آرایش‌های مختلف سیستم زمین (ارت)

۲. اتصالات سیستم زمین

اتصالات سیستم زمین که اغلب از آنها غفلت می‌شود، نقش بسیار مهمی بر عهده دارند. اتصالات انجام‌شده با جوش اگزوترمیک (که در ایران به غلط به کَدوِلد معروف شده! در حالی‌ که CADWELD نام یک برند است نه نام عمومی برای یک روش) این مزیت را دارند که نه باز شده و نه دچار خوردگی می‌شوند. البته ارتباطات مکانیکی مانند پیچ و مهره، کابلشو، کلمپ‌ها هم از حیث حفظ پیوستگی اجزاء سیستم زمین می‌توانند به کار روند. استاندارد IEEE Std. 837 اطلاعات تفصیلی در مورد اتصالات مطلوب برای سیستم زمین را بیان کرده است.

۳. الکترودهای طبیعی در ساختمان

الکترود زمین که وظیفه ایجاد ارتباط فیزیکی با کره زمین و انتشار جریان در آن را بر عهده دارد، به دو صورت می‌تواند وجود داشته باشد. الکترودهای طبیعی در ساختمان‌ها می‌تواند شامل موارد زیر باشد.

• لوله‌های فلزی آب مدفون‌شده در خاک
• اسکلت‌های فلزی ساختمان (به شرط ارتباط موثر با زمین)
• میلگردهای داخل بتن شالوده ساختمان

۴. الکترودهای مصنوعی

الکترودهای مصنوعی به‌طور عمدی و اختصاصی برای استفاده در سیستم زمین، نصب می‌شوند و ممکن است شامل هادی‌های تسمه‌ای و سیمی مسی، میله یا لوله‌های فولادی و مانند آن‌ها باشند. الکترود میله‌ای متداول‌ترین نوع در دنیا است.

۵. مقاومت الکترود نسبت به جرم کلی زمین

مقاومت الکترود نسبت به جرم کلی زمین (یا به‌اختصار، مقاومت الکترود)، وابسته به سطح الکترود و طول آن است. البته پارامتری مثل قطر الکترود میله‌ای، اگر دو برابر هم بشود تنها ۱۰٪ مقاومت را کاهش خواهد داد و لذا افزودن قطر با هدف کاهش مقاومت، صرفه اقتصادی ندارد. در حالی که دو برابر کردن طول میله، به لحاظ تئوری چیزی حدود ۴۰٪ مقاومت را کاهش می‌دهد. متداول‌ترین آرایش برای دستیابی به مقاومت مطلوب استفاده از الکترودهای میله‌ای متعدد موازی در عمق مناسب است.

۶. مقاومت مخصوص خاک

مقاومت مخصوص خاک که بر حسب اهم‌متر Ω.m یا اهم‌سانتی‌متر Ω.cm اندازه‌گیری می‌شود، نقشی مهم در کارایی عمومی سیستم زمین بر عهده داشته و باید پیش از طراحی سیستم مقدار آن تعیین شود. اندازه‌گیری مقاومت مخصوص خاک این امکان را به مهندس طراح می‌دهد که بهترین عمق و مناسب‌ترین محل را برای قرار دادن الکترود در درون زمین تشخیص دهد.

سیستم‌های زمین در قسمت اعظمی از طول عمرشان، حامل جریان‌های کوچک یا حتی صفر هستند، تا این که اتصال کوتاه یا صاعقه‌ای رخ دهد که منجر به عبور جریان‌های بزرگ باشد. در آن شرایط، تجهیزات و اجزاء سیستم زمین باید مانند روز اول نصب، وظیفه‌شان را انجام دهند. اغلب سیستم‌های زمین به گونه‌ای احداث می‌شوند که پس از اتمام مراحل نصب، دیگر امکان بازرسی و کنترل اجزاء آن‌ها بسیار مشکل یا غیر‌ممکن است. از آنجا که زمین نیز محیطی نامساعد و پر‌‌‌ آسیب است، انتخاب صحیح تجهیزات در هنگام نصب، بهترین و گاهی تنها راه برای اطمینان از صحت کار بلند‌مدت یک سیستم زمین خواهد بود.