تأريض المولد

قد يؤدي التأريض الخاطئ إلى فصل مرحّلات التيار المتسرب دون داعٍ عند الانتقال إلى المولد. ومن الأمثلة الشائعة تنفيذ وصلة المحايد بالأرض في اللوحة الرئيسية وفي المولد معًا؛ وفي هذه الحالة يعود جزء من تيار المحايد عبر موصل الحماية، فيعدّه المرحّل تيارًا متسربًا.

تؤدي أخطاء التأريض إلى فصل غير ضروري، أو إلى حماية لا تفصل حين يجب أن تفصل. والتأريض الصحيح يعطي جوابًا واضحًا عن ثلاثة أسئلة:

1. كيف يُؤرَّض الهيكل والأجزاء المعدنية؟
2. أين يُربط محايد المولد بالأرض؟
3. هل تفصل لوحة ATS المحايد وتصله؟

يجب أن تُتخذ هذه القرارات في المشروع الكهربائي، بالتوافق مع نظام تأريض المنشأة.

ثلاث مهام منفصلة: الحماية، والتشغيل، وتساوي الجهد

• تأريض الحماية: القاعدة (الشاسيه)، والكابينة، وهياكل اللوحات، وخطوط الوقود المعدنية. تُوصل هذه الأجزاء، التي لا تكون تحت الجهد في الوضع العادي، بموصل الحماية (PE). ويحدّ ذلك من جهد اللمس عند حدوث عطل في العزل.
• تأريض التشغيل (تأريض النظام): تُربط نقطة النجمة (المحايد) في المولد بالأرض. فيمكن لتيار العطل أن يعود إلى المصدر؛ ويفصل المنصهر أو القاطع أو مرحّل التيار المتسرب.
• الربط لتساوي الجهد: تُوصل الأنابيب المعدنية وحوامل الكابلات وعناصر المبنى بعضها ببعض. فلا ينشأ بينها فرق جهد خطر.

أنظمة التأريض (IEC 60364)

النظام	تعريف مختصر	ما يجب الانتباه إليه في المولد
TN-S	المحايد وموصل الحماية منفصلان من البداية إلى النهاية	وصلة المحايد بالأرض في نقطة واحدة
TN-C-S	PEN في جزء، ثم ينفصل N وPE	يجب ألا يجتمع N وPE بعد نقطة الانفصال
TT	محايد المصدر مؤرَّض، والهياكل بقطب أرضي منفصل	الحماية من التيار المتسرب أساسية
IT	المصدر معزول عن الأرض أو مؤرَّض عبر معاوقة عالية	تطبيقات خاصة، تلزم مراقبة العزل

يختلف النظام المستخدم بحسب البلد وشركة التوزيع والمنشأة؛ فمثلًا تشيع أنظمة TN في بعض البلدان، وأنظمة TT في بلدان أخرى (مثل فرنسا). ويجب أن يُصمَّم توصيل المولد بما يتوافق مع النظام القائم.

وصلة المحايد بالأرض وعدد أقطاب لوحة ATS

المثال الوارد في البداية هو الخطأ الأكثر شيوعًا: تنفيذ وصلة المحايد بالأرض في المكان الخطأ أو في أكثر من نقطة. فيسري تيار المحايد عبر موصل الحماية أيضًا. وتفصل مرحّلات التيار المتسرب دون سبب. ناهيك عن التشويش والتآكل.

• لوحة ATS رباعية الأقطاب (يُفصل المحايد ويُوصل): يتصرف المولد كمصدر منفصل. وتُنفَّذ وصلة المحايد بالأرض عادةً في المولد.
• لوحة ATS ثلاثية الأقطاب (المحايد مشترك): تستخدم الشبكة والمولد المحايد نفسه. وتُنفَّذ وصلة المحايد بالأرض عادةً في نقطة واحدة فقط في لوحة التوزيع الرئيسية. وتُزال الوصلة في المولد.

يعتمد الاختيار على نظام تأريض الشبكة والحماية من التيار المتسرب واللوائح المحلية. وقد شرحنا جانب لوحة ATS في مقالنا ما هي لوحة التحويل التلقائي (ATS).

