بررسی خصوصیات الکترودهای متداول و مقاومت آن‌ها

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: الکترودهای اتصال به زمین را می‌توان به دو دسته اصلی تقسیم کرد:

-الکترودهای مصنوعی، و
-الکترودهای موجود یا طبیعی

الکترودهای مصنوعی
الکترودهای مصنوعی آنهایی هستند که فقط با هدف ایجاد اتصال به زمین برای تاسیسات الکتریکی نصب  می‌شوند.
الکترودهای مصنوعی را، از نظر نحوه استقرار آن‌ها در زمین، می‌توان به سه گروه تقسیم نمود:
- الکترودهای صفحه‌ای
- الکترودهای قائم
- الکترودهای افقی

الکترودهای موجود
الکترودهای موجود آنهایی هستند که با هدفی دیگر درزمین نصب شده اند و ممکن است در صورت وجود شرایط لازم برای ایجاد اتصال به زمین از آن‌ها به عنوان الکترود استفاده کرد.
الکترودهای موجود شناخته شده به قرار زیر می‌باشند:
- غلافهای هادی کابل‌ها
- اجزای فلزی سازه‌ها
- سپرهای فلزی و میلگردهای شمعهای بتنی
- لوله کشی آب
- لوله کشی‌های فلزی دیگر
- هر گونه تاسیسات زیرزمینی فلزی که در تماس با زمین بوده ومانعی برای استفاده از آن به عنوان الکترود زمین وجود نداشته باشد.

الکترودهای صفحه‌ای کم عمق
درمناطقی از دنیا که بطور کلی جوی نمناک دارند، استفاده از الکترودهای صفحه‌ای عمیق مرسوم نیست، زیرا علت اصلی دفن صفحه الکترود در عمق بیشتر دستیابی به نم بیشتر و مقاومت ویژه کمتر زمین است. دراین گونه مناطق، الکترود‌ها معمولاً از مس با ضخامت حداقل ۲ میلیمتر یا آهن گالوانیزه گری با ضخامت حداقل ۳ میلیمتر است. در انگلستان جنس صفحه مورد استفاده برای این الکترود‌ها معمولاً چدن موجدار یا دنده دار است به ضخامت حداقل ۱۲ میلیمتر و به ابعاد ۲، ۱ × ۲، ۱ متر.

اتصال هادی زمین به صفحه زمین باید دست کم در دو نقطه مجزا انجام و برای هادی زمین و صفحه الکترود از دو جنس مختلف، محل اتصال‌ها با ماده‌ای قیر مانند اندود شود تا این نقاط از عوارض الکترولیتی در امان بماند. در مواردی که امکان خوردگی سریع هادی زمین وجود داشته یا هادی زمین با مقطع کم انتخاب شده باشد، توصیه می‌شود هادی زمین از نوع عایقدرا باشد تا از خوردگی سریع آن دراثر عوارض الکترولیتی پیشگیری شود. البته در این صورت سهم هادی لخت در کم کردن مقاومت زمین از دست خواهد رفت.
اگر یک الکترود صفحه‌ای مقاومت لازم را ارائه نداد، میتوان از چند صفحه به صورت موازی استفاده کرد. برای رسیدن به حداقل مقاومت با صفحات موازی، قاعدتاً لازم است حداقل فاصله الکترود‌ها نسبت به هم ۱۰ متر، ولی با توجه به عمق کم دفن، حداقل فاصله موثر آن‌ها را می‌توان حتی تا ۲ متر تقلیل داد. در این صورت مقاومت مجموعه دو صفحه نسبت به مقدار بدست آمده از محاسبه (با استفاده ار رابطه بالا)، بیش از حدود ۲۰ % تفاوت نخواهد داشت.
توصیه بعضی مقامات دیگر برای حفظ مقاومت الکترود‌ها در حد معقول این است که هنگام نصب چند الکترود صفحه‌ای به صورت موازی، فاصله‌ای به مقدار سه برابر بزرگترین بعد صفحه، بین آن‌ها برقرار شود.
در مورد بعضی از لایه‌های خاک با مقاومت ویژه زیاد، آماده سازی محل دفن الکترود بجا خواهد بود.

الکترودهای صفحه‌ای عمیق
در بالا گفته شد که علت دفن الکترود در عمق زیاد (بیش از حدود ۳ متر)، رسیدن به لایه‌های نمناک زمین با مقاومت ویژه کمتر است.
بدیهی است که دفن صفحه درعمق زیاد علاوه بر تحمیل مخارج اضافی اولیه، این اشکال را در بر دارد که برای کم کردن مقاومت از راه دفن بیش از یک صفحه، لازم خواهد بود فاصله این صفحات نسبت به هم خیلی بیشتراز ۲ متر و یا سه برابر بزرگترین بعد صفحه – که در بالا برای صفحات کم عمق گفته شده است- باشد.
از طرف دیگر قسمت قاءم الکترود باید به حساب آورده شود که در کم کردن مقاومت آن نقش عمده دارد و در واقع عکس مقاومت کل تقریباً برابر مجموع عکس دو مقاومت صفحه‌ای و قائم (سیم اتصال) خواهد بود.

