يستخدم جهاز اختبار التأريض في فحص الأنظمة الكهربائية بالمباني السكنية والتجارية والمنشآت الصناعية في السعودية، للتحقق من مقاومة منظومة التأريض وتقييم كفاءتها. وتساعد هذه الاختبارات مهندسي الكهرباء وفنيي الصيانة على اكتشاف بعض المشكلات التي قد تؤثر في الحماية من الصعق الكهربائي وسلامة المعدات.
وتزداد أهمية قياس مقاومة التأريض عند تنفيذ التمديدات الكهربائية الجديدة، أو استلام المشاريع، أو إجراء الصيانة الدورية للوحات التوزيع والمحطات الكهربائية. ومع ذلك، لا يكفي الحصول على قراءة منخفضة للحكم على سلامة التأريض؛ بل يجب تقييم النتيجة وفقاً لمتطلبات المشروع والكود السعودي الكهربائي والاشتراطات الفنية المعتمدة.
في هذا المقال، ستتعرف على جهاز اختبار التأريض، ومبدأ عمله، وطريقة قياس مقاومة الأرض بالأوم، وكيفية قراءة النتائج وتحديد مدى قبولها في التطبيقات الكهربائية داخل المملكة.
ما هو جهاز اختبار التأريض؟
جهاز اختبار التأريض (Ground Resistance Tester) هو جهاز قياس كهربائي مخصص لقياس مقاومة منظومة التأريض، من خلال اختبار العلاقة بين التيار الكهربائي وفرق الجهد الناتج عنه في ظروف قياس محددة.
وتُستخدم هذه الأجهزة في فحص تأريض المباني، ولوحات التوزيع، والمحطات الكهربائية، والمنشآت الصناعية، وأنظمة الحماية من الصواعق، وفقاً لطبيعة المنظومة وطريقة الاختبار المطلوبة.
وتتكون مقاومة التأريض المقاسة من عدة تأثيرات، أهمها:
- مقاومة موصل التأريض: المقاومة الكهربائية للموصل الذي يربط أجزاء المنظومة بقطب التأريض.
- مقاومة التلامس: المقاومة المرتبطة بالتلامس بين القطب والتربة المحيطة به.
- مقاومة التربة: المقاومة التي يواجهها تيار الاختبار أثناء مروره عبر الأرض.
ومن الناحية العملية، تتأثر النتيجة أيضاً بهندسة أقطاب التأريض، وخصائص التربة، ووجود أقطاب أخرى متصلة بالمنظومة. لذلك، يجب استخدام طريقة قياس مناسبة لنوع نظام التأريض المراد فحصه.
تتوفر أجهزة متعددة لفحص الأنظمة الكهربائية، وتختلف وظيفة كل جهاز بحسب نوع القياس المطلوب، كما يوضح مقال أجهزة فحص الكهرباء.
ما أهمية جهاز اختبار التأريض في المشاريع السعودية؟
تتطلب سلامة التركيبات الكهربائية في السعودية تصميم منظومة التأريض وتنفيذها والتحقق منها وفقاً للمتطلبات الفنية المعتمدة. ويُعد الكود السعودي الكهربائي SBC 401 مرجعاً أساسياً للمتطلبات المتعلقة بالأنظمة الكهربائية للمباني، بما يشمل ترتيبات التأريض وموصلات الحماية.
وتبرز أهمية جهاز اختبار التأريض في عدة تطبيقات عملية:
- استلام المشاريع الكهربائية: التحقق من نتائج اختبارات التأريض قبل اعتماد الأعمال، وفق متطلبات المشروع.
- صيانة المباني: متابعة حالة منظومة التأريض في المباني السكنية والتجارية والمدارس والمستشفيات.
- فحص لوحات التوزيع: تقييم مقاومة التأريض عند النقاط التي تتطلب اختباراً مناسباً.
- المحطات الكهربائية: فحص شبكات التأريض وفق إجراءات الاختبار والتصميم المعتمدين.
- أنظمة الحماية من الصواعق: التحقق من منظومة التأريض المخصصة لها وفق المعيار المطبق على المشروع.
وتساعد هذه الاختبارات في تقييم أحد جوانب الحماية الكهربائية، لكنها لا تحل محل فحص استمرارية موصلات الحماية، والتحقق من الربط متساوي الجهد، واختبار أجهزة الفصل والحماية عند الحاجة.
لفهم العوامل التي تؤثر في مقاومة التأريض، من المهم التعرف على مكونات نظام التأريض، بما فيها موصل التأريض وقطب التأريض والوصلات.
كيف يعمل جهاز اختبار التأريض؟
تعتمد إحدى الطرق الشائعة لقياس مقاومة التأريض على طريقة هبوط الجهد (Fall-of-Potential Method)، التي تستخدم أقطاباً مساعدة تُغرس في التربة لإجراء القياس.
