الفرق بين توصيل الأرض TT و TN

في أنظمة الطاقة الكهربائية، تعتبر التأريض (التراب) إجراءً حيويًا لضمان سلامة المعدات الكهربائية والأشخاص. اعتمادًا على كيفية توصيل نقطة المحايد لل مصدر الطاقة وأجزاء الموصلات المكشوفة (مثل الأغطية المعدنية) للمعدات الكهربائية بالأرض، يمكن تصنيف أنظمة الطاقة إلى أنواع مختلفة. وتعتبر أنظمة TN و TT من أكثر الأنواع شيوعًا. الفروق الرئيسية بين هذه الأنظمة تكمن في كيفية تأريض نقطة المحايد لمصدر الطاقة وتوصيل أجزاء الموصلات المكشوفة للمعدات بالأرض.

1. نظام TN

التعريف: في نظام TN، يتم تأريض نقطة المحايد لمصدر الطاقة مباشرة، ويتم توصيل أجزاء الموصلات المكشوفة للمعدات الكهربائية بنظام تأريض مصدر الطاقة عبر موصل حماية (خط PE). الحرف "T" في TN يشير إلى تأريض نقطة المحايد لمصدر الطاقة مباشرة، بينما يشير "N" إلى أن أجزاء الموصلات المكشوفة للمعدات متصلة بنظام تأريض مصدر الطاقة عبر موصل حماية.

1.1 نظام TN-C

الخصائص: في نظام TN-C، يتم دمج موصل المحايد (خط N) وموصل الحماية (خط PE) في موصل واحد يسمى خط PEN. يقوم خط PEN بوظيفة كلا من مسار العودة للتيار العامل وكونه الأرض الحامية.

المزايا:

• بنية بسيطة وتكلفة أقل.

• مناسب لأنظمة التوزيع الصغيرة أو التطبيقات المؤقتة للطاقة.

العيوب:

• إذا انقطع خط PEN، فستفقد جميع المعدات حمايتها بالأرض، مما يشكل خطرًا على السلامة.

• يمكن حدوث تقلبات في الجهد بسبب استخدام خط PEN لكل من التيار العامل والتاريض، مما يؤثر على أداء المعدات.

1.2 نظام TN-S

الخصائص: في نظام TN-S، يكون موصل المحايد (خط N) وموصل الحماية (خط PE) منفصلين تمامًا. يستخدم خط N فقط كمسار عودة للتيار العامل، بينما يكون خط PE مخصصًا للحماية بالأرض.

المزايا:

• سلامة عالية: حتى إذا انقطع خط N، يظل خط PE سليمًا، مما يضمن حماية مستمرة للمعدات.

• استقرار جهد أفضل: بما أن خط N وخط PE منفصلان، فلا يوجد تداخل من التيار العامل على خط PE.

• مناسب للمباني الصناعية والتجارية والسكنية ذات أنظمة توزيع كبيرة.

العيوب:

تكلفة أعلى مقارنة بأنظمة TN-C بسبب الحاجة إلى خط PE إضافي.

1.3 نظام TN-C-S

الخصائص: نظام TN-C-S هو نظام هجين حيث يتم استخدام تكوين TN-C في جزء من النظام، وتكوين TN-S في الجزء الآخر. عادة ما يتم استخدام نظام TN-C في جانب مصدر الطاقة، وفي نهاية المستخدم، يتم تقسيم خط PEN إلى خطوط N وPE منفصلة.

المزايا:

• تكلفة أقل مقارنة بنظام TN-S الكامل، مناسب لأنظمة التوزيع المتوسطة.

• في نهاية المستخدم، يحسن فصل خطوط N وPE من السلامة.

العيوب:

إذا انقطع خط PEN قبل نقطة الفصل، فقد يؤثر ذلك على سلامة النظام بأكمله.

2. نظام TT

التعريف: في نظام TT، يتم تأريض نقطة المحايد لمصدر الطاقة مباشرة، ويتم توصيل أجزاء الموصلات المكشوفة للمعدات الكهربائية بالأرض عبر أقطاب تأريض مستقلة. الحرفان "T" في TT يشيران إلى تأريض نقطة المحايد لمصدر الطاقة مباشرة وتأريض أجزاء الموصلات المكشوفة للمعدات بشكل مستقل.

