تأريض
يمكن تعريف المنظومة الأرضية أوالتأريض بأنه اتصال كهربائي عمل عن قصد بين جهاز كهربائي أوشبكة أجهزة من جهة وكتلة الأرض من جهة أخرى. لذا فأن التأريض مطلوب لتوفير السلامة للمنظومة الكهربائية وللعاملين في المنشأة وهذا معروف بشكل عام لدى الغالبية من الأشخاص ولكن غير واضح لدى النسبة العظمى من الناس كيفية تحقيق ذلك. ويمكن تشبيه الأرضي بطوق النجاة أومظلة الهبوط حيث تقدر قيمتهما عند الحاجة لهما فقط .
أهمية وميزة الأرضي الجيد يمكن تقديرها مما يلي
- أولا : الأرضي يحمي الأفراد من خطر الصعق الكهربائي الناتج عن قصور العزل أوانهياره .
- ثانيا : يقي من خطر التفريغ الكهربائي .
- ثالثا : يحمي المعدات من أضرار التغيرات المفاجئة والكبيرة في جهد التغذية (Voltage Surges)
- رابعا : يؤمن تشغيلا مناسبا للمعدات والمنظومات الكهربائية .
على أي حال يحتمل حتى يشعر الشخص العادي بأنه غالبا لا تأثير للأرضي على المنظومات الكهربائية أوالأجهزة خلال الاشتغال العادي، مما يعطي انطباعا خاطئا بأنه من الممكن فصل الأرضي بدون ملاحظة أي تأثيرات ونتيجة ذلك يظهر (ظاهريا فقط) بأن موضوع الاتصال الأرضي الجيد من الاتصال الأرضي الرديء ليس ذا أهمية ولا تعهد فعالية الأرضي ما لم تجرى عليه فحوصات دورية من حين لآخـر . أبتداء يمكن اعتبار الكرة الأرضية بأنها كتلة هائلة جدا لاتحمل جهدا كهربائيا أي ان جهدها هوصفر. أما أجزاء المنظومة الكهربائية فيمكن ان تكون ذات جهد معين مقارنة بجهد الأرض. إن الموصلات الحية (Live Conductors) للأجزاء المنظومة الكهربائية تحمل عادة جهدا كهربائيا خلال أشتغالها الأعتيادي، أما الأجزاء المعدنية الأخرى كهياكل وحاويات للأجهزة الكهربائية فهي لا تحمل جهدا خلال أشتغالها الأعتيادي لكنها يمكن حتى تكون ذات جهد عند حدوث عطب كهربائي مما يعرض المنشآت والعاملين إلى الخطر إذا لم يتم أتخاذ إجراءات وقائية من بينها إيصال تلك الأجزاء إلى الشبكة الأرضية.
يمكننا الحصول على أرضي مناسب للدور السكنية مثلا باستخدام قضيب معدني واحد أوأكثر يدفن في التربة لغرض تحقيق التماس مع كتلة الأرض .
