بازرسی فنی و تست چاه ارت

انواع روش های تست چاه ارت و اندازه گیری مقاومت الکترود زمین:

• تست چاه ارت و اندازه گیری مقاومت سیستم ارت به روش ۶۲٪
• تست چاه ارت و اندازه گیری مقاومت سیستم ارت به روش افت ولتاژ
• تست چاه ارت و اندازه گیری مقاومت الکترود زمین به روش کلاسیک
• تست چاه ارت و اندازه گیری مقاومت الکترود زمین به روش شیب
• تست چاه ارت و اندازه گیری مقاومت الکترود زمین به روش آزمون ۹۰/۱۸۰
• تست چاه ارت و اندازه گیری مقاومت الکترود زمین به روش چیدمان مثلثی
• تست چاه ارت و اندازه گیری مقاومت الکترود زمین به روش تکنیک الکترود متصل
• تست چاه ارت و اندازه گیری مقاومت سیستم ارت به روش دو الکترودی (ارت مرده)
• تست چاه ارت و اندازه گیری مقاومت الکترود زمین بدون کوبیدن میله
• تست چاه ارت و اندازه گیری مقاومت الکترود زمین به روش تزریق جریان (کلمپی)
• تست چاه ارت و اندازه گیری مقاومت الکترود زمین به روش سه نقطه

بازرسی فنی و تست چاه ارت با روش های افت پتانسیل

ویژگی مشترک این روش ها (بازرسی فنی و تست چاه ارت) اندازه گیری افت پتانسیل ناشی از تزریق جریان به زمین توسط دستگاه ارت سنج و با استفاده از میل کوبی است . روش های مبتنی بر افت پتانسیل پر کاربردترین و قابل اطمینان ترین روش ها هستند.

بازرسی فنی و تست چاه ارت با روش افت پتانسل کلاسیک

در این روش تست چاه ارت از دو میل برای اتصال ترمینال های دستگاه به زمین جهت تست چاه ارت که یکی (میل جریان) و دیگری (میل ولتاژ) نامیده می شوند جهت تست چاه ارت استفاده می شود. مطابق شکل زیر میل دورتر میل جریان در فاصله ای کافی و مناسب از الکترود اصلی جهت تست چاه ارت کوبیده می شود به گونه ای که این دو خارج از حوزه مقاومتی هم قرار می گیرند (فاصله Dc).میل نزدیکتر یعنی ولتاژ در فاصله Dp نزدیک به الکترود اصلی (مثلا پنج درصد Dc) کوبیده شده و مقاومت نشان داده شده تست چاه ارت توسط دستگاه یادداشت می شود.سپس میل ولتاژ در نقاط متعدد با فواصل مساوی (مثلا در ۲۰ نقطه) تا نزدیک میل جریان مانند شکل جابه جا شده و هر بار مقاومت اندازه گیری شده در تست چاه ارت یادداشت می شود.نمودار مقاومت های اندازه گیری شده بر حسب فاصله در دو حالت مختلف در شکل زیر نشان داده شده است.هر گاه در تست چاه ارت فاصله الکترود جریان با الکترود اصلی مناسب بوده و شرایط اندازه گیری و تست چاه ارت صحیح نیز فراهم باشد مانند منحنی A در شکل پایین مقاومت زمین به صورت صعودی با یک ناحیه تخت در وسط شکل خواهد بود که مقدار ناحیه تخت ،اندازه واقعی مقاوت الکترود اصلی می باشد. در شرایطی که در تست چاه ارت فاصله Dc کمتر از مقدار مناسب باشد،نمودار منحنی مانند B در شکل بوده و در این صورت اندازه گیری معتبر نیست. در چنین حالتی باید با افزایش فاصله میل جریان از الکترود اصلی ، تمامی مراحل تست چاه ارت و اندازه گیری را تکرار نمود تا منحنی مناسب حاصل شود.

