ساختمان و جنس الکترود‌های افقی

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز:

ساختمان و جنس الکترود

الکترود‌های تسمه‌ای از مس؛
الکترود‌های تسمه‌ای از آهن گالوانیزه گرم؛
الکترود‌های سیم مسی.

حداقل سطح مقطع تسمه مسی نباید از ۵۰ میلیمتر مربع و ضخامت آن هم از ۲ میلیمتر کمتر باشد؛ بنابراین حداقل تسمه‌ای که می‌تواند مورد استفاده قرار گیر د ۲، ۲۵ میلیمتر است.

حداقل سطح مقطع تسمه فولادی گالوانیزه گرم نباید از ۱۰۰ میلیمتر مربع و ضخامت آن هم از ۳ میلیمتر کمتر باشد؛ بنابراین حداقل ابعاد تسمه استانداردی که برای این منظور مورد استفاده قرار می‌گیرد ۳۰، ۵، ۳ میلیمتر است که سطح مقطعی برابر ۱۰۵ میلیمتر مربع را تامین می‌کند.

سیم مورد استفاده برای الکترود‌های افقی سیم مسی استاندارد چند مفتولی است. حداقل سطح مقطع مجاز سیم ۱۶ میایمتر مربع می‌باشد، ولی توصیه شده است حداقل از سیم ۲۵ میلیمتر مربع استفاده شود. در عین حال قطر هیچ یک از مفتول‌های تشکیل دهنده سیم نباید از ۷، ۱ میلیمتر کوچکتر باشد و بعبارت دیگر استفاده از هادی‌های افشان بکلی ممنوع می‌باشد.

عمق دفن الکترود و اماده سازی آن

عمق دفن الکترود بر مقاومت آن بی تاثیر نیست، ولی این تاثیر، بسیار بارز نمی‌باشد؛ بنابراین در تعیین عمق دفن الکترود، مسایل مربوط به خاکبرداری در درجه اول قرار دارند. در عمل کمتر اتفاق می‌افتد که عمق دفن الکترود افقی از ۲ متر بیشتر باشد و اغلب این مقدار بین ۵، ۰ تا ۸، ۰ متر انتخاب می‌شود.

از دیگاه نظری، آماده سازی الکترود‌های افقی فرقی با نوع قائم آن‌ها ندارد، اما حفظ آماده سازی این الکترود مخصوصاً هنگامی که در مسیر رفت و آمد عموم باشند مشکل است و در صورت لزوم در این مورد باید تنها به استفاده از خاک رس به جای حفاری شده اکتفا نمود.



 واکنش فلز الکترود و هادی اتصال به زمین با انواع خاک (خوردگی شیمیایی)

۴۴۰- کلیات

جنس الکترود و هادی اتصال به زمین آن باید از نوعی انتخاب شود که تا حد امکان، نوع خاک کمتر سبب خوردگی الکترود‌ها شود. بررسی این موضوع از نظر طول عمر الکترود‌ها اهمیت دارد. می‌دانیم که جنس الکترود در مقدار مقاومت آن نسبت به زمین بی تاثیر است. از طرفی مقرارت ایمنی حکم می‌کند که برای از بین بردن اختلاف پتانسیل بین اجزای فلزی مختلف، کلیه تاسیسات فلزی با یکدیگر و با الکترود زمین همبندی شوند. حال اگر خاک، املاح و نم موجود در ان را در نظر بگیریم، در واقع با نوع الکترولیت سر و کار داریم که فلزات مختلفی در آن فرو رفته اند؛ که با همدیگر همبندی شده اند و این چیزی نیست جز یک “پیل” عظیم که الکترود‌های آن به همدیگر “اتصال کوتاه” (همبندی) شده اند.

پس به طور خلاصه، الکترود یا الکترود‌های در تماس با زمین را باید از دو جنبه مورد مطالعه قرار داد که هر دوی این جنبه ها، جز در مورد طرح‌های مخصوص، نادیده گرفته می‌شوند:

از نظر مواد شیمیایی و دیگر عوامل موجود در خاک بر روی فلز الکترود و هادی اتصال زمین؛
از نظر خوردگی در اثر جریان‌های گالوانیک که در نتیجه همبندی الکترود زمین با فلزات دیگر که با سیستم الکتریکی مربوط نبوده ملی در نزدیکی محل استقرار الکترود مستقر می‌باشند، بوجود می‌آیند. این در واقع همان مسئله‌ای است که مربوط به “حفاظت کاندی” می‌شود.

