جهاز قياس مقاومة الارض

المقاومة الارضية :

يمكن تعريف المنظومة الارضية أو التأريض على أنه اتصال كهربائي ، يتم عن قصد بين جهاز كهربائي أو شبكة من الأجهزة من جهة ، والكتلة الأرضية من جهة أخرى. لذلك ، فإن التأريض مطلوب لتوفير السلامة للنظام الكهربائي وللعاملين في المنشأة ، وهذا معروف عمومًا لغالبية الناس ، لكن ليس من الواضح لغالبية الناس كيفية تحقيق ذلك , يمكن تشبيه الأرض بقارب نجاة أو مظلة ، حيث يتم تقدير قيمته عند الحاجة فقط.

ويمكن تعريف المقاومة الارضية علي انها :

مقاومة الارض هي مقياس لمدى مقاومة التربة للتدفق الكهربائي. إنه عامل حاسم في تصميم الأنظمة التي تعتمد على مرور التيار الكهربائي عبر سطح الأرض , و يعد فهم مقاومة التربة وكيف تختلف باختلاف عمق التربة أمرًا ضروريًا لتصميم نظام تأريض في المحطات الفرعية الكهربائية أو مانعات الصواعق أيضًا ، يجب تصميم أقطاب كهربائية مناسبة للمحطات وشبكات نقل التيار المباشر ذات الجهد العالي , و في معظم المحطات ، يتم استخدام الأرض لتسريب تيار العطل في حالة حدوث أعطال في النظام.

تختلف قيم مقاومة الأرض بنسبة كبيرة بسبب: الرطوبة ودرجة الحرارة والمحتوي الكيميائي والقيم النموذجية هي:

• – قيم اعتيادية: من 10 إلى 1000 (أوم-متر)

• – قيم استثنائية: من 1 إلى 10000 (أوم-متر)

اهمية العرف علي المقاومة الارضية :

• أولا: يحمي معرفة المقاومة للأرض الأفراد من خطر التعرض لصدمة كهربائية ناتجة عن نقص أو انهيار العزل.

• ثانيا: يقي من خطر التفريغ الكهربائي.

• ثالثا: يحمي المعدات من أضرار التغيرات المفاجئة والكبيرة في جهد التغذية (Voltage Surges)

• رابعا: التأكد من مقدار استخدام المعدات والأنظمة الكهربائية في الارض.

• خامسا : التعرف علي مدي جاهزية الارض للبناء عليها ومدي تحملها للبناء

المبادئ العامة لتصميم الشبكة الأرضية :

– تقليل فرق الجهد بين الأجزاء المعدنية المكشوفة المجاورة ، وكذلك بينها وبين الأرض من ناحية أخرى .. ويتم ذلك عن طريق ربط الجهد المتساوي (Equi Potential Bonding) بين الأجزاء المعدنية المجاورة من جهة ، وكذلك ربطها إلى شبكة أرضية ذات مقاومة كهربائية منخفضة قدر الإمكان من ناحية أخرى ، حيث يؤدي ذلك إلى تقليل جهد الاتصال وكذلك جهد التماس وجهد الخطوة وبالتالي حماية الناس من الصدمات القاتلة.

– التقليل من مقاومة القطب الأرضي .. ويتم ذلك باستخدام موصلات الشبكة الأرضية ذات الأحجام المناسبة التي تجعل مقاومتها أقل بالإضافة إلى اختيار نوع الأقطاب الأرضية المدفونة في التربة وعددها وأعماق دفنها ومناطق الدفن وذلك لتوفير أقل مقاومة ممكنة لكتلة الأرض , وأن تقليل ممانعة دائرة العطب الأرضي تؤدي بالنتيجة إلى سريان تيارات عالية خلالها عند حدوث تماس للدائرة الكهربائية مع الأرض وهو هدف نسعى إليه حيث يؤدي ذلك إلى تحسس أجهزة الحماية الكهربائية وبالتالي إلى قيامها بقطع التيار عن الجزء المعطوب أي عزله عن الأجزاء السليمة من الدائرة الكهربائية وخلال وقت قصير جدا فتوفر الحماية الكافية للتأسيسات من الحرائق وحماية الأشخاص من خطر الصعقة الكهربائية. إن زمن القطع يتراوح عادة بين جزء من الثانية الواحدة وبضع ثواني ويتناسب عكسيا مع مقدار تيار العطب الأرضي وجهد التماس.

