مبدأ اختبار واستخدام احتياطات استخدام جهاز اختبار مقاومة التأريض ذو الشبكة الكبيرة

اختبار مقاومة التأريض لشبكات التأريض في محطات التحويل

أولاً: نظرة عامة

في السنوات الأخيرة، شهدت العديد من محطات التحويل حوادث توسعة وأضرار في المعدات ناجمة عن الصواعق، ومعظمها يرتبط ارتباطاً وثيقاً بـ عدم مطابقة مقاومة التأريض لشبكة التأريض.

تخدم شبكة التأريض كلاً من تأريض العمل و التأريض الوقائي. عندما تكون مقاومة التأريض مرتفعة جداً، قد تحدث المخاطر التالية:

• أثناء أعطال التأريض:
  يزداد انزياح جهد النقطة المحايدة، مما يتسبب في جهد زائد بين الطور السليم والنقطة المحايدة. قد يتجاوز هذا الحدود العازلة ويُتلف المعدات.

• أثناء الصواعق أو أحداث التموج:
  يولد التيار الكبير جهداً متبقياً عالياً، مما يهدد المعدات القريبة عبر الارتجاع العكسي. ينخفض مستوى الحماية الفعال من الصواعق للموصلات والمعدات، مما يؤدي إلى أضرار محتملة.

• لسلامة الأفراد:
  تشكل مقاومة التأريض المفرطة خطراً على سلامة المشغلين وفنيي الصيانة العاملين في محطة التحويل.

بمرور الوقت، وبسبب التأثير التآكلي للتربة على جهاز التأريض، يحدث تآكل، مما يزيد من مقاومة التأريض ويؤثر على التشغيل الآمن. لذلك، فإن المراقبة الدورية و قياس مقاومة التأريض بدقة أمران ضروريان.

ومع ذلك، غالباً ما يتأثر الاختبار أثناء تشغيل المحول بـ:

• التداخل الحالي من شبكة التأريض الحية،

• التداخل المتبادل بين أسلاك الاختبار.

بما أن مقاومة التأريض لشبكات التأريض الكبيرة تكون عادةً أقل من 0.5 أوم، حتى التداخل البسيط يمكن أن يسبب أخطاء كبيرة. قد يؤدي الاختبار غير الدقيق إلى تشخيص خاطئ للأعطال أو إعادة بناء غير ضرورية، مما يؤدي إلى تكاليف ومخاطر إضافية.

استناداً إلى البحث العملي والخبرة الميدانية، يلخص ما يلي المبادئ والطرق والاحتياطات لاختبار مقاومة التأريض لشبكات التأريض في محطات التحويل.

ثانياً: مبادئ وطرق اختبار مقاومة التأريض

2.1 المبدأ الأساسي

يتم تحديد معاوقة التأريض لجهاز التأريض عن طريق قياس فرق الجهد والتيار المار به.
لتقليل خطأ القياس، يجب وضع القطب الحالي (C) بعيداً قدر الإمكان عن جهاز التأريض قيد الاختبار (G).

مسافات التخطيط النموذجية:

2.2 طريقة هبوط الجهد

في هذه الطريقة، يتم ترتيب جهاز التأريض وأقطاب الاختبار كما هو موضح أدناه:

الرموز:

• G — جهاز التأريض قيد الاختبار

• C — القطب الحالي

• P — قطب الجهد

• D — القطر الكبير لجهاز التأريض

• dcG — المسافة بين C وحافة G

• x — المسافة بين P وحافة G

• I — تيار الاختبار

• U — فرق الجهد المقاس

خطوات الاختبار:

1. حقن التيار I بين G و C.

2. تحريك قطب الجهد P للخارج من G كل 50–200 م.

3. تسجيل فرق الجهد U عند كل نقطة.

4. رسم منحنى U–x؛ يمثل الجزء المسطح (صفر الانحدار) هضبة الجهد.

5. يتم حساب معاوقة التأريض كالتالي:
   [
   Z = \frac{U_m}{I}
   ]

6. إذا كان الجزء المسطح غير واضح (بسبب تداخل تحت الأرض أو اقتران)، قم بزيادة مساحة حلقة التيار أو اعتمد طريقة تحقق أخرى.

2.3 طريقة الأقطاب الثلاثة (طريقة التيار والفولتميتر)

هذا هو النهج الأكثر شيوعًا، ويوجد له نوعان:

(أ) طريقة الخط المستقيم

• يتم ترتيب خط التيار وخط الجهد في نفس الاتجاه.

