بنتونیت یک ماده ی کاهنده ی غیر استاندارد است، در این خصوص می توان دلایل زیر را ذکر کرد:
بنتونیت ( تجاری) حاوی مقادیر فراوانی نمک است که خوردگی سیستم ارت را تسریع می کند.
بنتونیت یک ماده ی جاذب رطوبت است و در هنگام کمبود رطوبت مقاومت آن بسرعت افزایش می یابد و حتی بواسطه ی کاهش حجمی در هنگام خشک شدن، الکترود ارت را رها می کند، بنابراین اتصال درستی را بین صفحه ارت یا میله ارت و زمین برقرار نمی کند.
بنتونیت قابلیت گذراندن آزمون خوردگی بر طبق استاندارد را ندارد.
مزیت نسبی بنتونیت، ارزان بودن، در دسترس بودن و کاربری آن در مناطق مرطوب ( مانند نواحی شمالی کشور ) است.
نمک و زغال یک ماده ی کاهنده ی غیر استاندارد است، در این خصوص می توان دلایل زیر را ذکر کرد:
نمک و زغال حاوی مقادیر فراوانی نمک است که خوردگی سیستم ارت را تسریع می کند.
نمک و زغال حاوی مقادیر فراوانی نمک است که نمک آن توسط آبهای زیر سطحی شسته می شود و از بین می رود.نمک و زغال فاقد چسبندگی لازم به الکترود است بنابراین اتصال درستی را بین صفحه ارت یا میله ارت و زمین برقرار نمی کند.
مقاومت ویژه ی الکتریکی خاک (Soil Resistivity) عبارت از میزان مقاومت حجم مشخصی از خاک در مقابل عبور جریان الکتریسیته از سطح مقطعی معلوم و متناسب با آن حجم می باشد و با واحد "اهم-متر" سنجیده می شود. به عبارت دیگر این ویژگی مشخصه مطلوب یا نا مطلوب بودن یک خاک از نظر رسانایی الکتریکی و در نتیجه استفاده از آن را برای احداث پایانه زمین(ارت) مشخص می کند.
از آنجا که منظور اصلی ایجاد پایانه زمین(ارت) تخلیه الکتریکی جریانهای نا خواسته می باشد، خاکهای دارای مقاومت ویژه الکتریکی پایین تر برای ایجاد پایانه زمین(ارت) مناسب تر می باشند ، از اینروست که ما برای کارگذاری الکترود زمین(ارت) مانند صفحه یا میله، بدنبال محل عمیق تر (مانند چاه) یا مرطوب تر (مانند فضای سبز) هستیم.
مقاومت ویژه خاکهای رسی ، مرطوب و حاوی نمک پایین است ، متقابلا مقاومت ویژه خاکهای خشک ، سنگلاخی و صخره ای زیاد است بنابراین برای احداث پایانه زمین مناسب نیستند. مقادیر تقریبی مقاومت ویژه ی الکتریکی خاک برای تعدادی از خاکهای رایج به نقل از استاندارد در جدول زیر آورده شده است:
مواد کاهنده ی مقاومت الکتریکی زمین را از چند دیدگاه مختلف می توان طبقه بندی کرد، ولی شناخته شده ترین نوع این طبقه بندی ها، بر اساس پایه شیمیایی (Base) مواد می باشد. از این دیدگاه مواد به گروه های زیر تقسیم می گردند:
• مواد با پایه خاکهای معدنی (Clay Based)
• مواد با پایه کربنی (Carbon Based)
• مواد با پایه پلیمری (Polymer Based)
• مواد با پایه فلزی ( Metal Based)
ناحيه حفاظت نشده در خارج از ساختمان /تاسيسات می باشد. در اين ناحيه هيچ حفاظتي در مقابل برخورد مستقیم صاعقه و همچنين هیچ تمهید حفاظتی در مقابل القای الکترومغناطیسی ناشی از تخلیه صاعقه انجام نشده است.
LPZ oB
این ناحيه توسط سيستم حفاظت از برخورد مستقیم صاعقه ( حفاظت پيراموني ) حفاظت شده است. در اين ناحيه هیچ تمهیدی جهت حفاظت در مقابل القای الکترومغناطیسی ناشی از تخلیه صاعقه انجام نشده است .
LPZ 1
LPZ 2
ناحيه داخل ساختمان /تاسيسات می باشد. ولتاژ هاي فراتاخت/ضربه به ميزان كم وجود دارد.
LPZ 3
ناحيه داخل ساختمان/تاسيسات مي باشد. همچنين مي تواند تجهيزاتي باشند كه در داخل يك محفظه فلزي قرار گرفته اند ( مانند : تجهیزات داخل رك های فلزی) كه در اين ناحيه هيچ نفوذي از القای الکترومغناطیسی ناشی از تخلیه صاعقه وجود ندارد.
