في التركيبات الكهربائية أو نظام الإمداد بالكهرباء أ نظام التأريض or نظام التأريض يربط أجزاء معينة من هذا التثبيت بالسطح الموصّل للأرض لأغراض السلامة والأغراض الوظيفية. النقطة المرجعية هي السطح الموصل للأرض ، أو على السفن ، سطح البحر. يمكن أن يؤثر اختيار نظام التأريض على السلامة والتوافق الكهرومغناطيسي للتركيب. تختلف لوائح أنظمة التأريض بشكل كبير بين البلدان وبين أجزاء مختلفة من الأنظمة الكهربائية ، على الرغم من أن العديد منها يتبع توصيات اللجنة الكهروتقنية الدولية الموضحة أدناه.

تتعلق هذه المقالة فقط بتأريض الطاقة الكهربائية. أمثلة على أنظمة التأريض الأخرى مذكورة أدناه مع روابط للمقالات:

• لحماية هيكل من الصواعق ، قم بتوجيه البرق عبر نظام التأريض إلى قضيب الأرض بدلاً من المرور عبر الهيكل.
• كجزء من خطوط إشارة وطاقة إرجاع أرضية أحادية السلك ، مثل التي تم استخدامها لتوصيل الطاقة الكهربائية المنخفضة وخطوط التلغراف.
• في الراديو ، كمستوى أرضي لهوائي كبير أحادي القطب.
• كموازن جهد إضافي لأنواع أخرى من الهوائيات الراديوية ، مثل ثنائيات الأقطاب.
• كنقطة تغذية لهوائي أرضي ثنائي القطب لراديو VLF و ELF.

أهداف التأريض الكهربائي

التأريض الوقائي

"التأريض" في المملكة المتحدة هو توصيل الأجزاء الموصلة المكشوفة للتركيب عن طريق الموصلات الواقية إلى "طرف التأريض الرئيسي" ، والذي يتم توصيله بقطب كهربائي متصل بسطح الأرض. أ موصل حماية (PE) (المعروف باسم موصل تأريض المعدات في القانون الوطني للكهرباء بالولايات المتحدة) يتجنب خطر الصدمة الكهربائية عن طريق الحفاظ على السطح الموصل المكشوف للأجهزة المتصلة بالقرب من احتمال الأرض في ظروف الأعطال. في حالة حدوث عطل ، يُسمح للتيار بالتدفق إلى الأرض عن طريق نظام التأريض. إذا كان هذا مفرطًا ، فستعمل حماية التيار الزائد للمصهر أو قاطع الدائرة ، وبالتالي حماية الدائرة وإزالة أي جهد ناتج عن الخطأ من الأسطح الموصلة المكشوفة. هذا الفصل هو مبدأ أساسي لممارسة الأسلاك الحديثة ويشار إليه باسم "الفصل التلقائي للإمداد" (ADS). يتم تحديد الحد الأقصى المسموح به لقيم مقاومة حلقة خطأ الأرض وخصائص أجهزة حماية التيار الزائد بشكل صارم في لوائح السلامة الكهربائية لضمان حدوث ذلك على الفور وأنه أثناء تدفق التيار الزائد ، لا تحدث الفولتية الخطرة على الأسطح الموصلة. وبالتالي فإن الحماية تكون عن طريق الحد من ارتفاع الجهد ومدته.

البديل هو الدفاع في العمق - مثل العزل المقوى أو المزدوج - حيث يجب أن تحدث أعطال مستقلة متعددة لفضح حالة خطيرة.

التأريض الوظيفي

A الأرض الوظيفية يخدم التوصيل غرضًا بخلاف السلامة الكهربائية ، وقد يحمل التيار كجزء من التشغيل العادي. إن أهم مثال على الأرض الوظيفية هو المحايد في نظام الإمداد الكهربائي عندما يكون موصلًا يحمل تيارًا متصلًا بقطب الأرض عند مصدر الطاقة الكهربائية. تشمل الأمثلة الأخرى للأجهزة التي تستخدم التوصيلات الأرضية الوظيفية كابتات اندفاع التيار ومرشحات التداخل الكهرومغناطيسي.

أنظمة الجهد المنخفض

في شبكات التوزيع ذات الجهد المنخفض ، التي توزع الطاقة الكهربائية على أوسع فئة من المستخدمين النهائيين ، فإن الشاغل الرئيسي لتصميم أنظمة التأريض هو سلامة المستهلكين الذين يستخدمون الأجهزة الكهربائية وحمايتهم من الصدمات الكهربائية. يجب أن يضمن نظام التأريض ، جنبًا إلى جنب مع الأجهزة الواقية مثل الصمامات وأجهزة التيار المتبقي ، في النهاية أن الشخص يجب ألا يتلامس مع جسم معدني تتجاوز إمكاناته بالنسبة لإمكانيات الشخص عتبة "آمنة" ، يتم تحديدها عادةً عند حوالي 50 الخامس.

