كان نظامي الحيادي والتأريض الفاعلان يستخدمان من قبل شركة الكهرباء، بدءً من محطاتها الفرعية ولوحاتها في جميع خطوط شبكاتها ذات الضغط المتوسط والمنخفض وصولاً للمستهلك، عندما كانت خاصة، وذلك لتحقيق الغاية التي أُنْشِئَا من أجلها، وليس مجرد نص مادة نظامية عمياء لا تحق الهدف.
القطب الحيادي (N):
هو نقطة توصيل الطرف الثاني من كل طور من الأطوار الثلاثة الكهربائية بالآخر في نظام التوصيل استار (Y) ويكون فيه الفولت أقرب ما يكون للصفر في الوضع الفني. يتم توصل “N” بالأرض الطبيعية بإحدى الطرق المناسبة لكل حالة [فولت عالي، متوسط، متوسط منخفض] وحسب المحطات (محطة رئيسية، فرعية رئيسية، فرعية مشتركة، لوحة توزيع).
علاقة القطب الحيادي: يرتبط بالتيار المتردد في نظام التوصيل (Y) فقط، ولابد أن يكون على توصيل ممتاز مع الأرض الطبيعية طبقاً للمواصفات والمقاييس الدولية والمحلية التوافقية، تأريض كامل مستقل وغير مرتبط بقطب التأريض.
1- يعتبر تأريض القطب الحيادي N من مسؤوليات الجهة المزودة للطاقة الكهربائية (شركة الكهرباء). له عدة طرق لن نبحث فيها.
2- من المفترض أن تُجرى عليه فحصوات دورية بحسب موقعه للتأكد من جدواه، ولضمان الأمن والسلامة على الأرواح والممتلكات.
3- من الواجب أنها تقوم بتوصيله للمستهلك ضمن كيبل التيار الرئيسي مع الأطوار الثلاثة أو فولت الكهرباء (R,S,T) طبقاً للمواصفات والمقاييس والمعايير الدولية والمحلية التوافقية، بالإضافة إلى معاملات التصحيح العملية المتلائمة مع كل منطقة.
4- من الأجدر أن يكون توصيل الحيادي عن طريق قاطع آلي حساس مستقل، أو مشترك، لضمان فعاليته الآلية عند الحاجة.
5- القطب الحيادي الفاعل، يوفر الكثير من وسائل الأمن والسلامة التي تضمن عدم زيادة الفولت المرتجع عن (+10%) [حوالي 25 فولت] من الفولت المستخدم، وألا يزيد (+) أو ينقص (- الفولت الأساسي المستخدم عند المستهلك عن (5%) [حوالي 13 فولت].
رسم توضيحي لقطبي الحيادي “N” في شبكة التيار المتردد، وقطب التأريض “E” في شبكات الكهرباء عامة.
قطب التأريض/الأرضي (E):
هو توصيل كهربائي لجميع الشبكات والتمديدات الكهربائية الممتدة والمستخدمة في أي مجال أو منشأة توصيلًا مباشرًا بالأرض عبر سلك نحاسي أو ألومينيوم، أو سبيكة منهما بمقطع يتلاءم مع حجم الطاقة المستخدمة في ذلك الموقع، ودون وجود قاطع تيار أو أجهزة حماية في هذا التوصيل.
الهدف الرئيسي من عملية التأريض:
هو حماية الأرواح والممتلكات على اختلاف أنواعها ومسمياتها وأحجامها من المخاطر الكهربائية الناتجة عن أي سبب متوقع.
أهمية التأريض:
للأرضي أهمية كبيرة ودور مهم جدا في توصيله بكل أنواع الكهرباء الإستاتيكية والمستمرة والمترددة، وذلك لتلافي الأخطار المتعددة الناشئة عن العديد من الأخطاء المشار إليها، وخصوصاً بالنسبة للأطفال وغيرهم، وجميع الأرواح والممتلكات.
يجب عمله وفقاً للمقاييس والمعايير العالمية والمحلية والتوافقية وتوصيله بجميع شبكات الكهرباء، وجميع الأجهزة المتصلة بالكهرباء، وجميع المنشآت[IJ1] ، ويفضل أن يكون بتأريض مستقل عن تأريض الشبكات والأجهزة.
