ما هو التأريض؟
تُعرف عملية نقل التفريغ الفوري للطاقة الكهربائية مباشرة إلى الأرض بمساعدة سلك المقاومة المنخفضة باسم التأريض الكهربائي.
يتم التأريض الكهربائي عن طريق توصيل الجزء الحامل غير الحالي للجهاز أو محايد من نظام الإمداد بالأرض،
في الغالب يتم استخدام الحديد المجلفن للتأريض، يوفر التأريض المسار البسيط لتيار التسرب، حيث يمر تيار دائرة القصر للمعدات إلى الأرض بدون أي احتمال، وبالتالي يحمي النظام والمعدات من التلف.
أنواع التأريض الكهربائي:
تتكون المعدات الكهربائية بشكل أساسي من جزأين لا يحملان التيار الكهربائي، وهذه الأجزاء محايدة للنظام، أو هي عبارة عن إطار للمعدات الكهربائية، حيث بإمكاننا تأريض هذين الجزئيين غير الحاملين للتيار الكهربائي، ويمكن تصنيف تأريض النظام الكهربائي إلى نوعين هما:
- التأريض المحايد: في التأريض المحايد ، يتم توصيل محايد النظام مباشرة بالأرض بمساعدة السلك (GI)، ويسمى التأريض المحايد أيضًا بتأريض النظام، ويتم توفير هذا النوع من التأريض في الغالب للنظام الذي يحتوي على الملف النجمي، على سبيل المثال: يتم توفير التأريض المحايد في المولد والمحول والمحرك وما إلى ذلك.
- تأريض المعدات: يتم توفير هذا النوع من التأريض للمعدات الكهربائية، حيث يتم توصيل الجزء الحامل للمعدات مثل إطارها المعدني بالأرض بمساعدة سلك التوصيل، و في حالة حدوث أي عطل في الجهاز فإن تيار دارة القصر يمر عبر الأرض بمساعدة السلك، وبالتالي حماية النظام من التلف.
أهمية التأريض:
- يحمي التأريض الأفراد من تيار دائرة القصر الكهربائية.
- يوفر التأريض أسهل مسار لتدفق تيار دائرة القصر حتى بعد فشل العزل ( انهيار عازليه الموصل).
- يعمل التأريض على حماية الجهاز والموظفين من اندفاعات الجهد العالي وتفريغ البرق، والذي يصيب المباني السكنية ومباني الشركات.
- يمكن عمل التأريض عن طريق توصيل الأجزاء المعنية كهربائياً في التركيب ببعض أنظمة الموصلات الكهربائية أو الأقطاب الكهربائية الموضوعة بالقرب من التربة أو تحت مستوى الأرض، والتي تحتوي على حصيرة (قاعدة) التأريض أو القطب تحت مستوى الأرض على رافع حديدي مسطح يتم من خلاله توصيل جميع الأجزاء المعدنية غير الحاملة للتيار من الجهاز.
طرق التأريض:
هناك عدة طرق للتأريض مثل تأريض الأسلاك أو الشريط أو تأريض القضيب أو تأريض الأنابيب أو تأريض الألواح أو التأريض من خلال أنابيب المياه، أكثر طرق التأريض شيوعاً هي تأريض الأنابيب وتأريض اللوحة.
أولاً: حصيرة التأريض – قاعدة التأريض:
تصنع حصيرة التأريض من خلال ضم عدد من القضبان عبر موصلات نحاسية، يتم تخفيض مقاومة التأريض الشاملة، ويساعد هذا النوع من النظام في الحد من إمكانات الأرض، كما يتم استخدام حصيرة التأريض في الغالب في مكان يتم فيه اختبار تيار العطل الكبير أثناء تصميم حصيرة أرضية، يتم أخذ الخطوة التالية في الاعتبار.
