أقطاب التأريض

تُشكّل أقطاب التأريض ، باعتبارها أجزاءً موصلة مدفونة تحت الأرض، عنصرًا أساسيًا من عناصر السلامة في الأنظمة الكهربائية. ولها استخدامات متنوعة، بدءًا من أقطاب التأريض السطحية الموضوعة على أعماق تتراوح بين 0.5 و1 متر، وصولًا إلى أقطاب التأريض العميقة الموضوعة على أعماق تزيد عن متر واحد. ولضمان سلامة نظام التأريض ، يجب أن يتمتع بأعلى مستويات السلامة والمتانة في التصميم.

ما هي أقطاب التأريض؟

أقطاب التأريض هي مكونات موصلة ذات مساحة سطحية كبيرة في التركيبات الكهربائية، تُدفن في الأرض أو تُدمج في الخرسانة لتوفير اتصال موصل بالأرض. وهي عنصر أساسي في النظام، إذ تضمن السلامة الكهربائية من خلال إنشاء وصلة موصلة بين نقاط التلامس المحددة للأجهزة والآلات والأرض.

تُصنع الأقطاب الكهربائية عادةً على شكل أوتاد، وقضبان، وصفائح، وأقفاص. ونظرًا لتلامسها المستمر مع الأرض، يجب أن تُصنع من مواد مقاومة للتآكل. يجب أن تكون هذه المواد مقاومة ليس فقط للتأثيرات الكيميائية والبيولوجية، والأكسدة، والتحليل الكهربائي، بل أيضًا لتحمل الإجهادات الميكانيكية التي قد تحدث أثناء التركيب. يجب أن تتمتع المواد المستخدمة في توصيلات أقطاب التأريض بنفس القوة الميكانيكية للأقطاب نفسها، وأن تكون مقاومة للصدمات الميكانيكية أثناء التركيب.

يُستخدم نوعان مختلفان من أقطاب التأريض حسب موقعها. توضع أقطاب التأريض السطحية عادةً على عمق يتراوح بين 0.5 و1 متر. أما أقطاب التأريض العميقة، فتُدفن عموديًا على عمق يزيد عن متر واحد.

أقطاب التأريض العميق: تُغرس أقطاب التأريض العميق في الأرض، ويجب ألا تقل المسافة بينها عن طول القضيب. وينبغي غرس أقطاب التأريض القضيبية عموديًا قدر الإمكان في الأرض.

أقطاب التأريض السطحية (الشريطية): هي أقطاب تأريض مصنوعة من شريط أو موصل دائري أو موصل مضفر، وعادةً لا تُدفن على عمق كبير. يمكن وضعها طولياً أو ترتيبها على شكل نجمة أو حلقة أو عروة، أو مزيج من هذه الأشكال.

إضافة أقطاب التأريض: تُستخدم الوصلات لربط الأجزاء الموصلة لشبكة التأريض داخل نظام التأريض. يجب أن تكون الوصلات ذات حجم مناسب لتوفير توصيل كهربائي ومقاومة ميكانيكية وحرارية مكافئة لأقطاب التأريض.

ما هي استخدامات أقطاب التأريض ؟

تؤدي أقطاب التأريض دورًا بالغ الأهمية في الأنظمة الكهربائية من حيث سلامة الأرواح وحماية المعدات. فهي تقضي على خطر الصدمة الكهربائية من خلال ضمان توجيه تيارات التسرب بأمان إلى الأرض. كما تحمي الأجهزة الكهربائية من التيار الزائد والجهد الزائد، مما يقلل من خطر الأعطال والحرائق. وخاصة في حالات قصر الدائرة، فهي تحمي الأرواح البشرية وسلامة النظام على حد سواء من خلال ضمان مرور التيارات العالية عبر مسار آمن.

توفر أقطاب التأريض، التي تحمي أيضًا من الصواعق، توزيعًا آمنًا للجهود العالية، مما يقلل من خطر حدوث وميض القوس الكهربائي. كما أنها تُحسّن أداء الأجهزة الإلكترونية عن طريق تقليل التداخل الكهربائي. في المناطق التي يتواجد فيها البشر والحيوانات، يجب ألا تتجاوز مقاومة أنظمة التأريض 10 أوم. ولتقليل هذه المقاومة، تُدفن الأقطاب على عمق كبير، ويُفضّل استخدام تربة ذات موصلية عالية.

أنواع وخصائص أقطاب التأريض

تتوفر أقطاب تأريض بخصائص مختلفة لتناسب احتياجات التأريض المتنوعة. وتوفر هذه الأقطاب مزايا محددة تبعاً للمادة المستخدمة وتقنية التصنيع.

