التأريض الكهربائي
يعرف التأريض
بأنه عمل توصيلة بالكتلة العامة للأرض، ويستخدم التأريض على نطاق واسع في الشبكات الكهربائية
من محطة التوليد مرورا بمحطات التحويل وخطوط النقل الكهربائية حتى المستهلك و
الأجهزة المنزلية.
هو توصيل كهربائي لجميع الشبكات والتمديدات الكهربائية في المباني السكنية
توصيلًا مباشرًا بالأرض دون وجود قوطع تيار أو أجهزة حماية في هذا التوصيل، حيث إن
التأريض مطلوب تطبيقه والالتزام به في التمديدات الكهربائية في المباني السكنية
حسب المتطلبات الكهربائية لكود البناء السعودي ذي الرقم (401)، وذلك من أجل توفير
الأمان والسلامة للسكان ضد الصعقات الكهربائية وكذلك حماية المباني والمعدات
والممتلكات ضد نشوب الحرائق، ومن الجدير بالذكر أن الشركة تؤرض صندوق عدادها
الخارجي فقط بما فيه محتويات: (عداد، قاطع دائرة، موصلات، إلخ) وليس لها علاقة
بداخل المسكن إذ أن ذلك مسئولية المالك حيث يجب أن يتقي.
ابتداء يمكن اعتبار الكرة الأرضية بأنها آتلة هائلة جدا لاتحمل جهدا كهربائيا
أي أن جهدها هو صفر. أما أجزاء المنظومة الكهربائية فيمكن أن
تكون ذات جهد معين مقارنة بجهد الأرض، إن الموصلات الحية للأجزاء المنظومة
الكهربائية تحمل عادة جهدا كهربائيا خلال أشتغالها الأعتيادي، أما الأجزاء
المعدنية الاخرى كهياكل وحاويات للأجهزة الكهربائية فهي لا تحمل جهدا خلال
أشتغالها الأعتيادي لكنها يمكن أن تكون ذات جهد عند حدوث عطب كهربائي مما يعرض
المنشآت والعاملين إلى الخطر إن لم يتم أتخاذ إجراءات وقائية من بينها إيصال تلك
الأجزاء إلى الشبكة الأرضية.
لكى نفهم فكرة التأريض فالنأخذ جهاز منزلى بسيط مثل السخان الكهربى يتكون
من سلك حرارى معزول عن جسم السخان المعدنى الخارجى، نقترض الآن حدوث انهيار أو تلف
فى عزل السلك الكهربى ينتج عن هذا ارتفاع جهد الجسم المعدنى الى جهد الخط فاذا لمس
شخص الجسم المعدنى فأنه يأخذ صدمة كهربية. ولكن عند توصيل جسم السخان الى الارض
فان التيار سيسرى من السخان الى باطن الارض وفى الحالة المثالية عندما تكون
المقاومة مساوية للصفر فان الشخص الملامس للسخان لان يتعرض لاذى.
فالتأريض هو الربط الكهربائي المتعمد مع الأرض لنقاط الحياد أو الهياكل والأجزاء
المعدنية من التجهيزات والإنشاءات الكهربائية التي يجب أن تكون في حالة العمل
الطبيعية غير واقعة تحت تأثير التوتر الكهربائي.
ويجب أن يكون هذا التوصيل ذو مقاومة صغيرة حتى يكون قادراً على تحمل أقصى
تيار خطأ أرضي دون حدوث انهيار. ويعتبر النظام مؤرضا عندما تكون منظومة الوقاية
الكه ربائية قادرة على فصل أي خطأ يحدث بين الجسم المعدني لمعدة كهربائية و نقطة
تعادل المصدر الكهربائي.
المطلب الأول: تركيب التأريض.
تتكوم منظومة التأريض
بشكل عام من: الارض؛ التربة التى يوضع فيها الالكترود. الكترودات التأريض. كابلات
التأريض. تجهيزات الربط والوصل ([1]).
وبمعنى آخر فمكونات التأريض الوقائي: الأرض وهي التربة التي يوضع فيها
قضبان التأريض. قضبان التأريض. كابلات التأريض. تجهيزات الربط والوصل.
