چرا چاه ارت برای اتاق سرور مهم است

چاه ارت چیست؟

چاه ارت چاله ای است که بصورت عمقی در زمین حفر کرده تا جایی که به رطوبت نسبی خاک رسیده و در داخل آن از صفحه مسی که توسط سیم مسی به صفحه جوش خورده استفاده کرده و صفحه را بصورت عمودی ( به جهت بیشترین سطح تماس با خاک ) در چاه ارت قرار داده و اطراف صفحه از مواد بنتونیت پوشانده و سیم مسی را به بیرون چاه ارت کشیده و به تابلوی تست باکس برده و از آن جا به کلیه دستگاههای الکتریکی متصل می نمائیم.

در ابتدا ما باید یک مدار الکتریکی تولید کنیم که دارای پتانسیل صفر باشد. یا به عبارت دیگر مدار الکتریکی که مقاومت بسیار پایین و کوچکی داشته باشد.

یکی از روشهای تولید چنین مدار الکتریکی استفاده از چاه ارت می باشد.
سیستم ارت چیست؟

قبل از توضیح واژه چاه ارت باید به کلمه ارت پرداخت ،کلمه ارت (Earth)در علم مهندسی یعنی اتصال بدنه دستگاه الکتریکی به زمین می باشد، به عبارت دیگر به منظور حفاظت افراد و دستگاهها، در برابر اضافه ولتاژهای تولید شده در بدنه تجهیزات الکتریکی که باعث صدمه دیدن دستگاهها و افراد می شود، همچنین ولتاژهای بسیار زیاد و خطرناک ناشی از برخورد صاعقه با ساختمانها، باید به وسیله تجهیزاتی مستقیما در زمین خنثی شوند. به همین منظور استفاده از چاه ارت و سیستم ارت (Earth) لازم و ضروری است.

علل اجرا و ایجاد سیستم ارتینگ
الف – اتصال زمین (ارت) حفاظتی
ب – اتصال زمین (ارت) الکتریکی

ارت- سیستم ارت- علل ایجاد ارت

الف – در اتصال زمین (ارت) حفاظتی هدف ایمنی افراد که در حال کار کردن با دستگاه الکتریکی و ایمنی خود تجهیز الکتریکی می باشد. به عنوان مثال بارها شده است در آشپزخانه منازل به بدنه فلزی یخچال و ماشین لباسشویی دست زده اید و دچار الکتریسیته و برقگرفتگی ناچیز شده اید.علت این امر نشتی جریان و خاصیت میدان مغناطیسی دستگاه می باشد که بدنه فلزی دستگاه را اصطلاحا بار دار کرده است و در زمانی که شما به بدنه فلزی دستگاه در تماس قرار میگیرد جریان نشتی از طریق محل تماس وارد بدن و از طریق معمولا پا خارج می گردد، در این فرایند فرد دچار برقگرفتگی می شود.(ایمنی فرد دچار اختلال می شود)
این نشتی جریان خاصیت عایقی و الکتریکی دستگاه را نیز در طولانی مدت دچار عیب و نقص می نماید . ( ایمنی دستگاه دچار اختلال می شود )
ب – در اتصال زمین (ارت) الکتریکی هدف صحیح و درست کار کردن دستگاه الکتریکی است. به عنوان مثال مرکز ستاره ترانسفورماتور و ژنراتور در پست و نیروگاه باید اتصال به زمین شود. در غیر اینصورت هیچ وقت از سیم ارت به عنوان هادی برگشت نمی توان استفاده کرد.
به همین منظور جهت ایمنی افراد و ایمنی دستگاههای الکتریکی نیاز به اتصال به زمین ( ارت ) داریم.