وتتكون منظومة القياس التقليدية من ثلاثة أقطاب:
- E: قطب التأريض المراد اختبار مقاومته.
- S أو P: قطب الجهد المساعد.
- H أو C: قطب التيار المساعد.
يطبق الجهاز جهداً متناوباً بين قطب التيار المساعد H (C) وقطب التأريض E، فيمر تيار اختبار عبر التربة. بعد ذلك، يقيس الجهاز فرق الجهد بين القطبين S (P) وE، ثم يحسب المقاومة باستخدام قانون أوم.
وتُحسب المقاومة وفق المعادلة التالية:
R = V / I
حيث:
- R: المقاومة بالأوم (Ω).
- V: فرق الجهد بالفولت (V).
- I: تيار الاختبار بالأمبير (A).
مثال عملي على حساب مقاومة التأريض
لنفترض أن جهاز الاختبار قاس فرق جهد مقداره 2 فولت، وكان تيار الاختبار 0.1 أمبير.
بالتعويض في المعادلة:
R = 2 / 0.1 = 20 Ω
إذن، مقاومة التأريض المقاسة تساوي 20 أوم.
لكن هذه النتيجة لا تعني تلقائياً أن التأريض مقبول أو مرفوض في مشروع سعودي؛ إذ يجب مقارنتها بالحد المحدد للتطبيق المعني في التصميم والمواصفات والكود أو المعيار المعتمد.
لماذا لا يمكن قياس مقاومة التأريض باستخدام الملتيميتر فقط؟
قد يستخدم الفني الملتيميتر لفحص الجهد أو استمرارية الموصلات، لكنه لا يُعد بديلاً مباشراً عن جهاز اختبار مقاومة التأريض المخصص.
ويرجع ذلك إلى أن مقاومة التأريض تعتمد على انتشار التيار في التربة، وتتأثر بخصائصها وبمواقع الأقطاب. لذلك، يحتاج الاختبار التقليدي إلى طريقة قياس مناسبة وأقطاب مساعدة، أو إلى جهاز يستخدم تقنية أخرى معتمدة لظروف المنظومة.
كما أن التربة قد تُظهر تأثيرات استقطاب عند استخدام التيار المستمر؛ ولهذا تستخدم أجهزة اختبار التأريض عادةً إشارات متناوبة مناسبة لتقليل هذا التأثير وتحسين دقة القياس.
وتوجد أجهزة تستخدم ملقطاً لقياس مقاومة التأريض، إلا أن صلاحية هذه الطريقة تعتمد على وجود مسارات كهربائية مناسبة في منظومة التأريض، ولا تصلح بالضرورة لكل قطب منفرد أو لكل تركيب.
كيف تقرأ نتائج جهاز اختبار التأريض؟
تعرض معظم أجهزة اختبار التأريض قيمة المقاومة بوحدة الأوم (Ω). وتوضح القراءة مقدار المقاومة المقاسة وفق طريقة الاختبار المستخدمة، لكنها لا تحدد وحدها مدى مطابقة المنظومة لمتطلبات السلامة.
يمكن تفسير النتائج مبدئياً كما يلي:
| نتيجة القياس | التفسير المحتمل | الإجراء المقترح |
|---|---|---|
| مقاومة منخفضة | قد تشير إلى مقاومة أقل لمسار التأريض في ظروف القياس | مقارنة النتيجة بمتطلبات المشروع وفحص بقية عناصر الحماية |
| مقاومة مرتفعة | قد ترتبط بخصائص التربة أو تصميم الأقطاب أو الوصلات | مراجعة التوصيلات والتصميم وظروف القياس |
| قراءة متغيرة | قد تنتج عن التداخل الكهربائي أو عدم ثبات الأقطاب المساعدة | إعادة التحقق من التوصيلات ومواقع الأقطاب وطريقة الاختبار |
| قراءة غير منطقية أو خطأ بالجهاز | قد يرتبط بالتوصيل أو حدود القياس أو ظروف الاختبار | مراجعة دليل الجهاز وإعادة الاختبار بطريقة صحيحة |
هل كلما انخفضت مقاومة التأريض كانت النتيجة أفضل؟
انخفاض مقاومة التأريض قد يكون مفيداً، لكنه ليس المعيار الوحيد للحكم على سلامة المنظومة. إذ يجب أن يتوافق تصميم التأريض مع نظام التغذية والحماية، وأن تحقق المنظومة متطلبات المشروع والكود المطبق.
فعلى سبيل المثال، لا تكفي قراءة مقاومة منخفضة إذا كان موصل الحماية غير مستمر، أو كانت الوصلات غير سليمة، أو لم تتحقق شروط فصل الدائرة عند حدوث عطل كهربائي.