على شبكات الكهرباء ذات جهد النظام من 240 فولت إلى 1.1 كيلو فولت ، والتي تُستخدم في الغالب في المعدات / الآلات الصناعية / التعدين بدلاً من الشبكات المتاحة للجمهور ، فإن تصميم نظام التأريض لا يقل أهمية من وجهة نظر السلامة عن المستخدمين المحليين.

في معظم البلدان المتقدمة ، تم إدخال مقابس 220 فولت أو 230 فولت أو 240 فولت مع جهات اتصال مؤرضة إما قبل الحرب العالمية الثانية أو بعدها بفترة وجيزة ، على الرغم من الاختلاف الوطني الكبير في الشعبية. في الولايات المتحدة وكندا ، لم تتضمن منافذ الطاقة 120 فولت التي تم تركيبها قبل منتصف الستينيات بشكل عام دبوسًا أرضيًا (أرضيًا). في العالم النامي ، قد لا توفر ممارسة الأسلاك المحلية اتصالاً بمقبس تأريض.

في حالة عدم وجود مصدر إمداد ، غالبًا ما تستخدم الأجهزة التي تحتاج إلى اتصال أرضي مصدر الإمداد المحايد. استخدم البعض قضبان أرضية مخصصة. تحتوي العديد من الأجهزة التي تعمل بجهد 110 فولت على مقابس مستقطبة للحفاظ على التمييز بين "الخط" و "المحايد" ، ولكن استخدام مصدر الإمداد المحايد لتأريض المعدات يمكن أن يكون مشكلة كبيرة. قد يتم عكس "الخط" و "المحايد" عن طريق الخطأ في المنفذ أو القابس ، أو قد يفشل الاتصال المحايد بالأرض أو يتم تثبيته بشكل غير صحيح. حتى تيارات الحمل العادية في الوضع المحايد قد تولد قطرات جهد خطيرة. لهذه الأسباب ، قامت معظم الدول الآن بتكليف اتصالات أرضية واقية مخصصة أصبحت الآن عالمية تقريبًا.

إذا كان مسار الخطأ بين الكائنات التي يتم تنشيطها عن طريق الخطأ واتصال الإمداد به مقاومة منخفضة ، فسيكون تيار العطل كبيرًا جدًا بحيث يتم فتح جهاز حماية التيار الزائد (المصهر أو قاطع الدائرة) لإزالة الخطأ الأرضي. عندما لا يوفر نظام التأريض موصلًا معدنيًا منخفض المقاومة بين حاويات المعدات وعودة الإمداد (كما هو الحال في نظام TT المؤرض بشكل منفصل) ، تكون تيارات الأعطال أصغر ، ولن تقوم بالضرورة بتشغيل جهاز حماية التيار الزائد. في مثل هذه الحالة ، يتم تثبيت كاشف التيار المتبقي للكشف عن تسرب التيار إلى الأرض ومقاطعة الدائرة.

مصطلحات IEC

يميز المعيار الدولي IEC 60364 ثلاث عائلات من ترتيبات التأريض ، باستخدام الرموز المكونة من حرفين TN, TTو IT.

يشير الحرف الأول إلى الاتصال بين الأرض ومعدات إمداد الطاقة (مولد أو محول):

"T" - اتصال مباشر لنقطة مع الأرض (لاتيني: تيرا)

"I" - لا توجد نقطة متصلة بالأرض (العزلة) ، إلا ربما عن طريق مقاومة عالية.

يشير الحرف الثاني إلى الاتصال بين الأرض أو الشبكة والجهاز الكهربائي الذي يتم توفيره:

"T" - يتم الاتصال الأرضي عن طريق اتصال محلي مباشر بالأرض (لاتيني: terra) ، عادةً عبر قضيب أرضي.

"N" - يتم توفير التوصيل الأرضي عن طريق التيار الكهربائي Nالشبكة ، إما كموصل أرضي واقي منفصل (PE) أو مدمج مع موصل محايد.

أنواع شبكات TN

في باقة TN نظام التأريض ، ترتبط إحدى النقاط في المولد أو المحول بالأرض ، وعادة ما تكون نقطة النجمة في نظام ثلاثي الطور. يتم توصيل جسم الجهاز الكهربائي بالأرض عبر هذا التوصيل الأرضي عند المحول. هذا الترتيب هو المعيار الحالي للأنظمة الكهربائية السكنية والصناعية خاصة في أوروبا.

يسمى الموصل الذي يربط الأجزاء المعدنية المكشوفة من التركيبات الكهربائية للمستهلك الأرض وقائية. يسمى الموصل الذي يتصل بنقطة النجمة في نظام ثلاثي الطور ، أو الذي يحمل تيار العودة في نظام أحادي الطور محايد (N). تتميز ثلاثة أنواع مختلفة من أنظمة TN:

TN − S.

PE و N موصلات منفصلة متصلة ببعضها البعض فقط بالقرب من مصدر الطاقة.

TN − C

يفي موصل PEN المدمج بوظائف كل من موصل PE و N. (على أنظمة 230/400 فولت التي تستخدم عادة فقط لشبكات التوزيع)

TN − C − S.

يستخدم جزء من النظام موصل PEN مدمجًا ، والذي ينقسم في مرحلة ما إلى خطوط PE و N منفصلة. يحدث موصل PEN المدمج عادةً بين المحطة الفرعية ونقطة الدخول إلى المبنى ، ويتم فصل الأرض والمحايدة في رأس الخدمة. في المملكة المتحدة ، يُعرف هذا النظام أيضًا باسم التأريض الواقي المتعدد (PME)، بسبب ممارسة توصيل الموصل المحايد والأرضي المدمج بالأرض الحقيقية في العديد من المواقع ، لتقليل خطر التعرض لصدمة كهربائية في حالة كسر موصل PEN. تم تعيين أنظمة مماثلة في أستراليا ونيوزيلندا على أنها متعدد مؤرض محايد (MEN) وفي أمريكا الشمالية ، مثل متعدد الأسطح محايد (MGN).

من الممكن الحصول على إمدادات كل من TN-S و TN-CS مأخوذة من نفس المحول. على سبيل المثال ، تتآكل الأغماد الموجودة على بعض الكابلات الأرضية وتتوقف عن توفير وصلات أرضية جيدة ، وبالتالي يمكن تحويل المنازل التي توجد فيها مقاومة عالية "للأتربة السيئة" إلى TN-CS. هذا ممكن فقط على الشبكة عندما يكون المحايد قويًا بشكل مناسب ضد الفشل ، ولا يكون التحويل ممكنًا دائمًا. يجب تقوية PEN بشكل مناسب ضد الفشل ، حيث يمكن لـ PEN الدائرة المفتوحة أن تثير فلطية الطور الكامل على أي معدن مكشوف متصل بأرض النظام في اتجاه مجرى التيار. البديل هو توفير الأرض المحلية والتحويل إلى TT. عامل الجذب الرئيسي لشبكة TN هو أن المسار الأرضي ذو المعاوقة المنخفضة يسمح بسهولة الفصل التلقائي (ADS) في دائرة التيار العالي في حالة وجود دائرة قصر من خط إلى PE حيث سيعمل القاطع أو المصهر نفسه مع LN أو L - أعطال PE ، ولا حاجة إلى RCD للكشف عن أعطال الأرض.

شبكة TT

في باقة TT نظام التأريض (Terra-Terra) ، يتم توفير التوصيل الأرضي الواقي للمستهلك بواسطة قطب أرضي محلي ، (يشار إليه أحيانًا باسم اتصال Terra-Firma) وهناك جهاز آخر مثبت بشكل مستقل في المولد. لا يوجد "سلك أرضي" بين الاثنين. تكون مقاومة حلقة الخطأ أعلى ، وما لم تكن مقاومة الإلكترود منخفضة جدًا بالفعل ، يجب أن يكون لتركيب TT دائمًا RCD (GFCI) كأول عازل لها.

تتمثل الميزة الكبيرة لنظام التأريض TT في انخفاض التداخل الناتج من الأجهزة المتصلة بالمستخدمين الآخرين. لطالما كان TT مفضلاً للتطبيقات الخاصة مثل مواقع الاتصالات التي تستفيد من التأريض الخالي من التداخل. أيضًا ، لا تشكل شبكات TT أي مخاطر جسيمة في حالة تعطل المحايد. بالإضافة إلى ذلك ، في المواقع التي يتم فيها توزيع الطاقة في الهواء ، لا تتعرض الموصلات الأرضية لخطر أن تصبح حية في حالة كسر أي موصل توزيع علوي ، على سبيل المثال ، شجرة أو فرع ساقط.

في عصر ما قبل RCD ، كان نظام التأريض TT غير جذاب للاستخدام العام بسبب صعوبة ترتيب فصل تلقائي موثوق (ADS) في حالة دائرة قصر من خط إلى PE (بالمقارنة مع أنظمة TN ، حيث يوجد نفس القاطع أو المصهر سيعمل إما لأعطال LN أو L-PE). ولكن نظرًا لأن الأجهزة الحالية المتبقية تخفف من هذا العيب ، فقد أصبح نظام التأريض TT أكثر جاذبية بشرط أن تكون جميع دوائر طاقة التيار المتردد محمية بـ RCD. في بعض البلدان (مثل المملكة المتحدة) يوصى به في الحالات التي يكون فيها وجود منطقة احتمالية منخفضة المعاوقة غير عملي للمحافظة عليها عن طريق الترابط ، حيث توجد أسلاك خارجية كبيرة ، مثل الإمدادات إلى المنازل المتنقلة وبعض الأماكن الزراعية ، أو حيث يوجد تيار عالي الخلل يمكن أن تشكل مخاطر أخرى ، مثل مستودعات الوقود أو المراسي.

يستخدم نظام التأريض TT في جميع أنحاء اليابان ، مع وحدات RCD في معظم البيئات الصناعية. يمكن أن يفرض هذا متطلبات إضافية على محركات التردد المتغير وإمدادات الطاقة ذات الوضع المحول والتي غالبًا ما تحتوي على مرشحات كبيرة تمرر ضوضاء عالية التردد إلى الموصل الأرضي.

شبكة تكنولوجيا المعلومات

في IT الشبكة ، فإن نظام التوزيع الكهربائي ليس له اتصال بالأرض على الإطلاق ، أو لديه اتصال مقاومة عالية فقط.

مقارنة

مصطلحات أخرى

في حين أن لوائح الأسلاك الوطنية للمباني في العديد من البلدان تتبع مصطلحات IEC 60364 ، في أمريكا الشمالية (الولايات المتحدة وكندا) ، يشير مصطلح "موصل تأريض المعدات" إلى أسس المعدات والأسلاك الأرضية على الدوائر الفرعية ، و "موصل إلكترود التأريض" يستخدم للموصلات التي تربط قضيب أرضي (أو ما شابه) بلوحة الخدمة. "الموصل المؤرض" هو النظام "المحايد". تستخدم المعايير الأسترالية والنيوزيلندية نظام تأريض معدّل PME يسمى محايد التأريض المتعدد (MEN). يتم تأريض المحايد (مؤرض) في كل نقطة خدمة للمستهلك وبالتالي يؤدي بشكل فعال إلى تحقيق فرق الجهد المحايد إلى الصفر على طول الطول الكامل لخطوط الجهد المنخفض. في المملكة المتحدة وبعض دول الكومنولث ، يستخدم مصطلح "PNE" ، بمعنى أرض محايدة ، للإشارة إلى استخدام ثلاثة (أو أكثر للتوصيلات غير أحادية الطور) ، أي PN-S.

مقاومة الأرض المحايدة (الهند)

على غرار نظام HT ، تم تقديم نظام مقاومة الأرض أيضًا للتعدين في الهند وفقًا للوائح هيئة الكهرباء المركزية لنظام LT (1100 V> LT> 230 V). بدلاً من التأريض الصلب لنقطة محايدة للنجم ، تمت إضافة مقاومة تأريض محايدة مناسبة (NGR) بينهما ، مما يحد من تيار التسرب الأرضي حتى 750 مللي أمبير. نظرًا للقيود الحالية للخطأ ، فهي أكثر أمانًا للمناجم الغازية.

نظرًا لأن التسرب الأرضي مقيد ، فإن الحماية من التسرب لها حد أقصى للدخل يبلغ 750 مللي أمبير فقط. في نظام التأريض الصلب ، يمكن أن يرتفع تيار التسرب إلى تيار دائرة قصر ، هنا يقتصر على 750 مللي أمبير كحد أقصى. يقلل تيار التشغيل المقيد هذا من كفاءة التشغيل الإجمالية لحماية مرحل التسرب. زادت أهمية الحماية الفعالة والأكثر موثوقية للسلامة ، ضد الصدمات الكهربائية في المناجم.

في هذا النظام ، هناك احتمالات أن المقاومة المتصلة تفتح. لتجنب هذه الحماية الإضافية لمراقبة المقاومة يتم نشرها ، والتي تقوم بفصل الطاقة في حالة حدوث عطل.

حماية تسرب الأرض

يمكن أن يكون تسرب التيار الأرضي ضارًا جدًا للإنسان ، في حالة مروره من خلالها. لتجنب الصدمات العرضية من الأجهزة الكهربائية / المعدات ، يتم استخدام مرحل / مستشعر التسرب الأرضي عند المصدر لعزل الطاقة عندما يتجاوز التسرب حدًا معينًا. يتم استخدام قاطع دائرة تسرب الأرض لهذا الغرض. يسمى قاطع الاستشعار الحالي RCB / RCCB. في التطبيقات الصناعية ، تُستخدم مرحلات تسرب الأرض مع CT (محول تيار) منفصل يسمى CBCT (محول تيار متوازن أساسي) والذي يستشعر تيار التسرب (تيار تسلسل المرحلة الصفرية) للنظام من خلال ثانوية CBCT وهذا يعمل على التتابع. تعمل هذه الحماية في نطاق ملي أمبير ويمكن ضبطها من 30 مللي أمبير إلى 3000 مللي أمبير.

فحص اتصال الأرض

يتم تشغيل نواة تجريبية منفصلة من نظام التوزيع / إمداد المعدات بالإضافة إلى اللب الأرضي. تم إصلاح جهاز فحص اتصال الأرض عند طرف المصدر الذي يراقب الاتصال الأرضي باستمرار. يبدأ النواة التجريبية p من جهاز الفحص هذا ويتم تشغيله من خلال توصيل الكبل الخلفي الذي يوفر الطاقة بشكل عام لآلات التعدين المتحركة (LHD). يتم توصيل هذا النواة p بالأرض في نهاية التوزيع من خلال دائرة الصمام الثنائي ، والتي تكمل الدائرة الكهربائية التي بدأت من جهاز الفحص. عندما يتم قطع اتصال الأرض بالمركبة ، يتم فصل هذه الدائرة الأساسية التجريبية ، ويتم تنشيط جهاز الحماية المثبت عند طرف المصدر ، وعزل الطاقة عن الماكينة. هذا النوع من الدوائر ضروري للمعدات الكهربائية الثقيلة المحمولة المستخدمة في المناجم الأرضية.

عقارات

التكلفة

• توفر شبكات TN تكلفة التوصيل الأرضي منخفض المقاومة في موقع كل مستهلك. مثل هذا الاتصال (هيكل معدني مدفون) مطلوب لتوفيره الأرض وقائية في أنظمة تكنولوجيا المعلومات و TT.
• توفر شبكات TN-C تكلفة الموصل الإضافي اللازم لوصلات N و PE المنفصلة. ومع ذلك ، للتخفيف من مخاطر تعطل العناصر المحايدة ، يلزم وجود أنواع خاصة من الكابلات والكثير من التوصيلات بالأرض.
• تتطلب شبكات TT حماية مناسبة لـ RCD (قاطع الأعطال الأرضية).

السلامة

• في TN ، من المحتمل جدًا أن يؤدي خطأ العزل إلى تيار دائرة قصر عالٍ من شأنه أن يؤدي إلى قاطع دارة أو فتيل التيار الزائد ويفصل الموصلات L. مع أنظمة TT ، يمكن أن تكون مقاومة حلقة خطأ الأرض عالية جدًا للقيام بذلك ، أو عالية جدًا للقيام بذلك خلال الوقت المطلوب ، لذلك عادةً ما يتم استخدام RCD (المعروف سابقًا باسم ELCB). قد تفتقر تركيبات TT السابقة إلى ميزة الأمان المهمة هذه ، مما يسمح لـ CPC (موصل حماية الدائرة الكهربائية أو PE) وربما الأجزاء المعدنية المرتبطة في متناول الأشخاص (الأجزاء الموصلة المكشوفة والأجزاء الموصلة الخارجية) أن تصبح نشطة لفترات طويلة تحت الخطأ الظروف ، وهو خطر حقيقي.
• في أنظمة TN-S و TT (وفي TN-CS بعد نقطة الانقسام) ، يمكن استخدام جهاز التيار المتبقي لحماية إضافية. في حالة عدم وجود أي عطل في العزل في الجهاز المستهلك ، فإن المعادلة I_L1+I_L2+I_L3+I_N = 0 معلق ، ويمكن لـ RCD فصل العرض بمجرد أن يصل هذا المبلغ إلى عتبة (عادةً 10 مللي أمبير - 500 مللي أمبير). سيؤدي خطأ العزل بين L أو N و PE إلى تشغيل RCD باحتمالية عالية.
• في شبكات تكنولوجيا المعلومات وشبكات TN-C ، تقل احتمالية اكتشاف الأجهزة الحالية المتبقية لخطأ العزل. في نظام TN-C ، سيكونون أيضًا عرضة للتأثر غير المرغوب فيه من التلامس بين الموصلات الأرضية للدوائر على RCDs المختلفة أو مع الأرض الحقيقية ، مما يجعل استخدامها غير عملي. أيضًا ، عادةً ما تعزل RCDs النواة المحايدة. نظرًا لأنه من غير الآمن القيام بذلك في نظام TN-C ، يجب توصيل RCDs على TN-C لمقاطعة موصل الخط فقط.
• في الأنظمة أحادية الطور أحادية الطور حيث يتم الجمع بين الأرض والمحايدة (TN-C ، وجزء أنظمة TN-CS الذي يستخدم قلبًا محايدًا وأرضيًا مدمجين) ، إذا كانت هناك مشكلة اتصال في موصل PEN ، إذن سترتفع جميع أجزاء نظام التأريض بعد الاستراحة إلى إمكانات الموصل L. في نظام متعدد الأطوار غير متوازن ، ستتحرك إمكانات نظام التأريض نحو تلك الخاصة بموصل الخط الأكثر تحميلًا. يُعرف مثل هذا الارتفاع في إمكانات المحايد بعد الكسر باسم a انعكاس محايد. لذلك ، يجب ألا تمر اتصالات TN-C عبر توصيلات التوصيل / المقبس أو الكابلات المرنة ، حيث يوجد احتمال أكبر لمشاكل الاتصال مقارنة بالأسلاك الثابتة. هناك أيضًا خطر في حالة تلف الكبل ، والذي يمكن تخفيفه عن طريق استخدام بناء كبل متحدة المركز وأقطاب كهربائية متعددة. نظرًا للمخاطر (الصغيرة) المتمثلة في فقدان العمل المعدني "المؤرض" المحايد المفقود إلى احتمال خطير ، إلى جانب زيادة خطر الصدمة من الاقتراب من الاتصال الجيد بالأرض الحقيقية ، فإن استخدام إمدادات TN-CS محظور في المملكة المتحدة لـ مواقع الكرفانات وإمدادات الشاطئ للقوارب ، ولا يُنصح بشدة باستخدامها في المزارع ومواقع البناء الخارجية ، وفي مثل هذه الحالات يوصى بعمل جميع الأسلاك الخارجية TT مع RCD وقطب أرضي منفصل.
• في أنظمة تكنولوجيا المعلومات ، من غير المحتمل أن يتسبب خطأ عزل واحد في تدفق تيارات خطيرة عبر جسم بشري ملامس للأرض ، لأنه لا توجد دائرة مقاومة منخفضة لتدفق مثل هذا التيار. ومع ذلك ، يمكن لخطأ العزل الأول أن يحول بشكل فعال نظام تكنولوجيا المعلومات إلى نظام TN ، ومن ثم يمكن أن يؤدي خطأ العزل الثاني إلى تيارات جسم خطيرة. والأسوأ من ذلك ، في نظام متعدد الأطوار ، إذا اتصل أحد موصلات الخط بالأرض ، فسيؤدي ذلك إلى ارتفاع نوى الطور الأخرى إلى جهد طور الطور بالنسبة إلى الأرض بدلاً من جهد الطور المحايد. تتعرض أنظمة تكنولوجيا المعلومات أيضًا لجهد زائد عابر أكبر من الأنظمة الأخرى.
• في أنظمة TN-C و TN-CS ، يمكن لأي اتصال بين اللب المحايد والأرضي المدمج وجسم الأرض أن يحمل تيارًا كبيرًا في ظل الظروف العادية ، ويمكن أن يحمل المزيد في حالة محايدة مكسورة. لذلك ، يجب أن يتم تحديد حجم موصلات الترابط متساوية الجهد مع وضع ذلك في الاعتبار ؛ لا يُنصح باستخدام TN-CS في مواقف مثل محطات الوقود ، حيث يوجد مزيج من الكثير من الأعمال المعدنية المدفونة والغازات المتفجرة.

التوافق الكهرومغناطيسي

• في أنظمة TN-S و TT ، يمتلك المستهلك اتصالًا منخفض الضوضاء بالأرض ، والذي لا يعاني من الجهد الذي يظهر على الموصل N نتيجة للتيارات العائدة ومقاومة ذلك الموصل. هذا له أهمية خاصة مع بعض أنواع الاتصالات السلكية واللاسلكية ومعدات القياس.
• في أنظمة TT ، يكون لكل مستهلك اتصاله الخاص بالأرض ، ولن يلاحظ أي تيارات قد تكون ناجمة عن مستهلكين آخرين على خط PE مشترك.

القوانين

• في قانون الولايات المتحدة الوطني للكهرباء والكود الكهربائي الكندي ، تستخدم التغذية من محول التوزيع موصلًا محايدًا ومؤرضًا مدمجًا ، ولكن داخل الهيكل ، يتم استخدام موصلات أرضية منفصلة ومحايدة (TN-CS). يجب توصيل المحايد بالأرض فقط على جانب العرض لمفتاح فصل العميل.
• في الأرجنتين وفرنسا (TT) وأستراليا (TN-CS) ، يجب على العملاء توفير اتصالاتهم الأرضية الخاصة.
• تخضع اليابان لقانون PSE ، وتستخدم التأريض TT في معظم التركيبات.
• في أستراليا ، يتم استخدام نظام التأريض متعدد المؤرض المحايد (MEN) وهو موصوف في القسم 5 من AS 3000. بالنسبة لعميل الجهد المنخفض ، فهو نظام TN-C من المحول في الشارع إلى المبنى ، (المحايد هو مؤرض عدة مرات على طول هذا الجزء) ، ونظام TN-S داخل التثبيت ، من لوحة التبديل الرئيسية إلى أسفل. ينظر إليه ككل ، إنه نظام TN-CS.
• في الدنمارك ، ينص تنظيم الجهد العالي (Stærkstrømsbekendtgørelsen) وماليزيا ، مرسوم الكهرباء لعام 1994 على أنه يجب على جميع المستهلكين استخدام التأريض TT ، على الرغم من أنه في حالات نادرة قد يُسمح باستخدام TN-CS (تُستخدم بنفس الطريقة المستخدمة في الولايات المتحدة). تختلف القواعد عندما يتعلق الأمر بالشركات الكبرى.
• في الهند وفقًا للوائح هيئة الكهرباء المركزية ، CEAR ، 2010 ، القاعدة 41 ، هناك توفير تأريض وسلك محايد لنظام ثلاثي الطور و 3 أسلاك وسلك ثالث إضافي لنظام ثنائي الطور وثلاثي الأسلاك. يجب أن يتم التأريض بوصلتين منفصلتين. يجب أن يحتوي نظام التأريض أيضًا على حفرتين أو أكثر من حفر الأرض (قطب كهربائي) بحيث يحدث التأريض المناسب. وفقًا للقاعدة 4 ، يجب أن يكون للتركيب مع حمل يزيد عن 2 كيلو واط يزيد عن 3 فولت جهاز حماية مناسب من التسرب الأرضي لعزل الحمل في حالة حدوث عطل أو تسرب في الأرض.

أمثلة التطبيق

• في مناطق المملكة المتحدة حيث تنتشر كابلات الطاقة تحت الأرض ، يكون نظام TN-S شائعًا.
• في الهند ، يتم عرض LT بشكل عام من خلال نظام TN-S. المحايد هو أساس مزدوج في محول التوزيع. يعمل المحايد والأرضي بشكل منفصل على خط التوزيع / الكابلات. يتم استخدام موصل منفصل للخطوط العلوية وتدريع الكابلات للتوصيل الأرضي. يتم تثبيت أقطاب / حفر أرضية إضافية عند أطراف المستخدم لتقوية الأرض.
• تحتوي معظم المنازل الحديثة في أوروبا على نظام تأريض TN-CS. يحدث الجمع بين المحايدة والأرضية بين أقرب محطة فرعية للمحول وقطع الخدمة (المصهر قبل العداد). بعد ذلك ، يتم استخدام نوى أرضية منفصلة ومحايدة في جميع الأسلاك الداخلية.
• تميل المنازل الحضرية والضواحي القديمة في المملكة المتحدة إلى الحصول على إمدادات TN-S ، مع توصيل التوصيل الأرضي من خلال غلاف الرصاص لكابل الرصاص والورق تحت الأرض.
• تستخدم المنازل القديمة في النرويج نظام تكنولوجيا المعلومات بينما تستخدم المنازل الحديثة TN-CS.
• تستخدم بعض المنازل القديمة ، خاصة تلك التي تم بناؤها قبل اختراع قواطع التيار المتبقي وشبكات المنطقة المنزلية السلكية ، ترتيب TN-C داخليًا. لم يعد هذا ممارسة موصى بها.
• غالبًا ما تستخدم غرف المختبرات والمرافق الطبية ومواقع البناء وورش الإصلاح والتركيبات الكهربائية المتنقلة والبيئات الأخرى التي يتم توفيرها عبر مولدات المحركات حيث يكون هناك خطر متزايد من حدوث أعطال في العزل ، ترتيب تأريض لتكنولوجيا المعلومات يتم توفيره من محولات العزل. للتخفيف من المشكلات ذات الخطأين في أنظمة تكنولوجيا المعلومات ، يجب أن توفر محولات العزل عددًا صغيرًا فقط من الأحمال لكل منها ، ويجب حمايتها بجهاز مراقبة العزل (يستخدم بشكل عام فقط بواسطة أنظمة تكنولوجيا المعلومات الطبية أو السكك الحديدية أو العسكرية ، بسبب التكلفة).
• في المناطق النائية ، حيث تفوق تكلفة موصل PE الإضافي تكلفة التوصيل الأرضي المحلي ، تُستخدم شبكات TT بشكل شائع في بعض البلدان ، خاصة في العقارات القديمة أو في المناطق الريفية ، حيث قد تتعرض السلامة للتهديد بخلاف ذلك بسبب كسر موصل علوي لـ PE ، على سبيل المثال ، فرع شجرة ساقط. تُرى أيضًا إمدادات TT إلى الخصائص الفردية في أنظمة TN-CS في الغالب حيث تعتبر الخاصية الفردية غير مناسبة لتزويد TN-CS.
• نظام TN-CS قيد الاستخدام في أستراليا ونيوزيلندا وإسرائيل ؛ ومع ذلك ، تنص قواعد الأسلاك حاليًا على أنه بالإضافة إلى ذلك ، يجب على كل عميل توفير اتصال منفصل بالأرض عبر كل من رابطة أنابيب المياه (إذا دخلت أنابيب المياه المعدنية إلى مباني المستهلك) وقطب أرضي مخصص. في أستراليا ونيوزيلندا ، يُطلق على هذا الرابط المتعدد المؤرض المحايد أو MEN Link. رابط MEN هذا قابل للإزالة لأغراض اختبار التثبيت ، ولكنه متصل أثناء الاستخدام إما عن طريق نظام قفل (قفل على سبيل المثال) أو اثنين أو أكثر من البراغي. في نظام MEN ، تعتبر سلامة المحايد أمرًا بالغ الأهمية. في أستراليا ، يجب أن تربط التركيبات الجديدة أيضًا إعادة إنفاذ خرسانة الأساس تحت المناطق الرطبة إلى موصل الأرض (AS3000) ، مما يؤدي عادةً إلى زيادة حجم التأريض ، ويوفر مستوى متساوي الجهد في مناطق مثل الحمامات. في التركيبات القديمة ، ليس من غير المألوف العثور على رابط أنبوب الماء فقط ، ويُسمح له بالبقاء على هذا النحو ، ولكن يجب تثبيت القطب الأرضي الإضافي في حالة إجراء أي أعمال ترقية. يتم الجمع بين الأرض الواقية والموصلات المحايدة حتى الارتباط المحايد للمستهلك (الموجود على جانب العميل من التوصيل المحايد لعداد الكهرباء) - بعد هذه النقطة ، يتم فصل الأرض الواقية والموصلات المحايدة.