چاه ارت چگونه کار می کند؟

برای پاسخ به این سوال باید اولا بدانیم مقاومت بدن انسان چند اهم است؟ ثانیا مقاومت چاه ارت باید چند اهم باشد ؟ ثالثا مدار الکتریکی در زمان ایجاد چاه ارت چگونه خواهد بود؟

بدن انسان با توجه به ویژگیهای فردی و شرایط فیزیکی و بیولوژیکی در افراد مختلف گوناگون است. (مرد یا زن بودن، بزرگ یا کوچک بودن)

اما بطور معمول این مقاومت چیزی در حدود 2500 الی 5000 اهم می باشد. البته توقع ما از ایجاد چاه ارت بدست آوردن مقاومت پائین در حد زیر دو اهم می باشد. (مطابق مبحث 13 نظام مهندسی و دستورالعملهای وزارت کار)

زمانی که دستگاه الکتریکی به چاه ارت متصل باشد و فرد بصورت اتفاقی با بدنه دستگاه در تماس قرار گیرد در هنگام نشتی جریان بوجود آمده در سطح دستگاه الکتریکی جریان می تواند از بدن فرد و یا از طریق چاه ارت مسیر خود را پیموده و به محل تولید (مسیر برگشت) خود بازگردد. از آنجا که جریان الکتریکی تمایل دارد مسیری را بپیماید که مقاومت پائینی داشته باشد ترجیح می دهد به جای عبور از بدن فرد که دارای مقاومت 2500 الی 5000 اهم می باشد مسیر خود را عوض کرده و از چاه ارت که مقاومتی در حدود زیر دو اهم دارد عبور نماید.و فرد در برابر خطر برقگرفتگی حفاظت می شود.
دلایل استفاده از چاه ارت و سیستم ارتینگ

چاه ارت-سیستم ارت

1 ـ حفاظت و ایمنی جان انسان
2 ـ حفاظت و ایمنی وسایل و تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی
3 ـ فراهم آوردن شرایط ایده‌ال جهت کار
4 ـ جلوگیری از ولتاژ تماس
5 ـ حذف ولتاژ اضافی
6 ـ جلوگیری از ولتاژهای ناخواسته و صاعقه

چاه ارت(earth) در مفهوم به معنی زمین است که نام دیگر آن سیستم اتصال زمین است.

سیستم اتصال به زمیندارای چاه ارت و سیم اتصال است . وظیفه چاه ارت وصل کردن هرگونه جریان الکتریکی به زمین است که این عملکرد بیشتر برای جلوگیری از برق گرفتگی صورت میگیرد.

به عبارتی بهتر با وصل کردن تمام دستگاه های برقی صنعتی , مخابراتی و خانگی  با سیم اتصال به چاه ارت یک سیستم ارتینگ را به وجود آورده ایم.

هدف از اجرای سیستم ارتینگ جلوگیری از نشتی جریان الکتریکی و مدارات الکتریکی و جلوگیری از برق گرفتگی است که این مسئله در صنعت برق امر مهم و ضروری به حساب می آید.

در وصل کردن چاه ارت جریان الکتریکی باید دقت قابل توجهی انجام شود گاها شده است که در مواردی این سیم اتصال را به جای نادرستی متصل کرده اند که کار بسیار پر خطر و کشنده ایی است.

درهنگام اتصال كامل سيم هاي فاز به سيم ارت فيوز مربوط به آن فاز عمل كرده و جريان را قطع مي كند ودر هنگام اتصال كامل سيم نول به سيم ارت اگر مدار ارتينگ داراي فيوز محافظ جان(FI)باشد،اين فيوز از 30 ميلي آمپر نشتي جريان به بالا را قطع مي كند وباعث قطع كامل جريان فاز و نول ميشود.

لازم به ذكر است كه سيم ارت و سيم نول به ظاهر از نظر اينكه بي برق هستند بسياربه يكديگر شبيه هستندولي در عمل دوسيم مستقل از هم وعملكردي متفاوت از يكديگر دارند, و هيچگاه نمي توان از يكي بجاي ديگري استفاده كرد.

