الکترودهای صفحه‌ای
علت دفن الکترود در عمق زیاد«بیش از حدود 3 متر»، رسیدن به لایه های نمناک زمین با مقاومت ویژه کمتر است.
بدیهی است که دفن صفحه درعمق زیاد علاوه بر تحمیل مخارج اضافی اولیه شامل «خاکبرداری و حفر چاه و تخریب کف و حمل مواد و مصالح و هزینه کارگر جهت پر کردن چاله»، 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 بیشتر از سه برابر بزرگترین بعد صفحه باشد.ازطرف دیگر برای پیدا کردن فاصله پراب جریانی تست و اندازه گیری قسمت قائم الکترود، «فاصله از سطح زمین تا پایین‌ترین نقطه الکترود در کف چاه برای هادی بدون روکش» باید به حساب آورده شود که در کم کردن مقاومت آن نقش عمده دارد .
در واقع مقاومت کل تقریباً برابر مجموع دو مقاومت صفحه‌ای و قائم به صورت موازی با ضریب کوپلینگ متناسب با شکل الکترود صفحه‌ای خواهد بود .
با بالا رفتن دستمزدهای اجرای الکترود صفحه‌ای در سالهای اخیر،مخارج نصب الکترودهای عمیق صفحه‌ای زیاد شده است و شاید موقع آن فرا رسیده باشد که تجدید نظر عمده ای درانتخاب نوع الکترود متداول به عمل آید.
در صورتی که بعنوان آخرین گذینه قرار باشد که از الکترود صفحه‌ای استفاده شود،جهت کاهش هزینه ها از الکترود های صفحه‌ای مشبک موسوم به «لتیس» یا ) Earth Lattice Mat) استفاده کرد.
الکترود های قائم
الکترودهای قائم از متداول ترین نوع الکترود می‌باشند مخصوصاً در مواردی که فضای افقی کافی در دسترسی نباشد یا برای کم کردن مقاومت زمین، «با رعایت حوزه همپوشانی»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:
الکترود های میله ای ازمس سخت
الکترودهای میله ای با هسته فولاد و روکش مس عجین شده«آبکاری گرم»
الکترودهای میله ای ازفولاد گالوانیزه گرم«لوله آب» یا نبشی نوک تیز گالوانیزه گرم.
استفاده از روش Deep Earthing«ارت عمیق»
این روش با اتصال سیم به پیکان هدایت کننده که به صورت نری مادگی به هم متصل می شوند، سیم هادی را به عمق دلخواه «باتوجه به سختی زمین» و مقاومت مناسب رساند که این روش در بخش دیپ ارتینگ به صورت کامل شرح داده شده.هادی های قابل استفاده در روش دیپ ارتینگ از 16 تا 70میلیمتر مربع است .
جهت مشاهده آموزش و توضیحات بیشتر در رابطه با اجرا و مزایای روش دیپ ارتینگ
قطر الکترودهای قائم کوبیده شده معمول«بجز ارت عمیق»حدود 14و16و20 میلیمتر است.حداقل طول الکترودهای استاندارد 2.45 متر باشد. اغلب الکترودها در بازار ایران از نوع 1.5 متری ساده میباشد. جهت افزایش طول الکترود های قائم می‌توان با استفاده از وسیله ای شبیه بوشن ، میله ها را می‌توان طولانی تر کرده و در زمین کوبید. با توجه به قابلیت امتدادآنها، الکترودها را می‌توان تا عمق دلخواه کوبید.
سه عیب عمده در محل اتصال دو میله وجود دارد :
الف) امکان شل شدن میله ها در محل رزوه در حین کوبش،
ب) افزایش خوردگی در طول زمان بهره برداری «بعلت خراشیده شدن رزوه ها و نازک شدن قطر لایه مسی»،
ج)افزایش مقاومت الکتریکی در محل اتصال .
استفاده از روش حفاری
در این روش توسط ماشین حفاری«مانند شکل بالا» که معمولا جهت نمونه برداری خاک«تست مکانیک خاک»کاربرد دارد،زمین را به عمق محاسبه شده سوراخ کرده و میله را به اندازه ارتفاع حفره در آن قرار داده و توسط مواد کاهنده مانند بتن یا بنتونیت یا دیگر مواد کاهنده، حفره را پر کرده و ارت پیت را بر روی آن قرار داده و به شبکه مورد نظر متصل کرد.قطر سوراخ مته برای خاک معمولا 12 سانتیمتر و برای زمینهای سنگ و صخره 8 سانتیمتر است.