استخدام نظام التأريض:
لم يكن التأريض مستخدماً قديماً لدي المستهلكين بشكل عام، إلا ما ندر. تطورت مسيرة الحياة بشكل واسع، وتم توصيل الكهرباء بنظام التوصيل الثنائي للمستهلكين العاديين، ولبعض الصناعات الوطنية التي تم إنشائها في تلك المرحلة باستخدام النظام الخماسي[1].
بدأت تظهر العديد من المخاطر والصدمات الكهربائية نتيجة عدم التزام المستهلكين باستخدام نظام التأريض. أخذت العملية فترة طويلة لسنوات عديدة بدءً من فترة توصيل الكهرباء لتلك المصانع إلى أن أضيفت مادة نظامية بضرورة استخدام التأريض لدى المستهلكين. تم تغيير طريقة التمديدات الداخلية في المباني والمصانع (المستهلكين) لتشمل التأريض البسيط (الشكلي أو الوهمي)
تضاعف استخدام الطاقة، وتكاثرت الأيدي العاملة في مجال الكهرباء، منهم الفني البارع، ومنهم السطحي، ومنهم المجازف، ومنهم الجاهل ويدعي الفهم والمعرفة، فكانت النتائج سلبية وخطرة جداً.
توقفت شركة الكهرباء عن استخدام التأريض في شبكة الضغط المنخفض الممتدة بين محطاتها ولوحاتها ولوحات المستهلكين، فظهر العديد من المخاطر.
أنظمة التأريض
لكل قسم من أقسام التأريض نظام عام وأخر خاص به ويخضع لعدة عوامل ومتغيرات زمانية ومكانية وطبيعية، وله معامل تصحيح أيضاً يخضع لنفس العوامل، ويمكن ربطها في نقطة نهائية واحدة على أن تُرَاعى القواعد والفحوصات الدقيقة الخاصة بذلك.
كما وردت المتطلبات الكهربائية في كود البناء السعودي في الجزء برقم (401) لتوفير الأمان والسلامة ضد الصعقات الكهربائية وحماية الممتلكات من نشوب الحرائق.
يجري تطبيق بنود مواد النظام دون تطبيق روحه لجهل مميزاته وعدم توفر الرقابة لضمان فاعليته سواء لدى الشركة، أو لدى المستهلكين، إلا ما ندر.
أنواع التأريض:
01- تأريض المحطة الرئيسية لإنتاج الطاقة.
02- تأريض خطوط الضغط العالي الهوائية.
03- تأريض شبكة الضغط المتوسط.
04- تأريض المحطات الفرعية للضغط العالي والمتوسط
05- تأريض لوحات التوزيع للضغط المنخفض
06- تأريض الشبكة الكهربائية الموصلة للمستهلك ولوحة تقديم الخدمة
07- تأريض شبكة الكهرباء أو التمديدات الداخلية والخارجية لدي جميع المستهلكين
08- تأريض جميع أنواع الأجهزة والآلات والمعدات التي تعمل بالطاقة الكهربائية
09- تأريض حديد التسليح في جميع المنشآت على اختلاف نوعية استخداماتها.
10- التأريض للوقاية من الصواعق
مواد التأريض:
01- تختلف مواد أو متطلبات التأريض بحسب نوع الطاقة المستخدمة وحجمها أو سعتها، ومكان استخدامها.
02- عمق البئر وحجم ونوعية المياه الموجودة به وكثافتها، ونسبة أنواع الأملاح بها.
03- الموقع أو التربة أو البيئة التي سيتم وضع مواد التأريض بها
04- حجم وعمق الحفرة التي ستوضع فيها مواد التأريض وطريق التوصيل بين أقطابها
05- أعداد وأنواع وطريقة توصيل وتركيب مواد التأريض.