• dcG يحقق تخطيط الدائرة (عادة 4–5 × D).

• dPG = (0.5 ~ 0.6) dcG.

• تحريك قطب الجهد P ثلاث مرات، كل مرة بنسبة 5% من dcG.

  • إذا اختلفت النتائج بنسبة ≤ 5%، خذ المتوسط كقيمة نهائية.

ملاحظة:
بالنسبة لأجهزة التأريض الكبيرة، تكون هذه الطريقة أقل ملاءمة.
إذا كان لا مفر من ذلك، حافظ على تباعد خطوط التيار والجهد قدر الإمكان لتقليل الاقتران الحثي المتبادل.

(ب) طريقة الزاوية

• تشكل خطوط التيار والجهد زاوية θ (عادةً 30°–45°).

• dcG ≈ 4–5 D، dPG ≈ dcG.

• يمكن تصحيح القيمة المقاسة باستخدام:
  [
  Z = Z'' / \cos(\theta)
  ]
  حيث Z'' هي المعاوقة المقاسة.

إذا كانت مقاومة التربة موحدة، يوصى باستخدام توصيل مثلث متساوي الساقين (dcG = dpG = 2 D، θ ≈ 30°) لتحسين الدقة.

2.4 طريقة جهاز قياس مقاومة التأريض

عند استخدام جهاز قياس مقاومة التأريض، فإن مبدأ التوصيل مشابه لطريقة الأقطاب الثلاثة.

نقاط التوصيل:

1. E — متصل بشبكة التأريض المختبرة.

2. P1 — متصل بشبكة التأريض المختبرة (مقصور مع E في الحالة الطبيعية).

3. P2 — مجس الجهد؛ الطول = 0.618 × طول خط التيار.

4. C — خط التيار؛ الطول = 4–5 × الطول القطري (D).

لمقاومة التأريض ≤ 0.5 أوم، يوصى بعدم قصر E و P1.
هذا يقلل من تأثير مقاومة التوصيل/التماس ويحسن دقة القياس.

III. احتياطات وأهمية الاختبار

1. الظروف البيئية:
   تتأثر مقاومة التأريض بشدة بـ رطوبة التربة.
   يجب إجراء الاختبار:

   • خلال فترات الجفاف وظروف التربة غير المتجمدة.

   • تجنب الاختبار مباشرة بعد الأمطار أو الثلوج أو البرق.

2. صلاحية البيانات:
   يوفر القياس الدقيق أساسًا موثوقًا للصيانة وتخطيط التصحيح.

3. الأهمية الأمنية:
   الحفاظ على مقاومة تأريض مؤهلة يمنع بشكل فعال:

   • جهود الخطوة واللمس الخطرة،

   • فشل عزل المعدات،

   • حوادث الصعق الكهربائي للأفراد.

وبالتالي، يضمن الاختبار الدوري تشغيلاً آمناً ومستقراً لمعدات المحطة الكهربائية ويوفر بيئة عمل آمنة للعاملين.

رابعاً: مثال: جهاز فحص استمرارية موصلات التأريض الهابطة من نوع JYD (10 أمبير)

يستخدم جهاز فحص استمرارية موصلات التأريض الهابطة من نوع JYD —المعروف أيضاً باسم جهاز قياس مقاومة التأريض للشبكات الأرضية الكبيرة— تقنية طاقة متطورة.
وهو جهاز محمول عالي الأتمتة مصمم لقياس قيم المقاومة في حالة التشغيل بين موصلات التأريض الهابطة لمعدات المحطات الكهربائية المختلفة.

الميزات الرئيسية:

• تيار خرج يصل إلى 10 أمبير

• دقة عالية وقابلية للتكرار

• مناسب للتحقق من مقاومة الشبكات الأرضية الكبيرة وفحص الاستمرارية

خامساً: الخلاصة

تعد مقاومة التأريض لشبكة الأرض في المحطة الكهربائية معلمة حاسمة لضمان:

• حماية المعدات

• السلامة من تيارات الصواعق والأعطال

• سلامة الأفراد

من خلال الاختبار المنهجي باستخدام طرق هبوط الجهد، أو الأقطاب الثلاثة، أو الجهاز الاختباري، وباتباع ترتيبات الاختبار المناسبة والاحتياطات البيئية، يمكن للمحطات مراقبة حالة التأريض بفعالية، والكشف المبكر عن التآكل أو التدهور، والحفاظ على التشغيل الموثوق.