شرح التأريض ونظام الأرضى وأنواعه ومكوناته وطرق قياس مقاومة الأرضي وتقليل قيمتها

الطرق المختلفة لخفض مقاومة التأريض

بعد الانتهاء من تأريض المبنى واللوحات العمومية والفرعية يتم قياس مقاومة التأريض بواسطة أجهزة خاصة بذلك فإذا وجد انها تزيد عن الحد المسموح به فانة يلزم خفض هذة القيمة باستخدام طريقة معينة من الطرق التالية 

1) زيادة قطر إلكترود التأريض 

زيادة قطر إلكترود التأريض لتزيد المساحة المعرضة لملامسة التربة إلا ان زيادة قطر الإلكترود لا يتبعها خفض ملموس في مقاومة التأريض بالإضافة إلي انه لا يفضل استخدام أقطار أكبر من 18مم حتى يستطيع الإلكترود اختراق الارض.

2) زيادة طول قضيب التأريض 

ان الوصول لأعماق 10- 12 مترأوأكثريؤدي أحيانا إلي الوصول لطبقات في الأرض ذات إيصالية جيدة،هذا النوع من التأريض يعمل في الأماكن الرملية .

ان الأحجام القياسية للإلكترود تترواح من مترإلى 3 أمتار بقطر16 مم ويكون على شكل قضبان من النحاس،في حالة دفع الإلكترود مسافات عميقة يفضل ان يكون الإلكترود مفكك وكلما دفع جزء يضاف الآخر بواسطة وصلة ميكانيكية لضمان إستمرارية التوصيلحيث يتم ربط أكثر من قضيب عن طريق جلبه وصل من نفس المعدن للحصول على الطول المناسب ورغم ان الطول المناسب استخدامه هو 240سم للتربة العادية إلا انه يمكن زيادة هذا الطول إلي 5 متر لانواع التربة الرديئة.

زيادة طول قضيب التأريض

3) زيادة عدد إلكترودات التأريض 

تعتبر هذه الطريقة هى الأكثر فعالية فى خفض قيمة مقاومة التأريض من بين الطرق السابقة حيث يمكن استخدام أكثر من إلكترود مدفون في الأرض على مسافات متساوية وذلك للحصول على أفضل قيمة ممكنة لمقاومة التأريض.

زيادة عدد إلكترودات التأريض

وغالبا تكون المسافة بين قضبان التاريض تساوي ضعف طول قضيب التاريض

طرق توصيل أكثر من إلكترود لخفض مقاومة الأرضي

1- توصيل الكترودين 

2- توصيل عدد (3)  إلكترودات على شكل مثلث متساوى الأضلاع (ضلعه 3 م)

3 - توصيل عدد (4) إلكترودات على شكل مربع 

طرق توصيل أكثر من إلكترود

ملحوظة : يفضل ان يكون سلك التأريض الذى يربط بين الإلكترودات من النحاس العارى bare cupper conductor وذلك لضمان أفضل توصيلية بين الموصل والأرض

طرق وضع قضبان التاريض

- يتحدد وضع قضبان التاريض على نوعيه التربه طنيه أو رمليه أو صخرية

- حيث في التربة الطنيه أو الرملية يمكن دفع الإلكترود في وضع راسئ إلي الارض حيث يمكن دفن القضيب كاملا أوترك جزءعلى سطح الأرض ويكون محمياً بصندوق كي لايتعرض للتلف

- أما في حالة وجود الارض الصخرية بالقرب من سطح الأرض فيمكن وضع الألكترود أفقياًعلى عمق حوالي 2 مترمن سطح الأرض

طرق وضع قضبان التاريض

4) المعالجة الكيميائية للتربة

تعالج التربة المحيطة بقضيب التأريض كيميائيا إذا لم نتمكن من خفض المقاومة بالطرق السابقة وتتم المعالجة بأحد الطرق التالية :-