سيستم ارتينگ امروزه كاربردي همانند خود برق را داراست و از اهميت بسيار ويژه اي برخوردار است.چنانكه در مخابرات به سيستمهاي ارتينگ بسيار حساس و دقيق براي جلوگيري نويز در شبكه نياز است و نيز در شبكه هاي انتقال و توزيع برق كاربرد فراوان دارد؛ شبكه هاي برق گير بدون سيم ارت عملا بلا استفاده هستند.

1- چاه ارت عمقی 2- چاه ارت سطحی

در چاه ارت عمقی به طور معمول یک چاه با عمق زیاد حفاری میشود و سیستم ارتینگ پیاده سازی میشود. البته در این روش باید بتوان در اطراف سایت امکان حفاری چاه با اعماق زیاد را داشته باشیم .

در چاه ارت سطحی زمانی که ما نمیتوانیم چاه با اعماق وسیع حفاری کنیم کاربرد دارد و معمولا تا عمق 80 سانتیمتر قابل انجام است.

شرایط استفاده از چاه ارت سطحی و روش راه اندازی آن

از نظر مکانی به مکان هایی که :

ـ حداقل فضایی باید در اطراف سایت وجود داشته باشد تا امکان اجرای چاه ارت سطحی ممکن باشد.

ـ از نظر ارتفاعی باید از سطح دریا پایین تر باشد.

ـ  اطراف سایت دارای پستی و بلندی های کمی باشد.

ـ بین دکل و سایت تقریبا یک فاصله ی زیادی وجود داشته باشد

هرچند که روش چاه ارت سطحی دارای مزایایی است اما اجرای ارت به روش های زیر دارای ارجحیت بیشتری است:

1-ROD 2-RING  3- پنجه اي (شعاعي)4-مختلط 5- حلزوني 6- الكتروشيميايي 7- شبكه اي

در سايتهاي کامپیوتری زمين مناسب از دو بابت حائز اهميت مي‌باشد :

الف ـ حفاظت در مقابل صاعقه و اضافه ولتاژها

ب ـ هم پتانسيل بودن تجهيزات نصب‌شده در سايت و كاركرد صحيح آنها بخصوص تجهيزات ديجيتال و انتقال ديتا با توجه به بكارگيري تجهيزات کامپیوتری جديد  لازم است به موضوع ارت و روش اجراي اصولي آن اهميت بيشتري داده شود تا در آينده از آسيب رسيدن به نيروي انساني و تجهيزات کامپیوتری پيشگيري شده و از عملكرد صحيح تجهيزات اطمينان داشته باشيم .

به منظور حفاظت افراد و دستگاهها ، اضافه ولتاژهاي توليد شده در بدنه كه باعث صدمه ديدن دستگاهها و افراد مي‌شود ، همچنين ولتاژهاي بسيار زياد و خطرناك ناشي از برخورد صاعقه با دكلهاي کامپیوتری را بايد در جايي خنثي نمائيم . به همين منظور استفاده از سيستم ارت و حفاظت از تجهيزات بسيار لازم و ضروري است بعلاوه با افزايش استفاده از سيستمهاي ديجيتالي و حساس ، لزوم بازنگري در طراحي ، نصب و نگهداري سيستمهاي حفاظتي گراندينگ وجود دارد. به طور خلاصه اهداف بكارگيري سيستم ارتينگ يا گراندينگ عبارتند از :

الف ـ حفاظت و ايمني جان انسان

ب ـ حفاظت و ايمني وسايل و تجهيزات الكتريكي و الكترونيكي

ج ـ فراهم آوردن شرايط ايده‌ال جهت كار

د ـ جلوگيري از ولتاژ تماسي

ه ـ حذف ولتاژ اضافي

و ـ جلوگيري از ولتاژهاي ناخواسته و صاعقه

ز ـ اطمينان از قابليت كار الكتريكي

چاه ارت را بايد در جاهايي كه پايين‌ترين سطح را داشته و احتمال دسترسي به رطوبت حتي‌الامكان در عمق كمتري وجود داشته باشد و يا در نقاطي كه بيشتر در معرض رطوبت و آب قرار دارند مانند زمينهاي چمن ، باغچه‌ها و فضاهاي سبز حفر نمود.