کوبیدن الکترودها در زمین را می‌توان به دو نوع انجام داد:
الف ) وارد آوردن ضربه های شدید به تعداد کم که در عمل به صورت زیر انجام می‌شود:
کوبیدن با پتک معمولی و کوبیدن با پتک لوله ای
کوبیدن با پتک برقی یا بنزینی
پتک معمولی احتیاج به معرفی ندارد. کوبیدن با پتک معمولی خسته کننده تر و ناراحت کننده تر از همه انواع دیگر است. پتک لوله ای در واقع لوله ای است که طول آن متناسب با طول قسمتی از الکترود که خارج از زمین است تنظیم می‌گردد. در انتهای بالایی یا در وسط لوله وزنه ای نصب می‌شود که همراه با وزن لوله، وزنه پتک را تشکیل می‌دهد.کارگر لوله را که به طور کاملاً آزاد روی الکترود می لغزد، 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 وسیله ای است که در آن یک وزنه کوچک خارج از مرکز ، با سرعت دوران می‌یابد. توان چرخش به وسیله موتور برقی یا بنزینی تامین می‌شود و نیروی جنبشی جرم دورانی خارج از مرکز ، ضربه های کوچکی را به تعداد زیاد به میله وارد می‌کند که آن را در زمین فرو می‌برد.
طبق تجربه به دست آمده در اجرای پروژه ها،پیکورهای مناسب جهت کوبیدن الکترودها در دو سایز 19 کیلویی و 32 کیلویی می‌باشند که تیم مهندسی ساخت سروایران با ساخت آدابتورهای مخصوص(Rod Driver) این پیکورها در دو سایز قطر سوراخ 19 و 21 میلیمتری که برای انواع الکترود های 14 تا 20 میلیمتری این نیاز را رفع کرده.
ساختمان و جنس الکترودهایی که با روش دفن نصب می‌شوند:
الکترودهای لوله ای ازفولاد گالوانیزه گرم«لوله آب»
الکترودهای لوله ای از مس سخت «لوله مسی»
الکترودهای لوله ای ازچدن
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 دراطراف آن اقدام به آماده سازی زمین شود، از الکترودهای دفن شده به صورت پنج حلقه یا صفحه یا لتیس استفاده می‌شود.
نحوه آماده سازی خاک اطراف الکترودها
آماده سازی الکترودها بابتنونیت
به گواهی بسیاری،«با حفظ رطوبت»بتونیت بهترین ماده برای آماده سازی خاک است. با توجه به وجود منابع غنی بتونیت داخلی، آماده سازی خاک اطراف الکترود با این ماده در آینده ممکن است باز هم بیشتر شود. نظر به اینکه بنتونیت ماده میکروسکوپیک است و «جاذب رطوبت» می باشد و رطوبت اطراف را به خود جذب خواهد کرد. ولی در نواحی بسیار خشک احتیاج به آبیاری متناوب خواهد داشت و مناسب زمینهایی که نم طبیعی ندارند نبوده و در صورت استفاده در چنین زمینهایی،به برنامه زمان بندی دقیق جهت آبیاری نیاز دارد.
آماده سازی الکترودها با استفاده ازبتن
ساده ترین روش برای آماده سازی خاک اطراف الکترود پس از حفر چاه و قرار دادن الکترود دروسط آن، ریختن و پر کردن بتن در اطراف آن است. بدیهی است که حجم و قیمت بتن بکاررفته در این روش مهمترین عامل میباشد و در صورت دردسترس بودن بهتر است که از بتن ضد خوردگی «تیپ 5» استفاده شود.
الکترودهای افقی و عمق دفن آنها «الکترودهای دفن شده درکانال»
الکترودهای تسمه ای ازمس
الکترودهای تسمه ای ازآهن گالوانیزه گرم
الکترودهای سیم مسی
الکترود های گسترده
الکترود گسترده مخابراتی(SRG)
در پلنت های صنعتی مخابراتی بعلت بالا بودن فرکانس کار،طبیعتا شکل هندسی هادی ها و خود الکترود زمین و فاصله،تاثیر بسزایی در عملکرد سیستم اتصال زمین دارد و وجود راکتانس سلفی بین هادی ها و الکترود،عواقب جبران ناپذیری برای عملکرد تجهیزات تحت پوشش دارد و این امر باعث شده که شبکه مش دقیقا در دیتاسنتر ها و مراکز مخابراتی در زیر تجهیزات و با شبکه مش کوچک«50 الی100» سانتیمتری طراحی و اجرا گردد .نمونه ای از این شبکه مش ارتینگ را در تصویر زیر می‌بینید.