الاجزاء الرئيسية لممانعة دائرة اكتشاف الخلل الأرضي تتكون مما يلي:

– في منظومة كهربائية من نوع TT : تكون ممانعة دائرة القطب الأرضي فيها من مقاومة موصلات الدائرة وموصلات الشبكة الأرضية هي مقاومة واطئة جدا عادة، ثم مقاومة أقطاب الأرض عند كل من جهة المصدر (مقاومة نقطة الحيادي للمحولة إلى الأرض) وجهة المستهلك، ويفترض ان تكون مقاومتها قليلة (جزء من الأوم لغاية بضع أومات) ان كانت أقطاب الأرضي بحالة جيدة، وأخيرا مقاومة منطقة القطب وتتبع مقاومتها طبيعة ونوع القطب. في هذا النوع من المنظومات تشكل مقاومة الاقطاب الأرضية الجزء الأكبر من المقاومة الكلية لدائرة القطب الأرضي، لذا تلعب دورا رئيسيا في فعالية شبكة الأرضي ككل ويتطلب الاهتمام بمراقبتها وصيانتها دوريا.

– في منظومة تغذية كهربائية من نوع TN: تتكون دائرة ممانعة القطب الأرضي هنا كليا من موصلات الدائرة وموصلات الشبكة الأرضية إضافة إلى منطقة القطب دون الاعتماد على مقاومة أقطاب الأرضي، لذا تكون أجهزة الحماية الكهربائية في الدوائر الكهربائية المرتبطة بهذه المنظومات ذات تحسس وفعالية أكبر في عزل دوائر القطب الأرضي من متماثلتها في منظومات من نوع TT , إذا لم يتم تأريض مصادر القدرة من مولدات أو محولات المحطة الفرعية وتم تأريض الأجسام المعدنية المعرضة للمس فإن هذا النظام يسمي IT وهذا ممنوع بنص القانون في بعض الدول.

جهاز قياس المقاومة الارضية :

هو جهاز يعمل علي تحقيق التعرف علي الارض , ويكون الاستفادة كبيرة من ذلك , حيث يتم تحديد ومعرفة قدرة الارض علي استيعاب المباني التي سيتم بنائها علي الارض , وصلاحية الارض للمعيشة , وعدم وجود اخطار في العيش علي هذه المساحة من الارض .

الاساس والطرق الذي يعتمد عليها جهاز قياس مقاومة الارض :

1- طريقة وينر

2- طريقة شلمبرجر

الطريقة العملية لاستخدام جهاز مقاومة الارض :

– وتعتمد الطريقة على وجود اختلاف في المقاومة الكهربائية (Resistivity Contrast) ، ويعتمد هذا الاختلاف على عدة أسباب منها وجود الفجوات ، بالإضافة إلى جودة المعادن التي تتكون منها الصخور , وأن الغبار (التربة) والطين (الطين) القدرة على إيصالهما للكهرباء عالية.

– لغرض إجراء القياسات الميدانية ، يتم تثبيت أربعة أقطاب (أقطاب كهربائية) على سطح الأرض ، اثنان منها يستخدمان لتمرير التيار الكهربائي ويسمى القطبين (الأقطاب الكهربائية الحالية) ، بينما يتم استخدام القطبين الآخرين لقياس فرق الجهد وتسمى الأقطاب الكهربائية المحتملة , تكون قراءة الجهاز تعطي بعد افقي وبعد عمودي او من الممكن ان يقيس لعمق 12 متر.

أثناء عملية الفحص يتم تثبيت الأقطاب بطريقتين :

الطريقة الأولى : طريقة ويـنر (Wenner Configuration) ، حيث توزع الأقطاب , و تحاط الأقطاب الكهربائية بأقطاب الجهد وتكون المسافات متساوية بين الأقطاب الأربعة , ويختار البعد بين الأقطاب على أساس جدول مجهز من قبل المصمم .

أما الطريقة الثانية : فتسمى بطريقة ثنائي القطبين (Dipole Dipole) ، وفي هذه الطريقة تثبت أقطاب الجهد على طرفي الأقطاب الكهربائية

وان لكل طريقة من هذه الطرق فوائد مختلفة تبين طبيعة الارض الذي سيتم العمل عليها .

 وبذلك تم استعراض ان جهاز قياس مقاومة الارض من اهم الاجهزة التي يجب العمل بها من اجل اختيار الارض التي يتم البناء عليها , وتحديد الاخطار التي قد تصيب من يتعامل مع هذه الارض والوقاية منها.