شبکه‌های زمین برای چندین هدف طراحی می‌شوند. از جمله این اهداف می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • ایمنی اشخاص با توجه به خطرات الکتریکی
  • حفاظت از تجهیزات در برابر خطرات الکتریکی
  • یک مقدار مرجع برای سیگنال‌های با کیفیت بالا و مورد اطمینان
  • عملکرد رضایت بخش EMC

به منظور برآورده کردن این اهداف، تمام اجزاء شبکه‌های زمین باید مطابق با استانداردهای بین‌المللی معتبر مانند IEC 62561-2 و UL 467 ساخته شده باشند.

سیستم زمین باید در بدترین شرایط ممکن برای طول عمر مورد انتظار آن، در یک مقاومت دائمی (معمولا کم) نگهداری شود. میله‌ها، هادی‌ها و قطعات اتصال دهنده‌‌ی سیستم زمین همواره در معرض خوردگی شدید در محیط‌های اسیدی و دارای نمک زیاد قرار می‌گیرند. علاوه بر این، به علت نیروی الکترومغناطیسی و همچنین افزایش سریع دما به دلیل شدت جریان زیاد در شرایط خطا دچار تنش مکانیکی می‌شوند.

انتخاب میله ارت

به طور کلی دو فاکتور اصلی برای انتخاب میله ارت وجود دارد: 1. جنس میله 2. سایز میله

1. جنس میله:

هنگام انتخاب جنس میله زمین، بهترین راه این است که pH خاک محل نصب را تست کنید و در نتیجه خواهیم داشت:

  • اگر خاک محیط اسیدی باشد (pH <6)، پیشنهادی می‌شود از میله استنلس استیل استفاده شود.
  • اگر خاک محیط خنثی باشد (PH بین 6 - 8)، توصیه می‌شود از میله ارت فولادی با روکش مس عجین شده یا کاپرباند (با ضخامت مس عجین شده 254 میکرون) استفاده شود.
  • اگر خاک محیط قلیایی باشد (PH> 8)، انتخاب توصیه شده میله ارت استنلس استیل می‌باشد. در شرایطی که برایمان مهم است هزینه اقلام مصرفی کمتر باشد، بهتر است از میله ارت کاپرباند با ضخامت مس عجین شده‌ 375 یا 508 میکرون استفاده گردد.

برق‌یار مشاور شما در حوزه‌ی ارتینگ

ویژگی‌های میله کاپرباند:

  • این میله‌ها از فولاد کم کربن با کشش بالا ساخته شده‌اند.
  • هر میله با پیوند مولکولی 99.9 درصد مس الکترولیتی خالص ساخته شده است.
  • پیوند مولکولی به هسته فولادی با استحکام بالا و بوسیله نیکل انجام می‌شود.
  • ضخامت لایه‌ی مس عجین شده مطابق با استاندارد UL حداقل 254 میکرون می‌باشد.
  • هسته فولادی دارای کشش بالای 450 نیوتن بر میلیمتر مربع است و طول عمر طولانی راد را تضمین می‌کند.

ویژگی‌های میله مسی:

  • گران قیمت بوده ولی مقاومت بالایی در برابر خوردگی را دارند.
  • مقاومت الکتریکی بسیار کم.
  • میله تمام مس به دلیل نرم بودن جنس مس، در خاک‌های سنگلاخی قابلیت کوبیدن را ندارد و دچار خمیدگی می‌شود. به همین دلیل به طور کلی توصیه می‌شود چاهی به ضخامت طول میله حفاری شود و میله مسی در داخل آن قرار گیرد.

ویژگی‌های میله استنلس استیل (316L):

  • گران قیمت بوده ولی مقاومت بالایی در برابر خوردگی را دارند.
  • استحکام بالا

مقایسه هزینه انواع راد (راد کاپرباند با ضخامت 254 میکرون به عنوان پایه مقایسه در نظر گرفته شده است)

میانگین طول عمر مورد انتظار انواع راد

مقایسه هزینه سالانه انواع راد (هر چه کمتر، بهتر)

با توجه به نمودارهای بالا، برتری نسبی میله‌های کاپرباند نسبت به انواع دیگر میله‌ها محسوس است. در صنعت ارتینگ هم بیش از 90 درصد موارد از میله‌های کاپرباند، علی الخصوص با ضخامت 254 میکرون استفاده می‌شود. به همین خاطر نحوه تشخیص میله‌های استاندارد کاپرباند حایز اهمیت بوده و در انتهای مقاله بررسی می‌شود.

2. سایز میله:

انتخاب جنس، پیکربندی و سطح مقطع میله‌های ارت باید مطابق با IEC 62561-2 باشد. که در جدول زیر این الزامات آورده شده است:

جنس، پیکربندی و سطح مقطع الکترودهای زمین

تست میله کاپرباند

میله‌های کاپرباند باید الزامات سخت گیرانه‌ی استاندارد بین‌المللی UL را برآورده کنند. همانطور که قبلا اشاره شده میله‌های کاپرباند با فرآیند پیوند مولکولی با خلوص 99.9 درصدی مس الکترولیتی بر روی هسته‌های فولادی با کشش بالا و کم کربن (CK45) ساخته می‌شوند تا از اتصال کامل و یکنواخت بین فولاد و مس اطمینان حاصل شود. ضخامت لایه مسی مطابق با استانداردهای IEC 62561-2 و UL  باید حداقل 254 میکرون باشد.

اندازه‌ی استاندارد قطرهای میله کاپرباند که معمولا استفاده می‌شوند عبارتند از 1/2 اینچ، 5/8 اینچ، 3/4 اینچ و 1 اینچ (هر اینچ معادل 2.54 سانتی‌متر می‌باشد). طول های استاندارد رایج مورد استفاده 120 سانتی‌متر الی 3 متر می‌باشد. میله‌های کاپرباند از نوع رزوه‌ای برای افزایش طول میله‌های ارت توسط کوپلینگ در بازار در دسترس هستند.

تست‌های زیر برای میله‌های کاپرباند باید انجام شوند:

  1. بررسی ضخامت روکش مس
  2. آزمون چسبندگی روکش مس
  3. آزمون خمش میله
  4. آزمون صافی میله

در ادامه به اختصار به بررسی این آزمون‌ها می‌پردازیم:

1. بررسی ضخامت روکش مس:

ضخامت روکش مسی هر میله کاپرباند باید به دقت بررسی شود تا از پوشش محافظ آن اطمینان حاصل شود. مطابق با استاندارد UL 467 ضخامت روکش مس در هر نقطه‌ای نباید کمتر از 0.254 میلی‌متر (254 میکرون) باشد.

بررسی ضخامت روکش مس میله کاپرباند

2. آزمون چسبندگی روکش مس:

در این آزمون که مطابق با الزامات استاندارد UL 467 انجام می‌شود، نباید پوشش مسی از هسته فولادی جدا شود. لایه برداری پوشش توسط صفحات فولادی یا فک های گیره مجاز باید انجام شود.

آزمون چسبندگی روکش مس

3. آزمون خمش میله:

هنگام انجام آزمون مطابق با الزامات استاندارد UL 467، پوشش مسی میله نباید ترک خورده باشد. اعمال نیرو باید به انتهای میله وارد شود و تا زاویه 30 میله خم شود.

آزمون خمش میله

4. آزمون صافی میله:

میله زمین باید تست صافی را پشت سر بگذارد تا از صافی و کشش بالای آن بوسیله‌ی میزان انحراف قابل قبول اطمینان حاصل شود. انحراف هر میله زمین 305 میلیمتری باید کمتر از 3.05 میلیمتر باشد.

آزمون صافی میله