- عمل حفرة مجاورة لقضيب التأريض وتبعد عنه بمسافة لا تزيد عن 10 سم وتملأ بأملاح كبريتات المغنسيوم أو كبريتات النحاس أو كلوريد الصوديوم حتى منسوب30 سم من سطح الأرض والكمية التي يفضل وضعها تكون في حدود 18 إلي 40 كيلو جرام من مادة كبريتات النحاس لرخص ثمنها وجودة توصيلها الكهربائي ويستمر مفعول هذة الكمية لمدة سنتين ثم يكرر وضعها مرة أخرى .ويتم غمر بئر التأريض في بادئ الأمر بالماء حتى يساعد على تسرب المواد الكيميائية للتربة أما بعد ذلك فان مياة الأمطار كافية للقيام بهذه العملية .
ويصعب تنفيذ هذه الطريقة في حالة عدم توافر فراغ كافي بجوار قضيب التأريض.

المعالجة الكيميائية للتربة

 تنفيذ بئر أرضي 

- يتم فى هذه الحالة عمل حفرة بالأرض ثم يتم وضع إلكترود التأريض بمقطع لا يقل عن 16 مم وبطول 1.5 متر أو أكثر حسب التصميم فى منتصف الحفرة تماما ويدق عليه للتثبيت ويتم لحام طرفة السفلى مع لوح من النحاس بينما يكون طرفه العلوى أسفل غرفة التفتيش 

- مواصفات غرفة التفتيش Earth pit

غرفـة التفتيش تبنى بأبعاد داخلية 40 × 40 × 50سم وسماكة جدران وأرضية 10سم من الخرسانة العادية مع وضع زاوية حديد 30 × 30 × 3مم على طول محيط غرفة التفتيش من الأعلى حيث تغطى بغطاء من حديد الزهر الثقيل أو الخرسانة المسلحة .

- يتم ردم الحفرة حول اللوح النحاسي بتربه ناعمة أولا ثم يتم وضع كميات من ملح الطعام ومسحوق الفحم بالمقادير المناسبة بحيث تجعل مقاومة الأرضي لا تزيد على 5أوم . وبحيث لا يكون ملح الطعام ومسحوق الفحم على تماس مع اللوح النحاسي أو قضيب الأرضي ثم يكمل ردم الحفرة بالتراب .

- يتم وضع انبوبة (ماسورة) من الحديد المجلفن قطر 2.5 بوصة بجانب قضيب الأرضي نهايتها العلوية على منسوب أرضية غرفة التفتيش ونهايتها السفلية بجوار اللوح النحاسي وذلك لصب الماء فيها وترطيب الأرض حول اللوح النحاسي. 

- يتم ربط سلك التأريض الرئيسي بمقطع 70مم2 من النحاس العاري من لوحة التوزيع أو من محطة التحويل إلي قضيب التأريض ضمن غرفة التفتيش بواسطة مربط خاص من النحاس .

تنفيذ بئر أرضي

استخدام مادة البنتونايت Bentonite material

وهى مادة شبيهة بالأسمنت تصل المقاومة النوعية لها إلى أقل من 2.4 أوم.متر ويمكنها إمتصاص كمية من المياه تصل إلى 5 أضعاف حجمها مما يساعد فى تقليل مقاومة الأرضى بشكل فعال إضافة الى مقاومتها النوعية المنخفضة جدا

استخدام مادة GEM) ground enhancement material)

وهى من أكثر المواد فعالية فى تخفيض مقاومة الأرضى خصوصا فى الأراضى ذات الطبيعة الصخرية أو الرملية والأماكن ذات المساحة المحدودة للغاية والتى يصعب معها استخدام الطرق التقليدية لتقليل مقاومة الأرضى 

وتتميز بالآتى :

- تصل المقاومة النوعية لها إلى أقل من 0.12 أوم.متر (أقل من 5% من المقاومة النوعية للبنتونايت) 

