|
التأريض الوقائي
التأريض الوقائي هو كل أنواع
التأريض المراد بها سلامة الأفراد والمعدات وينقسم إلى
:
1.
تأريض المعدات
equipment grounding
2.
التأريض اللازم للحماية من الصواعق
البرقيةlightening grounding
3.
التأريض اللازم للحماية من الشحنات
الكهربية electrostatic
grounding
تأريض
المعدات
equipment
grounding
هو توصيل الجسم والأغلفة
المعدنية للمعدات والأجهزة بالأرض عن طريق موصل كهربي لتجنب حدوث ارتفاع في جهد
الجسم عند حدوث تلامس بينها وبين الموصلات الحاملة للتيار والذي يتسبب في ارتفاع
جهدها إلى جهد الوجه وبالتالي يتسبب في تعرض كل من يقترب منه أو يلمسه لخطر الصعق
الكهربي ولتلاشي هذا الخطر يتم تأريض جسم المعدة أي توصيلها بالأرض لكي يصبح جهدها
يساوي جهد الأرض (يقترب
من الصفر) .
تأريض المعدات لا يعني توصيل
جسم المعدة بالأرض فقط ولكن أيضا توصيل كل الأجزاء المعدنية والقواعد والمنشآت التي
لا تحمل تيار بالأرض عن طريق معدات وأدوات تأريض.
في نظام التأريض الوقائي عند
حدوث خطأ تلامس بالأغلفة أو الأجسام المعدنية في المعدات المؤرضة يمر تيار كبير من
الموصل المكهرب إلى الأرض يتسبب في فصل مصدر التيار عن طريق أجهزة الحماية من خطأ
التسرب الأرضي ولا يمر بجسم أي فرد يكون ملامسا للمعدة أثناء الخطأ نتيجة ارتفاع
مقاومة الإنسان (أكبر 1000
أوم ) بالنسبة لمقاومة الأرض
(أقل من 25 أوم ) والتي تصل في بعض الأحيان إلى اقل من 1 أوم ويظل جهد الأجزاء
المعدنية منخفض جدا أثناء حدوث الخطأ ( معتمدا علي قيمة مقاومة الأرض ) أي كلما
كانت مقاومة الأرض كبيرة كلما كان جهد جسم المعدة اكبر وبالتالي يلزم أن تكون
مقاومة الأرض صغيرة إلى قيم لا تسمح بارتفاع الجهد إلى الحد الذي يكون فيه خطر علي
حياة الأفراد
الأجسام الواجب تأريضها
تبعا للمواصفات المعمول بها في معظم الدول
1. الأغلفة المعدنية المحيطة
بالموصلات الكهربية والمغلفة لها مثل أغلفة الكابلات وطبقة التسليح ومسارات تلك
الكابلات إذا زاد طولها عن 7.6 متر.
2.
الهياكل والأغلفة المعدنية للآلات
الكهربية بصفة عامة إذا كانت معرضة لحدوث تلامس بين تلك الهياكل والموصل الحامل
للتيار.
3.
أغلفة وهياكل المحركات وأجهزة التحكم
وأجهزة المصاعد والأوناش.
4.
الأجهزة والمعدات الموجودة في
الجراجات والمسارح ودور العرض والاستوديوهات
5.
أجهزة الإشارات الكهربية والعرض
6.
المحركات والمولدات المتصلة بشبكات
أنابيب المياه والمضخات.
7.
لوحات التوزيع وحوامل المفاتيح
.
8.
بعض الأجهزة والمعدات الغير كهربية
مثل الحبال الصلب المستخدمة في الأوناش والمصاعد التي تدار بالكهرباء
.
9.
المقابس المتصلة بالأجهزة المنزلية
التي تعمل بمحركات وكذلك الاباجورات والعدد اليدوية الكهربية
.
10.
المقابس والحواجز المتصلة بالأجهزة
الصناعية إلا إذا كانت بعيدة عن متناول الأفراد.
11.
السيور المعدنية في مصانع الكيماويات
ومعامل تكرير البترول ومشتقاته .
12.
الأبراج المعدنية الحاملة لخطوط
الجهد العالي .
13.المباني
المرتفعة ومداخن وحدات التوليد والمصانع
.
مكونات
منظومة التأريض
1-
تربة الأرض
Earth
2-
الكترود التأريض
Grounding Electrode
3-
موصلات التأريض
Grounding Electrodes
4- تجهيزات الوصل والربط
Bonding
تربة الأرض
Earth
هي التربة التي يوضع فيها
الكترود التأريض وتختلف كل تربة في طبيعتها فمنها التربة الطينية والرملية والصخرية
ومنها الجافة والرطبة ومنها التي تحتوي علي أملاح ومعادن وكل هذه العوامل تؤثر في
مقاومة تربة الأرض (Earth
Resistance) والتي يمر فيها
تيار الخطأ من خلال الكترود التأريض
.