تتوفر قضبان على شكل مقاطع يمكن ربطها ببعضها لغرض الحصول على قضيب بالطول المطلوب وتغرز في الأرض بواسطة الدق للوصول إلى طبقات الأرض ذات المقاومة النوعية الواطئة وبالتالي الحصول على مقاومة أرضي واطئة . وللحصول على مقاومة اقل يستخدم غالبا عدة قضبان تربط ببعضها على التوازي بواسطة موصلات أرضية لتكوين شبكة أرضية يمكن تشبيهها بشجرة كبيرة ، حيث تربط كافة المعدات الكهربائية والهياكل المعدنية بالشبكة وتمثل الأوراق بالنسبة للشجرة بينما تمثل توصيلات الأرضي بأغصان الشجرة وقابلوالأرضي الرئيسي بساق الشجرة في حين تمثل أقطاب الأرضي جذور الشجرة . من شروط الأرضي الجيد حتى تكون مقاومته اقل ما يمكن وتتراوح عادة بين 1 –خمسة أوم ، إلا حتى الحصول على مثل هذه القيم في تربة ذات مقاومة نوعية عالية لا يمكن الوصول إليه ببساطة باستخدام عدد معقول من الأقطاب الأرضية وهذا يعني كلف عالية ، لذا فان من الضروري حساب أعلى قيمة مقاومة يسمح بها على أساس المقاومة الكلية لدائرة العطب الأرضي التي تسمح بمرور تيار عطب كافي لاشتغال جهاز الحماية (صهيرة ، قاطع دورة أومناولة) لعزل الدائرة الكهربائية المعطوبة
تعاريف
1. الشبكة الأرضية .. هي مجموعة الموصلات التي يتم بواسطتها إيجاد اتصال كهربائي جيد بين الأجزاء والهياكل المعدنية المكشوفة وبين كتلة الأرض. 2. الأرضي (Earth Pit) .. هومجموعة من الموصلات أوالأقطاب (Electrodes) التي تدفن أوتغرز في الأرض بحيث توفر تماسا جيدا وبأقل مقاومة ممكنة مع التربة المحيطة بها وبذلك تشكل واسطة الاتصال بين أجزاء الشبكة الأرضية الأخرى وكتلة الأرض. 3. موصل الأرضي الرئيسي (Main Earting Lead) .. الموصل الرئيسي الذي يربط مجموعة المعدات والأجهزة الكهربائية إلى الأرضي. 4. موصل الربط (Bonding Lead) .. الموصل الذي يربط بين هيكل أوحاوية الجهاز أوالمعدة الكهربائية إلى موصل الأرضي الرئيسي. 5. التأريض الوظيفي (Functional Earthing) .. وهوتأريض نقطة الحيادي (Neutral Point) لمحولات القدرة وتأريض النقاط المشهجرة (Common Points) لمحولات التيار وذلك لأسباب تشغيلية. 6. التأريض الستاتيكي (Static Earthing) ..ويستخدم لغرض ضمان تسرب الشحنات المستقرة التي تتولد في الحاويات والأوعية والخزانات نتيجة تصادم السوائل الهيدروكاربونية بجدران تلك الحاويات ووالاوعية والخزانات أثناء التحميل أوالتفريغ حيث حتى توفر تأريض جيد يؤدي إلى تسرب الشحنات المتولدة إلى الأرض وعدم تكون جهد خطر على تلك الأوعية والخزانات والحاويات. 7. التأريض لغرض الحماية من الصواعق (Lightening Protection Earting) .. ويستخدم لغرض تسريب التيارات العالية جدا التي تنتج عند حدوث تفريغ كهربائي ناتج عن الصواعق وبذلك تتم حماية المنشأت من أخطار الحريق والدمار الذي يمكن حتى ينتج عند عدم وجود حماية من الصواعق.
المبادئ العامة لتصميم الشبكة الارضية
1. تقليل فرق الجهد بين الأجزاء المعدنية المكشوفة المتجاورة وكذلك بينها والأرض من ناحية أخرى.. ويكون ذلك بالربط متساوي الجهد (Equi Potential Bonding) بين الأجزاء المعدنية المتجاورة من ناحية وكذلك ربطها بشبكة أرضية بشبكة أرضية ذات مقاومة كهربية واطئة قدر الإمكان من ناحية أخرى حيث يؤدي ذلك إلى تقليل جهد التماس وكذلك جهد المستوى (Touch & Step Voltage) وبالتالي إلى حماية الأشخاص من الصعقات المميتة.
2. تقليل ممانعة القطب اللأرضي ..قد يكون ذلك باستخدام موصلات للشبكة الأرضية ذات حجوم مناسبة تجعل مقاومتها قليلة إضاقة إلى اختيار نوع أقطاب الأرضي المدفونة في التربة وأعدادها وأعماق دفنها ومناطق دفنها بحيث توفر أقل مقاومة ممكنة إلى كتلة الأرض.
أن تقليل ممانعة دائرة العطب الأرضي تؤدي بالنتيجة إلى سريان تيارات عالية خلالها عند حدوث تماس للدائرة الكهربائية مع الأرض وهوهدف نسعى إليه حيث يؤدي ذلك إلى تحسس أجهزة الحماية الكهربائية وبالتالي إلى قيامها ببتر التيارعن الجزء المعطوب أي عزله عن الأجزاء السليمة من الدائرة الكهربائية وخلال وقت قصير جدا فتوفرالحماية الكافية للتأسيسات من الاعطاب والحرائق وحماية الأشخاص من خطر الصعقة الكهربائية. إذا زمن البتر يتراوح عادة بين جزء من الثانية الواحدة وبضع ثواني ويتناسب عكسيا مع مقدار تيار العطب الأرضي وجهد التماس.