مقطع موصل الحماية

الجدول المبسّط المستخدم في IEC 60364-5-54 عندما يكون موصل الحماية من المادة نفسها التي صُنع منها موصل الطور:

مقطع موصل الطور (S)	أصغر مقطع لموصل الحماية
S ≤ 16 mm²	S
16 mm² < S ≤ 35 mm²	16 mm²
S > 35 mm²	S ÷ 2

هذه مقاربة عامة. أما المقطع الدقيق فيُحسب بتيار القصر وزمن الفصل، أو يُحدَّد وفق اللائحة السارية.

القطب الأرضي والمقاومة

قد يكون القطب الأرضي قضيبًا مدقوقًا، أو شريطًا مدفونًا، أو تأريضًا في الأساسات. وتتغير مقاومة الأرض بحسب نوع التربة ورطوبتها والموسم. فالقيمة المقيسة صيفًا في تربة جافة قد تأتي أعلى بوضوح من القيمة المقيسة شتاءً.

تُحدَّد المقاومة المطلوبة بحسب النظام. فمثلًا في أنظمة TT وفق IEC 60364-4-41:

RA × IΔn ≤ 50 V

RA هي مجموع مقاومة القطب الأرضي وموصل الحماية؛ وIΔn هو تيار الفصل الاسمي لمرحّل التيار المتسرب. ولمرحّل بقيمة 300 mA تكون النتيجة RA ≤ 50 ÷ 0.3 ≈ 167 Ω. وفي الممارسة العملية تُبقى قيم المشاريع في أغلب الأحيان دون ذلك بكثير. أما في أنظمة TN فيجب أن تكون معاوقة حلقة العطل منخفضة بما يكفي لجعل عنصر الحماية يفصل خلال الزمن المطلوب.

حالات خاصة

• مواقع البناء والمجموعات المقطورة: في كل موقع جديد يُدق القطب الأرضي من جديد ويُقاس. وعبارة «قسناها في الموقع السابق» لا تُعتدّ بها. انظروا مولدات مواقع البناء.
• المولدات المحمولة: تعتمد ضرورة التأريض على طريقة الاستخدام؛ ويُعتمد دليل الشركة المصنّعة.
• المجموعات العاملة على التوازي: قد تنشأ تيارات دوّارة بين المحايدات. ويجب أن يُصمَّم تأريض المحايد على مستوى النظام.
• غرفة المولد: يُوصل قضيب تساوي الجهد بكل الأجزاء المعدنية في الغرفة. انظروا غرفة المولد وتركيبه.

القياس والفحص الدوري

تُقاس مقاومة التأريض بطرق قياسية مثل طريقة القياس ثلاثي الأطراف (هبوط الجهد)، على يد أشخاص مخوّلين وبجهاز معايَر. ويُفحص كذلك الاستمرار وإحكام الوصلات. فالاهتزاز قد يُرخي مع الوقت وصلة التأريض في قاعدة المولد. وفي كثير من البلدان، ومنها تركيا، تفرض التشريعات الفحص الدوري لتمديدات التأريض في أماكن العمل؛ وتُحدَّد الدورية والطريقة وفق اللوائح المعنية. ويجب كذلك فحص وصلات التأريض أثناء الصيانة؛ انظروا الصيانة الدورية.

قائمة الفحص

• هل نظام تأريض المنشأة (TN-S، TN-C-S، TT) معروف؟
• هل مكان وصلة المحايد بالأرض وعدد أقطاب لوحة ATS مكتوبان في المشروع؟
• هل وصلة المحايد بالأرض في نقطة واحدة فقط؟
• هل القاعدة والكابينة وهياكل اللوحات موصولة بموصل الحماية؟
• هل حُسب مقطع موصل الحماية؟
• هل قيست مقاومة التأريض وسُجّلت؟
• هل الحماية من التيار المتسرب مناسبة لنوع النظام؟
• هل يُعاد القياس في كل موقع للمجموعات المتنقلة؟

هذا المقال لأغراض المعلومات العامة. ويجب أن يُنفَّذ مشروع التأريض وقياسه على يد مهندسين كهربائيين مخوّلين وفق التشريعات السارية.

الخطوة التالية

يمكن لفريق Terex Diesel أن يعمل مع مُعدّ مشروعكم في ما يخص وصلة محايد المولد وبنية لوحة ATS. وللحصول على معلومات المنتج والتوصيل تواصلوا معنا.