سیستم SRG دیتاسنتر یا سیستم ارتینگ،شبکه ای از کابل های مسی است که معمولاً در زیر کف کاذب مرکز داده و دیتاسنتر نصب می‌شود.معنی لغوی این سیستم،ساختار شبکه ای مرجع سیگنال (Signal Reference Grid SRG) و سیستمی است که با فرکانس بالا و امپدانس کم میباشد و مرجع زمین مشترک برای همه ی تجهیزات داخل یک ناحیه در ارتباط باهم را فراهم می‌کند.سیستم SRG همچنین ممکن است از تسمه های مسی،سیم های آلومینیومی
زیر سازه کف پوش کاذب و در موارد خاص از یک پوشش سخت ورق فلزی ساخته شود.جهت حذف نویز و تداخلات الکترومغناطیسی, همچنین تامین نقطه صفر پتانسیل بصورت مرجع, در کف دیتاسنترهاSRG«شبکه تسمه ای»کار می‌شود و با هادی های مختلف همبند می‌گردد.
با توجه به هزینه ی بالای راه اندازی سیستم های SRG برای دیتاسنترها می بایستی مطابق استاندارد های TIA607.B و TIA942 و BICSI002 و IEEE1100 و FIPS PUPS 94 و IEC 62305 باشد تا کارکرد صحیح سیستم SRG را تضمین کند.
SRG در سال 1398 با وارد شدن به استاندارد دولتی پردازش اطلاعات آمریکا (FIPS PUB 94) بخشی از استاندارد طراحی مرکز داده شد.
این استاندارد برای جلوگیری از بیشتر شدن تداخل الکتریکی،به اصول علمی تداخل در تجهیزات فاوا و راهبردهای طراحی مربوط به آن پرداخته است. امروزه شرکت های گوناگون و استانداردهای صنعتی پیوسته تاکید می‌کنند که از شبکه اتصال به زمین مرجع (Ground Reference Grid) استفاده شود و اجرای آن را توصیه می‌کنند.یکی از آنها استاندارد EIA/TIA 607 با عنوان اتصال به زمین ساختمان تجاری و الزامات هم پتانسیل سازی در مخابرات است.
اهداف اصلی اجرای سیستم SRG حذف و یا کاهش میزان نویزهای الکتریکی و حذف و محدود کردن اختلاف پتانسیل بین سیستم های دیتا با سایر سیستم ها در خلال اضافه ولتاژهای گذرا و محدود نمودن اختلالات سیستم های قدرت و حذف نویزهای خارجی و.....است.هدف اصلی از اجرای SRG این است:«کاهش ولتاژ نویز ناخواسته»در سیم های مسی ارتباطی که با نقطه اتصال مرجع هم پتانسیل شده اند.
سیستم SRG از طریق ایجاد یک سطح زمین هم پتانسیل،برای محدوده های وسیع فرکانسی ازDC تا فرکانس هایی در حد مگاهرتز به عنوان یک سیستم مرجع زمین برای تجهیزات IT به کار برده می‌شود.این شبکه گسترده باعث می‌شود تا نویزهای با فرکانس بالا از مسیر کم امپدانس به زمین منتقل شوند و تجهیزات الکترونیکی حساس همچون تجهیزات مخابراتی،RF سرورها با یک تغییر شدید ولتاژ که باعث آسیب دیده دستگاه ها می‌شود روبرو نشوند در واقع نویز یا هر سیگنال ناخواسته دیگر همواره از مسیر با کمترین امپدانس می‌گذرد.از این رو فرکانس‌های بالاتر از 1 مگاهرتز از مسیر SRG نمی‌گذرند؛ بلکه از کابل های نزدیک به آن عبور می‌کنند.
حفاظت در برابر تخلیه الکترواستاتیکی (ESD)
کف طبقات در دیتاسنترها باید راه حلی برای تخلیه بارهای الکتریسیته ساکن داشته باشند که می‌تواند شامل استفاده از کاشی های مخصوص ثابت یا کاذب باشد.
حساسیت تجهیزات فناوری اطلاعات به خرابی ولتاژ زمین بین سیستمی،به ماهیت رابط ها بستگی دارد.در ضمن،رابطه ای ایزوله نشده برپایه سیگنال های مرجع زمین،بیشتر حساس هستند.هنگامی که تجهیزات با روش ایمنی کم به یکدیگر متصل شده اند،اگر با PDUهای جداگانه تغذیه بشوند و به طور مکانیکی به یکدیگر متصل نباشند،SRG می‌تواند آسیب ها را کاهش دهد از سویی چنانچه تجهیزات توسط یک شاخه مدار
(Branch Circuit) یا PDU تغذیه بشوند یا در یک رک به هم متصل باشند،دیگر نویز ارت بین سیستمی وجود نخواهد داشت و داشتن SRG بی فایده است.