با توجه به مقاومت مخصوص زمين ، عمق چاه از حداقل 4 متر تا 8 متر و قطرآن حدودا 80 سانتيمتر مي تواند باشد. در زمين هايي كه با توجه به نوع خاك داراي مقاومت مخصوص كمتري هستند مانند خاكهاي كشاورزي و رسي عمق مورد نياز براي حفاري كمتر بوده و در زمينهاي شني و سنگلاخي كه داراي مقاومت مخصوص بالاتري هستند نياز به حفر چاه با عمق بيشتر مي باشد. براي اندازه گيري مقاومت مخصوص خاك از دستگاههاي خاص استفاده مي گردد. در صورتي كه تا عمق 4 متر به رطوبت نرسيديم و احتمال بدهيم در عمق بيشتر از 6 متر به رطوبت نخواهيم رسيد نيازي نيست چاه را بيشتر از 6 متر حفر كنيم . بطور كلي عمق 6 مترو قطر حدود 80 سانتيمتر براي حفر چاه پيشنهاد مي گردد. محدوده مقاومت مخصوص چند نوع خاك در جدول زير آمده است.

نوع خاك	مقاومت مخصوص زمين ( اهم متر )
باغچه‌اي	5 الي 50
رسي	8 الي 50
مخلوط رسي ، ماسه‌اي و شني	25 الي 40
شن و ماسه	60 الي 100
سنگلاخي و سنگي	200 الي 10000

 

ج ـ مصالح مورد نياز :مصالح مورد نياز و مشخصات آن براي اجراي چاه در جدول زير آمده است.

رديف	نوع جنس	توضيحات
1	سيم مسي نمره 50 متر	7 رشته
2	كابلشو نمره 50	جهت اتصال سيستم ارت به شينه داخل سايت
3	لوله پلي اتيلن 10 اتمسفر	براي ايجاد پوشش عايق روي سيم مسي در محوطه و محل تردد
4	شينه مسي به ابعاد 3*30*250 ميليمتر	براي نصب در داخل سايت و اتصال دستگاهها به آن
5	صفحه مسي 5.*50*50	مورد استفاده در چاه
6	بست سيم به صفحه مسي	به منظورمحكم كردن اتصال سيم روي صفحه مسي
7	بنتونيت اكتيو x كيلو	برای پرکردن چاه

نکته : صفحه مسي به ابعاد 5/.*40*40 سانتيمتر براي مناطق شمالي كشور و 5/0*50*50 سانتيمتر براي مناطق نيمه خشك مانند تهران و 5/0*70*70 سانتيمتر براي مناطق كويري استفاده شده باشد . از صفحه مسي با ضخامت 3 يا 4 ميليمتر نيز مي توان استفاده نمود.

د – اتصال سيم به صفحه مسي :
اتصال سيم به صفحه مسي بسيار مهم مي باشد و هرگز و در هيچ شرايطي نبايد اين اتصال تنها با استفاده از بست ، دوختن سيم به صفحه و يا … برقرار گردد.بلكه حتما بايد سيم به صفحه جوش داده شود و براي استحكام بيشتر با استفاده از 2 عدد بست سيم به صفحه بسته شده و محكم گردد.
براي جوش دادن قطعات مسي به يكديگر از جوش برنج يا نقره استفاده شود و در صورت عدم دسترسي به اين نوع جوش از جوش (Cad weld) استفاده گردد .

