الکترود زمین (۵ عامل موثر بر عملکرد این قطعه)

الکترود زمین قطعه ای است که از طریق هادی هایی که دارد به
سیستم برق ساختمان متصل می شود که به آن ها سیم های زمینی نیز می گویند.

تعدادی از آلیاژهای مختلف فلزی می توانند به عنوان الکترودهای زمینی عمل کنند که
متداول ترین آن ها در این مقاله مورد توجه قرار گرفته است و
شما می توانید با خواندن این پست اطلاعات مفیدی درباره الکترود زمین کسب کنید.

پس در ادامه با ما همراه باشید.

1# تعریف الکترود زمین (Ground electrode)

اتصال زمین برای محافظت از هرگونه تأسیسات الکتریکی در برابر تغییرات ناگهانی جریان های برق بسیار ضروری است.

الکترود زمین متشکل از یک میله فلزی است که در عمق مشخصی در زمین مدفون شده و
از طریق سیم زمین (معمولاً سیم مسی) به سیستم زمینی متصل می شود.

هدف این میله اتصال سیستم های الکتریکی به زمین در نقطه ای است که خاک مقاومت بسیار کمی را ارائه می دهد.

در نتیجه امکان عبور ایمن جریان خطا فراهم می شود.

چندین نوع مختلف الکترود زمینی وجود دارد که در بازار موجود است.

آن ها بر اساس نوع الکترود مورد استفاده، پیکربندی و طراحی متفاوت دارند.

انتخاب نوع خاصی از الکترود با استفاده از استاندارد خاص مورد تایید هر کشور انجام می شود.

2# الزامات مورد نیاز برای الکترودها و سیم های زمینی

آلومینیوم تمایل به خوردگی دارد و در سیم های زمینی نباید استفاده شود، مگر این که عایق بندی شوند.

رطوبت و نمک های معدنی ناشی از سنگ تراشی از دلایل عمده خوردگی آلومینیوم عایق بندی نشده است.

همچنین رسانای ضعیف تری نسبت به مس است.

سیم های آلومینیومی در سیستم های اتصال به زمین در برخی کشورها مانند کانادا مجاز نیستند.

از آن جا که الکترودهای زمینی عایق نیستند، هرگز نمی توانند از آلومینیوم ساخته شوند.

اگر بیش از یک الکترود وجود داشته باشد، آن ها باید با یک بلوک اتصال، به یکدیگر متصل شوند.

یک الکترود زمین اساساً به عنوان یک ماده رسانای خوب که با زمین در تماس است کار می کند.

اتصال خوب الکترودهای زمینی تخلیه ایمن و روان جریان از اتصالات زمین به زمین را تضمین می کند.

3# عوامل موثر بر عملکرد الکترود زمین

در زیر عواملی وجود دارد که بر عملکرد هر الکترود زمین تأثیر می گذارد:

1-3# مواد مورد استفاده در سیستم زمین

مواد مورد استفاده در سیستم اتصال زمین شامل خود الکترود زمین و سیم های اتصال دهنده آن است.

الکترودهای مختلفی در دسترس هستند؛ مانند:

• میله لوله
• مفتول لوله گالوانیزه (GI)
• صفحه مس

انتخاب الکترود به نوع کاربرد و مکان بستگی دارد.

استانداردها و قوانین محلی نیز بر انتخاب الکترودها تاثیر خواهد گذاشت.

2-3# مقاومت خاک

این یکی از مهمترین عواملی است که بر عملکرد سیستم زمین تأثیر می گذارد.

استانداردهای خاص کشور در مورد حداکثر مقدار مقاومت خاک وجود دارد که
باید هنگام انتخاب زمین در نظر گرفته شود.

(National Electric Code) NEC حداکثر مقاومت خاک را 25 اهم توصیه می کند.

با این حال، همیشه مطلوب است که این مقدار به حداقل برسد.

مقادیر تحمل نیز بسته به کلاس نصب برق (LV ،HV ،EHV) کاهش می یابند.

3-3# عمق الکترود زمین

مهم است که الکترودهای زمینی در عمق کافی درون توده زمین دفن شود.

عمق الکترود زمین بر اساس هر مکان و کیفیت خاک متفاوت است.