با بالا رفتن دستمزد‌ها در سالهای اخیر، مخارج نصب الکترودهای عمیق صفحه‌ای زیاد شده است و شاید موقع آن فرا رسیده باشد که تجدید نظر عمده‌ای درانتخاب نوع الکترود متداول به عمل آید. بدیهی است که در این امر پیش قدمی عوامل وزارت نیرو مطلوب خواهد بود.

الکترودهای قائم
الکترودهای قائم از متداول‌ترین نوع الکترود می‌باشند مخصوصاً در مواردی که فضای افقی کافی در دسترسی نباشد یا برای کم کردن مقاومت زمین، الکترودهای قائم و افقی با هم بکار روند.

ساختمان و جنس الکترودهای قائم
جنس الکترودهای قائم با توجه به نحوه نصب آن‌ها و امکانات دیگر به قرار زیر است:

ساختمان و جنس الکترودهایی که با روش کوبیدن نصب می‌شوند:
- الکترودهای میله‌ای از مس سخت
- الکترودهای میله‌ای با هسته فولاد و روکش مس عجین شده با هسته فولادی (مشابه Copperweld)
- الکترودهای میله‌ای از فولاد ضد زنگ
- الکترودهای میله‌ای از فولاد گالوانیزه گر (لوله آب)
- الکترودهای لوله‌ای از چدن

قطر الکترودهای کوبیده شده حدود ۹، ۱۲، ۵، ۱۵، یا ۱۶ میلیمتر اس. کاپرولد مانوس که متدالترین الکترود از این نوع است، دارای منشاء اینچی می‌باشد و لذا اندازه‌های آن به میلیمتر، قدری مأنوس به نظر می‌آید.

طول الکترودهای استاندارد ممکن است ۲، ۱ تا ۱، ۵ متر باشد. اغلب الکترود‌ها از نوع قابل امتداد میباشند. به این معنا که با استفاده از وسیله‌ای شبیه بوشن، قطعات استاندارد را می‌توان طولانی‌تر کرده و در زمین کوبید. با توجه به قابلیت امتداد آ. ها، الکترود‌ها را می‌توان تا عمق دلخواه کوبید. البته به شرطی که نوع زمین مناسب بوده و وسیله کوبیدن لازم برای اجرای کار در دست باشد. در بعضی موارد الکترود‌ها تا عمق ۶۰ مترهم کوبیده شده اند.

کوبیدن الکترود‌ها در زمین را می‌توان به دو نوع انجام داد:
۱. وارد آوردن ضربه‌های شدید به تعداد کم که در عمل به صورت زیر انجام می‌شود:
- کوبیدن با پتک معمولی
- کوبیدن با پتک لوله‌ای
۲. وارد آوردن ضربه‌های خفیف به تعداد زیاد که در عمل به صورت زیر انجام می‌شود:
- کوبیدن با پتک برقی یا بنزینی

پتک معمولی احتیاج به معرفی ندارد. کوبیدن با پتک معمولی خسته کننده‌تر و ناراحت کننده‌تر از همه انواع دیگر است. پتک لوله‌ای در واقع لوله‌ای است که طول آن متناسب با طول قسمتی از الکترود که خارج از زمین است تنظیم می‌گردد. در انتهای بالایی یا در وسط لوله وزنه‌ای نصب می‌شود که همراه با وزن لوله، وزنه پتک را تشکیل می‌دهد. کارگری لوله را که به طور کاملاً آزاد روی الکترود می‌لغزد، بلند کرده و سپس آن را ر‌ها میکند جرم لوله و وزنه در هنگام سقوط آنها، روی میله الکترود ضربه وارد کرده و آن را در زمین فرو می‌برد.
پتک برقی یا بنزینی وسیله‌ای است که در آن یک وزنه کوچک خارج از مرکز، با سرعت دوران می‌یابد. توان چرخش بوسیله موتور برقی یا بنزینی تامین می‌شود نیروی جنبشی جرم دورانی خارج از مرکز، ضربه‌های کوچکی را به تعداد زیاد به میله وارد می‌کند که آن را در زمین فرو می‌برد.

ساختمان و جنس الکترودهایی که با روش دفن نصب می‌شوند:
- الکترودهای لوله‌ای از فولاد گالوانیزه گرم (لوله آب)
- الکترودهای لوله‌ای از مس سخت (لوله مسی)
- الکترودهای لوله‌ای از چدن

در مواردی که وسایل مناسب برای کوبیدن الکترود در دست نباشد یا جنس الکترود با توجه به سختی زمین انجام این کار را غیرممکن یا مشکل سازد و یا لازم باشد برای کم کردن مقاومت الکترود در اطراف آن اقدام به آماده سازی زمین شود، از الکترودهای دفن شده به صورت قائم استفاده می‌شود. جز در موارد الکترودهای صفحه‌ای سنتی، در سایر موارد عمق دفن این الکترود‌ها معمولاً از ۳ متر بیشتر نیست.
حفر چاه برای دفن الکترود یا با روش سنتی _مقنی) و یا با روش استفاده از مته حفر زمین درعمقهای کم که بر روی وانت یا کامیون نصب است انجام می‌شود. در این روش نصب، با توجه به حجمی که خواه ناخواه در اطراف الکترود خالی می‌ماند بهتر است که نوعی آماده سازی به عمل آید مگر آنکه نوع خاک به قدری خوب باشد که احتیاج به این کار نباشد.