أبسط مواد التأريض هي:
تخضع هذه المواد لحجم أو سعة الطاقة المستخدمة المراد تأريضها، بالإضافة لنوع وحجم المنشأة الموجودة فيها، وأقلها أو أبسطتها هي:
- قضيب نحاسي قطر (16-30مم) أو حديدي مكسي بالنحاس الأحمر، طوله لا يقل عن (1م) قابل للتوصيل الجيد بواسطة صامولة نحاسية أو موصل نحاسي جيد مع مثله في حالة الحاجة لزيادة الطول. أو لوح من النحاس الأحمر لا تقل سماكته عن (4مم) ولا تقل مساحته عن (1م2)، ويزداد بزيادة سعة الطاقة المستخدمة
- سلك نحاسي أو ألومنيوم مكسي بالنحاس الأحمر بقطر يتناسب مع حجم الطاقة المستخدمة والمنشأة (16-95مم2) يفضل أن يكون معزول لتخفيف الآثار البيئية عليه، وبقاءه لأطول فترة ممكنة.
- كوسه نحاسية أو موصل نحاسي للتوصيل الجيد بين السلك والقضيب أو اللوح النحاسي بالعدد اللازم
- الموقع أو التربة أو الحفرة التي ستوضع بها مواد التأريض، لا يقل حجمها عن (1م3)، وتزداد بنسبة تتلاءم مع نوعية التربة، وحجم الطاقة المستخدمة، وحجم أو مساحة المنشأة المُسْتخدِمَة للطاقة.
- كمية مناسبة من الملح البحري[2] تكفي لتغطية مسطح الحفرة بسماكة (3سم).
- كمية كافة من الفحم النباتي الناعم بارتفاع حوالي (3سم)، وأفضل ذو القطع الكبيرة، تتناسب مع حجم الحفرة.
- العدة والأدوات اللازمة للقيام بأعمال الحفر والردم والتسوية والسلامة.
أهم شروط الأرضي أو التأريض الجيد، هي:
- أن تكون مقاومته أقل ما يمكن (1-5أوم) باستخدام البئر أو عدد كافٍ من الأقطاب أو القضبان الأرضية، أو هما معاً، أو زيادة مساحة اللوح النحاسي، أو تعميق الحفرة.
- بقاء التربة التي تحتضن مواد أو طريقة التأريض، رطبة بنسبة جيدة. بصفة مستمرة.
- تفعيل دور التأريض.
- تطبيق القاعدة التوافقية مع المواصفات القياسية
أيهما الأهم!!
ليست عملية التأريض وحدها هي المُقَاوِمَة أو المُنْقِذَة من المخاطر والصدمات الكهربائية والحرائق، وإنما الأهم في ذلك كله هو أن تكون العملية صحيحة وفعالة بشكل دائم وفقاً للمعايير والمقاييس الدولية والمحلية والتوافقية، لأنها هي خط الدفاع الأول والرئيسي لحماية الأرواح والممتلكات من جميع الأخطار والمخاطر الكهربائية، حيث أن وجودها مع عدم فعاليتها لن يحق الغاية من وجودها، وهذا ما يجري على أرض الواقع للأسف الشديد.
يوجد نظام إلزامي في الكود السعودي للبناء، لاستخدام التأريض كمبدئ عام أو فقرة نظامية مكتوبة، لكن ليس هذا المهم، بل الأهم من ذلك كله، هو ضرورة تطبيق روح النظام وليس فقراته لتحقيق الأهداف المنشودة من صدوره.
هذا ما تفتقر إليه جميع شكات الكهرباء تقريباً، بديل وجود الكثير من الأخطاء والمخاطر الكهربائية المحيطة بالأرواح والممتلكات، والتي أشرت إليها في دراسة ميدانية “الأرواح والممتلكات في خطر شديد”
[1]راجع مبحث “دراسة في الكهرباء المترددة” لنفس الكاتب.
[2] لا أنصح باستخدام أي نوع من الملح لأنه يتفاعل ويضعف عملية التوصيل الجيد، ويؤدي لتآكل وتلف القضيب واللوح النحاسي، ولابد من مراعاة القاعة التوافقية.
هذه دراسة من واقع اعمال تنفيذ الكهرباء والتي يلزم الاسترشاد بها من الفنيين المتخصصين في تنفيذ اعمال الكهرباء. لا اعلم اذا كان كود البناء السعودي يحتوي على ماشملته هذه الدراسة من تعليمات وعناصر يجب الالتزام بها كما نه من المهم بمكان مراقبة تنفيذ اعمال البناء من الجهات المسؤلة لضمان حسن التنفيذ. معلومات ضرورية لكل المهتمين في هدا الشأن