تصميم شبكة التأريض: حساب جهد الخطوة وجهد التلامس
شبكة التأريض: شبكة التأريض هي شبكة موصلات مدفونة تصرّف تيار العطل إلى التربة بأمان وتُبقي فروق الجهد على السطح ضمن حدود غير خطرة على الإنسان، ويُتحقق من تصميمها بحساب جهدي الخطوة والتلامس وفق IEEE 80 أو EN 50522.
المحتويات
انخفاض مقاومة التأريض وحده لا يثبت سلامة محطة التحويل. السؤال الحقيقي هو مقدار فرق الجهد الذي يُحدثه تيار العطل على السطح، والجهد الناتج بين قدمي الإنسان أو بين يده وقدميه. ويهدف تصميم شبكة التأريض تحديداً إلى خفض هاتين القيمتين، جهد الخطوة وجهد التلامس، دون الحدود المسموحة.
لماذا لا تكفي قيمة المقاومة وحدها
تختزل الممارسة الشائعة دراسة التأريض في قيمة واحدة بالأوم. غير أن ترتيبين بالمقاومة نفسها قد يختلفان تماماً من حيث السلامة. المهم هو كيفية انتشار التيار في التربة ومدى انحدار منحنى الجهد السطحي. فقد تعطي شبكة متباعدة العيون مقاومة منخفضة وتترك مع ذلك جهد تلامس خطراً في وسط كل عين.
بيانات المدخل: المقاومية والتيار والزمن
يبدأ التصميم من ثلاثة مدخلات. تُقاس مقاومية التربة بطريقة فينر رباعية الأقطاب وتُختزل إلى نموذج ذي طبقتين. ويُستنتج التيار الداخل فعلياً إلى التربة من تيار عطل الطور إلى الأرض بعد طرح الحصة العائدة عبر أغلفة الكابلات وموصلات الحماية الهوائية. أما زمن الإزالة فهو مجموع زمني المرحّل والقاطع، وكلما طال انخفض الجهد المسموح.
تحديد الحدود المسموحة
تُحسب جهود التلامس والخطوة المسموحة من مقاومة الجسم ومقاومة تلامس القدم وزمن مرور التيار. وتؤدي طبقة سطحية من الحصى عالي المقاومية بسماكة 100 إلى 150 مم إلى رفع مقاومة تلامس القدم بدرجة كبيرة وبالتالي رفع الحدود المسموحة، وهي من أكثر التحسينات فاعلية وأقلها كلفة في الموقع. ويجب اعتماد مقاومية الحصى في حالته المبللة ضمن الحساب.
هندسة الشبكة واختيار الموصل
| المعامل | المدى النموذجي | الأثر |
|---|---|---|
| تباعد العيون | 3 – 10 م | يخفض جهد التلامس مباشرة |
| عمق الدفن | 0,5 – 0,8 م | يلطّف التدرج السطحي |
| طبقة الحصى | 100 – 150 مم | ترفع الحد المسموح |
| مقطع الموصل | 50 – 240 مم² نحاس | التحمل الحراري وهامش التآكل |
| زمن الإزالة | 0,2 – 1,0 ث | طول الزمن يخفض الحد |
تُنفَّذ الشبكة عادةً بتباعد عيون من 3 إلى 10 أمتار وعمق دفن من 0,5 إلى 0,8 متر. ولأن ارتفاع الجهد يبلغ أقصاه عند المحيط والزوايا، يُقلَّل التباعد هناك وتُضاف أقطاب مغروزة عند اللزوم. ويتبع مقطع الموصل الأثر الحراري لتيار العطل؛ وفي النحاس تكون الحرارة الحاكمة هي ما تتحمله الوصلات لا درجة الانصهار. واللحام الحراري أوثق من الوصلات المبرغية على المدى الطويل.
التحقق والقياس وانتقال الجهد
بعد التنفيذ تُجرى القياسات في الموقع: مقاومة التأريض بطريقة هبوط الجهد، ومنحنى الجهد السطحي، واستمرارية الروابط. كما يجب دراسة انتقال الجهد، إذ يمكن لأنبوب أو سكة أو خط اتصالات أو محايد الجهد المنخفض يخرج من الشبكة أن ينقل ارتفاع الجهد إلى مسافة بعيدة. وتتطلب هذه النقاط وصلات عازلة أو فلنجات عازلة أو ترتيب تأريض منفصل.
النقاط الرئيسية: شبكة التأريض
- المقاومة المنخفضة ليست ضماناً للسلامة — الحاكم هو فرق الجهد على السطح.
- طبقة الحصى أرخص تحسين — ترفع مقاومة تلامس القدم فترفع الحد.
- الزوايا والحواف حرجة — ارتفاع الجهد يبلغ ذروته عند المحيط.
- لا تُهمل انتقال الجهد — المسارات المعدنية تنقل الخطر إلى الخارج.
- مصدر المعيار — كتالوج منشورات IEC: iec.ch.
أسئلة شائعة
أي معيار يُعتمد لشبكة التأريض؟
تتبع الممارسة الأوروبية EN 50522، بينما ينتشر IEEE Std 80 في الهندسة الدولية. وكلاهما يهدف إلى الحد من جهدي الخطوة والتلامس، لكن معايير القبول وطرق الحساب تختلف، لذا يجب أن تحدد المواصفة المرجع المعتمد.
ماذا نفعل عند ارتفاع مقاومية التربة؟
يُقلَّل تباعد العيون، ويُوصَل إلى طبقة أقل مقاومية بأقطاب عميقة، وتُوسَّع مساحة الشبكة، وتُفرَش طبقة حصى. أما مواد التحسين الكيميائية فتعطي فائدة مؤقتة ولا تُعد حلاً قائماً بذاته.
هل يُربط محايد الجهد المنخفض بشبكة المحطة؟
يعتمد ذلك على الحالة. فالتأريض المشترك قد ينقل ارتفاع الجهد إلى منشأة الجهد المنخفض. ويجيز EN 50522 الربط المشترك ما دام الارتفاع دون حدود محددة، ويشترط الفصل فوقها.
مقالات ذات صلة
- اختيار نظام التأريض: مقارنة بين TN-S وTN-C-S وTT وIT
- ربط تعادل الجهود والحماية من الصواعق: الواجهة من جانب اللوحة
- تحديد مقطع قضيبي المحيّد والتأريض في اللوحة
- كل المقالات التقنية
هل تحتاجون حساب شبكة تأريض لمحطة تحويل أو لموقع إنتاج؟ تعدّ Devpan التحقق من جهدي الخطوة والتلامس وتفاصيل الشبكة انطلاقاً من قياسات المقاومية لديكم. حل Devpan ذو صلة: خدمة تصميم مشاريع اللوحات الكهربائية.