ان الأجزاء الرئيسية لممانعة دائرة العطب الأرضي تتكون ممايلي:
2-1 في منظومة كهربائية من نوع TT .. تكون ممانعة دائرة العطب الأرضي فيها من مقاومة موصلات الدائرة وموصلات الشبكة الأرضية هي مقاومة واطئة جدا عادة، ثم مقاومة أقطاب الأرض عند جميع من جهة المصدر (مقاومة نقطة الحيادي للمحولة إلى الأرض ) وجهة المستهلك، ويفترض ان تكون مقاومتها قليلة (جزء من الأوم لغاية بضع أومات) ان كانت اقطاب الأرضي بحالة جيدة، وأخيرا مقاومة منطقة العطب وتتبع مقاومتها طبيعة ونوع العطب.
في هذا النوع من المنظومات تشكل مقاومة الاقطاب الارضية الجزء الأكبر من المقاومة الكلية لدائرة العطب الأرضي، لذا تلعب دورا رئيسيا في فعالية شبكة الأرضي ككل ويتطلب الاهتمام بمراقبتها وصيانتها دوريا.
2-2 في منظومة تغذية كهربائية من نوع TN .. تتكون دائرة ممانعة العطب الأرضي هنا كليا من موصلات الدائرة وموصلات الشبكة الأرضية إضافة إلى منطقة العطب دون الاعتماد على مقاومة أقطاب الأرضي، لذا تكون اجهزة الحماية الكهربائية في الدوائر الكهربائية المرتبطة بهذه المنظومات ذات تحسس وفعالية أكبر في عزل دوائر العطب الأرضي من مماثلتها في منظومات من نوع TT .
أولاً : التأريض الوظيفي «Functional earthing»
يقصد بالتأريض الوظيفي عملية ربط بعض نقاط الشبكة الكهربائية مع الأرض بصورة متعمدة كنقاط الحياد في المولدات والمحولات، وذلك بهدف إضفاء بعض الخواص المهمة على الشبكة لتصبح أعلى جودة من ناحية التصميم والاستثمار. فالتأريض يمكن حتى يسهم في خفض زيادات التوتر الناتجة من عمليات التبديل ( Switching) في الشبكة، ومن ثَم خفض درجة عازلية المحولات عالية الاستطاعة وتبسيط بعض دارات الحماية. ويمكن تقسيم الشبكة الكهربائية بكيفية التأريض المستخدمة فيها إلى الأنواع الرئيسة الآتية: أـ الشبكة غير المؤرضة أوالمعزولة «Non-earthed or isolated network»
أ ـ تلامس مع طورين ؛ ب وج ـ تلامس مع طور واحد 0 Z1، Z2،Z3 ـ الممانعات الإجمالية لأطوار الشبكة بالنسبة للأرض Ih ـ التيار الذي يسري من الشبكة عبر الإنسان إلى الأرض0
تكون نقطة الحياد «Neutral Point» في هذه الشبكة غير مؤرضة ومعزولة عن كمون الأرض .
