يعد تصميم نظام التاريض لمحطات التحويل أمرًا معقدًا ويعتمد على عدة عوامل. تتأثر الفولتية في منطقة المحطة وحولها بمستوى التيار في الشبكة، مدة تيار العطل، مقاومة التربة، نوع المواد السطحية، وحجم وشكل شبكة التاريض. يتأثر هذا النظام أيضًا بموقع الأوتاد الأرضية وخصائص التربة، ويجب أن يؤخذ في الاعتبار تدرج الجهد على سطح الأرض، حيث قد يسبب ذلك خطرًا على الأشخاص في المحطة إذا لم يتم التصميم بشكل صحيح.
- قياسات مقاومة التربة: قبل البدء في تصميم نظام التأريض لمحطة التحويل، يجب قياس مقاومة التربة في عدة مواقع داخل المحطة. تختلف مقاومة التربة من مكان لآخر ضمن الموقع، لذا يتم أخذ قياسات في مواقع متعددة لضمان الحصول على قيم دقيقة.
- تقليل تيار الصدمة: لتقليل خطر الصدمات الكهربائية وزيادة مقاومة التلامس بين التربة وأقدام الأشخاص، يتم توزيع طبقة رقيقة من مادة عالية المقاومة مثل البحص على سطح الأرض. تكون سماكة هذه الطبقة عادة بين 8 إلى 15 سنتيمترًا وتمتد حوالي 3-4 أقدام خارج سياج المحطة. تختلف المقاومة لهذه المواد حسب نوع البحص وحجمه وحالته.
- النواقل الأرضية: يتم تثبيت النواقل الأرضية تحت مستوى سطح الأرض في التربة للمساعدة في إزالة الأعطال وحماية المعدات والأفراد. يتم الحفر على عمق يتراوح بين 30 و 40 سنتيمترًا، وتوضع الأوتاد على مسافات بين 10 و 20 قدمًا. كما يتم تركيب قضبان التاريض في المواقع الحرجة مثل أجهزة تفريغ الصواعق والمكثفات والمحولات الرئيسية.
- المواد والتوصيلات: تختلف أحجام النواقل الأرضية حسب المقاطع، وتتراوح من 120 إلى 240 مم². يجب أن تكون هذه النواقل قادرة على التعامل مع تيارات الأعطال الكبيرة دون تسخين أو انصهار. على سبيل المثال، يمكن أن يتحمل ناقل نحاسي عارٍ بمقطع 120 مم² تيارًا قدره 42 كيلو أمبير لمدة 0.5 ثانية دون أن ينصهر.
- تأثير التيار الأرضي: على الرغم من أن نظام التأريض قد يكون قادرًا على تحمل تيار العطل وفقًا للمواصفات، فإن التدرجات المحتملة للجهد على سطح الأرض قد تكون خطيرة على الأفراد، خاصة في ظروف الأعطال الأرضية. لذلك، يجب أخذ احتياطات في التصميم لتقليل هذا الخطر.
- مواصفات IEEE-80: توفر المواصفات القياسية مثل IEEE-80 قيمًا توضح الحد الأقصى المسموح به لتيار العطل مقابل مقطع النواقل الأرضية. هذه القيم ضرورية في تصميم النظام لضمان قدرة التوصيلات الأرضية على تحمل تيارات الأعطال دون تأثيرات سلبية.
خلاصة: تصميم نظام التاريض في محطات التحويل يتطلب تحديد خصائص التربة، توزيع المواد السطحية المقاومة، وتحديد حجم النواقل الأرضية المناسبة، بالإضافة إلى التأكد من قدرتها على تحمل تيارات الأعطال العالية، مع الالتزام بالمواصفات القياسية لضمان سلامة الأفراد والمعدات في المحطة.