شبكات التأريض

تُستخدم شبكات التأريض لضمان السلامة في المنشآت الكهربائية. وهي عبارة عن أنظمة مترابطة مصنوعة من مواد موصلة. تُصنع هذه الشبكات عادةً من موصلات نحاسية، وتُمدد أفقياً تحت الأرض، وهي مصممة للاتصال بجزء كبير من التربة.

صفائح مجلفنة

تُصنع الصفائح المجلفنة بأبعاد 100×50 سم. ويتراوح سمكها من 1 مم إلى 3 مم. البند رقم 30.1 من الأشغال العامة: صفيحة تأريض، شريط مجلفن بطول 5 أمتار ودفنه.

أوتاد مجلفنة

الأوتاد المجلفنة عبارة عن قضبان معدنية طويلة، مصنوعة عادةً من الفولاذ، ومحمية من التآكل بطبقة من الزنك. تُستخدم هذه الأوتاد في الأنظمة الكهربائية لتوصيل خط التعادل بالأرض. وتُفضل هذه الأوتاد لمتانتها وعمرها الطويل. وتُصنع عادةً بأطوال تتراوح بين متر واحد ومتر ونصف ومترين. (بند الأشغال العامة رقم 30.4.2: قطب أرضي مجلفن بطول مترين، أبعاده 65×65×7 مم، ودفنه).

قضبان مجلفنة (من النوع المدبب)

تُطلى أقطاب التأريض المجلفنة بالزنك باستخدام تقنية الجلفنة بالغمس الساخن. وتُعالج هذه الأقطاب خصيصًا لمقاومة التآكل. تُصنع عادةً بأطوال 1 و1.5 و2 متر، وبسماكات تتراوح بين 16 و20 ملم. ورغم أنها أقل تكلفة، إلا أن عمرها الافتراضي تحت الأرض أقصر مقارنةً بأقطاب النحاس.

ألواح نحاسية

تُصنع ألواح النحاس المستخدمة في أنظمة التأريض بأحجام 70×70 سم و100×100 سم، وبسماكات تتراوح من 1 مم إلى 5 مم. يجب ألا تقل سماكة ألواح النحاس عن 1.5 مم، وأن تكون مساحة سطحها 0.5 متر مربع على الأقل.

قضبان من الفولاذ المقاوم للصدأ مطلية بالنحاس

تتميز قضبان الفولاذ المقاوم للصدأ المطلية بالنحاس بخواصها غير المغناطيسية. تُصنع هذه القضبان بتغطية الفولاذ المقاوم للصدأ بالنحاس. وهي مفضلة بشكل خاص في البيئات التي تحتوي على معدات إلكترونية حساسة، حيث تقلل من التداخل الكهرومغناطيسي. تُنتج هذه القضبان بأطوال تتراوح من 1000 مم إلى 3000 مم، وبسماكات نحاسية تتراوح من 1 مم إلى 3 مم.

قضبان فولاذية مطلية بالنحاس

يُغطى الفولاذ عالي المقاومة بطبقة من النحاس الإلكتروليتي النقي بنسبة 99.95% باستخدام رابطة معدنية. عادةً ما تُغطى قضبان الفولاذ المطلية بالنحاس بطبقة سمكها 250 ميكرون. يُعد هذا النوع من الفولاذ أقل تكلفة من النحاس النقي، ويتميز بعمر خدمة أطول بكثير تحت الأرض مقارنةً بالفولاذ. في حين أن الطبقات بسمك 20 ميكرون تتشقق عند الانحناء، فإن الطبقات بسمك 250 ميكرون لا تتشقق. ويتم تصنيعه وفقًا لمعيار IEC 61561-2.

قضبان نحاسية (ذات رأس مدبب)

تُصنع قضبان النحاس المدببة من النحاس الصلب، بأقطار تتراوح بين 12 و20 ملم، وأطوال تتراوح بين متر واحد وثلاثة أمتار. فعلى سبيل المثال، يزن قضيب بطول متر واحد وقطر 16 ملم حوالي 1.79 كجم، بينما يزن قضيب بطول ثلاثة أمتار بنفس القطر 5.35 كجم. وتتميز هذه القضبان بمقاومتها العالية للتآكل.

قضبان نحاسية (من النوع الملولب)

توفر أقطاب التأريض النحاسية الملولبة سهولة التوصيل بأقطاب أخرى أو مكونات النظام. تُصنع هذه الأقطاب عادةً بأقطار 14 مم، و16 مم، و18 مم، و20 مم. تتوفر بأحجام لولبية M8، وM10، وM12 حسب القطر. يتراوح طولها بين متر واحد وثلاثة أمتار. وبفضل تصميمها القابل للتوصيل، يمكن إنشاء أقطاب أطول عن طريق ربطها معًا.

رقم بند الأشغال العامة 35.750.4002 قطب أرضي (قضيب) نحاس إلكتروليتي (متوافق مع معايير TS 435/T1 و TS EN IEC 62561-2)