مواد كاهنده مقاومت الكتريكی زمين GEM / GIM

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: در مناطقی که جنس خاك و زمين آن مناسب نبوده، و سنگی، آهكی، شني، خشك و ... باشد مقاومت الكتريكی زمين بسيار بالا می باشد و با روش‌های عادی و معمولی نمی توان سيستم ارت مناسب را مهيا نمود و به مقاومت الكتريكی مطلوب دسترسی پيدا كرد. لذا در شرايط فوق از موادی استفاده می كنند كه با خصوصيات مختلف كمك به ارتقای سيستم زمين می نمايد. اينگونه مواد با داشتن تركيباتی خاص اين توانايی را دارا می باشند كه با روش‌های شيميايی و فيزيكی شرايط سخت اقليمی را بهبود ببخشند و به دستيابی مقاومت الكتريكی مطلوب مورد نياز سيستم ارتينگ كمك نمايند.

مواد کاهنده ی مقاومت الکتریکی زمین از نوع مواد با هدایت الکتریکی بالا هستند، در گذشته تنها ویژگی ی، کاهش دادن مقاومت الکتریکی مورد توجه قرار گرفته بود بنابراین از ترکیباتی مانند نمک و زغال بسیار استفاده می شد و حتی استفاده از این ترکیبات به دستور العمل ها و اسپک های برخی از سازمانها نیز راه یافته بود. اما با گذشت زمان اثرات نامطلوب خوردگی، ناپایداری مقاومت و تغییرات فصلی آن و همینطور آلایندگی محیط زیست اهمیت خود را نشان داد. از آن پس طراحان به فکر استفاده از مواد جاذب رطوبت بر پایه خاکهای معدنی (Clay Based) افتادند که ساده ترین آنها خاک رس و بنتونیت سدیم بود. با پیشرفت دانش و مشخص شدن همه جوانب کاربری و نیازمندیهای عملکرد مواد کاهنده، عاقبت ویژگیهای مورد نیاز در قالب استاندارد تدوین گردید.

پس از انتشار استاندارد عملا کاربری مواد ذکر شده قبلی( مانند بنتونیت و نمک و زغال) بسیار محدود گردید چرا که این مواد در رده مواد غیر استاندارد قرار می گرفتند بنابراین نسل جدیدی از مواد کاهنده به عرصه بازار وارد گردید، که از مواد با پایه کربن (Carbon Based) می توان به عنوان رایج ترین آنها یاد کرد.

ویژگی اصلی مواد کاهنده استاندارد علاوه بر تامین مقاومت الکتریکی کم ، خورنده نبودن ، پایداری شیمیایی بالا، شسته نشدن و نوسان کم مقاومت حاصله و عدم آلایندگی محیط زیست می باشد.

GEM از مرغوبترين اينگونه مواد می باشد كه در تمام شرايط خاص زمين قابل استفاده است.

GEM تركيبی از انواع مواد‌ معدنی و ‌شيميايی با ضريب هدايت الكتريكی بسيار بالا و در عين حال خنثی می باشد كه برای پر كردن اطراف هادی های ارت استفاده می شود. GEM به دليل داشتن تركيبات خاص، مقاومت الكتريكی زمين را به مقدار زيادی كاهش داده و موجب ارتقای كارايی و عملكرد سيستم های ارتينگ می شود. بيشترين موارد استفاده از مواد فوق در مناطقی می باشد كه مقاومت الكتريكی مخصوص خاك زمين در آن مناطق بسيار بالا بوده و احتمال شسته شدن ساير مواد كاهنده مقاومت الكتريكی زمين (بنتونيت و ...) توسط آب‌های سطحی زياد است واتصال الكتريكی بين هادی ارت و خاك زمين بسيار كم می باشد.

در زير نمونه‌هايی از نوع خاك و زمين‌هايی را ملاحظه می نماييد كه GEM بيشترين استفاده و كارايی را در آن مناطق دارد.

- زمين‌های صخره‌ای

- خاك‌های سنگلاخی

- مناطق كوهستانی

- خاك‌های شنی

- خاك‌های ماسه‌ای مرطوب(ساحل دريا و...)

- خاك‌های ماسه‌ای خشك(صحرا و ...)

- مناطقی كه تغييرات رطوبت و درجه حرارت خاك در آنها بسيار زياد می باشد (تغييرات جوی در فصول سال)

ويژگی ها ی GEM

- مقاومت موثر (10-0) اهم – سانتيمتر(حدود 30 برابر كمتر از بنتونيت و 2 برابر كمتر از ساير موارد مشابه)

- بدون خورندگی هادی ارت

- مقاوم در برابر شسته شدن توسط آب‌های سطحی (حل مشكل شبكه های ارت افقی كوهستانی و زنگ زدن در زمان بارندگی)

- دارای خاصيت اسفنجی و جذب رطوبت بسيار زياد آب های اطراف خود(حل مشكل در مناطق خشك و مناطقی با تغييرات زياد شرايط جوی و...).

