ملتقى مهندسي كردستان
اهلا بك زائرنا الكريم انت غير مسجل لدينا يشرفنا الانضمام الى اسرتنا بالضغط على ( تسجيل ) او الذهاب الى القسم الذي تريد وتمتع بوقتك معنا



 
المجلةالرئيسيةالتسجيلدخول

شاطر | 
 

 التأريض الكهربائي

استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي اذهب الى الأسفل 
كاتب الموضوعرسالة
مازن علي حاجي
مدير عام
مدير عام



مُساهمةموضوع: التأريض الكهربائي   2011-12-02, 10:29 pm

مقدمة
التأريض الكهربي
هو التوصيل المتعمد والإرادي لكل الأجزاء المعدنية لمنظومة القوي الكهربية
بالأرض بواسطة موصلات ومعدات تأريض ذات مساحة مقطع مناسب لتحمل تيارات
القصر ومقاومة مقننة لكي تحافظ علي عدم ارتفاع جهد الأجزاء المؤرضة إلى قيم
قد تؤدي إلى أعطال في المعدات أو يسبب خطر علي
الأشخاص المتعاملين مع المنظومة.

وينقسم التأريض الكهربي إلى صنفين أساسيين يندرج تحت كل منهما أقسام أو أنواع فرعية من التأريض وهما:
1- تأريض المنظومة الكهربية
2- التأريض الوقائي
أهداف التأريض الكهربي
1- وقاية الأفراد من خطر الصعق الكهربي أثناء حدوث خطأ تلامس الموصلات الكهربية الحاملة للتيار بالأرض أو الأغلفة والأجزاء المعدنية للمعدات والمنشئات.
2- وقاية أفراد الصيانة من خطر الصعق الكهربي عندما يتم التوصيلات ألخاطئ علي المعدات المفصولة لغرض الصيانة أو الإصلاح
3- حماية
المعدات الكهربية من أخطار الزيادة المفرطة في تيارات الخطأ وذلك بالتحكم
في قيمته عن طريق استخدام مقاومات أو ممانعات في دوائر التأريض
.

4- توفير مسار إلى الأرض من معدات الوقاية أو الحماية من الصواعق البرقية لتفريغ الشحنات العالية جدا التي تتولد منها.
5- تفريغ الشحنات الإستاتيكية المتولد بالحث الكهربي من معدات أو أجزاء حاملة للتيار في معدات أو أغلفة معدنية غير حاملة للتيار.
6- توفير مسار ذو مقاومة منخفضة إلى ألأرض لجعل تيار الخطأ ذو قيمة معينة تكفي لتشغيل معدات الحماية.
7- تسهيل تحديد مكان عطل التلامس مع الأرض.
كانت معظم منظومات القوي الكهربية في الماضي غير مؤرضة حيث كانت نقطة التعادل (neutral)
تترك معزولة ولكن مع التقدم في مجالات الحياة وزيادة الحاجة إلي استخدام
الكهرباء والتطور الذي حدث في المنظومات الكهربية أصبح تشغيل المنظومة بدون
تأريض أمرا غير مقبول سواء من ناحية أمن الأفراد وسلامة الأجهزة والمعدات
وكذلك متطلبات التشغيل وأصبحت المنظومات الكهربية علي مستوي العالم كله
مؤرضة إلا أنه نتيجة الخبرة العملية والدراسات والبحوث التي تجري علي
الأنظمة الكهربية أصبح من الضروري وجود أجزاء معينة من المنظومة تكون غير
مؤرضة للوصول إلى أداء معين
.


المنظومة الغير مؤرضة
المنظومة
الغير مؤرضة هي التي لا تحتوي علي اتصال متعمد للموصلات الحاملة للتيار
والأرض وتكون نقطة التعادل فيها معزولة عن الأرض لكن لا توجد منظومات
معزولة عزلا كاملا عن الأرض وذلك انه يرجع إلى أن كل الموصلات الكهربية
الحاملة للتيار والمعزولة عن الأرض والأرض والعازل بينهما تمثل جميعهم
كمكثف capacitor وبالتالي عندما يحدث تيار خطأ بالأرض في أحد الأوجه ترتفع
جهود الوجهين الآخرين بمقدار يساوي 173% أي ما يعادل 3 Vph
والذي ينشئ إجهاد كهربي شديد علي عوازل الموصلات وكذلك علي العازل بين
الموصلات والأرض يسبب انهيارها وحدوث ظاهرة القوس الأرضي Arcing Ground
وكذلك بين الموصلات وبعضها ويؤدي إلي حدوث شرر كهربي يؤدي إلي حدوث حرائق وإتلاف كثير من الأجهزة والمعدات .

ظاهرة القوس الأرضي Arcing Ground
عند
حدوث خطأ التلامس بالأرض في احد الأوجه في المنظومة الكهربية الثلاثية
الأوجه يقترب جهد هذا الوجه من جهد الأرض وترتفع جهود الوجهين الآخرين إلى
قيمة تسبب انكسار العزل بين الأوجه السليمة والأرض فيحدث تفريغ كهربي من
خلال العازل- سواء كان هواء أو مادة عازله - يتبعه شحن ثم تفريغ وشحن
للمكثفات الوهمية للخط أو المنظومة System Capacitance وهكذا مصحوب بحدوث
قوس كهربي بين الموصلات السليمة والأرضيتبعه زيادة عالية في الجهد تصل من
خمسة إلى ستة أضعاف قيمة الجهد والتي بالتالي تعمل علي زيادة قوة ضربات
القوس الكهربي الأرضي مما يتسبب في حدوث خسائر جسيمة إذا لم يتم الفصل للخط بواسطة أجهزة حماية مناسبة.
:يتضح مما سبق أن تأريض المنظومة أصبح أمرا ضروريا في عمليات تصميم وأداء وحماية النظام الكهربي بوجه عام.