بازرسی فنی و تست چاه ارت نکات اجرایی

۱) در تست چاه ارت فاصله مناسب جهت کوبیدن میل جریان باید به گونه ای انتخاب شود که حوزه مقاومتی آن با حوزه مقاومتی الکترود زمین تداخل نداشته باشد . توصیه می شود در بازرسی فنی و تست چاه ارت این فاصله از ۵ برابر بزرگترین بعد الکترود زمین کوچکتر نباشد.

۲) توصیه می شود در هنگام تست چاه ارت الکترود زمین ،میل جریان و میل ولتاژ در یک راستا و به صورت خطی چیدمان شوند.

۳) در صورت وجود موانع در هنگام بازرسی فنی و تست چاه ارت  و فراهم نبودن فاصله کافی جهت کوبیدن میل ها در یک راستا ، مطابق شکل ۹ چیدمان میل ها می تواند به صورت مثلثی اجرا شود.

۴) برای تست چاه ارت و اندازه گیری مقاومت الکترود زمین گسترده که نیاز به استفاده از سیم های بلند برای اتصال به میل های جریان ولتاژ و در نتیجه احتمال بروز خطای ناشی از تداخل الکترومغناطیس وجود دارد و همچنین در مواردی که محدودیت هایی در کوبیدن میل ولتاژ در چیدمان خطی میل ها به وجود می آید ، توصه می شود در تست چاه ارت از روش ۱۸۰/۹۰  استفاده شود .

۵) برای بهبود کیفیت تست چاه ارت و آزمون اندازه گیری مقاومت پیشنهاد می شود مقداری آب نمک در اطراف میل جریان و میل ولتاژ به خاک ریخته شود. توجه شود که این عمل برای الکترود زمین تحت آزمون ممنوع می باشد.

۶) سیم های رابط بین دستگاه و میل ها باید یه طور کامل از روی قرقره ها باز شوند و به صورت باز شده روی زمین رها شوند (دقت شود که سیم های رابط در هنگام تست چاه ارت تشکیل حلقه ندهند).

بازرسی فنی و تست چاه ارت نحوه اتصال دستگاه ارت سنج:

اتصال دستگاه به میل های ولتاژ و جریان الکترود اصلی به دو شکل امکان پإیر است:

الف- بازرسی فنی و تست چاه ارت با روش چهار سیمه : در این روش تست چاه ارت ترمینال های P1 و C1 با دو سیم مجزا به الکترود اصلی متصل شده و P2و C2 هم به ترتیب به میل های ولتاژ و جریان وصل می شوند .این روش در دستگاه های سه ترمیناله ( سه سیمه) قابلیت اجرا ندارند.

ب- بازرسی فنی و تست چاه ارت با روش سه سیمه : در این روش تست چاه ارت P1 و C1 به کمک رابط (یا جامپر) به هم متصل شده و توسط یک سیم مشترک به الکترود اصلی P2 و C2 هم به ترتیب به میل های ولتاژ و جریان وصل می شوند .در برخی دستگاه های ارزان قیمت ترمینال های P1 و C1 در داخل دستگاه به هم متصل شده و معمولا E نامگذاری می شوند . بدیهی است چنین دستگاه هایی قابلیت اندازه گیری به روش چهار سیمه را ندارند.

تفاوت مهم این دو روش تست چاه ارت در این است که در روش تست چاه ارت سه سیمه ،مقاومت سیم رابط الکترود اصلی در مقدار مقاومت اندازه گیری وارد شده و زمانی که مقاومت الکترود اصلی کوچک باشد ، ممکن است ایجاد خطا کند. بنابراین می توان گفت در تست چاه ارت با روش اندازه گیری سه سیمه ، بهتر است دستگاه ارت سنج در نزدیکی الکترود زمین قرار گیرد. تفاوت اتصالات این روش ها در شکل زیر آمده است.

ساده سازی تست چاه ارت به روش افت پتانسیل

تعداد نقاط اندازه گیری و ترسیم دقیق نمودار مقاومت – فاصله در تست چاه ارت با روش افت پتانسیل نیاز به صرف زمان زیادی دارد و در برخی موارد نیز رسیدن به ناحیه تخت به علت محدودیت های فضا یا اجرا ، امکان پذیر نیست. در این گونه موارد از روش های ۵۰% ، ۶۲% و شیب که هر سه بر مبنای روش پایه افت پتانسیل هستند،استفاده می شود.