ملف:4127-1JPEG وعلى الرغم من ذلك فهناك اتصال كهربائي محدود بين أطوار الشبكة المعزولة والأرض عبر الناقليات السعوية والفعالة الضئيلة القائمة بين الأطوار والأرض. تتميز هذه الشبكة بأن حالة تماس أحد أطوارها مع الأرض لا تعد حالة عطل خطرة ولا تقتضي فصلها عن العمل، بل يقتصر عمل أجهزة الحماية في هذه الحالة على إصدار إشارة إنذار عن حدوث هذا التماس. تتعلق قيم التيار والتوتر لدارة طور الشبكة الذي يتعرض للتماس مع الأرض بقيمة المقاومة المتشكلة بين هذا الطور ومكان التماس. مع تناقص مقاومة التماس تتزايد قيمة التيار المتسرب إلى الأرض حتى يبلغ قيمته العظمى عند انعدام هذه المقاومة. عند ذلك تتناقص أيضا قيمة التوتر على الطور المصاب مع تزايد توتري الطورين السليمين. ومع حتى تماس أحد أطوار هذه الشبكة مع الأرض لا يعد عطلاً شديداً، إلا حتى ذلك يؤدي إلى زيادة كبيرة بقيمة التوتر على الطورين الباقيين مما يزيد من احتمال انهيار عازلية طور آخر وحدوث تماس ثان مع الأرض. في هذه الحالة يتحول العطل إلى قصر بين طورين يقتضي الفصل فوراً. لذلك حين حدوث تماس للطور مع الأرض في الشبكة ذات الحيادي المعزول يتوجب اتخاذ الإجراءات السريعة لمعالجة العطل قبل حتى يتطور إلى حالة قصر خطيرة. إضافة إلى ما تقدم يمكن حتى تتعرض هذه الشبكة في الحالات العابرة لزيادات توتر تصل إلى ثلاثة أضعاف التوتر الإسمي. لذلك يبقى استخدام هذه الشبكات مقبولاً من الناحية الفنية حتى التوترات المتوسطة التي لا تتجاوز قيمتها 35 KV على ألا تتجاوز قيمة تيار التسرب الأرضي A (15 ÷ 5)، تبعاً لتوتر الشبكة.
| TN−S | : | PE and N are separate conductors that are connected together only near the power source. |
| TN−C | : | A combined PEN conductor fulfills the functions of both a PE and an N conductor. The combined PEN conductor typically occurs between the substation and the entry point into the building, whereas within the building separate PE and N conductors are used. In the UK, this system is also known as protective multiple earthing (PME), because of the practice of connecting the combined neutral-and-earth conductor to real earth at many locations, to reduce the risk of broken neutrals - with a similar system in Australia being designated as multiple earthed neutral (MEN). |
| TN−C−S | : | Part of the system uses a combined PEN conductor, which is at some point split up into separate PE and N lines. |
| TN-S: separate protective earth (PE) and neutral (N) conductors from transformer to consuming device, which are not connected together at any point after the building distribution point. | TN-C: combined PE and N conductor all the way from the transformer to the consuming device. | TN-C-S earthing system: combined PEN conductor from transformer to building distribution point, but separate PE and N conductors in fixed indoor wiring and flexible power cords. |
ب ـ الشبكات ذات الحيادي المؤرض عبر مفاعل تأريض
C3 ـC2 ـC1 ـCN ـ الناقليات السعوية لأطوار الشبكة بالنسبة للأرض. Rh ـ المقاومة الأومية لجسم الإنسان. في هذه الشبكة توصل نقطة الحياد إلى الأرض عبر مفاعل Earthing reactor «L0» له مقاومة أومية ro. وتعتمد هذه الشبكة على مبدأ تعديل «Compensation» تيار التسرب الأرضي السعوي الذي يسري في الدارة ذات الحيادي المعزول طالما تلامس أحد أطوارها مع الأرض .
ملف:4127-2JPEG أي إذا محارضة المفاعل L0 تقوم بإلغاء الناقلية السعوية C المتشكلة بين أطوار الشبكة والأرض، وهذا بالنتيجة يؤدي إلى خفض قيمة تيار التسرب الأرضي في هذه الشبكة إلى حدود أقل بكثير من تيار التسرب في الشبكة ذات الحيادي المعزول. إذا خفض قيمة تيار التسرب الأرضي في حالة العطل الأكثر شيوعاً وهي حالة تماس أحد الأطوار مع الأرض يؤدي إلى نتيجة غاية في الأهمية وهي خفض درجة احتمال ترافق حالة التماس مع ظهور القوس الكهربائي، ومن ثمَّ فإن تأريض نقطة الحياد عبر مفاعل التأريض يخفف من مخاطر هذا العطل ويخفض إمكانية تطوره إلى حالة قصر بين طورين. بفضل ذلك يصبح هناك متسع أكثر من الوقت للبحث عن مكان التماس مع الأرض وتصير حالة العطل هذه أقل خطورة بكثير مما في الشبكة ذات الحيادي المعزول. إن استخدام مفاعل التأريض يساعد أيضاً على خفض قيمة التوترات الزائدة في الحالة العابرة المؤثرة في الشبكة المعزولة. وعند تصميم هذه الشبكة يجب الانتباه إلى ضرورة اختيار قيمة محارضة المفاعل L0 بما يتناسب مع الناقلية السعوية للشبكة C، أي إنه يتوجب تعيير الشبكة على نحويضمن حالة التعديل الكامل للناقلية السعوية C لكي نتجنب العمل في حالة الطنين التي تترافق بزيادات توتر خطرة.
