتينگ، پليمری مناسب است كه در برابر فعاليت های ميكروارگانيسمی موجود در آب از خود مقاومت بيشتري نشان دهد و در مقابل شرايط آب و هوايی و درجه حرارت دارای بخاطر خاصيت جذب رطوبت هميشه اطراف الكترود را مرطوب نگه می دارند.

بنتونيت

ماده طبيعی و كمی اسيدی می باشد، رس قهوه ای كمرنگی است كه به مقدار ۵ برابر وزن خود می تواند آب جذب نمايد و پس از آن تا ۳۰ برابر حجم اوليه اش فضا اشغال می كند اسم شيميايی آن سديم مونتموربنتونيت می باشد وقتی كه در محلی قرار بگيرد می تواند رطوبت را از خاك جذب نمايد و اين دليل اصلی استفاده از آن در اتصال به زمين می باشد. پر واضع است كه بتونيت به تثبيت مقاومت اتصال زمين در طی سال كمك شايانی می نمايد. مقاومت مخصوص اين ماده كم و در حدود ۵ اهم متر می باشد.

 

 بنتونیت

هر چند در شرايط آب و هوايی خشك ممكن است باعث ايجاد شكاف های در الكترود زمين بشود بنتونيت دارای خاصيت نيكسترويی نيز می باشد.

ماركونيت

ماركونيت ذاتا يك بتون رسانا است كه در آن تركيبات كربن دار جايگزين تركيبات طبيعی استفاده شده در مخلوط بتن شده است. ماركونيت با فلزات معينی موجب خوردگی كمی می شود. توسعه فرايند آن از سال ۱۹۶۲ شروع شد وقتی كه مهندسين ماركونی ماده ای را كشف كردن كه جريان الكتريسيته را ازطريق الكترون های آزاد(به جای يون ها) و خيلی بهتر عبورمی داد اين ماده كربن داربه شكل بلوری بوده و توسط موادی حاوی مقدار كمی سولفوروكلريد پوشانده شده است، در مدتی كه ماركونيت به شكل ژله ای می باشد كمی باعث خوردگی فلزات آهن و مس می شود ولی هنگامی كه بتون سفت می شود نه تنها خوردگی متوقف می گردد بلكه به عنوان يك لايه محافظ از الكترود زمين درمقابل مواد شيميای ديگر محافظت می كند، وقتی كه ماركونيت با بتون مخلوط می شود، مقاومت مخصوص آن به كمتر از ۰.۱ اهم متر می رسد. ماركونيت رطوبتش را حتی در شرايط آب و هوايی خشك حفظ می كند و در آب و هوای خشك می تواند جانشين خوبی برای بنتونيت باشد.

 

GEM

GEM

ماده ای است كربن دار كه برای سيستم های اتصال به زمين استفاده می شود. مقاومت مخصوص اين ماده ۰.۱۲ تا ۰.۱۸ اهم متر است (بيست برابر كمتر از بنتونيت) در مناطق خشك به خوبی می توان از آن استفاده كرد. اين ماده قابليت حل شدن بسيار پايينی دارد، تجزيه هم نمی شود. بر اثر مرور زمان فرسايش نمی يابد، به شارژ منظم و جايگزينی ممتد نيز نيازی ندارد، مشخصات شيميايی و فيزيكی اين ماده به شرح زير است:

*قابليت حل شدن آن در آب بسيار ناچيز است.

*چگالي اين ماده ۰.۹ است.

*داراي نقطه ذوب ۳۵۰۰ درجه سانتيگراد است.

*پودر بی بوی خاكستری رنگی است.

اين ماده حاوی سولفورو است. كه بصورت Nuisance Dust در اين ماده وجود دارد و بايد هنگام استفاده از آن حتما از ماسك های مخصوصی استفاده كنيم، قبل از مصرف اين ماده بايد كاملا خشك باشد. اين ماده هم از راه پوست نيز قابل جذب است، بنابراين پيشنهاد می شود در هنگام مصرف حتما مسائل ايمنی بطور كامل رعايت شود.

مواد ديگری هم وجود دارند كه به علت بالا بودن نسبی بهای آنها نسبت به موادی مانند نمک، مورد توجه قرار داده نشده اند.

 

چگونگی كاهش مقاومت خاک توسط مواد كاهش‌دهنده مقاومت خاک

1- مواد كاهش‌دهنده مقاومت زمين، دارای مقاومت ويژه بسيار كمی هستند همچنين اين موارد دور الكترود پيچيده شده، باعث افزايش سطح آن شده و به علت مقاومت ويژه كم باعث كاهش مقاومت الكترود می شود.

2- موارد كاهش‌دهنده مقاومت زمين با داشتن ذرات ريز در ميان خلل و فرج خاك پر شده و به دليل دارا بودن قابليت جذب رطوبت و انبساط بالا، سطح تماس الكترود و زمين را افزايش می دهند.

3- هنگامی كه در اطراف الكترود از مواد كاهش‌دهنده مقاومت زمين استفاده می شود در اطراف الكترود مايع الكتريسيته‌دار شروع به حركت می كند كه اين حركت باعث ايجاد لايه‌ای در اطراف الكترود می شود كه به آن لايه، لايه Permeation می گويند و يكی از مهمترين عوامل كاهش مقاومت خاك همين لايه Permeation است.

 

برای دیدن کلیپ آشنایی با مراحل نصب ارت با استفاده از مواد کاهنده ی مقاومت زمین کلیک کنید

نتیجه

مهمترین موضوعی که باید در طراحی و انتخاب اتصال زمین مد نظر قرار گیرد شرایط آب و هوایی محیط می باشد. طراح اتصال به زمین باید با توجه به شرایط محیطی و اتصال زمین نصب شده، دوره ی زمانی اندازه گیری مقاومت زمین را برای بهره بردار مشخص کند موضوعی که در حال حاضر جایگاهی در طراحی شبکه های توزیع ندارد. امروزه پیشرفت تکنولوژی یک محدودیت عمده به نام توسعه پایدار بر سر راه خود دارد آسایشی که تکنولوژی به انسان امروزی تبدیل می کند در مقابل مشکلاتی که برای او به وجود می آورد قابل ملاحضه نیست.

بنتونیت به عنوان یک ماده طبیعی مشکلات مذکور را برای محیط زیست به همراه نخواهد داشت از طرف دیگر قدرت جذب رطوبت بالا آن را به یک ماده مناسب برای کاهش مقاومت اتصال زمین تبدیل کرده است ولی موضوعی که باید مد نظر باشد این است که بنتونیت می تواند در شرایط آب و هوایی خشک آسیب های جدی به الکترود زمین وارد سازد.

با توجه به تحقیقات انجام شده و شرایط آب و هوایی ایران استفاده از موادی مانند مارکونیت ultrafill , gem و پلیمر های جاذب رطوبت به علت کاهش مقاومت مناسب و پایداری در برابر شرایط جوی و عدم خوردگی الکترود، به جای سیستم های اتصال زمین فعلی توصیه می شود.

 

 

 منابع

http://news.tavanir.org.ir

www.1001daneshjo.ir

 

 

 

 

  • ۱۳۹۴/۱۱/۱۳
  • 0
این مطلب را به اشتراک بگذارید
avatars
نویسنده : تیم تولید محتوای ایکهربا

نظرات خود را با ما درمیان بگذارید

محصولات مرتبط

مطالب مرتبط