بازرسی فنی و تست چاه ارت با روش افت پتانسیل ۶۲%

این روش تست چاه ارت و اندازه گیری مبتنی بر این قاعده است که در روش افت پتانسیل ، مقدار واقعی الکترود زمین تحت آزمون هنگامی به دست می آید که فاصله میل ولتاژ تا الکترود زمین برابر با ۱۶.۸% (تقریبا ۶۲ درصد) فاصله میل جریان تا الکترود زمین باشد. البته کماکان صحت این روش منوط بر مناسب بودن فاصله بیم میل جریان و الکترود تحت آزمون است. برای اجرای تست چاه ارت این روش مراحل زیر باید انجام شوند:
۱) در زمان تست چاه ارت الکترود زمین تحت آزمون اندازه گیری از مابقی سیستم به طور کامل جدا و ایزوله شود.
۲) میل جریان دستگاه تست چاه ارت در فاصله مناسبی از الکترود زمین کوبیده شود.
۳) میل ولتاژ در فاصله ای برابر با ۶۲% فاصله بین الکترود زمین و میل جریان نسبت الکترود زمین کوبیده شود.
۴) مقدار نشان داده شده توسط دستگاه ارت سنج خوانده و ثبت شود.
۵) برای بررسی صحت مقدار قرائت شده در گام قبلی، هنگام تست چاه ارت میل ولتاژ یکبار در فاصله ۵۰% و بار دیگر در فاصله ۷۰% کوبیده شود و دو عدد دیگر خوانده شود . چنانچه هر دو مقدار به دست آمده در این آزمون ها نسبت به مقدار خوانده شده در فاصله ۶۲% بیش از ۵% تفاوت نداشته باشد ، آنگاه مقاومت اندازه گیری شده در فاصله ۶۲% به عنوان مقدار مقاومت الکترود زمین منظور می گردد . تست چاه ارت در صورت اختلاف بیش از ۵% میل جریان باید در فاصله دورتر نسبت به حالت قبل جابه جا شده و گام های ۳ و ۴ تکرار شود.

یادآوری: در برخی از مراجع و همچنین توصیه سازندگان دستگاه های ارت سنج جهت تست چاه ارت به روش افت پتانسیل ۵۰% اشاره شده است.

مراحل اجرای تست چاه ارت در این روش مشابه با روش ۶۲% بوده و تنها تفاوت در انتخاب فاصله میل ولتاژ از مرکز الکتریکی سیستم زمین بوده که به جای ۶۲% ، میل ولتاژ باید در فاصله ۵۰% مستقر شود. به عبارت دیگر میل ولتاژ دقیقا در وسط فاصله DC هنگام بازرسی فنی و تست چاه ارت کوبیده شود و مقاومت زمین مانند روش افت پتانسیل کلاسیک توسط دستگاه ارت سنج اندازه گیری شود.سپس میل ولتاژ به دو نقطه با فاصله Dc 10% از نقطه وسط به طرفین جابه جا شده (در فواصل Dc 40% و Dc 60% از الکترود اصلی کوبیده می شود) و دو عدد دیگر برای مقاومت به دست می آید . اگر این دو عدد حداکثر ۵% با مقاومت وسط اختلاف داشته باشند، این تست چاه ارت و اندازه گیری معتبر خواهد بود و میانگین این سه عدد به عنوان مقاومت الکترود منظور می گردد.

