איך מבצעים התקנה של קרוואן?

נתחיל מכמה הגדרות שיתנו לנו שפה משותפת:

"הארקת יסוד" – מערכת הכוללת אלקטרודת הארקת יסוד, טבעת גישור, פס השוואת הפוטנציאלים ומוליך הארקה המחבר טבעת גישור אל פס השוואת הפוטנציאלים.

"טבעת גישור" – טבעת מתכתית המגשרת בין חלקי אלקטרודת הארקת יסוד והיא חלק ממנה.

"אלקטרודת הארקת יסוד" – חלקי פלדה הטמונים ביסוד של המבנה, המחוברים ביניהם.

"לולאת תקלה" או "מעגל הארקה" – מסלול זרם התקלה ממקור הזינה דרך מוליכי הזינה, מוליכי הארקה, הארקת יסוד, המסה הכללית של האדמה, הארקת שיטה של מקור הזינה, כולם או מקצתם, המחוברים זה לזה בטור או במקביל, ושדרך מסלול זה עובר זרם תקלה או זרם פחת.

"מוליך הארקה" – מוליך המחבר את גופי המתכת החייבים בהארקה או את נקודת השיטה המיועדת להארקה לאלקטרודת הארקת יסוד, במישרין או באמצעות פס השוואת הפוטנציאלים.

"המסה הכללית של האדמה" – בדומה למוליך העשוי נחושת/אלומניום גם האדמה משמשת כמוליך

ההתקנה:

לרוב מי שמתקין קרוואן זמני לא ישקיע ביסודות כי מחר הוא קם וממשיך לאתר הבא, אך אם אתה מתכוון לשבת מספר חודשים על אותה חלקת קרקע, ככל הנראה שההתקנה תתבצע על משטח בטון.
כדי לקבל משטח בטון יציב, אתה חייב לייצר לו יסודות.

מבחינת ההגנה החשמלית, השימוש בהארקת יסוד במשטחי בטון נחשבת לפתרון מצוין וזול יחסית.
התקנה של אלקטרודה בתוך היסודות מאפשר את חיבור לוחות החשמל או הציוד המוזן  דרך הגנרטור  או רשת החשמל אל האדמה עם מגע טוב יותר (תלוי כמובן בסוג האדמה, סלעים או כיסי אוויר בקרקע בה ביצעו מילוי אדמה נדרש בפתרון אחר)
מה שמאפשר לנו להקטין את התנגדות לולאת האדמה, להביא לידי זרם תקלה גבוה ומאפשר את ניתוק המעגל המזין במהירות גבוהה.
כדי לשפר את רמת הבטיחות נהוג לשלב סביב משטח הבטון גם טבעת הארקה חיצונית, בנוסף לטבעת הגישור שבתוך היציקה (טבעת היקפית בריתוך ע"פ התקנות) בצורה של פס פלדה מגלוון.

ההתקנה החיצונית יוצרת לנו שתי שאלות:

1. למה נדרש השימוש בטבעת הארקה חיצונית?
2. איך מונעים קורוזיה שתהרוס את היסודות?

למה להתקין טבעת גישור?

ע"פ תקנה 4 בפרק הארקת יסוד " הבטחת רציפות חשמלית ":

החיבורים בין חלקי טבעת גישור ובין טבעת הגישור ופלדת הזיון יבטיחו רציפות חשמלית נאותה, וכן –
(1) החיבורים בין חלקי טבעת הגישור יהיו בריתוך או בהדקים מיוחדים או בסימרור או בברגים;
(2) כאשר טבעת הגישור אינה חלק מפלדת הזיון של המבנה, ייעשו חיבורים בין הטבעת לבין פלדת הזיון במרחקים שלא יעלו על 5 מטרים בין חיבור לחיבור;
(3) יובטח קשר גלבני בין טבעת הגישור לבין הזיון של קורה, בין טבעת הגישור לבין הזיון של יסודות ובין טבעת הגישור לבין הזיון של יסוד העובר, שיהיו מפלדה עגולה בקוטר 6 מ"מ לפחות או בקשירה בחוט פלדה;
(4) אין חובה לגשר בין פלדת הזיון של רצפה ובין טבעת הגישור.

ע"פ התקנה אנו נדרשים לבצע פעולה שתאפשר לייצר מערכת השוואת פוטנציאלים.

מה נותנת לנו השוואת הפוטנציאלים?

מניעת מתח צעד ומתח מגע:
בעת קצר, מתפתח מפל מתח בקרקע. הטבעת יוצרת השוואת פוטנציאלים סביב המבנה ומונעת התחשמלות של אנשים העומדים סמוך אליו.
יציבות למערכת הגנרטור:
גנרטורים קבועים דורשים הארקת שיטה עצמאית. מעגל אלקטרודות סגור מבטיח הפעלה אמינה של הגנות החשמל.
מענה לקרקע מבודדת:
כאשר הבטון מבודד מהאדמה (עקב איטום, הקרקע יבשה או שימוש בקלקר), הטבעת גישור החיצונית מספקת את המגע הנדרש לחיבור המתחם אל מסת האדמה.