ـ Ue,Ie,re المقاومة الأومية والتيار والتوتر لدارة العطل. U.,I.,r. -المقاومة الأومية والتيار والتوتر بين نقطة الحياد والأرض. Uh,Ih -التيار والتوتر المؤثران في الإنسان الواقع تحت التوتر. بفضل الميزات آنفة الذكرلهذه الشبكة فإنها تستخدم بصورة أوسع من الشبكة السابقة وتبقى جدواها الفنية والاقتصادية محققة حتى التوتر 110 KV.
ج ـ الشبكات ذات التأريض المباشر (الوثيق) Dead earthed networks في هذه الشبكات تربط نقاط الحياد مع الأرض مباشرة أوعبر مقاومة تأريض صغيرة ro لا تتجاوز 0.5 Ω ملف:4127-3JPEG.
إن الارتباط الكهربائي الوثيق بين نقطة الحياد والأرض في هذه الشبكات يؤدي إلى جعل حالة تماس أحد الأ طوار مع الأرض بمنزلة قصر أحادي الطور يترافق بسريان تيار قصر كبير يستوجب الفصل اللحظي بأجهزة الحماية لذلك فإن حالة التماس لأحد الأطوار مع الأرض، تعد هنا حالة عطل غير مسموحة. إلا أنه بفضل عملية التأريض تظل التوترات في الأطوار الأخرى عند تماس أحد الأطوار مع الأرض قريبة من قيمتها الإسمية. أي إذا حالة الأعطال في هذه الشبكات تكون أخف من ناحية زيادات التوتر، لذلك تستخدم هذه الشبكات عند التوترات العالية بدءاً من 35 KV. إلا أنه يتوجب عند تصميم هذه الشبكات الانتباه إلى حساب تيار القصر أحادي الطور إذ يمكن في بعض الحالات حتى يتجاوز بالقيمة تيار القصر ثلاثي الطور، وذلك إذا كان عدد العناصر المؤرضة في هذه الشبكة (المحولات والمولدات) كبيراً. في هذه الحالة يتوجب إبقاء عدد من المحولات دون تأريض بحيث يبقى تيار القصر أحادي الطور أصغر من التيار في حالة القصر ثلاثي الطور.
ثانياً : التأريض الوقائي Protective earthing
يتمثل التأريض الوقائي بربط جميع الأجزاء أوالهياكل أوالأغطية المعدنية المكشوفة لمختلف التجهيزات التي تعمل بالطاقة الكهربائية مع الأرض بشكل وثيق. وتكون هذه الأجزاء المعدنية في حالة العمل الطبيعية للتجهيزات بعيدة عن تأثير التوتر الكهربائي. ويهدف تأريض هذه الأجزاء إلى حماية الإنسان من خطر التوتر الكهربائي طالما حدوث تماس بين الهياكل والأغطية المعدنية للتجهيزات ومنبع التوتر. إذا إجراءات التأريض الوقائي تهدف إلى حماية حياة الإنسان الواقع على تجاور دائم من التجهيزات الكهربائية من الخطر عن طريق خفض التوترات والتيارات التي يمكن حتى يتعرض لها إلى الحدود الآمنة. يعد التوتر الكهربائي غير خطر على حياة الإنسان إذا بقيت قيمته دون 50V بالنسبة للتوتر المتناوب و120V بالنسبة للتوتر المستمر. كما يبقى التيار الكهربائي غير خطر إذا لم تتجاوز قيمته 03Am. وهنا يمييز بين مفهومي توتر اللمس وتوتر المستوى . فالمقصود بتوتر اللمس التوتر المؤثر بين نقطتين مختلفتين من دارة سريان التيار الكهربائي عبر جسم الإنسان. أما توتر المستوى فهوفرق الكمون بين قدمي الإنسان على مسافة المستوى الواحدة 80 cm