- بدون نياز به نگهداری و تزريق آب و نمك بصورت دوره ای و فصلی

- ماندگاری بسيار بالا

- ثابت بودن مقاومت الكتريكی اوليه در مرور زمان و تغيير نكردن آن به دليل شرايط جوی (گرما، سرما، تغييرات سطح آب منطقه و ...).

- كاهش قابل ملاحظه مقدار ماده مصرفی از لحاظ حجمی (كمتر از نصف ساير موارد مشابه و سنتی)

- دارای دوام و استقامت در مقابل هوازدگی و آب‌های سطحی

- سهولت در انجام عمليات اجرايی و صرفه جویی در زمان

- كمتر كردن مقدار استفاده از هادی های ارت و كاهش ابعاد شبكه های زمین.

- قابل استفاده در انواع روش‌های اجرايی سيستم زمين (الكترود میله ای ارت، افقی و سطحی ،صفحه ومش)

- سازگار با محيط زيست

مقاومت الكتريكی خاك در زمين به نوع تركيبات آن، مقدار رطوبت و درجه حرارت آن بستگی دارد.

روش اجرايی كانال افقی

كانالی به عرض حداقل 10 سانتيمتر و عمق 75 سانتيمتر حفر نماييد (در صورتی كه سطح يخ زدگی زمين بالا باشد می بايست از عمق قيد شده حفاری شود تا به زير سطح مذكور رسيد.)

- ته كانال را حداقل به ضخامت 5 سانتيمتر GEM قرار دهيد.

- هادی ارت (تسمه يا سيم مسی لخت) را بر روی GEM قرار دهيد.

- روی هادی را دوباره با ‌ GEM تا ارتفاع حداقل‌5‌ سانتيمتر پر نماييد.(توجه به اين نكته حائز اهميت می باشد كه تمامی هادی بايد با GEM پوشيده شود.)

- روی GEM را با خاک سرنده شده‌ تا ضخامت حداقل 15 سانتيمتر بپوشانيد و خاك را كوبيده و سفت نماييد.

- مابقی ارتفاع كانال را با خاك تخليه شده از آن بطور كامل پر كنيد.

روش اجرايی الكترود ارت

- حفره ای به قطر 15 سانتيمتر كمتر از طول الكترود ارت حفر نماييد.

الكترود ارت را در داخل حفره قرار داده و در صورت امكان به اندازه 15 سانتيمتر در داخل زمين بكوبيد بطوری كه انتهای الكترود از سطح زمين حدود 15 سانتيمتر پايين‌تر باشد، در اين زمان هر گونه اتصال هادی ارت (تسمه يا سيم) به الكترود را انجام دهيد. (جوش احتراقی Exothermic Welding يا كلمپ)

- GEM را با آب مخلوط نماييد(3-4 ليتر برای هر بسته 15 كيلوگرمی) و آن را به دور الكترود ارت ريخته و بكوبيد تا تمامی حفره تا سر الكترود بطور كامل پوشيده شود.

مابقی حفره را با خاكی كه از حفره تخليه شده است پر نماييد( می توان از دريچه‌های مخصوص نيز برای دسترسی های بعدی استفاده نمود.)

روش اجرايی صفحه (چاه ارت)

- چاله‌ای به قطر 30 سانتيمتر بيشتر از عرض صفحه حفر نماييد. (در صورت امكان عمق چاله به اندازه ای باشد تا به نم نسبی زمين برسد)

هادی ارت (سيم مسی يا تسمه مسی) را حداقل در دو نقطه توسط جوش احتراقی Exothermic Welding به صفحه اتصال دهيد.

- GEM را با آب مخلوط نمائيد (3-4 ليتر برای هر بسته 15 كيلوگرمی).

- حفره را حداقل با 10 سانتيمتر GEM پر نماييد.

- صفحه را بطور عمودی بر روی GEM قرار دهيد.

- چاله را با GEM به گونه‌ای پر نمائيد تا حداقل 10 سانتيمتر بالای صفحه از GEM بطور كامل پوشيده شود.

- مابقی چاله را با خاك نباتی تا حدود 50 سانتی متر از سطح زمين پر نمائيد (استفاده از دريچه دسترسي در 50 سانتی متر سطح زمين توصيه می شود.)

منبع:ایکهربا