التأريض (Earthig)
تعد الكرة الأرضية كتلة كبيرة جداً لا تحمل جهداً كهربائياً، أي إن جهدها صفر. أما أجزاء المنظومة الكهربائية فيمكن أن تكون ذات جهد معين مقارنة بجهد الأرض، أي إن الموصلات التي تحمل جهداً كهربائياِ بينها وبين الأرض فرق جهد، وذلك بحسب مواصفات النظام ومواصفات التربة نفسها. أما الأجزاء المعدنية للآلات الكهربائية فهي لا تحمل جهداً كهربائياً في الأحوال الطبيعية، لكنها قد تكون ذات جهد عند حدوث عطل كهربائي بين الموصلات وجسم الآلة المعدني، ما يعرض المنشآت والعاملين للخطر إذا لم تتخذ إجراءات وقائية لحمايتهم.
يعرف التأريض بأنه اتصال الهياكل المعدنية للمعدات الكهربائية (مثل: لوحات الكهرباء، والمحولات، والمولدات، وحوامل الأكبال، والمحركات، والأجهزة، والمعدات الكهربائية) بالإلكترود الأرضي عن طريق سلك نحاسي معزول يعرف بالموصل الأرضي، ويعمل على حماية الإنسان من الصدمة الكهربائية.
أنواع الصدمات الكهربائية التي يمكن أن يتعرض لها الإنسان
1- التلامس المباشر:
حدوث صدمة كهربائية للإنسان نتيجة تماس مباشر مع أجزاء المعدات الكهربائية المتصلة بنواقل كهربائية تحمل تياراً كهربائياً فعالاً.
2- التلامس غير المباشر:
حدوث صدمة كهربائية نتيجة تماس أجزاء الآلات المكهربة، بسبب انهيار جزئي أو كلي للعزل داخل الآلة.
الأهداف الرئيسة من عملية التأريض
1- حماية الأشخاص من الصدمة الكهربائية.
2- حماية الآلات عند تعرضها للتماس الكهربائي.
3- الحماية من خطر التفريغ الكهربائي الذي يحدث من صواعق البرق.
4- تحسين أداء المنظومة الكهربائية.
مكونات منظومة التأريض
تتكون منظومة التأريض مما يأتي:
1- التربة التي يوضع فيها إلكترود التأريض
إن مقاومة التربة تتغير بتغير العمق، إضافةً إلى اعتمادها على كمية الاملاح، ودرجة تركيزها، وكمية الرطوبة، ودرجة الحرارة، علماً بأنه تستخدم المعالجة الكيميائية أحياناً إذا لم تتوافر الأرض المطلوبة انظر الشكل التالي.
2- أكبال التأريض
موصل من النحاس معزول باللونين الأصفر والأخضر، يمدد مع موصلات الدارات الكهربائية من اللوحات الفرعية إلى دارات التغذية الكهربائية، وليس له علاقة بعملية التشغيل للأجهزة والأحمال الكهربائية، كما في الشكل التالي.
3- إلكترودات التأريض
تستخدم طرائق عدة للتأريض، تبينها الأشكال الآتية:
4- تجهيزات الربط والتوصيل:
تعتمد عملية التأريض على عدة عوامل رئيسة، هي:
أ- مقاومة الإلكترود المعدني
ب- مقاومة التلامس بين الإلكترود والأرض
ج- مقاومة التربة، انظر الشكل التالي
أنواع التأريض
1- التأريض الوظيفي
هو تأريض طرف الخط المحايد (Neutral Point) لمحولات التغذية الرئيسة، وتأريض النقاط المشتركة لمحولات التيار المستخدمة في الأنظمة الكهربائية الكبرى، مع ملاحظة أنه عند تأريض نقطة التعادل، يجب فصل نقطة التعادل عن أرض جسم المحول، لكيلا يرتفع الجهد على جسم المحول في اثناء حدوث قصر بين أحد الأطوار الثلاثة والأرض، انظر الشكل التالي:
2- التأريض الوقائي
أ- استخدام أجهزة خاصة لحماية الإنسان من الصدمة الكهربائية مثل قاطع (Rccb/Rdc/Elcb)، الذي يعمل على فصل التيار الكهربائي في حال حدوث تماس بين الأجهزة الكهربائية والإنسان، حفاظا على سلامة الأشخاص العاملين والمعدات، انظر الشكل التالي.
ب- نظام الحماية من الصواعق (Lightning System).
نتيجة للشحنات الكهروستاتيكية الناشئة عن تبادل الشحنات الكهربائية عند تصادم غيمتين مختلفتي الشحنة إحداهما سالبة والأخرى موجبة، يتولد تيار يسمى تيار الصواعق، وهو يؤثر في جهود الشبكات الكهربائية على الأرض، ما يسبب عدم استقرارها، وحدوث تفريغ كهربائي ذي فولتية عالية جداً، ولهذا يعد نظام الحماية من الصواعق مهما جداً، إذ يستخدم في جذب الشحنات الكهروستاتيكية الناشئة من الصواعق وتفريغها إلى الأرض، في ما يعرف بمانعة الصواعق، انظر الشكل التالي.
3- التأريض الاستاتيكي (Static Earthing)
يستخدم لضمان تسرب الشحنات الساكنة التي تتولد في الهياكل المعدنية نتيجة تصادم بعض أنواع السوائل الكيميائية بجدار هذه الهياكل في أثناء تحركها في عملية التحميل والتنزيل، التي قد تؤدي إلى تكون تيار كهربائي عليها قد يكون خطراً في بعض الأحيان. انظر الشكل التالي.
قياس مقاومة إلكترود التأريض
يجب قياس مقاومة الإلكترود بعد وضعه في الأرض، ويجب عمل قياسات دورية للتأكد من قيمة تلك المقاومة، ويمكن قياس المقاومة بجهاز يسمى فحص التأريض (Earth Tester)، انظر الشكل التالي.
تحسين مقاومة التربة عن طريق المعالجة الكيميائية
يمكن تحسين مقاومة التربة بعمل حفرة على جانبي إلكترود التأريض، ثم وضع مادة كبريتات المغنيزيوم (magnesium sulfate)، أو وضع مادة كلوريد الصوديوم التي تمتاز برخص ثمنها وجودتها في التوصيل الكهربائيـ وقلة تأثيرها في تآكل الإلكترود، ويمكن استخدام الملح العادي مع الفحم بسبب رخص ثمنه. انظر الشكل التالي.
EmoticonEmoticon