يمكننا الحصول على أرضي مناسب للمباني السكنية مثلًا باستخدام قضيب معدني
واحد أو أكثر يدفن في التربة لغرض تحقيق التماس مع كتلة الأرض، ومن شروط الأرضي
الجيد أن تكون مقاومته أقل مايمكن وتتراوح عادة بين (1-5) أوم.
إن الحصول على مثل هذه القيم في تربة ذات مقاومة نوعية عالية لايمكن الوصول
إليه ببساطة إلا باستخدام عدد معقول من الأقطاب والقضبان الأرضية وهذا يعني تكاليف
إضافية عالية، لذا فإن من الضروري حساب أعلى قيمة مقاومة يسمح بها على أساس
المقاومة الكلية لدائرة التسرب الأرضي التي تسمح بمرور تيار تسرب كافٍ لتشغيل
أجهزة الحماية ( مصهر، قاطع دورة) لعزل الدائرة الكهربائية المعطوبة.
من المعلوم أن معظم المنشآت الصناعية والتجارية الكبرى تهتم بموضوع
التأريض، نظراً لأنه يجنبها الكثير من الخسائر البشرية والمادية _الصعق الكهربائي
والحرائق_ ولكن بالنسبة إلى ما يعنينا هنا هو المباني السكنية الخاصة، فكثير من
الناس للأسف لايهتمون بهذا الموضوع إما بسبب الجهل أو بسبب التوفير المادي، كما أن
كثيراً من المقاولين لايقومون بعمل التأريض أثناء إجراء التمديدات الكهربائية
للمنازل وذلك بغرض التوفير المادي، علماً بأنه جزء أساسي من أعمال الكهرباء
وتكلفته بسيطة جداً مقارنة بالفوائد التي سنجنيها، فمعظم الحرائق التي تحصل لدينا
كما نسمع هو بسبب التماس الكهربائي الذي يعتبر أحد أسبابه الرئيسة هو عدم وجود هذا
التأريض، لذا فإن علينا الاهتمام بموضوع التأريض للحفاظ على أرواحنا ومساكننا
وممتلكاتنا ([2]).
المطلب الثاني: التوصيل.
ان المقاومة
التى تظهر بعد عملية وضع الالكترود فى الارض تتألف من ثلاث عوامل رئيسية:
1-
مقاومة الالكترود المعدنى.
2-
مقاومة التلامس بين الالكترود والارض.
3-
مقاومة التربة.
يمثل العامل
الاول والثانى جزء بسيط من المقاومة الكلية للتأريض، ولكى نفهم طبيعة مقاومة الارض
فمن المفيد معرفة ان المنطقة المدفون بها الالكترود تعرفه باسم منطقة المقاومة او
منطقة انحدار الجهد وذلك لأن التيار المار فى التأريض يحاول الخروج من الالكترود
فى جميع الاتجاهات من منطقة ذات جهد عالى الى منطقة ذات جهد منخفض، وتجدر الاشارة
الى حقيقة علمية وهى ان المنطقة المؤثرة على مقاومة التربة لا تتجاوز الثمانية
امتار والسبب فى هذا هو ظهور مقاومة التربة على هيئة مقاومات متتالية فى الارض.
المطلب الثالث: الألوان
المستخدمة.
تحدد ألوان
أنظمة التأريض طبقا لطريقة التوصيل بالأرض وأكثر أنظمة التأريض شيوعا في الشبكات
الكهربائية ثلاثية الأطوار هي : TT و TN و IT الحرف الأول T أو I يشير إلى
علاقة توصيل نقطة تعادل مصدر التغذية (الحيادي) بالأرض.
T: التوصيل المباشر لنقطة التعادل (الحيادي) بالأرض.
I: توصيل نقطة التعادل (الحيادي) بالأرض من خلال ممانعة.
الحرف الثاني T أو N يشير إلى علاقة توصيل الأجزاء
المعرضة للمس و القابلة للتكهرب (الأجزاء المعدنية المكشوفة) بالأرض.
T: يشير إلى توصيل كل الأجزاء المعرضة للمس والقابلة للتكهرب (الأجزاء
المعدنية المكشوفة) إلى الأرض مباشرة.
N: يشير إلى التوصيل المباشر للأجزاء المعرضة للمس والقابلة للتكهرب
إلى النقطة المؤرضة في الشبكة الكهربائية (الحيادي) ([3]).
المطلب الرابع: العوامل المؤثرة
في مقاومة التأريض.
