يُعتبر نظام شبكات التأريض جزءًا هامًا من الأنظمة الكهربائية المختلفة كونه يؤمن الحماية للأشخاص من خطر التعرض لتيارات القصر، كما يؤمن الحماية للمعدات والأجهزة الكهربائية نفسها من خلال منع التيارات الزائدة من المرور في الدارات، ويساعد في منع نشوب الحرائق الناتجة عن تيارات التسريب، يضاف إلى ذلك الاعتماد على التأريض لحماية مختلف المنشآت والمباني من تيارات الصواعق الهائلة والسماح لها بالوصول إلى الأرض.

مفهوم أنظمة التأريض

عبارةٌ عن إجراء أمانٍ يستخدم لحماية الأشخاص من خطر التعرض للتيار الكهربائي عند استخدام مختلف الأجهزة الكهربائية إضافةً لاستخدامه في حماية الأبنية من الصواعق، حيث تعتمد على تفريغ التيار الناتج عن عطلٍ ما أو ما يسمى بتيار التسريب في الأرض من خلال توصيلها مع الأجهزة بأسلاكٍ ناقلةٍ للكهرباء، وتعتبر الأرض ناقلًا جيدًا يسمح بمرور التيار فيها بكل سهولةٍ لتصريفه بشكلٍ آمن.

إذن؛ إنّ التأريض عمليةٌ تؤمن نقل التيار الكهربائي بسهولةٍ إلى الأرض عن طريق سلكٍ ذو مقاومةٍ منخفضةٍ يتصل أحد طرفيه بالجسم الخارجي للجهاز الكهربائي والطرف الآخر مع الأرض مباشرةً.1

الأجزاء الرئيسية في شبكات التأريض

يمكن اختصار الأجزاء الرئيسة لنظام التأريض بكابل التأريض، موصل التأريض، والصفيحة.

  1. كابل التأريض:
    • هو الناقل أو الموصل الذي يؤمن الاتصال بين الأجزاء المعدنية الخارجية للأجهزة الكهربائية المراد تأريضها كالمحركات والمحولات والمقابس وغيرها، عادةً ما يكون الكابل عبارةً عن أسلاكٍ نحاسيةٍ كون النحاس يعتبر ناقلًا جيدًا للكهرباء.
  2. موصل التأريض:
    • هو عبارةٌ عن نواقلَ مثبتةً مع الناقل الموجود تحت الأرض حيث تعتبر نقطة الاتصال بينها هي نهاية الموصل، ويجب أن يكون الناقل أقل حجمًا ومستقيمًا ويتضمن أقل عدد من نقاط التوصيل، وهنا يفضل الاعتماد على قضبانٍ مسطحةٍ نحاسيةٍ بدلًا من الأسلاك كونها تتحمل تيارًا كهربائيًا أعلى نظرًا لمساحتها.
  3. صفيحة التأريض:
    • هي آخر أجزاء نظام شبكات التأريض، توضع تحت الأرض وتوصل مع موصل التأريض وإما أن تكون صفيحةً، أنبوبًا، أو قضيبًا معدنيًّا يتميز بمقاومةٍ منخفضةٍ للغاية بحيث يسمح بمرور التيار الكهربائي بسهولةٍ، لذلك تصنع الصفيحة من النحاس أو الحديد.

توضع الصفيحة بشكلٍ عموديٍّ ضمن حفرة بعمق 4 أمتار في أرضٍ رطبةٍ لذلك يمكن إضافة الماء إن لم تكن الرطوبة كافيةً، ثم يضاف الملح والفحم بعد ذلك للحفاظ على الصفيحة وإبقاء التربة رطبة من حولها.2

أنواع التأريض

تتضمن المعدات والأجهزة الكهربائية بشكلٍ أساسيٍّ جزأين اثنين لا يمر فيهما أي تيارٍ كهربائيٍّ؛ الأول هو نقطة الحيادي الموجودة في نظام القدرة، والثاني هو الإطار أو الهيكل الخارجي لتلك المعدات، وبالتالي انطلاقًا من إمكانية تأريض هذين الجزأين يمكننا تصنيف التأريض إلى نوعين:

  • التأريض الحيادي: في هذا النوع من التأريض يجب تأمين الاتصال بين الحيادي في نظام القدرة والأرض باستخدام سلكٍ خاص، لذلك يدعى أيضًا بتأريض نظام القدرة وغالبًا ما يستخدم هذا النوع لتأريض المعدات والأجهزة التي تعتمد على  التوصيل النجمي كالمولدات والمحولات والمحركات وغيرها.
  • تأريض المعدات: هذا النمط من التأريض يعتمد على المعدات والأجهزة الكهربائية نفسها وتحديدًا الأجزاء التي لا يمر فيها أي تيارٍ كهربائيٍّ كالهيكل المعدني الخارجي في تأمين التأريض، من خلال توصيلها مع الأرض عن طريق أسلاكٍ ناقلةٍ للتيار الكهربائي، فإن حدث أي عطلٍ مفاجئٍ أدى إلى مرور تيارٍ كهربائيٍّ في جسم المعدات فإنه سينتقل عبر السلك إلى الأرض دون أن يحدث أي ضررٍ للمعدات.3

طرق التأريض

  • شبكات التأريض بالصفيحة: تتطلب وضع صفيحةٍ من النحاس أو الحديد المغلفن بشكلٍ عموديٍّ في حفرةٍ على عمقٍ يزيد عن 10 أقدام ثم يوضع معها كميةٌ من الفحم والملح وتطمر بالتراب.
  • التأريض بالأنابيب: يستخدم أنبوبٌ من الفولاذ المغلفن ويوضع في التراب بعد عمل أكثر من ثقبٍ فيه لتوصيله مع أسلاك التأريض عن طريقها، وتبعًا لنوع التربة والتجهيزات الكهربائية المراد تأريضها يحدد طول الأنبوب وقطره، كما يضاف إليه الفحم والملح.
  • شبكات التأريض بالأسلاك: يُحفر في الأرض عددٌ من الخنادق الأفقية، وتوضع فيها أقطابٌ مصنوعةٌ من النحاس أو الفولاذ أو الحديد المغلفن، وأحيانًا يستخدم البعض موصلات دائرية بدلًا منها.

إيجابيات استخدام شبكات التأريض

يتميز نظام التأريض بإيجابياتٍ عديدةٍٍ جعلت منه ضرورة لابد استخدامها في مختلف الصناعات الكهربائية

  • يتعلق النظام الكهربائي بكمون الأرض الثابت غير المتغير حيث يُعتبر كمونها صفر القيمة، لذلك تُستخدم كحياديٍّ بالنسبة لمصادر الكهرباء، الأمر الذي يساعد في الحفاظ على التوازن.
  • يتيح نظام التأرض إمكانية استخدام المعادن في الأعمال الكهربائية دون الخوف من خطر التعرض للصدمات الكهربائية بالرغم من أن المعادن ذات ناقليةٍ جيدةٍ للكهرباء، حيث يدخل الهيكل المعدني للمعدات والأجهزة ضمن نظام التأريض من خلال السماح لتيار القصر الناتج عن الأعطال بالمرور من خلاله وصولًا إلى الأرض والتفريغ فيها.
  • يمكن من خلال أنظمة التأريض حماية المعدات والأجهزة الكهربائية من التلف في حالات ارتفاع الأحمال المطبقة عليها نتيجةً لتغييراتٍ في الفولطية، فبدلًا من مرور التيار المرتفع في الأجهزة يسلك طريقًا آخر عبر نظام التأريض ليصل إلى الأرض وبالتالي تبقى الأجهزة سليمةً.4

المراجع