LPZ يكي از كار آمد ترين روشهاي حفاظت از ولتاژهای فراتاخت/ضربه مي باشد كه در استاندارد IEC 62305-4 مطرح گرديده است . در اين روش با كاهش تدريجي و مرحله اي ولتاژ هاي فراتاخت، تا رساندن آن به حد مناسب و بي خطر براي دستگاه ها ، تجهيزات برقي و الكترونيكي، از تخريب و صدمه ديدن اين تجهيزات جلوگيري مي گردد. برای این کار ساختمان ها/تاسيسات به نواحي حفاظتي صاعقه LPZ)) تقسيم مي گردند. در مرزهاي هر ناحيه ارستر هاي مناسب جهت جذب و تخليه ولتاژهاي فراتاخت/ضربه نصب مي گردند كه با همپتانسيل سازي موجب جلوگيري از آسيب ديدن تجهيزات مي شوند. ارسترهاي فوق بر طبق كلاس ها یا تيپهاي مختلف تعريف شده در استاندارد IEC 61643-11 انتخاب مي گردند.
• برخورد مستقیم صاعقه به خطوط توزيع هوايي فشار ضعیف - LV
• ولتاژ هاي فراتاخت/ضربه ناشي از سوئيچينگ در سيستمهاي توزيع - LV
• القاي ولتاژ هاي فراتاخت از طريق تخليه صاعقه تا فاصله 2 کیلومتری ساختمان/تاسیسات
در مصارف مختلف حداکثر مقاومت الکتریکی سیستم زمین اغلب محصول محاسبه است و نمی توان قاعده کلی و فراگیری برای کلیه ی سیستمها، اعم از فشار ضعیف، متوسط و قوی ارایه نمود، ولی تعیین مقاومت برای بعضی از مصارف خاص بصورت قاعده ی کلی در آمده است که تعدادی از آنها بشرح زیر است:
· سیستم حفاظت در مقابل صاعقه: کمتر از 10 (ده) اهم
· نقطه ستاره مولد برق ( ترانسفورماتور قدرت) و هادی نول شبکه فشار ضعیف: کمتر از 2(دو) اهم
· بدنه تابلو ها و وسایل و ابزار برقی فشار ضعیف:
o در صورتیکه نول شبکه و بدنه وسایل هرکدام بصورت مستقل و جداگانه زمین شده باشند مقاومت مجاز سیستم زمین باید کوچکتر یا مساوی با 65(v) / IA باشد که در آن IA جریان عملکرد رله حفاظتی برای تاسیسات زمین شده می باشد.
o در صورتیکه نول شبکه و هادی بدنه هرکدام از وسایل از طریق شبکه (لوپ) اتصال زمین به هم متصل باشند، مقاومت مجاز سیستم زمین باید کوچکتر یا مساوی با UE / IA باشد که در آن UE اختلاف ولتاژ میان فاز و نول و IA جریان عملکرد رله حفاظتی برای تاسیسات زمین شده می باشد.
بعنوان نمونه مقاومت یک چاه ارت صفحه ای از رابطه ی زیر محاسبه می گردد که در آن A مساحت یک روی صفحه مذکور و ρ مقاومت مخصوص الکتریکی زمین می باشد.
چنانچه پایانه زمین متشکل از یک الکترود ساده نباشد مثلاً مجموعه ای از میله ها در آرایش مربعی یا مثلث شکل باشد، در چنین حالاتی کماکان روابط ویژه ای برای محاسبه مقاومت وجود دارد ولی چنانچه سیستم پایانه زمین پیچیده تر باشد، دیگر رابطه ی مستقلی برای محاسبه آن وجود ندارد بلکه ابتدا باید پایانه را به چند جزء جداگانه و ساده ( قابل محاسبه) افراز نمود، سپس محاسبه را به صورت جداگانه انجام داد و نتیجه را با استفاده از روابط فیزیکی بدست آورد.
جهت محاسبات پیچیده تر و حالاتی که خاک دارای لایه های متفاوت باشد یا آرایش الکترود ها متفاوت باشد، می توان از نرم افزار های تخصصی که به همین منظور تهیه گردیده است، بهره جست.
علامات اختصاری L1,L2,L3 برای نشان دادن فازها بکار می رود ، در بعضی متون از علایم R,S,T به این منظور استفاده گردیده است. برای نشان دادن نول ( نوترال) از علامتN و برای نشان دادن اتصال زمین ( ارت) از علامت PE و برای نشان دادن نول و ارت مشترک از علامت PEN یا NPE استفاده می گردد.
در خصوص انواع سیستم های ارتینگ، اختصارات TNC ، TNS و ... دارای معانی خاصی است و حکایت از اتصال یا عدم اتصال نقطه نوترال ( نقطه اتصال ستاره ای) ترانسفورماتور قدرت در سیستم های فشار ضعیف دارد. طبق تعاریف استاندارد DIN VDE 0100 این اختصارات به شرح زیر در جدول شماره یک ارائه شده است:
شرح مجزای هر کدام از این سیستم ها، با تصاویر مربوط به آن، در بخشهای بعدی آورده شده است.
معمولا لایه های مختلف زمین مقاومت های ویژه متفاوتی دارند. مقاومت ویژه خاک را می توان به روشهای نمونه برداری از خاک و اطلاعات زمین شناسی، روش 3 نقطه و روش چهار نقطه اندازه گیری نمود. روش چهار نقطه که خود به 2 روش ونر (Wenner) و روش اشلامبرگر (Schlumberger) انجام می پذیرد از روشهای دیگر از دقت بیشتری برخوردار بوده و رایج تر می باشند و با دستگاه های ویژه انجام می پذیرد.
کلیه روشهای مذکور با جزئیات کامل در استاندارد81 IEEE توضیح داده شده است.