من الامور التى
يجب اتباعها الاهتمام بدراسة مقاومة التربة ويجب ملاحظة ان مقاومة التربة تتغير
بتغير العمق كما انها تعتمد على كمية الاملاح ودرجة تركيزها وبالاضافة الى كمية
الرطوبة ودرجة الحرارة ومن المفيد ان نذكر ان وجود مياه سطحية او التربة مبللة ليس
شرطاً بأن المقاومة منخفضة اذ ان الماء بطبيعته غير مو صل للتيار الكهربى مجمل
القول ان مقاومة التربة تعتمد على مقاومة المحلول الالكتروليتى الموجود فى التربة.
تعتمد
مقاومة المأخذ الأرضى على المقاومة النوعية الكهربائية لمادة التربة التي يوجد بها
أقطاب التأريض وتعتمد مقاومة التربة النوعية على المكونات التى توجد بها, و حيث أن
مقاومة التربة النوعية تتأثر بنسبة الرطوبة الموجودة في التربة وكذلك تركيز
الأملاح الذائبة في الماء كما يؤثر حجم الحبيبات و توزيعها و اقتراب بعضها ببعض في
كيفية احتفاظ التربة بالرطوبة وحيث أن عدد كبيرا من هذه العوامل المؤثرة في
المقاومة النوعية للتربة يختلف طبقا للمكان و الوقت، فلذا فإنه يمكن اعتبار القيم
المذكورة في جدول التالي قيما للدلالة فقط أما القيم الفعلية لمقاومة التربة
النوعية فيجب التحقق منها بالقياس. ([4])
|
نوع
التربة |
المقاومة
النوعية القيمة التقريبية أوم . متر |
|
تربة رطبة |
10 – 50 |
|
تربة
طينية زراعة |
20 – 200 |
|
تربة
رملية رطبة عمق 2 متر |
200 – 600 |
|
تربة
رملية جافة |
500 -
1500 |
|
صخر جامد
عمق 2 متر |
200 -
2000 |
|
تربة حجرية |
300 – 800 |
|
تربة
صخرية |
مقاومة
عالية جداً |
الطرق المختلفة
لتحسين مقاومة التأريض: عندما تكون مقاومة المأخذ الأرضي غير جيدة، فهناك عدة طرق
لتحسينها كالزيادة في عمق المأخذ الأرضي أو الزيادة في قطر قضيب التأريض أو طوله
أو استعمال عدة قضبان للتأريض أو معالجة التربة كيميائيا.
1-
الزيادة في عمق المأخذ الأرضي: غرز القضبان على عمق أكثر يقلل مقاومة
الأرضي.
2-
استعمال عدة قضبان للتأريض: يمكن استخدام أكثر من قضيب مدفون في الأرض على
مسافات لا تقل عن 240 سم بين القضيب والآخر وذلك للحصول على أفضل قيمة ممكنة لمقاومة
التأريض. ([5])
3-
المعالجة الكيميائية للتربة.
الخاتمة:
توصل الباحث لعدة نتائج من أهمها:
1-
التأريض طوق نجاة لإنقاذ حياة كثير من البشر.
2-
النظرية الأساسية للتأريض هي الحفاظ على الجهد
الكهربائي.
3-
تضمن عملية التأريض عدم تعرض العاملين والسكان لخطر
الصعق الكهربائي.
المرجع
1-
بوسيف عدة، أنظمة التأريض للشبكات الكهربائية ذات التوتر
المنخفض والحماية من أخطار التيار الكهربائي، مذكرة للحصول على شهادة الدراسات
الجامعية التطبيقية باللغة الفرنسية 1995م طبعة المؤلف (ص: 38).
2-
أ. د. عبد الله محمد الشعلان، تأريض المباني السكنية
فوائده واستخداماته وطرق تركيبه وفق كود البناء السعودي، 2 أكتوبر، 2021، مقال على
موقع هندسة كهربائية اطلع عليه بتاريخ 30/1/2023.
https://electricengg.com/earthing/
([1])
بوسيف عدة، أنظمة التأريض للشبكات الكهربائية ذات التوتر المنخفض والحماية من
أخطار التيار الكهربائي، مذكرة للحصول على شهادة الدراسات الجامعية التطبيقية
باللغة الفرنسية 1995م طبعة المؤلف (ص: 38).