مطالبی که در زیر می‌آید اشاره‌ای است اجمالی به مسایلی پیچیده که برای مطالعه عمیق آن‌ها لازم است به مراجع اختصاصی رجوع شود.

تغییر نوع خاک در خوردگی الکترود

عوامل زیر در خوردگی الکترود بوسیله خاک دخالت دارند:

خواص شیمیایی خاک، مخصوصاً از نظر اسیدی بودن و محتوای نمک‌های آن؛
وجود باکتری‌های غیر هوازی در خاک؛
هوا خورش نسبی خاک (differential aeration)

درجه بندی کلی انواع خاکها، از نظر شدت اثر آن‌ها بر روی فلزات، بترتیب زیر می‌باشد:

خاک‌های شنی؛
خاک‌های ماسه ای؛
خاک‌های رسوبی؛
خاک‌های رسی؛
خاک‌های برگ و خاک‌های دارای مواد آلی؛
خاک‌های دستی مخلوط، محتوی خاکه ذغال و خاکستر.

معمولاً شدت اثر شیمیایی خاک‌هایی که دارای مقاومت مخصوص الکتریکی بالاترند بر روی فلزات الکترود کمتر است و بر عکس.

محل استقرار الکترود‌ها باید به نحوی انتخاب شود که بدوراز مسیر احتمالی آبرفت‌های آلوده به کود‌های زمین‌های کشاورزی باشد و خاک‌های لایه رویی زمین را نباید در پس ریزی (bcktill) اطراف الکترود‌ها مورد استفاده قرار داد.

با اندازه گیری مقاومت مخصوص الکتریکی خاک در شرایط هوا خورده و اندازه گیری پتانسیل اکسایشی- کاهشی (rdox potential) آن، می‌توان اطلاعات دقیقتری را بدست آورد. اولی نشانگر خوردگی در اثر هواخورش و دومی نشانگر خوردگی در اثر وجود باکتری‌های غیر هوازی است. برای شرح آزمون‌ها و نحوه انجام آن‌ها لازم است به استاندار‌های اختصاصی، مانند ۱۳۷۷ BS، مراجعه شود. راهنمای مفیدی برای تشخیص شدت خوردگی بعضی از فلزات الکترود نسبت به خواص خاک‌ها در زمین‌هایی که در بالا ذکر شده اند در جدول ۴-۶ داده شده است.

در عمل، مس بهترین ماده‌ای است که در ساخت الکترود و هادی زمین در تماس با خاک از آن استفاده می‌شود در مواردی که جریان اتصال کوتاه مورد انتظار، خیلی بالا نباشد، بجای مس خالص می‌توان از فولاد پوشیده شده با غلاف مس، مانند میله‌های کاپرولد، که مقاومت مکانیکی آن‌ها نیز بیشتر است، در مقاطع کوچکتر استفاده کرد. در هر حال، اثر منفی نمک‌های حل شده در زمین، وجود اسید‌های آلی در خاک و خاک‌هایی با ساختار اسیدی، باید در تخمین عمر الکترود منظور شوند.

از فولاد یا میلگرد‌های بتن مسطح که در برابر خوردگی خاک بوسیله بتن حفاظت می‌شوند، به شرطی که مداومت الکتریکی آن‌ها برقرار باشد، می‌توان بعنوان نوعی الکترود زمین استفاده کرد. تا بحال این روش ایجاد اتصال به زمین کمتر مورد توجه بوده است.

مزیت استفاده از فولاد داخل بتن بعنوان الکترود زمین، علاوه بر مسایل بارزی مانند مخارج اضافی ناچیز برای آماده نمودن اتصالات میلگرد‌ها به سیستم الکتریکی، این است که پتانسیل الکتریکی سیستم فولاد/ بتن و مس برابر بوده و لذا امکان وصل مستقیم الکترود‌های فولاد/ بتن و مس یا جنس دیگری که دارای پوشش مس باشد (مانند فولاد پوشیده شده با مس) وجود دارد. در صورتی که انجام این کار، یعنی همبندی فولاد گالوانیزه با فولاد/ بتن یا مس به علت الکترونگاتیو بودن شدید فولاد گالوانیزه، امکان ندارد.

 

منبع: اطلس کاسپین