التأريض ومانعه الصواعق

التأريض

يمكن أن تحدث الإصابات الكهربية لسببين:

أولاً: لمس أجزاء من منشآت كهربية موصلة بالجهد الكهربي مثل المواصلات وأطراف التوصيل.

ثانياً: لمس أجزاء من معدات كهربية أثناء الاستعمال في حالة تلف المادة العازلة لها حيث يوجد بها جهد عالي بدرجة خطيرة.

ونتيجة للإصابة الكهربية قد تحدث الوفاة إذا مر تيار كهربي ذو شدة معينة في جسم الإنسان، وقد يسبب التيار الكهربي اضطراب للسمع والنطق كما يمكن حدوث شلل وقد تحدث حروق شديدة بفعل القوس الكهربي عند حدوث وصلة قصر.

ويتوقف مقدار تعرض الإنسان للخطر على شدة التيار الذي يمر خلال جسم الإنسان عند تلامسه مع الأجزاء ذات الجهد الكهربي ويتوقف شدة التيار على مقدار الجهد الكهربي بين موضع دخول التيار إلى الجسم وموضع خروجه منه وعلى مقاومة مسار التيار بين موضعي الدخول والخروج من جسم الإنسان.

ويسمى الإنسان بجهد التلامس الكهربي هو عبارة عن جزء من جهد الخطأ الذي يقع على جسم الإنسان عندما يكون ملامساً للإنشاءات الكهربية، وهو يتوقف على مقاومة جسم الإنسان والمقاومة الانتقالية بين جسم الإنسان والأرض.

وتختلف مقاومة جسم الإنسان من شخص لآخر وهي في المتوسط 3000 أوم، أما المقاومة الانتقالية بين الجسم والأرض فهي تتوقف على المكان، فإذا كان المكان جيد التوصيل كالحمامات فإن المقاومة الانتقالية تنعدم، أما إذا كان أرض خشبية جافة فإن المقاومة الانتقالية تزيد، وبالتالي يصبح ملامسة أجزاء موصلة للتيار لا يعرض للخطر.

والمقصود بالتأريض هو استخدام وصلة الأرض للوقاية حيث يتم توصيل الأجزاء المطلوب وقايتها (أجسام المحركات والمحولات والتركيبات) إلى موصلات معدنية مخصوصة تدفن في الأرض، وتوصيلة الأرضي لا تحقق وقاية كافية ومضمونة إلا إذا كانت المقاومة الكلية لدائرة تيار الخطأ قليلة حتى تسمح بانصهار المصهرات خلال فترة قصيرة.

الموصلات المستخدمة في توصيل الأرضي

لعمل توصيلة أرضي تستخدم الأنواع الآتية:

ألواح توصيلة الأرضي

يجب أن تكون مساحة سطح ألواح توصيلة الأرضي المصنوعة من الصلب 5، متر مربع لكل وجه للوح وأن يكون سمك اللوح 3 مم على الأقل وتدفن رأسيا في أرض رطبة ويجب أن تكون الحافة العليا للوح الأرضي على عمق متر واحد من سطح الأرض.

مواسير توصيلة الأرضي

تستعمل مواسير مقاس بوصة أو بوصتين ذات طول يتراوح بين متر إلى ستة أمتار وتكون مغطاة بالزنك أو بالرصاص أو بالنحاس وعند استخدام عدة مواسير لتوصيلة أرضي واحدة يجب أن تكون المسافة بين المواسير 3 متر على الأقل.

الشرائط والأحبال المعدنية

وهي عبارة عن شرائط من الصلب مغطاة بالزنك أو الرصاص ذات مقطع 50 مم‌2 وتدفن في الأرض على عمق نصف متر تحت سطح الأرض ولا يقل سمك الشريط عن 3 مم وإذا كانت ظروف المكان لا تسمح بالتركيب في خط مستقيم فإنه يمكن استخدام أحبال معدنية بشكل شبكة أو بشكل دائري.