وفي كلتا الحالتين يجب حتىقد يكون جميع من توتر اللمس أوتوتر المستوى ضمن الحدود الآمنة المذكورة أعلاه . إذا درجة احتمال تعرض الإنسان للتيار الكهربائي هي أعلى ما يمكن في دارات التوتر المنخفض 380V كون الإنسان على تواصل دائم مع هذه الدارات سواءً في المسكن أوفي مكان العمل. لذلك توضع وتنسق إجراءات التأريض والحماية بما يتوافق مع خصائص هذه الشبكات حيث تستخدم فيها عدة أنظمة تأريض وقائي مصنفة كما يلي:
1 ـ الشبكة ذات نظام التأريض TN - C (الشكل4 ـ أ). في هذه الشبكةقد يكون خط الحياد المخصص للتأريض الوظيفي N مدمجاً مع أرضي الحماية PE وهذا يعني حتى أجزاء التجهيزات الواجب تأريضها تربط مباشرة مع خط الحياد الرئيسي. تتميز هذه الشبكة ببساطة التكوين وانخفاض الكلفة إلا أنها أقل مرونة وموثوقية.
2 ـ الشبكة ذات نظام التأريض TN-S (الشكل4ـ ب).قد يكون خط الحياد الأساسي المستخدم للتأريض الوظيفي N نفصلاً عن خط التأريض الوقائي PE، الذي تؤرض هياكل الآلات عن طريقه . لذلك تتكون هذه الشبكة من خمسة خطوط، ثلاثة للأطوار وخطين للحيادي. وعلى الرغم من وجود خطين مستقلين للحيادي في هذه الشبكة إلا أنهما يشهجران في نظام تأريض واحد. تتميز الشبكة بأنها أكثر مرونة وموثوقية من النوع السابق إلا أنها أعلى كلفة.
ملف:4127-4JPEG أ ـ الشبكة ذات الحيادي المشهجر للتأريض الوظيفي وتأريض الحماية. ب ـ الشبكة ذات الحيادي الوظيفي المستقل عن حيادي الحماية والتأريض المشهجر. ج ـ الشبكة ذات الحيادي والتأريض الوظيفيين المستقلين عن حيادي وتأريض الحماية. 3 ـ الشبكة ذات نظام التأريض TT في هذه الشبكةقد يكون خط الحياد الوظيفي ونظام تأريضه منفصلين تماماً عن نظام التأريض الوقائي (شكل4 ـ ج)، إذ تؤرض الهياكل المعدنية للتجهيزات على نحومستقل عن حيادي الشبكة عن طريق أوتاد تأريض مستقلة، حين حدوث عطل في أي من الشبكات المذكورة أعلاه متمثل بتلامس أحد الأطوار مع الهياكل أوالأغطية المعدنية للتجهيزات تزداد قيمة الكمون الكهربائي في هذه الأجزاء في هذه الحالة من أجل ضمان سلامة العاملين بعدم تجاوز توتر اللمس حد الخطورة (50 > UB) يتوجب ألا تتجاوز مقاومة التأريض 2،0 Ω كما يجب حتى تكون تجهيزات الحماية والبتر ذات حساسية عالية لحالة التماس بين أحد الأطوار وخط الحياد تمكنها من فصل العطل في زمن لا يتجاوز 0.2 ثانية في الدارات الواقعة تحت متناول يد الإنسان كالمآخذ والتجهيزات الكهربائية التي تحمل باليد، أوفي زمن لا يتعدىخمسة ثانية في الدارات البعيدة عن متناول اليد. من جهة أخرى يجب من أجل ضمان بقاء توتر المستوى ضمن الحدود الآمنة، وعدم تعرض حياة الإنسان للخطر، عند حدوث تماس بين أحد الأطوار مع الأرض، تصمم شبكة التأريض وفق الأسس الفنية السليمة كأن لا يتجاوز البعد بين وتد التأريض والآخر من ضعف إلى ضعفي طول الوتد . ملف:4127-5JPEG.