- يمكنها الحفاظ على قيمة ثابتة لمقاومة الأرضى اطول فترة ممكنة ولسنوات عديدة

- لا تحتاج إلى تواجد دائم للمياه كى تحافظ على توصيليتها وفعاليتها

- لا تتسبب فى تآكل أو صدأ قضيب التأريض

مادة البنتونايت Bentonite material

وهذا فيديو يوضح طريقة استخدام هذه المادة فى مظام التأريض

طرق قياس مقاومة الأرضي

طريقة انحدار الجهد Fall of potential method

هذه التقنية هي الأساسية في قياسات الارضى ولكنها تنفذ على مستوى أنظمة الارضى الصغيرة مثل الكترود واحد أو عدة الكترودات.

- يوضع الكترود التيار (C2 ) على بعد من 30 الى 50 متر من الكترود التأريض ويوضع الكترود الجهد (P2) فى منتصف المسافة بين الكترود التأريض والكترود التيار ويوصل (P1 and C1) بالكترود التأريض وتؤخذ قياس الارضى ثم يحرك الكترود الجهد (P2) حوالى 3 متر من موضعه الاصلى ويؤخذ قياس ثم 3 متر من موضعه الاصلى فى الاتجاه الأخر ويؤخذ قياس إذا أتت القياسات متفقة فيما بينها وفى الحدود المقبولة يحسب المتوسط ويكون هو الناتج النهائي.

- يجب الانتباه أن يكون الالكترودات على خط مستقيم واحد وان الأسلاك لا تلمس إحداها الأخرى. 

- يجب الحذر عند استخدام سلك واحد للتوصيل الى الكترود التأريض لأن ذلك يؤدى الى دخول مقاومة السلك فى القياس فيجب القيام بها عندما يستخدم سلك قصير ، آما يمكن قياس مقاومة السلك بتوصيله (P2 and C2) وتشغيل الجهاز طبعا لانحتاج هذا عند توصيل الارضى بسلكين منفصلين .

تقنية انحدار الجهد Fall of potential method

ملحوظة : قبل الشروع فى قياس مقاومة التأريض يلزم فك سلك التأريض الذي يربط الألكترود بنظام الأرضي للوحة أو المحول من بارة الأرضي 

طريقة 61.8 %

تعتبر هذه الطريقة من أكثر الطرق دقة ويتم قياس المقاومة على النحو التالي :-

1- يوصل طرف التيار (C1) مع طرف الجهد (P1) ثم يتم توصيلها بالألكترود بحيث يكون جهاز القياس عند الألكترود.

2- يوصل طرف التيار (C2) بالكترود مساعد يدفع في الأرض من 30 سم إلى 60 سم.

3- يوصل طرف الجهد (P2) بالكترود مساعد يدفع في الأرض من 30 سم إلى 60 سم على مسافة مساوية لــ(61,8 %) من المسافة بين الالكترود (C) وبين الألكترود الأصلي المراد قياس مقاومته (a) .

4- يولد الجهاز الجهد وتقرأ قيمة المقاومة.

ويتم قياس مقاومة القطب المراد حساب مقاومته بقانون أوم (Ra = Vab / I) بحيث يمر تيار من القطب (a) إلى القطب (c) عن طريق الأرض , ويقاس فرق الجهد بين القطبين (a,b) وعند التطبيق بالقانون أعلاه نحصل على مقاومة القطب (a) وهى المراد حسابها.

ويجب مراعاة الأتي عند القراءة :-

§ لا تقل المسافة بين الألكترود المراد قياسه وبين الكترود التيار عن 20 متر وكلما زادت المسافة زادت الدقة.

§ في حالة تكون نظام التأريض من مجموعة الكترودات يجب فصل الألكترود عن اى دائرة خارجية أى يجب فصل الالكترود عن بارة الارضى بلوحات التوزيع .

§ توجد عدة أنواع لأجهزة قياس مقاومة الأرضى ولكل جهاز طريقة خاصة حسب الشركة المصنعة .