ملحوظات:

• يمكن تشريب الأرض في مكان توصيله الأرضي لزيادة قابلية التوصيل ويستعمل في ذلك محلول الصودا الكاوية لأنه لا يؤثر على توصيله الأرضي وتكون مواسير الأرض ذات جدران بها ثقوب حتى يمر محلول التشريب خلال الماسورة إلى الأرض. وفي حالة توصيلات الأرضي المدفونة يمكن إحاطة التوصيلة بالسماد الحيواني الذي يذوب بفعل رطوبة الأرض عاملاً على تحسين قابلية الأرض للتوصيل.
• أقل مقطع لموصلات الأرض كلآتي:
• عند التركيب الثابت مع الوقاية 1,5 مم2 نحاس أو 2,25 مم2 ألمونيوم.
• عند التركيب الثابت بدون وقاية 4 مم2 نحاس.
• شرائط الصلب التي لا يقل سمكها عن 2,5 مم مساحة المقطع 5- مم2 حديد.

مانعة الصواعق

هي أجهزة توصل بين الخطوط الهوائية لنقل القدرة الكهربية والأرض والغرض منها حماية الخطوط الهوائية من خطر الصواعق. والصاعقة عبارة عن تفريغ كهربي يحدث بين السحب المكهربة والأرض، فالسحب القريبة من الأرض تحمل شحنة سالبة والبعيدة عن سطح الأرض تحمل شحنة موجبة، فإذا حدث تفريغ بين أجزاء من سحابة واحدة أو بين سحابتين مختلفين أو بين سحابة والأرض فإنه يحدث ما يعرف باسم البرق، ويعرف الصوت الذي يسمع بعد رؤية البرق باسم الرعد حيث ينتشر البرق بسرعة الضوء بينما ينتشر الرعد بسرعة الصوت.

ويمكن للصواعق أن تصيب الخطوط الهوائية بثلاثة طرق إما مباشرة حيث يتم التفريغ من السحب إلى حيث يتم التفريغ من السحب إلى الأسلاك الهوائية مباشرة مسببة تلف عوازل الخطوط وتلف المحولات…الخ أو عن طريق التأثير عندما يتم تفريغ السحب بالقرب من الخطوط الهوائية أو عن طريق تفريغ شحنة استاتيكية تتكون على الخطوط بسبب قرب سحابة مشحونة منه. ويمكن الخطر من حدوث الصواعق أنها ذات جهود عالية تصل إلى 2000 مليون فولت وتيارات كبيرة تصل إلى 100 ألف أمبير، وبالتالي فإن هذه الجهود العالية والتيارات الكبيرة تسبب تلف عوازل الخطوط وتلف المحولات والمولدات المتصلة بهذه الخطوط، وكذلك تلف المحطات الفرعية، ولذلك لابد من استخدام مانعة الصواعق لحماية هذه الخطوط ويجب أن يتوفر في مانعات الصواعق شرط هام وهو أن تكون عازلة عند جهد الخط الهوائي الذي يعمل عليه الخط ولكنها موصلة عند جهود الصواعق العالية.

تركيب مانعة الصواعق

تتركب مانعة الصواعق كما في الشكل الموضح من غطاء خزفي محكم بداخله مجموعة مناطق شرارية مكونة من عدد من الأقراص المصنوعة من النحاس الأصفر المعزولة عن بعضها بواسطة ورد من الميكا وتوصل بطرف التلامس العلوي الموجود فوق الغطاء وتوصل الموصلات العمومية (أسلاك الخطوط الهوائية)، ومن مقاومات مصنوعة من الفلين موضوعة فوق بعضها وتوصل بالجزء السفلي الذي يتصل بالأرض.

ومن خصائص مادة المقاومة الفيلينية أنه عند زيادة الجهد تزداد موصليتها أو تقل مقاومتها الكهربية، وعند انخفاض الجهد تنخفض الموصلية أو تزيد المقاومة الكهربية. وفي ظروف العمل العادية تكون المناطق الشرارية معزولة عن الدائرة بواسطة المقاومات الفيلينية، أما عند زيادة الجهد زيادة كبيرة نتيجة تفريغ الصاعقة فإن المناطق الشرارية تنهار وتقل مقاومة المقاومات الفيلينية وتصبح الدائرة موصلة بالأرض فيحدث تفريغ للصاعقة، وعند انخفاض الجهد تنخفض تبعاً لذلك موصلة المقاومات الفيلينية.