وفي حالة حدوث عطل، يجب ألا يكون الجهد الكهربائي بين الأرض وسطح الأرض خطيراً على الشخص الذي قد يلمس سطح التوصيل غير الحامل للتيار للنظام الكهربائي، كما يجب أن يكون تيار العطل غير المنقطع الذي قد يتدفق إلى حصيرة التأريض كبيراً بما يكفي لتشغيل مرحل الحماية، ومقاومة الأرض منخفضة للسماح لتيار الصدع بالتدفق من خلاله، لا ينبغي أن تكون مقاومة الحصيرة من هذا الحجم من أجل السماح بتدفق التيار القاتل والخطير في الجسم الحي.
إلى جانب ذلك فإنه يجب أن يكون تصميم حصيرة التأريض، بحيث يجب أن يكون جهد الخطوة أقل من القيمة المسموح بها، والتي تعتمد على مقاومة التربة، والخطأ المطلوب لعزل النبات المعيب من النظام الحي.
ثانياً: قضيب التأريض:
في هذا النوع من التأريض، يتم إدخال أي سلك أو قضيب أو أنبوب أو لوحة أو حزمة من الموصلات في الأرض بشكل أفقي أو رأسي، وفي أنظمة التوزيع، قد يتكون القطب الأرضي من قضيب يبلغ طوله حوالي متر واحد ويتم دفعه عمودياً إلى الأرض، في محطات التوليد الفرعية، يتم استخدام حصيرة التأريض بدلاً من القضبان الفردية.
ثالثاً: تأريض الأنابيب:
هذا هو أكثر أنظمة التأريض شيوعً وأفضلها مقارنة بالأنظمة الأخرى المناسبة لنفس ظروف الأرض والرطوبة، في هذه الطريقة يتم وضع الفولاذ المجلفن والأنابيب المثقبة ذات الطول والقطر المعتمدين في مكان قائم في تربة رطبة بشكل دائم، يعتمد حجم الأنبوب على التيار المراد حمله ونوع التربة.
عادة يكون حجم الأنبوب المستخدم في التأريض بقطر 40 مم وطوله 2.5 متر للتربة العادية أو بطول أكبر في حالة التربة الجافة والصخرية، يعتمد العمق الذي يجب دفن الأنبوب عنده على رطوبة الأرض.
يقع الأنبوب على ارتفاع 3.75 متر، الجزء السفلي من الأنبوب محاط بقطع صغيرة من فحم الكوك أو الفحم على مسافة حوالي 15 سم يتم استخدام طبقات بديلة من فحم الكوك والملح لزيادة المساحة الفعالة للأرض وتقليل مقاومة الأرض على التوالي.
يتم توصيل ماسورة أخرى قطرها 19 مم وطولها الأدنى 1.25 متر في الجزء العلوي من الأنبوب من خلال مقبس تصغير، تنخفض الرطوبة في التربة خلال الصيف، مما يؤدي إلى زيادة مقاومة الأرض، لذلك يتم عمل الخرسانة الإسمنتية للحفاظ على إمكانية الوصول إلى ترتيب المياه، وفي الصيف للحصول على أرض فعالة، يتم وضع 3 أو 4 جالون من الماء من خلال القمع المتصل بأنبوب قطره 19 مم ، والذي يتم توصيله أيضًا بالأنبوب.
رابعاً: التأريض اللوحي:
في لوحة التأريض، يتم دفن صفيحة تأريض إما من النحاس بأبعاد 60 سم × 60 سم × 3 م من الحديد المجلفن،
بأبعاد 60 سم × 60 سم × 6 مم في الأرض ووجهها عمودي على عمق لا يقل عن 3 أمتار من مستوى الأرض.
يتم إدخال الصفيحة الأرضية في طبقات مساعدة من فحم الكوك والملح بسماكة لا تقل عن 15 سم، يتم ربط السلك الأرضي (السلك النحاسي) بإحكام بلوحة أرضية بمساعدة الجوز أو الترباس، عادة لا يتم استخدام الألواح النحاسية والأسلاك النحاسية لأغراض التأريض بسبب ارتفاع تكلفته.