ه – حفر چاه ارت :
با توجه به شرايط جغرافيايي منطقه چاهي با عمق مناسب و در مكان مناسب (با توجه با راهنماي انتخاب محل چاه ارت ) حفر گردد. شياري به عمق 60سانتيمتر از چاه تا پاي دكل براي مسير سيم چاه ارت تا برقگير روي دكل همچنين براي سيم ارت داخل ساختمان حفر نمائيد. در صورتي كه مسير 2 سيم مشترك باشد بهتر است مسير دو سيم ايزوله گردند. همينطور مسير سيمها بايد كوتاهترين مسير بوده و سيم ميله برقگير و ارت حتي الامكان مستقيم و بدون پيچ و خم باشد و نبايستي خمهاي تند داشته باشد و در صورت نياز به خم زدن سيم در طول بيش از 50 سانتيمتر انجام گردد.

و – پر نمودن چاه ارت :
1-  حدود 20 ليتر محلول آب و نمك تهيه و كف چاه ميريزيم بطوريكه تمام كف چاه را در برگيرد بعد از 24 ساعت مراحل زير را انجام مي دهيم.
2-به ارتفاع 20 سانتيمتر از ته چاه را با خاك رس و يا خاك نرم پر مينمائيم.
3- به مقدار لازم (حدود 450كيلو گرم معادل 15 كيسه 30 كيلو گرمي)بنتونيت را با آب مخلوط كرده و بصورت دوغاب در مياوريم و مخلوط حاصل را به ارتفاع 20 سانتيمتر از كف چاه ميريزيم هر چه مخلوط حاصل غليظ تر باشد كيفيت كار بهتر خواهد بود.
4-صفحه مسي را به 2 سيم مسي نمره 50 جوش ميدهيم اين سيمها يكي به ميله برقگير روي دكل و ديگري به شينه داخل ساختمان خواهد رفت بنابراين طول سيم ها را متناسب با طول مسير انتخاب مي نمائيم.
5- صفحه مسي را بطور عمودي در مركز چاه قرار مي دهيم
6- اطراف صفحه مسي را با دوغاب تهيه شده تا بالاي صفحه پر مي نمائيم
7- لوله پليكاي سوراخ شده را بطور مورب در مركز چاه و در بالاي صفحه مسي قرار مي دهيم و داخل لوله پليكا را شن ميريزيم تا 50 سانتيمتر از انتهاي لوله پر شود اين لوله براي تامين رطوبت ته چاه مي باشد و در فصول گرم سال تزريق آب از اين لوله بيشتر انجام گردد. لازم بذكر است در مواردي كه چاه ارت در باغچه حفر شده باشد و يا ته چاه به رطوبت رسيده باشد و يا كلا در جاهايي كه رطوبت ته چاه از بالاي چاه يا از پايين چاه تامين گردد نيازي به قراردادن لوله نمي باشد .
8- بعد از قراردادن لوله پليكا به ارتفاع 20 سانتيمتر از بالاي صفحه مسي را با دوغاب آماد شده پر مينمائيم.
9-الباقي چاه را هم تا 10 سانتيمتر بر سر چاه مانده ، با خاك معمولي همراه با ماسه يا خاك سرند شده كشاورزي پر مي نمائيم و 10 سانتيمتر از چاه را براي نفوذ آب باران و آبهاي سطحي به داخل چاه با شن و سنگريزه پر مي نمائيم . روئ چاه مخصوصا در مواقعي كه از لوله پوليكا استفاده نمي گردد نبايد آسفالت شده و يا با سيمان پر گردد.
10-داخل شيار هاي حفاري شده را با خاك سرند شده كشاورزي يا خاك نرم معمولي و يا خاك معمولي مخلوط با بنتونيت پر نمائيد .

بنتونیت سوپر سدیم اکتیو کاهنده مقاومت الکتریکی زمین  TPN Earthing Bentonite که به  مواد کاهنده مقاومت زمین  Ground Enhancement Material نیز معروف هستند در پر کرده چاه ارت استفاده می گردد . از بنتونیت می توان به عنوان بکفیل (Backfill) در گودال های از پیش کنده شده برای نصب میله راد، یا در کانال های سطحی برای نصب الکترودهای افقی و یا در چاه های ارت برای نصب الکترودهای صفحه ای استفاده نمود.