به طور معمول لایه خاک نزدیک به سطح زمین بیشترین مقاومت را دارد که
مقاومت خاک با پایین رفتن در اعماق زمین کاهش می یابد.

با توجه به این حقایق، معمولاً می توان الکترودهای زمینی را در اعماق 8 فوت تا 10 فوت دفن کرد که
مقاومت خاک در محدوده مجاز 2 تا 25 اهم باشد.

4-3# میزان رطوبت

میزان رطوبت در خاک به کنترل مقدار مقاومت خاک کمک می کند.

خاک خشک مقاومت بالاتری نسبت به خاک مرطوب دارد؛
زیرا مقدار رطوبت باعث افزایش الکترولیت ها در خاک می شود.

رطوب به نوبه خود یکی از مواد کاهنده مقاومت زمین به حساب می آید.

این یک روش معمول است که با استفاده از ابزارهای مختلف خارجی، سطح الکترود زمین را همیشه در حالت هیدراته نگه دارید.

به طور معمول در مورد الکترودهای زمینی از نوع میله ای، دهانه خارج از زمین با دستگاه قیفی شکل برای ریختن آب در داخل آن استفاده می شود.

همچنین ایجاد یک گودال مدور در اطراف میله الکترود زمین و پر کردن آن با مواد الکترولیتی مانند
سنگ نمک، ذغال سنگ و غیره یک روش معمول است.

این ترکیب به جلوگیری از تبخیر رطوبت خاک کمک می کند.

الکترود زمین در برخی موارد خاص که حفظ رطوبت و مقاومت خاک دشوار است،
با ترکیب شیمیایی تصفیه می شود که به حفظ رطوبت کمک می کند و
بنابراین از تبخیر آن به جو خارج جلوگیری می کند.

5-3# دمای خاک

دمای خاک نیز در مقاومت خاک تاثیر دارد.

با کاهش درجه حرارت خاک، مقاومت خاک افزایش می یابد.

در مناطق منجمد مقاومت خاک به میزان قابل توجهی بالاتر است.

4# طراحی سیستم زمین

سیستم زمین ساده شامل یک الکترود زمینی واحد است که به درون زمین رانده می شود.

استفاده از یک الکترود زمین رایج ترین شکل اتصال به زمین است و
در خارج از خانه یا محل کار شما یافت می شود.

سیستم های پیچیده زمین از میله های زمینی متعدد، شبکه های متصل، مش یا شبکه، صفحات زمینی و حلقه های زمین تشکیل شده است.

این سیستم ها معمولاً در پست های تولید برق، دفاتر مرکزی و سایت های برج سلولی نصب می شوند.

در طراحی سیستم زمین، سه متغیر وجود دارد که مقاومت زمین، سیستم زمین را تحت تأثیر قرار می دهد:

1. طول الکترود زمین
   یک روش بسیار موثر برای کاهش مقاومت زمین، هدایت عمیق تر الکترودهای زمینی است.
   هنگام نصب الکترود زمینی، تعیین مناطق سرد بسیار مهم است.
   این کار به این منظور انجام می شود که مقاومت زمین تا حد زیادی تحت تأثیر یخ زدگی خاک اطراف قرار نگیرد.
   با دو برابر کردن طول الکترودهای زمین می توانید ٪40 سطح مقاومت را کاهش دهید.
2. قطر الکترود زمین
   افزایش قطر الکترود زمین تأثیر بسیار کمی در کاهش مقاومت دارد.
   به عنوان مثال، شما می توانید قطر الکترودهای زمینی را دو برابر کنید و مقاومت شما فقط 10 درصد کاهش می یابد.
3. تعداد الکترودهای زمینی
   روش دیگر برای کاهش مقاومت زمین استفاده از چند الکترود زمینی است.
   در این طرح بیش از یک الکترود به زمین هدایت می شود و به طور موازی به هم متصل می شوند تا مقاومت کاهش یابد.
   برای موثر بودن الکترودهای اضافی، فاصله میله های اضافی حداقل باید با عمق میله رانده شده برابر باشد.
   بدون فاصله مناسب الکترودهای زمینی، حوزه های نفوذ آن ها قطع می شود و مقاومت کاهش نمی یابد.