در واقع نویز یا هر سیگنال ناخواسته دیگر همواره از مسیر با کمترین امپدانس می‌گذرد.
سیستم SRG یک مرجع زمین مشترک را برای همه تجهیزات متصل در دیتاسنتر و مرکز داده تنظیم می‌کند.شکل فیزیکی SRG امکان می دهد که نویزهای با فرکانس بالا از مسیر کم امپدانس به زمین متصل شوند.این عملکرد SRG مبتنی بر توانایی SRG برای کاهش نویز زمین بین سیستمی است،که تفاوت در پتانسیل زمین شاسی در تجهیزات IT است.شبکه مرجع سیگنال (SRG) یک مرجع مشترک اتصال زمین برای تمام تجهیزات متصل در دیتاسنتر نگهداری می‌کند.ادعاهای مختلف و باورهای حول حساسیت تجهیزات فناوری اطلاعات به نویز اتصال به زمین بین سیستمی بر اساس اطلاعات و داده های نسل های گذشته تجهیزات فناوری اطلاعات است.تجهیزات فناوری مدرن،روش هایی را برای ارتباط داده ها آماده می‌کند که بطور قابل توجهی در طول زمان تغییر کرده‌اند و در حال حاضر به طور چشمگیری باعث کاهش حساسیت به نویز اتصال به زمین بین سیستمی با توجه به پیشرفته تر شدن تجهیزات فناوری اطلاعات،عدم به کارگیری سیستم SRG به معنای آن نیست که رک ها در برابر تغییر ناگهانی ولتاژها آسیب پذیر خواهند بود.به همین دلیل کارشناسان پیشنهاد می‌کنند:
• در صورت لزوم از اترنت یا فیبر برای برقراری ارتباط در مرکز داده استفاده کنید.
• رک‌ها را به صورت ردیفی با سیم های ارت به زمین متصل کنید.
• سایر روش های برقراری ارتباط داده ها را به اتصالات درون یک رک یا یک ردیف از رک ها محدود کنید.از کابل های داده ورودی به مرکز داده محافظت کنید.هر سیم مسی«هر چیزی که فیبر نیست»باید از یک مکان مرکزی عبور کند و باید به درستی محافظت شده باشد.
• سینی کابل را به رک تجهیزات متصل کنید.
ایمنی انسانی
یکی دیگر از باورهای معمول این است که SRG مزایای ایمنی اتصال زمین و جلوگیری از شوک الکتریکی را فراهم می‌کند.درست است که اتصال زمین تجهیزات الکتریکی برای کاهش خطر شوک الکتریکی مهم است.
با این حال،SRG هیچ نقش صریحی در جلوگیری از ایجاد بارهای ساکن و یا حفاظت از تجهیزات در برابر این بارها ندارد.SRG نمی‌تواند از انباشت بارهای الکتریسیته ساکن توسط پرسنل جلوگیری کند.اگر یک اپراتور در معرض حمل بار ساکن باشد،SRG نمی‌تواند مانع تخلیه این بار به تجهیزات شود.همچنین اگر یکی از کارکنان بار استاتیکی داشته باشد،SRG نمی‌تواند از تخلیه آن در تجهیزات پیش گیری کند. سیستم SRG که در بیشتر مراکز داده امروزی استفاده شده است،به دلیل تغییر در فناوری های نوین دیگر اهمیت پیشین خود را ندارد.پیدایش اترنت و رابط داده فیبری از آسیب پذیری تجهیزات نسبت به نویز و نوسان کاسته است.
الکترود گسترده« قدرت»
در نیروگاه ها و پستهای فشار قوی بعلت بالا بودن جریان اتصال کوتاه و به تبع آن ولتاژ گام و تماسی،سیستم زمین باید طوری طراحی شود که با توجه به قدرت اتصال کوتاه شبکه و تعداد ترانسفورماتور ها و باسبارها و دیگر ادوات قدرت،جریان اتصال کوتاه در مدت زمان تعریف شده توسط رله های حفاظتی وارد زمین شده و ولتاژ گام و تماس در محدوده باشند و بیش از آن تجاوز نکند.به همین دلیل پس از طراحی با هادی های مسی و جوش های احتراقی به همدیگر و راد های زمین متصل می‌گردند.