عند دفن الكترود التأريض في الأرض
نتخيل وجود طبقات قشرية من الأرض ملاصقه لبعضها حول الكترود التأريض تمثل كموصلات
اسطوانية ملاصقه للالكترود ومتداخلة في بعضها وكل منها لها مقاومة تتناسب مع قطرها
والمساحة الجانبية (المساحة
السطحية) لها فيكون قطر القشرة الملاصقة للاكترود اقل قطر وكلما ابتعدنا عن
الالكترود كلما زاد القطر وبالتالي تقل المقاومة لمرور التيار
(
مقاومة الموصل يتناسب تناسب عكسي مع
المساحة السطحية للقشرة) أي كلما ابتعدنا عن الالكترود كلما قلت مقاومة الأرض لمرور
التيار.
عند حدوث الخطأ الأرضي يتدفق
التيار من الالكترود إلى الأرض في جميع الاتجاهات عموديا علي طول القضيب أي من خلال
المساحة السطحية لكل قشرة اسطوانية حول الالكترود والذي يلاقي مقاومة أرضية اقل
كلما ابتعد عن الالكترود وبالدراسة والقياسات والأبحاث أظهرت أن مقاومة القشرة
الأرضية الواقعة علي بعد 7.6 حول الالكترود تكون مساوية للصفر بالنسبة للاكترود
تقريبا وعلي ذلك يكون تدفق تيار الخطأ داخل الأرض بسهولة ولمسافات بعيدة معتمدا علي
طبيعة مقاومة التربة.
مقاومة التربة تتغير بتغير نوع
التربة وما تحتويه من أملاح ومعادن ومحتوي الرطوبة والمياه السطحية ومستوي العمق من
سطح الأرض ودرجة الحرارة وعلي ذلك يلزم قياس مقاومة التربة في فترات متباعدة وذلك
للتأكد من القيم الصحيحة المطلوبة.
الكترود
التأريض Grounding
Electrode
الكترود التأريض هو قطعة
معدنية بأشكال مختلفة والمدفونة في التربة علي عمق مناسب وبحجم معين وهي وسيلة
التوصيل بين تربة الأرض (Earth)
وموصل التأريض
(Grounding Conductor)
ويمكن تقسيمها إلى مجموعتين أساسيتين:
1-
الألكترودات الموجودة
بطبيعتها في إنشاء المباني.
2-
الألكترودات التي يتم تصنيعها
وتركيبها بغرض التأريض.
الألكترودات الموجودة
بطبيعتها في إنشاء المباني:
هي عبارة عن الإنشاءات
المعدنية الداخلة في تكوين المبني والمتصلة اتصالا جيدا ومستمرا بالأرض وتشمل ما
يأتي:
أ- أنابيب المياه والغاز
المعدنية.
ب- الهياكل المعدنية للمبني.
ج- الأعمدة والأبراج
الحديدية والمدفون جزء منها بالأرض.
د- الأعمدة الخرسانية التي
تحتوي علي حديد تسليح.
هـ-
جميع المنشآت المعدنية
الموجودة تحت الأرض والمبنية أساسا لغير أغراض التسليح ويستثني مما سبق منشآت الصرف
الصحي المعدنية حيث لا يجوز استعمالها الكترودات تأريض.
الألكترودات التي يتم تصنيعها
وتركيبها بغرض التأريض:
وهي قطع معدنية يتم تصنيعها
أو تجهيزها لغرض دفنها في الأرض واستعمالها في نظام التأريض وتوجد علي أشكال عديدة
منها
أ- القضبان المعدنية
المدفونة في الأرض.
ب- قضبان من الصلب محاطة
بخرسانة مسلحة.
ج- الموصلات والشرائح
المعدنية وألا سلاك المدفونة في التربة.
شبكات تأريض مدفونة في الأرض (حصائر
تأريض)
أ-
القضبان المعدنية المدفونة في الأرض:
هي قضبان أو أنابيب من الصلب
المجلون (Galvanized Steel)لكي
تتحمل عملية الدفع داخل الارض ولمقاومة التأكسد والتآكل أو من الصلب الملبس بالنحاس
(Copper- Clad Steel) لكي
يجمع بين القدرة علي التحمل الميكانيكي اللازم لدفع القضيب داخل التربة إلي أعماق
كبيرة وبين التلامس الجيد والآمن بين الطبقة النحاسية الخارجية لسطح الالكترود وسلك
التأريض النحاسي وبذلك يمكن تجنب التآكل الكيميائي الناتج من اختلاف الانودية
للمعادن المختلفة والذي يؤدي إلى التآكل الكيميائي
.