تأريض المنظومة الكهربية Electrical System Grounding
المنظومة
المؤرضة هي التي تحتوي علي اتصال متعمد للموصلات الحاملة للتيار الكهربي
مثل نقطة التعادل في الدوائر الموصلة نجمة (Y) أو الدوائر ذات الثلاث أوجه
الموصلة دلتا (∆) والأرض .

تأريض نقطة التعادل
يمكن عمل التأريض بين نقطة التعادل والأرض بأحدي الطرق الآتية:
1- التأريض المباشر solid grounding
2- التأريض بمقاومة Resistance Grounding
3- التأريض بمفاعله Reactance Grounding
4- التأريض بملف متغير (كابح للقوس) Arc Suppression Coil







التأريض المباشر Solid Grounding

هذا
النوع من التأريض يتم التوصيل فيه بين نقطة التعادل والأرض مباشرة بواسطة
موصل دون أي مقاومات أو معوقات وهو يعالج عيوب نظام التأريض الغير مباشر
ويستخدم في منظومة الجهد المنخفض LV حيث يكون تيار الخطأ الأرضي صغير ولكنه
يكون كافيا لتشغيل مرحلات الحماية عند حدوث أي خطأ أرضي حيث يفصل لحظيا
دون أي تأخير وهذا النظام من الحماية غير مناسب للدوائر الرئيسية في الجهود
العالية والتي تتطلب استمرارية التغذية ويطلق علي هذا النوع من التأريض
بالتأريض الفعال نظرا لان جهد الأوجه السليمة يظل كما هو أي لا تزيد قيمته.





التأريض بمقاومة Resistance Grounding
يكون
التوصيل بين نقطة التعادل والأرض من خلال مقاومة ويستخدم في المنظومات ذات
الجهود المتوسطة والعالية وذلك للحد من ارتفاع جهد أغلفة المعدات الكهربية
عند مرور تيارات خطأ التوصيل بالأرض من خلالها ويمكن التحكم في قيمتها
لضبط أقصي ارتفاع لجهود هذه المعدات أثناء الخطأ كما انه يستخدم في تأريض
نقطة التعادل للمولدات ذات الجهود أعلى من 1000 فولت.

يستخدم هذا النظام عندما تكون هناك حاجة ماسة للحد من تيار عطل خطأ التماس بالأرض earth fault current
مزايا التأريض بمقاومة:
1- حماية المعدات والدوائر من خطر الزيادة المفرطة في تيار الخطأ.
2- التقليل من تأثير ضربات القوس الأرضي Arcing Grounding .
3- تسهيل استخدام أجهزة الحماية من خطأ التماس بالأرض.
قليل التكلفة.


التأريض بمفاعله Reactance Grounding
يكون
التوصيل بين نقطة التعادل والأرض من خلال ملف ثابت القيمة ويستخدم لتقليل
تيار الخطأ الأرضي ويستخدم في تأريض نقطة التعادل لمولدات الجهود المنخفضة
الأقل من 1000 فولت ويتم اختيار قيمة المفاعلة علي حسب القيمة السعوية للخط
(Line Capacitance) والتي تتغير قيمتها مع تغير قيمة التيار المار فيها
بحيث تتناسب مع أقصى تيار خطأ ارضي أي أن مقاومتها لتيار خطأ الأرضي يتم
ذاتيا بمعنى أنه كلما زاد التيار المار فيها زادت مقاومتها له إلى قيمه
قصوى محدده لا يمكن تغييرها.




التأريض بملف متغير (كابح للقوس) Arc Suppression Coil
نفس
فكرة المفاعلة الثابتة ولكن يكون فيه التوصيل عن طريق ملف متغير القيمة
(مفاعله حثيه) يتم ضبط قيمتها بحيث تعادل قيمة المفاعلة السعوية للخط أو
الوجه أثناء خطأ التماس ويمكن تغيير القيمة القصوى لها بتغيير نقاط تلامس
عليها تتحكم في عدد اللفات لها ويمكن تغيير قيمتها القصوي يدويا أو
أتوماتيكيا عن طريق دوائر مراقبة وتحكم.

مزايا التأريض بمفاعلة:
1- الحد من تيار الخطأ إلى قيم لا تؤثر علي المنظومة
2- مقاومة والعمل علي إخماد القوس الأرضي
3-
تقليل حدوث تداخلات موجية مع أجهزة وكابلات الاتصالات


تأريض الداوئر الموصلة دلتا (∆)
تؤرض
الدوائر ذو الثلاث أوجه والموصلة دلتا عن طريق محول تأريض grounding
transformer وأحيانا يسمي محول زجزاج zigzag transformer حيث ينشئ نقطة
تعادل لدوائر الدلتا والتي لا يكون لها نقطة تعادل ثم توصل هذه النقطة
بالأرض ويعتبر التأريض هنا بمفاعلة حيث يعمل علي مقاومة تيار خطأ التماس
بالأرض لحظة ارتفاع التيار .




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.

[right]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.
‌ه-
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 التاريض وتوجد علي اشكال 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 .





[/right]
الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل
 
التأريض الكهربائي
استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي الرجوع الى أعلى الصفحة 
صفحة 1 من اصل 1

صلاحيات هذا المنتدى:لاتستطيع الرد على المواضيع في هذا المنتدى
ملتقى مهندسي كردستان :: الاقسام الهندسية :: الهندسة الكهربائية-
انتقل الى: