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

تركيب أو مكونات كابلات القوى الكهربية

1) الموصل   CONDUCTOR

• وهو الذي يقوم بنقل التيار الكهربي من مكان إلى آخر ويكون الموصل عادة من النحاس أو الألمونيوم 
• ورغم ما يتميز به النحاس عن الألمونيوم كهربائيا فأن الألمونيوم هو الشائع للاستخدام نظرا لأنة رخيص الثمن – خفيف الوزن - سهل الحصول علية وكما أنة سهل التشكيل على النقيض من معدن النحاس لأنة غالى الثمن – ثقيل الوزن - صعب التشكيل إلى حدا ما وفيما يلي مقارنة بين موصل النحاس والألومنيوم

ويكون الموصل إما مصمت أو مجدول

• الموصل المصمت هو الذى يتكون من شعرة واحده أما المجدول فهو يتكون من عدد من الشعيرات
• ويلاحظ لنا أن الموصلات المصمتة تستخدم فى الأحمال الخفيفة والمقاطع الصغيرة والجهود المنخفضة أما الموصلات المجدولة تستخدم في الأحمال المرتفعة و المقاطع الكبيرة والجهود العالية .
• ومن المعلوم لنا أن التيار الكهربي يمر على السطح الخارجي للموصل فكلما زاد عدد الموصلات داخل الكابل كلما زاد التيار الذي يمكن مروره بالكابل وهي ظاهرة كهربائية تسمى Skin Effect ففي حالة الموصل المصمت فإن عدد الأسطح هو سطح واحد أما فى المجدول فإن عدد الشعيرات يكون هو عدد أسطح مرور التيار ومع زيادة عدد الأسطح تزداد فرصة مرور التيار بقيمة اكبر .
• لذلك فإن الموصل المجدول هو شائع الاستخدام لما يتميز به من مرونة أثناء العمل بالإضافة إلى ظاهرة مرور التيار على سطح الموصل
• وفيما يلي مقارنة بين الموصلات المصمتة والمجدولة

كما انه من الممكن أن يكون الموصل إما دائري أو قطاعي الشكل حسب نوع الكابل .

طبقة شبه الموصل الأولى  (1) SEMI CONDUCTOR

• تكون مادة شبه الموصل الأولى فوق الموصل مباشرة 
• وهى تعمل على تنعيم سطح الموصل وعلاج ظاهرة الجدل STRANDED EFFECT لأن السطح الخارجي للموصل يكون متعرجا يتكون من عدد من الشعيرات مجدولة بجانب بعضها البعض وبالتالي فإن السطح الخارجي للموصل يكون غير منتظم مما يؤدي لعدم إنتظام المجال الكهربي حيث يكون المجال الكهربي ذو قيمة عالية فى بعض المناطق على سطح الموصل وأقل منها في مناطق أخري مما قد يؤدي لإنهيار العزل ومادة شبة الموصل تقوم بتنظيم و توزيع المجال الكهربي على سطح الموصل حتى يكون المجال الكهربي قطري أو إشعاعي أى عمودي على سطح الموصل " أى أن خطوط المجال الكهربي تكوم عمودية على سطح الموصل " 

العازل INSULATION

• ويعتبر العزل أهم مكونات الكابل فإذا ضعف العزل أو أنهار اصبح الكابل بلا فائدة ولا قيمة له ومن أجل ذلك فإن أهم اختبار يجرى في المصنع بعد التصنيع هو اختبار العزل وكذلك أثناء فحص واستلام للعينة وكذلك قبل إطلاق التيار في المشروعات والعزل يقوم بعزل الفازات بعضها عن بعض وكذلك عزل وحماية القائم بالعمل.
• ويهمنا في مادة العزل سمكه ونوع مادة العزل وأن يكون نقى ومتجانس على طول الكابل وأيضا أن يكون خالي من الشوائب الهوائية وهذه من عيوب التصنيع ووجودها يسبب مشاكل في الكابلات بسبب ضعف العزل .
• والمقاومة النوعية للعزل يجب أن تكون مرتفعة .

أنواع عوازل الكابلات

• ومن أهم مواد العزل المستخدمة فى الكابلات :

 1) عازل PVC 

 2) عازل XLPE

وهما أكثر الأنواع إستخداما في الوقت الحالي

عازل PVC 

 يتميز عازل PVC بخواص كهربية ممتازة عند الجهود المنخفضة ودرجات الحرارة المنخفضة إلى جانب رخص ثمنه وكمادة عازلة لا تستخدم غالبا إلا حتى جهد 1000 فولت فقط ومن أهم صفاته :

1- لها مقاومة نوعية Resistivity عالية.
2- لها جهد انكسار Breakdown Voltage حتى 1000 فولت
3- لها خاصية عدم امتصاص الرطوبة من الوسط المحيط.
4- غير نشطة كيميائيا أى خاملة " لا تتفاعل مع الأحماض أو القلويات ..
5- لا تتأثر بالمذيبات أو الشحوم
6- لا تتأثر بالمياه.

ومن ثم فهو دائما الاختيار الأول في جميع أنحاء العالم حتى جهد 3.3k ، حيث ترتفع قيمة مفقودات العزل مع الجهود الأعلى من ذلك. لكن يعيب هذا النوع أن عازليته تتأثر بدرجة الحرارة ومن ثم لا يصلح في التطبيقات ذات الحرارة العالية، فعند ارتفاع درجات الحرارة تكون مادة (PVC) أكثر ليونة وهذا بالطبع غير مرغوب فيه. كما أن مقاومته تكون ضعيفة في درجات الحرارة المنخفضة جدا و يمكن أن يحدث به تشققات.

عازل XLPE

البولي إيثيلين التشابكي XLPE ، ويتميز بمقاومة عالية للرطوبة، وتحمل درجات الحرارة المرتفعة، وتحمل حالات الـ Short circuit والتحميل الزائد وهو أصلد العوازل المعروفة ولذا لا يحتاج غالبا إلى تسليح إلا عند توقع تعرضه لإجهادات ميكانيكية عنيفة لاسيما عند دفنه بالأرض، مع ملاحظة أن هذه الصلادة تستلزم تجنب تعرضه لانحناءات شديدة أثناء التمديد.

ويتميز ال XLPE عن الPVC في ظروف التشغيل التي يتحملها كلا منهما أثناء التشغيل ونلاحظ في الجدول التالى أن الكابل ال XLPE يتحمل درجات حرارة أعلى من ال PVC وبالتالي فإنه يتحمل تيار أعلى من كابل PVC له نفس مساحة المقطع

مثال Cable (3×240) PVC/PVC ---- 290 A

    Cable (3×240) PVC/XLPE ---- 365 A

طبقة شبه الموصل ( الثاني ) (2) SEMI CONDUCTOR

• وهي تقوم أيضا بتوزيع المجال الكهربى بانتظام وهو المجال الكهربى الخارج من الفازات ويعمل على عدم تداخل المجالات الكهربائية بين الفازات كما أن يحمى باقى مكونات الكابل من المجال الكهربي الخارج من الفازات
• وتكون مادة شبه الموصل ( الثاني ) إما جرافيتية أى طبقة ملفوفة حلزونيا حول الفازه وهي سهلة النزع أو مادة مطبوخة على الفازة أي مبثوقة وهي تكون صعبة النزع وتحتاج إلى براية لنزعها أو زجاجة مسطحة



الشبكة النحاسية  Metallic (Cupper) Sheath

• تعتبر الشبكة النحاسية مهمة جدا للكابل وهى موجودة على كل فازة من الفازات الثلاثة أي أن عازل كل فازة من الفازات الثلاثة ملفوف عليه شبكة نحاسية حلزونيا وبتجانس على طول الفازة وذلك لحمايتها من تيار القصر وهي مصممه حتى يمكنها من تسريب تيار القصر إن وجد كما انها تحمي الفازة من الرطوبة وتسرب المياه 
• يجب أن يكون الغلاف المعدني متصلا كهربيا كوحدة واحدة حيث يمنح الغلاف توصيلا أرضيا للكابل بحيث يصبح جهد الغلاف مساويا للصفر ويكون جهد الكابل مقاسا بالنسبة للغلاف ويتم توصيل الغلاف المعدني ببارة الأرضي عند اللوحة أو المعدة الكهربية التي يغذيها الكابل ويوفر حماية للكابل من تيار القصر أو الخطأ الأرضي إن وجد 
• يتم إستخدام الغلاف المعدني للكابلات ذات الجهود الأعلى من 1000 فولت

المادة المالئة (الحشو)    FILLING - BEDDING

وعادة ما يتم تصنيع هذا الجزء من مادة PVC و فائدته :

• يستخدم كحشو بين الفازات
• يستخدم كفرشة أو مخدة لكل فازه
• العمل على استدارة الكابل
• حماية الفازات من شنبر التسليح أن وجد
• حماية الفازات بعضها من بعض

الغلاف الداخلي  Inner Sheath

الغلاف الداخلي للكابل عبارة عن طبقة من مادة الـ PVC وتساعد على تجميع الفازات مع بعضها وحماية الفازات من الطبقة التسليح فوقها

التسليح ( التدريع ) ARMOUR

وهو عبارة عن طبقة أو طبقتين من الشريط الصلب المرن حول الفازات لحماية الكابل من الضغوط الميكانيكية وهناك كابلات تكون مسلحة ( مدرعة) أى بها تسليح أو تدريع وكابلات بدون تسليح ولكل منهما مناطق للاستخدام فالكابل المسلح يستخدم في : 

                         1) الأرض الهشة ذات التراب أو الرمل الناعم .
                         2) الأرض المعرضة باستمرار لمرور السيارات والمشاه والمركبات ( ضغوط ميكانيكية )

أنواع تسليح الكابلات

يتوافر تسليح الكابل بعدة أشكال وهي :

1) شرائط من الصلب أو الألومنيوم تلف حول الغلاف الداخلي inner jacket  ويستخدم عادة شريطان متداخلان لضمان التغطية الكاملة للكابل

2) أسلاك من الصلب المجلفن أو الألومنيوم وتلف حول الكابل وتتكون من طبقة أو طبقتين

ومما سبق توجد أربعة أنواع من تسليح الكابل وهي :

STA : Steel Tape Armoured

SWA : Steel Wire Armoured

ATA : Aluminium Tape Armoured

AWA : Aluminium Wire Armoured

الغلاف الخارجي OUTER SHEATH

الغلاف الخارجي للكابل يكون عادة من مادة خاملة كيميائيا أى لا تتفاعل مع الأحماض أو القلويات أو المواد العضوية ولذلك كانت مادة PVC لأن لها هذه الخاصية تستعمل في الكابلات كغلاف خارجي حماية لها من التآكل في التربة ويكون لونه إما أحمر أو أسود