الطول القياسي لقضيب التآريض
حوالي 240 سم بقطر حوالي 16مم ويجد أطوال أقل واكبر منه يصل في بعض الأحيان إلى
حوالي 30متي تدفن في الأرض ويكون القضيب في هذه الحالة مقسم علي عدة اجزاء تربط مع
بعضها بمرابط وجلب خاصة اثناء عملية الدفع داخل الأرض ويمكن دفنه بالكامل تحت سطح
الأرض او اظهار جزء صغير منه وكلما زاد طول القضيب كلما قلت مقاومة الأرض الكلية
.
يجب بعد دفع القضيب
(الالكترود) في الأرض قياس مقاومة الأرض والذي يجب ألا تزيد مقاومة الاليكترود
الواحد عن 25 أوم بالنسبة للمواصفات الأمريكية و5 أوم بالنسبة للمواصفات الألمانية
وفي حالة إذا لم يحقق دفع قضيب واحد المقاومة المطلوبة يمكن زيادة طول القضيب أو
استعمال قضيب آخر يدفن بجانب الأخر بحيث لا تقل المسافة بينهما عن 2 متر ثم يتم
التوصيل بينهما بالتوازي وإذا لم نصل إلي القيمة المطلوبة يتم استعمال قضيب آخر
ويوصل معهم وهكذا حتى نصل إلي القيمة المطلوبة.
قضبان من الصلب محاطة
بخرسانة مسلحة:
تستخدم مثل هذه القضبان
كالكترودات تأريض بنجاح تام وبأداء جيد في الأراضي الصخرية ذات المقاومية العالية
حيث أن الخرسانة المسلحة المدفونة تحت الأرض لها مقاومية حوالي 3000 أوم.سم عند 20
ْم وهذه القيمة أقل من القيمة المتوسطة لمقاومية التربة والتي أحيانا تبلغ 10000
أوم.سم وعلي هذا فإن إحاطة القضيب المعدني أو السلك بالخرسانة المسلحة المدفونة
يعطي مقاومة تأريض أقل من تلك التي نحصل عليها إذا وضع هذا القضيب مباشرة في الأرض
تصل ألي اقل من واحد أوم وأحيانا تصل إلى 0.25 ويراعي أن يتم التوصيل الجيد قبل صب
الخرسانة الأرضية بين موصل التأريض وأحد قضبان التسليح والذي يجب ألا يقل طوله عن 6
متر ولا يقل قطره عن 1سم وتستخدم هذه الطريقة علي نطاق واسع للحصول علي تأريض جيد
لأبراج خطوط نقل الجهد العالي .
أ-
الموصلات والشرائح المعدنية وألا سلاك المدفونة في التربة:
تستخدم شرائح معدنية أو قضبان دائرية
أو موصلات مجدولة كالكترودات تأريض في الأماكن التي تكون فيها الصخور قريبة من سطح
الأرض وتسمي الكترودات سطحية
surface earth electrodes حيث
لا يلزم أن تدفن إلى أعماق كبيرة في باطن الأرض علي خلاف الألكترودات التي تدفع في
الأرض بأعماق كبيرة.
يمكن أن تكون الألكترودات
السطحية علي أشكال مستقيمة أو إشعاعية (نجمية) أو زاوية قائمة أو دائرية (حلقية)
ولا تتأثر هذه الألكترودات بعمق الدفن كثيرا حيث تزيد بنسبة 5% فقط إذا زاد عمق
الدفن عن 0.5 متر إلى متر واحد علي فرض مقاومية ثابتة للتربة كما أن حجم الموصل ليس
له تأثير يذكر علي المقاومة.
أ-
شبكات تأريض مدفونة في
الأرض (حصائر تأريض):
إما ان تكون موصلات مدفونة داخل
الأرض على عمق معين وموصلة مع بعضها البعض على شكل شبكة أو مجموعة من قضبان معدنية
تدفن لمسافة 15 سم علي الأقل دخل التربة ويتم الربط بينهما بواسطة كابلات نحاسية
وتكون المسافة بين قضبان التأريض من 3 إلى 4 متر تقريبا بحيث يكون الشكل النهائي
للشبكة مربعا أو مستطيلا ومن الأفضل أن تمتد هذه الشبكة تحت المبني بأكمله إلى ما
بعد السور الخارجي للمبني في حالة وجود سور وخصوصا في محطات القوي والنقل والمنشآت
الصناعية ويتم توصيل الشبكة الأرضية بدائرة التأريض العامة والهيكل المعدني (أن
وجد) للمبنى .
| 