أنظمة الجهد العالي

في شبكات الجهد العالي (أعلى من 1 كيلو فولت) ، والتي يصعب الوصول إليها لعامة الناس ، يكون تركيز تصميم نظام التأريض أقل على السلامة وأكثر على موثوقية التوريد وموثوقية الحماية والتأثير على المعدات في وجود ماس كهربائى. يتأثر حجم الدوائر القصيرة من الطور إلى الأرض فقط ، وهي الأكثر شيوعًا ، بشكل كبير باختيار نظام التأريض ، حيث يتم إغلاق المسار الحالي في الغالب عبر الأرض. تعد محولات الطاقة HV / MV ثلاثية الطور ، الموجودة في محطات التوزيع الفرعية ، المصدر الأكثر شيوعًا للإمداد لشبكات التوزيع ، ويحدد نوع التأريض المحايد نظام التأريض.

هناك خمسة أنواع من التأريض المحايد:

• محايد ذو أرضية صلبة
• اكتشفت محايدة
• مقاومة مؤرضة محايدة
  • تأريض منخفض المقاومة
  • تأريض عالي المقاومة
• مفاعلة محايدة
• استخدام محولات التأريض (مثل المحولات المتعرجة)

محايد ذو أرضية صلبة

In الصلبة or مباشرة محايدة مؤرضة ، نقطة نجم المحول متصلة مباشرة بالأرض. في هذا الحل ، يتم توفير مسار منخفض المقاومة لإغلاق تيار الصدع الأرضي ، ونتيجة لذلك ، فإن مقاديرها قابلة للمقارنة مع تيارات الأعطال ثلاثية الطور. نظرًا لأن المحايد لا يزال عند الإمكانات القريبة من الأرض ، تظل الفولتية في المراحل غير المتأثرة عند مستويات مماثلة لتلك التي كانت موجودة قبل الخطأ ؛ لهذا السبب ، يتم استخدام هذا النظام بانتظام في شبكات النقل عالية الجهد ، حيث تكون تكاليف العزل عالية.

مقاومة مؤرضة محايدة

للحد من خطأ أرضي ماس كهربائى ، تمت إضافة مقاومة تأريض محايدة إضافية (NGR) بين نقطة نجم المحول المحايدة والأرض.

تأريض منخفض المقاومة

مع انخفاض مقاومة خطأ الحد الحالي مرتفع نسبيًا. في الهند ، تم تقييده بـ 50 ألفًا للمناجم المفتوحة وفقًا للوائح هيئة الكهرباء المركزية ، CEAR ، 2010 ، القاعدة 100.

اكتشفت محايدة

In اكتشفت, معزول or عائم محايد النظام ، كما هو الحال في نظام تكنولوجيا المعلومات ، لا يوجد اتصال مباشر بين نقطة النجم (أو أي نقطة أخرى في الشبكة) والأرض. نتيجة لذلك ، لا يوجد مسار لإغلاق تيارات الصدع الأرضي وبالتالي يكون لها مقادير ضئيلة. ومع ذلك ، من الناحية العملية ، لن يكون تيار العطل مساويًا للصفر: الموصلات في الدائرة - خاصة الكابلات تحت الأرض - لها سعة متأصلة تجاه الأرض ، مما يوفر مسارًا ذو مقاومة عالية نسبيًا.

قد تستمر الأنظمة ذات المحايدة المعزولة في التشغيل وتوفر إمدادًا غير منقطع حتى في حالة وجود عطل أرضي.

قد يشكل وجود خطأ أرضي غير متقطع خطرًا كبيرًا على السلامة: إذا تجاوز التيار 4 أ - 5 أ ، يتطور قوس كهربائي ، والذي يمكن أن يستمر حتى بعد إزالة العطل. لهذا السبب ، فهي تقتصر بشكل أساسي على الشبكات تحت الأرض والغواصات والتطبيقات الصناعية ، حيث تكون الحاجة إلى الموثوقية عالية واحتمال الاتصال البشري منخفضًا نسبيًا. في شبكات التوزيع الحضرية ذات المغذيات المتعددة تحت الأرض ، قد يصل التيار السعوي إلى عدة عشرات من الأمبيرات ، مما يشكل خطرًا كبيرًا على المعدات.

يتم تعويض فائدة التيار المنخفض للخطأ واستمرار تشغيل النظام بعد ذلك من خلال عيب متأصل يصعب اكتشاف موقع الخطأ.