تست چاه ارت با تکنیک آزمون ۱۸۰/۹۰

این تکنیک معمولا برای اعتبار سنجی تست چاه ارت با روش های شیب و ۶۲% از طریق مقایسه نتایج حاصله به کار می رود. دستگاه ارت سنج و میل ها باید مطابق شکل (۷) جهت تست چاه ارت پیکر بندی گردد.
در این روش تست چاه ارت، میل جریان C2 در فاصله مناسبی از سیستم تحت آزمون (DC) و میل ولتاژ با زاویه ۹۰ درجه یا ۱۸۰ درجه نسبت به راستای استقرار میل جریان کوبیده می شود و چند اندازه گیری در فواصل مختلف (برای میل ولتاژ) مانند DC 0.6 ،DC 0.4 و DC 0.8 انجام می گیرد (Dc همان فاصله میل جریان تا سیستم تحت آزمون است).
نموداری که ترسیم می شود به مانند منحنی ۴ در شکل (۸) می باشد و باید به سمت مقدار واقعی مقاومت میل کند ولی هرگز به این مقدار نخواهد رسید. از طریق برون یابی نقطه DC می توان مقدار واقعی مقاومت الکترود تحت آزمون را تخمین زد.
توجه: اجرام فلزی یا کابل های مدفون در خاک می توانند با ایجاد تغییرات جدی در شکل نمودار ، تست چاه ارت و آزمون را به سوی نتایج اشتباه سوق دهند. یکسانی نتایج حاصل از اندازه گیری به کمک تکنیک ۱۸۰/۹۰ با اندازه گیری و تست چاه ارت به شیوه معمول (کوبیدن میل های ولتاژ و جریان در امتداد یک خط راست) در هر یک از روش های شیب ۶۲% بیانگر صحت این آزمون ها بازرسی فنی و تست چاه ارت می باشد.

بازرسی فنی و تست چاه ارت با تکنیک چیدمان مثلثی

معمولا میل های ولتاژ و جریان مانند شکل (۹) در امتداد یک خط راست کوبیده شده و اندازه گیری (تست چاه ارت) انجام می شود . در صورتی که به دلیل محدودیت های مختلفی که در فضاهای شهری وجود دارد ، امکان میل کوبی جهت تست چاه ارت در امتداد یک خط راست وجود نداشته باشد ، میتوان میل ها را مانند شکل (۱۰) در یک چیدمان مثلثی کوبیده و بازرسی فنی و تست چاه ارت را انجام داد.
تذکر: در چیدمان مثلثی جهت تست چاه ارت زاویه بین دو راستای DP و DC نباید زیاد باشد زیرا در صورتی که این زاویه در چیدمان مثلثی به سمت ۹۰ درجه نزدیک شود باید نکات تست چاه ارت مربوط را از بخش ۷-۴ در نظر گرفت و مقدار DP و DC نزدیک باشد.

بازرسی فنی و تست چاه ارت با روش تکنیک الکترود متصل

با توجه به اینکه آمپر مترهای درونی دستگاه های ارت سنج ، کل جریان خارج شده از دستگاه را می خوانند لذا پیشاز اقدام به اندازه گیری مقاومت یک الکترود زمین باید آن را از سیستم جدا نمود تا کل جریان آزمون از تالکترود مورد نظر عبور کرده و مقاومت همان الکترود اندازه گیری شود وگرنه مقاومت کل سیستم زمین خوانده می شود.
برای رفع این مشکل و اندازه گیری بدون نیاز به جدا کردن الکترود تحت آزمون، بعضی از دستگاه های ارت سنج، مجهز به یک آمپر متر کلمپی (چنگکی) هستند که روی الکترود تحت تست قرار داده شده و مطابق شکل ۱۱ توسط یک سیم رابط به دستگاه وصل می شود. در حقیقت این آمپرمتر جایگزین آمپر متر درونی دستگاه می گردد.

بازرسی فنی و تست چاه ارت به روش دو نقطه ای

در این روش تست چاه ارت علاوه بر الکترود زمین تحت آزمون، یک الکترود زمین کمکی نیز مورد نیاز است. نتیجه اندازه گیری هم حاصل جمع مقاومت هر دو الکترود فوق می باشد. با توجه به اینکه مقدار اندازه گیری شده به عنوان مقاومت الکترود تحت آزمون منظور می گردد در این روش تست چاه ارت باید مقاومت الکترود کمکی در برابر مقاومت الکترود تحت آزمون تست چاه ارت ، ناچیز باشد.