מלכוד 22: מה עדיף נחושת מול פלדה

לפי ת"י 1742, מוטות הארקה בישראל עשויים פלדה מצופת נחושת.
מי שמכיר את נושא הגנה קטודית יודע כי חיבור ישיר בין אלקטרודות נחושת לבין ברזל הזיון שבבטון מייצר זוג גלווני:

הנחושת מתפקדת כקטודה והברזל משמש כאנודה.
זה לא משנה אם ההתקנה בקרקע לחה או בבטון רטוב, ברמה הכימית הפלדה מוותרת על אלקטרונים, מתחמצנת ונאכלת בקצב מוגבר.
כתוצאה מהקורוזיה הברזלים נפוחים בהרבה מהמתכת המקורית, התנפחות הברזל מפעילה לחץ פנימי שסודק את הבטון מה שיגרום לפגיעה ליציבות המבנה.

דגשים הנדסיים ליישום

• איסור שימוש בבטון דרוך:
  אין להשתמש בחיזוק דרוך כאלקטרודת הארקה. הזרמים העוברים בחיזוק מתוח עלולים לחמם אותו, להרפות את המאמץ ולסכן את המבנה.
  *בטון דרוך – התקנת כבלי פלדה חזקים במיוחד לפני שלב היציקה ולאחר מכן מבצעים מתיחה.
  הגידים המתוכים בתוך הבטון מאפשרים מאמץ מתיחה גבוה מאוד,חוזק של קורות פלדה וגמישות של גיד, משמש לגשרים או מפתחים גדולים מיוחד לחסוך בעמודים.

• מרחק יעיל מהיסוד:
  התקנת טבעת הארקה חיצונית הצמודה למשטח (פחות מ-0.8 מטר) כמעט אינה מורידה את התנגדות לולאת התקלה.
  לכן כדי לבצע הורדת התנגדות משמעותית עלינו לבצע התקנה במרחק של כ-3 מטרים, בעצם כפול מאורך האלקטרודה למרות שטבעת קרובה מסייעת להפחתת מתח צעד.

• פתרון הקורוזיה:
  כדי למנוע הרס גלווני של הברזל, החלפת מוטות הנחושת במוטות ומוליכים מפלדת אל-חלד (נירוסטה) מונעת את התגובה האלקטרוכימית ושומרת על אורך חיי היסודות.
  לי אישית לא יצא לפגוש מוטות נירוסטה המשמשות כאלקטורדת הארקה, אך ייתכן שבמפעלים בהם הקרקע קורזיבית מאוד כמו ים המלח או בקרבת הים נעשה בה שימוש.
  דבר נוסף בקרקע קורזיבית נדרשת בדיקה אחת ל 5 שנים:
  מופיע בפרק הארקות תקנה 78 "בדיקת הארקה של מתקן צריכה":
  (א)מערכת הארקה ואמצעי הגנה בפני חישמול במיתקן ייבדקו לפני הפעלתו הראשונה וכן לאחר שינוי יסודי במיתקן; לענין זה, "שינוי יסודי" – הגדלת חיבור מיתקן, שינוי אמצעי ההגנה או הוספת מעגל או קו.
  (ב)נוסף על האמור בתקנת משנה (א), ייבדקו מערכות ההארקה ואמצעי ההגנה בפני חשמול במיתקן צריכה :
  1)במבנה בלא הארקות יסוד, וכן בחצרים שבהם קיימת סכנה של איכול (קורוזיה) מוגבר של אלקטרודת ההארקה – אחת לחמש שנים לפחות;
  2)במבנה שקיימת בו הארקת יסוד – אחת לעשר שנים לפחות.
  (ג)בבדיקה יש לוודא קיום הוראות תקנות אלה במערכת ההארקה ואמצעי ההגנה בפני חשמול במיתקן.

סימוכין ומקורות מקצועיים לקריאה נוספת

1. חוק החשמל ותקנות החשמל (הארקות יסוד), התשמ"א-1981:

   • מפרט את החובה בהתקנת הארקת יסוד, השוואת פוטנציאלים, ואיסור השימוש ברכיבי בטון דרוך כאלקטרודת הארקה.

   • תקנות החשמל – הארקות יסוד

2. תקן ישראלי ת"י 1742 – אלקטרודות הארקה מצופות נחושת:

   • מפרט את הדרישות הטכניות, עובי הציפוי והרכב המטאלורגי של מוט הארקה בישראל.

   • דף התקן במכון התקנים הישראלי (ת"י 1742)

3. הנחיות קורוזיה גלוונית במערכות הארקה (IEEE Std 80 / DIN VDE 0151):

   • התקנים הבינלאומיים המפרטים את בעיית הצימוד הגלווני בין נחושת לפלדה בבטון (Galvanic Corrosion of Steel in Concrete) למניעת הרס היסודות.

   • מדריך טכני: Corrosion Issues in Grounding Systems (IEEE)