ما مقاومة التأريض المقبولة في السعودية؟
لا ينبغي اعتماد قيمة واحدة لجميع أنظمة التأريض في السعودية؛ فالحد المقبول يتأثر بنوع المنشأة، ونظام التأريض، ووظيفة المنظومة، ومتطلبات الحماية، والمواصفات المعتمدة للمشروع.
ويحدد الكود السعودي الكهربائي SBC 401 المتطلبات المتعلقة بترتيبات التأريض وموصلات الحماية في التركيبات الكهربائية للمباني. كما يتضمن دليل التوزيع الكهربائي السعودي متطلبات تخص التأريض وحدوداً موصى بها لبعض تطبيقات شبكة التوزيع. لكن متطلبات تطبيق معين لا يجوز تعميمها على جميع المباني والمنشآت.
وعند فحص التأريض في مشروع داخل المملكة، اتبع الخطوات التالية:
- راجع إصدار الكود السعودي الكهربائي المعتمد للمشروع.
- تحقق من مواصفات التصميم والمخططات الكهربائية المعتمدة.
- راجع اشتراطات شركة الكهرباء أو الجهة المالكة، إذا كانت تنطبق على المنشأة.
- حدد نوع منظومة التأريض والتطبيق الذي تقيس مقاومته.
- قارن نتيجة الاختبار بالحد المطلوب في المرجع الفني المناسب.
تنبيه: قد تظهر في بعض المراجع قيم مثل 5 أوم أو 10 أوم لتطبيقات محددة، لكن لا يصح اعتبار أي منهما حداً عاماً لجميع أنظمة التأريض في السعودية دون مراجعة المرجع الذي يحدد نطاق تطبيقه.
ما خطوات قياس مقاومة التأريض في الموقع؟
لإجراء اختبار ميداني باستخدام طريقة هبوط الجهد، اتبع الخطوات العامة التالية، مع الالتزام بدليل الجهاز وإجراءات السلامة المعتمدة في الموقع:
1. تحديد نظام التأريض
حدد العنصر الذي تريد اختباره، سواء كان قطب تأريض منفرداً أو منظومة تأريض متكاملة. وتأكد من أن طريقة القياس مناسبة لتصميم المنظومة.
2. تجهيز أقطاب الاختبار
اغرس قطبي الجهد والتيار المساعدين في التربة وفق المسافات وترتيب التوصيل المحددين في دليل الجهاز. ولا تعتمد مسافة ثابتة لجميع المواقع؛ إذ تعتمد المسافات على حجم منظومة التأريض وطبيعة التربة وظروف الاختبار.
3. توصيل جهاز الاختبار
صِل أطراف E وS (P) وH (C) حسب مخطط الشركة المصنعة. وتحقق من جودة التوصيلات ومن ملاءمة مقاومة الأقطاب المساعدة لظروف القياس.
4. إجراء القياس
شغّل الجهاز وسجّل قيمة مقاومة التأريض التي تظهر على الشاشة، مع تدوين موقع الاختبار وتاريخه وطريقة القياس المستخدمة.
5. التحقق من صحة النتيجة
أعد القياس عند الحاجة، وتحقق من ثبات النتيجة بتغيير موضع قطب الجهد المساعد وفق إجراءات الطريقة المستخدمة. وإذا كانت القراءات غير مستقرة، فافحص تأثير التداخلات ومقاومة الأقطاب المساعدة قبل اعتماد النتيجة.
6. توثيق التقرير
سجّل القراءة النهائية، وبيانات الجهاز، وظروف الاختبار، والمرجع المستخدم لتحديد حد القبول. ثم قارن النتيجة بالمتطلبات المعتمدة للمشروع.
إجراء سلامة مهم: لا تفصل موصل التأريض عن منظومة كهربائية عاملة لمجرد إجراء الاختبار. فقد يؤدي ذلك إلى فقدان مسار الحماية. ويجب أن ينفذ الشخص المؤهل أي عزل أو فصل مطلوب وفق تقييم المخاطر وإجراءات الموقع.
عند فحص المحركات الكهربائية، يجب التأكد أيضاً من سلامة موصل التأريض ونقاط الربط، كما توضح خطوات فحص المحرك الكهربائي قبل التشغيل.
ما العوامل التي تؤثر في مقاومة التأريض؟
قد تختلف نتائج قياس التأريض من موقع إلى آخر في السعودية نتيجة اختلاف طبيعة التربة وظروف الموقع. ومن أبرز العوامل المؤثرة:
- نوع التربة: تختلف المقاومة الكهربائية باختلاف تركيب التربة ومكوناتها.
- رطوبة التربة: قد تتغير مقاومة التربة مع تغير محتواها من الماء.