مطابق با کاتالوگ سازنده ، اتصالات لازم به الکترود آزمون و الکترود کمکی انجام و تست چاه ارت و اندازه گیری انجام می شود. (شکل ۱۲)

محدودیت ها ، مزایا و کاربرد

آشکار است که این روش برای اندازه گیری سامانهه ای کم مقاومت ، می تواند دربردارنده خطاهای بزرگی باشد .

ضمنا اگر الکترود تحت آزمون در محدوده الکترود کمکی قرار گرفته باشد ، آنگاه تداخل نواحی مقاومتی دو الکترود می تواند منشا خطای قابل توجهی گردد. لذا این روش تست چاه ارت تنها در مواردی مفید است که کل نیاز ما، انجام آزمونی از نوع رد/قبول باشد. عدم نیاز به میل کوبی موجب سرعت و سهولت اجرای تست چاه ارت با این روش می گردد.

تست چاه ارت با روش تزریق جریان کلمپی

بازرسی فنی و تست چاه ارت با روش تزریق جریان کلمپی ذاتا مشابه تست چاه ارت به روش دو نقطه ای است و محدودیت ها و کاربرد های همان روش را داشته و مانند آن ، امکان اعتبار سنجی نتایج آزمون و تست چاه ارت وجود ندارد. اجرای آن نیز شبیه تست چاه ارت به روش دو نقطه ای می باشد. تنها تفاوت این است که در این روش تست چاه ارت نیازی به جدا کردن الکترود تحت آزمون از سامانه زمین نیست.بنابراین علاوه بر سهولت و سرعت بیشتر در اجرای کار، مزایای متصل ماندن الکترود تحت آزمون به سامانه زمین را نیز داراست.

در این روش از دستگاه های ارت سنج مخصوصی جهت تست چاه ارت استفاده می شود که معمولا دو کلمپ دارند و این دو کلمپ توسط دو سیم رابط به دستگاه وصل می شوند.روش اندازه گیری به این شکل است که این دو کلمپ به فاصله مشخصی از هم که در کاتالوگ ذکر شده (معمولا حدود ۳۰ سانتیمتر)مانند شکل (۱۲)روی هادی اتصال زمین مورد نظر،حلقه می شوند.ولتاژ معینی توسط کلمپ اول در هادی اتصال زمین القا شده و سپس جریان جاری شده در مدار توسط کلمپ دوم اندازه گیری می شود.آنگاه مقاومت کل مدار توسط دستگاه محاسبه شده و روی نمایشگر نشان داده می شود.مقدار این مقاومت برابر با مقاومت  Ra سری با موازی شده سایر مقاومت هاست که برای کاهش خطا باید معادل موازی این مقاومت ها خیلی از Ra کوچکتر باشد (مانند روش دو نقطه ای).ضمن اینکه خطای این روش به علت ویژگی های دستگاه خصوصا فرکانس های بالای اندازه گیری (معمولا بین ۱KHZ  تا ( ۳.۴KHZ بیشتر از روش دو نقطه ای است.

توضیح:در برخی از دستگاه های ارت سنج مخصوص این روش تست چاه ارت دو کلمپ به صورت واحد درآمده و در یک کلمپ جاسازی شده اند.این کلمپ هر دو وظیفه القای ولتاژ و اندازه گیری جریان را انجام می دهد.

عوامل ایجاد خطا در تست چاه ارت و اندازه گیری

عوامل متعددی ممکن است باعث ایجاد خطا در اندازه گیری مقاومت الکترود زمین و تست چاه ارت شوند که در ادامه به مهمترین آن ها اشاره می شود . این عوامل عبارتند از:

۱) اجرام فلزی مدفون در خاک

۲) جریان های سرگردان ناشی از منابع مختلف AC و DC

۳) نزدیکی بیش از حد میل جریان به الکترود زمین آزمون

۴) خطای دستگاه های اندازه گیری

۵) خطای اپراتور در بازرسی فنی و تست چاه ارت

۶) به کارگیری دستگاه یا روش اندازه گیری نا مناسب در تست چاه ارت