2.1 الخصائص

تأريض مصدر الطاقة: يتم تأريض نقطة المحايد لمصدر الطاقة مباشرة، مما يحدد الجهد المرجعي.

تأريض المعدات: كل جهاز كهربائي له قطب تأريض مستقل متصل مباشرة بالأرض، بدلاً من الاتصال بنظام تأريض مصدر الطاقة عبر موصل حماية.

آلية الحماية: عندما يحدث تسرب للتيار في الجهاز، يتدفق التيار عبر قطب تأريض الجهاز إلى الأرض، مما يخلق تيار قصر يثير القاطع الكهربائي أو المصهر ليقوم بفصل التيار، مما يحمي المعدات والأفراد.

2.2 المزايا

• استقلال عالٍ: لكل جهاز تأريض مستقل، لذا إذا فشل تأريض جهاز واحد، يظل تأريض الأجهزة الأخرى فعالًا.

• مناسب لتزويد الطاقة اللامركزية: يعتبر نظام TT مناسبًا للمناطق الريفية والمزارع والمباني المؤقتة وغيرها من سيناريوهات تزويد الطاقة اللامركزية حيث تكون المعدات موزعة على نطاق واسع ويصعب تنفيذ شبكة تأريض موحدة.

• عزل جيد للأعطال: عند فشل جهاز واحد، لا تتأثر أنظمة التأريض للأجهزة الأخرى، مما يحد من نطاق العطل.

2.3 العيوب

• متطلبات مقاومة الأرض العالية: لضمان تشغيل أجهزة الحماية من التيار المتبقي (RCDs أو RCCBs) بشكل موثوق، يجب أن تكون مقاومة الأرض لكل جهاز منخفضة جدًا (عادة أقل من 10Ω)، مما يزيد من تعقيد التركيب والتكلفة.

• تقلبات الجهد: بما أن كل جهاز لديه تأريض مستقل، إذا تعرضت عدة أجهزة لتسربات تيار في نفس الوقت، قد يرتفع الجهد الأرضي، مما يؤثر على تشغيل الأجهزة الأخرى.

• متطلبات أعلى لأجهزة RCDs: يحتاج نظام TT عادة إلى أجهزة حماية من التيار المتبقي عالية الحساسية (RCDs أو RCCBs) لضمان فصل سريع للتيار أثناء حدوث تسرب.

3. مقارنة بين أنظمة TN و TT

4. اختيار بين أنظمة TN و TT

يعتمد اختيار نظام TN أو TT على التطبيق المحدد، ومتطلبات السلامة، وظروف التركيب، والاعتبارات التكلفة:

• نظام TN: مناسب لأنظمة التزويد بالطاقة المركزية مثل الشبكات الحضرية، والمنشآت الصناعية، والمباني التجارية، والمناطق السكنية. يعتبر نظام TN-S على وجه الخصوص شائعًا في المباني الحديثة نظرًا لسلامته العالية واستقرار جهده.

• نظام TT: مناسب لأنظمة التزويد بالطاقة اللامركزية مثل المناطق الريفية، والمزارع، والمباني المؤقتة، والمعدات المتحركة. تعتبر ميزة التأريض المستقل لنظام TT مثالية لسيناريوهات يصعب فيها تنفيذ شبكة تأريض موحدة، ولكنه يتطلب اهتمامًا كبيرًا بمقاومة الأرض وأجهزة الحماية من التيار المتبقي.

الخاتمة

لدى أنظمة TN و TT مزايا وعيوبها الخاصة. يجب أن يكون اختيار نظام التأريض استنادًا إلى التطبيق المحدد، ومتطلبات السلامة، وظروف التركيب، والعوامل التكلفة. غالبًا ما يتم تفضيل أنظمة TN لأنظمة التزويد بالطاقة المركزية، حيث توفر سلامة أفضل واستقرار جهد، بينما تكون أنظمة TT مناسبة لأنظمة التزويد بالطاقة اللامركزية، وتقدم استقلالية قوية وعزل للأعطال ولكنها تتطلب معايير أعلى لمقاومة الأرض وحماية التيار المتبقي.