ثالثاً: القواعد الأساسية المتبعة عند حساب شبكات التأريض
يعتمد في حساب شبكات التأريض على قيمة المقاومة النهائية المميزة لهذه الشبكة، فهذه المقاومة يجب ألا تتجاوز في الحالة العامة، كما ذُكر آنفاً (Ω2) في التأريض الوقائي في شبكات التوتر المنخفض. وفي بعض الحالات يتوجب حتى تكون مقاومة التأريض دون 0.5 Ω كما هي الحال في شبكات تأريض تجهيزات التيار الضعيف. بعد تحديد قيمة مقاومة التأريض المطلوبة يتم السعي لتحقيقها عن طريق استخدام شبكة من المؤرضات الطبيعية إذا وجدت أوالمؤرضات الاصطناعية . وتضم المؤرضات الطبيعية أية تمديدات معدنية متصلة مع عمق الأرض بشكل وثيق كالآبار الارتوازية وغيرها. أما المؤرضات الاصطناعية فتتكون من نظام يصمم بطرق فنية محددة يشتمل على مجموعة من أوتاد التأريض الفولاذية أوالنحاسية المغروزة في التربة إلى عمق يصل إلى 2-5 أمتار. وتربط هذه الأوتاد مع بعضها ربطاً وثيقاً عن طريق نواقل معدنية أفقية تطمر في التربة على عمق لا يقل عن 50 سم. ويجب حتى تكون أجزاء شبكة التأريض المطمورة في التربة من أنواع المعادن ذات المقاومة العالية للتآكل والصدأ بحيث تظل في الخدمة لمدة لاتقل عن 25-30 عاماً. يتعلق حجم شبكة التأريض وعدد عناصرها بما يسمى المقاومة النوعية للتربة P. وتتعلق هذه المقاومة بنوع التربة ونسبة الأملاح والمواد الناقلة فيها، كما تتعلق بدرجة حرارة التربة ورطوبتها. لذلك فهذه المقاومة تتغير مع فصول السنة. وتكون هذه المقاومة أعلى ما يمكن في التربة الرملية أوالصخرية (500-1000)mΩ، وتنخفض بحدة في الترب الزراعية الطينية العميقة (50-150)mΩ. يمكن تحديد المقاومة النوعية للتربة عن طريق استخدام أجهزة قياس مخصصة لهذا الغرض. وتحسب المقاومة الأومية لكل عنصر من عناصر شبكة التأريض أثناء التصميم (الأوتاد، النواقل الأفقية، المؤرضات الطبيعية) على حدة باستخدام علاقات حسابية تجريبية معروفة تأخذ بعين الاعتبار المقاومة النوعية للتربة وأبعاد عناصر التأريض. بعد ذلك تحسب المقاومة النهائية لشبكة التأريض بتحصيل هذه المقاومة بحسب قواعد الربط على التوازي. أي إنه حدثا كان عدد عناصر التأريض كبيراً تكون المقاومة النهائية للشبكة أقل. يجب، عند استثمار شبكات التأريض، القيام بأعمال الكشف والفحص الدوري لها مرة واحدة جميع عام على الأقل على حتى يتضمن ذلك التأكد من الاتصال الوثيق للعناصر المؤرضة مع الأرض وقياس مقاومة شبكة التأريض بأجهزة خاصة للتأكد من الجاهزية الفنية لهذه الشبكة.
المصادر
- المهندس رؤوف العز، مسقط التقنية.
انظر أيضا
- Ground (electricity)
- Ground and neutral
- Electrical wiring
- Single-wire earth return
مواضيع ذات علاقة
- المؤرض.
المصادر
- IEC 60364-1: Electrical installations of buildings — Part 1: Fundamental principles, assessment of general characteristics, definitions. International Electrotechnical Commission, Geneva.
- Geoff Cronshaw: Earthing: Your questions answered. IEE Wiring Matters, Autumn 2005.
- Merlin Gerin Guide, Section 2.3: Characteristics of TT, TN and IT systems.
- John Whitfield: The Electricians Guide to the 16th Edition IEE Regulations, Section 5.2: Earthing systems, 5th edition.
- [1]
- [2]