- درجة الحرارة: قد تؤثر الظروف الحرارية في خصائص التربة، خصوصاً عند الجفاف الشديد أو التجمد.
- تصميم أقطاب التأريض: يؤثر عدد الأقطاب وأبعادها وعمقها وتباعدها في أداء المنظومة.
- حالة الوصلات: قد تؤثر الوصلات المتآكلة أو غير المحكمة في استمرارية مسار التأريض ومقاومته.
- التداخلات الكهربائية: قد تؤثر تيارات التسرب وجهود الأرض في دقة القياس.
- طريقة الاختبار: قد تختلف النتائج عند استخدام طرق قياس مختلفة أو عند عدم وضع الأقطاب المساعدة بطريقة مناسبة.
ولهذا السبب، من المفيد مقارنة القياسات السابقة واللاحقة باستخدام طريقة متسقة، مع تسجيل ظروف الاختبار حتى يمكن تفسير التغيرات بصورة صحيحة.
ما الفرق بين جهاز اختبار التأريض وجهاز قياس مقاومة العزل؟
يختلف الجهازان في الغرض وطريقة الاختبار، رغم أن كليهما يُستخدم في أعمال الفحص والصيانة الكهربائية.
| وجه المقارنة | جهاز اختبار التأريض | جهاز قياس مقاومة العزل |
|---|---|---|
| الغرض | قياس مقاومة منظومة التأريض | تقييم مقاومة العزل الكهربائي |
| وحدة القراءة | الأوم (Ω) | الأوم أو الميغا أوم (MΩ)، حسب الجهاز |
| مجال الاختبار | أقطاب التأريض والتربة أو مسارات التأريض المناسبة | العزل بين الموصلات أو بين الموصل والأرض وفق إجراء الاختبار |
| الاستخدام | تقييم مقاومة التأريض | التحقق من حالة العزل الكهربائي |
لا يمكن استخدام أحد الجهازين بديلاً عن الآخر؛ فكل جهاز يقيس خاصية مختلفة، ويجب اختيار الاختبار وفق الهدف الفني المطلوب.
الأسئلة الشائعة حول جهاز اختبار التأريض
هل جهاز اختبار التأريض ضروري عند استلام مبنى جديد؟
يُحدد ذلك وفق متطلبات المشروع والكود والإجراءات المعتمدة للاستلام. وعندما تتطلب المواصفات قياس مقاومة التأريض، يجب إجراء الاختبار وتوثيق نتائجه باستخدام طريقة مناسبة.
هل قراءة 10 أوم تعني أن التأريض سليم؟
ليس بالضرورة. فقد تكون هذه القيمة مناسبة لتطبيق معين، لكنها قد لا تكون الحد المطلوب لتطبيق آخر. يجب الرجوع إلى المتطلبات المعتمدة للمنظومة، مع فحص استمرارية موصلات الحماية وبقية عناصر السلامة.
هل يمكن استخدام جهاز الملقط لقياس مقاومة التأريض؟
نعم، في بعض المنظومات التي توفر مساراً كهربائياً مناسباً لعمل الجهاز. لكن هذه الطريقة ليست مناسبة لجميع ترتيبات التأريض، وقد لا تصلح لقياس قطب منفرد لا يتوفر له مسار رجوع مناسب.
ماذا أفعل إذا كانت مقاومة التأريض مرتفعة؟
ابدأ بالتحقق من صحة التوصيلات وطريقة القياس، ثم افحص حالة الوصلات وتصميم الأقطاب وظروف التربة. بعد ذلك، قارن النتيجة بالمتطلبات المعتمدة، وحدد الإجراء التصحيحي بناءً على تقييم فني، بدلاً من إضافة أقطاب أو تعديل المنظومة دون دراسة.
الخلاصة
يُعد جهاز اختبار التأريض من أدوات الفحص المهمة للمهندسين والفنيين العاملين في المشاريع الكهربائية داخل السعودية. فهو يساعد على قياس مقاومة التأريض وتقييم أحد العناصر الأساسية في منظومة الحماية الكهربائية.
وللحصول على نتيجة موثوقة، يجب اختيار طريقة القياس المناسبة، وتوصيل الأقطاب بصورة صحيحة، والتحقق من استقرار القراءات، ثم مقارنة النتيجة بمتطلبات المشروع والكود السعودي الكهربائي والمواصفات ذات الصلة.
وتذكّر أن مقاومة التأريض وحدها لا تثبت سلامة النظام بالكامل؛ إذ تتطلب الحماية الفعالة أيضاً التحقق من موصلات الحماية والربط متساوي الجهد ووسائل الفصل والحماية المرتبطة بالتركيبة الكهربائية.
المصدر: كود التوزيع الكهربائي السعودي
