الترابط التام للأرض (PME) – TN-C-S – (MEN) و PNB

ما هو التأريض المتعدد الحماية (PME)؟

التأريض المتعدد الحماية (PME) هو طريقة تأريض آمنة حيث يتم توصيل موصل استمرارية الأرض (أسلاك الأرض) في مكان المستهلك بـ النظام المحلي للتآزر وكذل ك الموصل المحايد لمصدر الطاقة. وتعرف أيضًا باسم TN-C-S أو التأريض المحايد المتعدد (MEN)، يضمن هذا النظام أنه إذا انقطع الموصل المحايد، يمكن لتيارات العطل العودة بأمان إلى المصدر عبر الاتصال بالأرض، مما يقلل من خطر الصدمة الكهربائية والمخاطر الأخرى.

في نظام التأريض PME (كما هو موضح أدناه)، يقوم الموصل المحايد بمهمتين: فهو يوفر التأريض الواقٍ ويقوم بدور الموصل المحايد. بالإضافة إلى ذلك، يتم تأريض الموصل المحايد في نقاط متعددة على الجانب المزود. يناقش القسم التالي من هذه المقالة تداعيات موصل PEN ذو الدائرة المفتوحة (انقطاع في المحايد المصدر)، بما في ذلك الإجراءات الوقائية والمخاطر المحتملة المرتبطة بـ PME.

ما هو TN-C-S PME؟

TN-C-S PME (التأريض المتعدد الحماية) هي تكوين معين لنظام توزيع كهربائي حيث يتم تأريض مصدر التغذية الخارجي في نقاط متعددة ("T" = Terre، كلمة فرنسية تعني "الأرض" أو "التآزر"). على جانب تركيب المستهلك، يتم توصيل الأجزاء الموصلة للمعدات عبر أسلاك حماية الدائرة (CPC) مع المحايد (N) والنظام التآزري.

يشير التصميم "C-S" إلى أن الموصل المحايد (N) وموصل التأريض الواقي (PE) مدمجان (C) في شبكة مصدر التغذية ومفصولة (S) في تركيب المستهلك.

المكونات الرئيسية لـ TN-C-S PME

• T: Terre ("الأرض/التآزر") — النظام له اتصال أرضي مستقل مباشر منفصل عن موصلات التغذية.
  

• N: المحايد — موصل العودة للتيار في الدائرة الكهربائية.
  

• C: مدمج — في شبكة التغذية العلوية (مثلًا، من المحول إلى لوحة التوزيع الرئيسية للمستهلك)، يتم دمج الموصل المحايد (N) وموصل التأريض الواقي (PE) في موصل واحد يسمى PEN (Protective

• Earth Neutral) موصل.
  

• S: مفصولة — في لوحة التوزيع الرئيسية للمستهلك أو نقطة التوزيع، يتم تقسيم موصل PEN إلى موصلين مستقلين:
  

• محايد (N): يحمل تيار العودة.
  

• تأريض واقي (PE): يتصل بإطارات المعدات ويضمن الأمان أثناء العيوب.

كيف يعمل نظام TN-C-S PME

• الجانب العلوي (جانب التغذية):

• يتم دمج المحايد والتأريض الواقي كموصل PEN، متأزر عند المصدر (مثلًا، المحول) وربما في نقاط وسيطة (تأريض متعدد).

• الجانب السفلي (جانب المستهلك):

• في لوحة التوزيع الرئيسية للمستهلك، يتم تقسيم موصل PEN إلى محايد (N) وتأريض واقي (PE) منفصلين.

• يتم توصيل موصل PE بكل الأجزاء الموصلة المكشوفة للمعدات (مثل، الأغلفة المعدنية) لتوجيه تيارات العطل بأمان إلى الأرض.

• يظل المحايد (N) معزولاً عن الأرض داخل تركيب المستهلك (باستثناء نقطة ربط واحدة في لوحة التوزيع الرئيسية للحفاظ على استقرار الجهد).

فوائد الأمان

• حماية من العيوب: في حالة حدوث عيب بين الطور والمعادن، يتدفق التيار عبر موصل PE إلى الأرض، مما يؤدي إلى تشغيل قاطع الدائرة أو المصهر بسرعة.
  

• سلامة انقطاع المحايد: إذا انقطع الموصل المحايد في الجزء العلوي، يضمن اتصال PEN/PE أن الأجزاء المعدنية المكشوفة تظل عند جهد الأرض، مما يقلل من خطر الصدمة الكهربائية.
  

• المرونة: يجمع بين بساطة نظام المحايد والأرض المدمجين (TN-C) في شبكة التغذية وأمان النظام المنفصل (TN-S) في مكان المستهلك، مما يجعله مناسبًا لشبكات المدن وتركيبات المباني.
  

هذه التكوين يوازن بين الكفاءة الاقتصادية في شبكة التغذية والأمان المعزز في بيئات المستخدم النهائي، ويستخدم على نطاق واسع في الإعدادات السكنية والتجارية والصناعية.

ما هو PNB؟

PNB، اختصار لـ Protective Neutral Bonding، هو طريقة تأريض مشابهة لنظام PME (التأريض المتعدد الحماية)، ولكن مع فرق رئيسي: يتم إنشاء اتصال المحايد بالأرض (TN) على جانب المستهلك (مثلًا، في لوحة التوزيع الرئيسية للمكان) بدلاً من مصدر الطاقة أو محول التوزيع.

في نظام TN-C-S، يشير PNB (الربط المحايد الواقي) إلى التكوين حيث يتم توصيل موصلات PEN (التأريض المحايد الواقي) أو CNE (المحايد والأرض المدمجون) للمستهلكين الفرديين بمصدر الطاقة (مثلًا، المحول) في نقطة واحدة فقط. تضمن هذه النقطة الوحيدة للربط أن تكون الوظائف المحايدة والواقية مدمجة في الجزء العلوي (من المحول إلى لوحة التوزيع الرئيسية للمستهلك) ومنفصلة داخل تركيب المستهلك (بنية TN-C-S).

اعتبارات رئيسية لـ PNB

• متطلبات المسافة للأرض: يُفضل أن تكون المسافة بين الكهربائي والتآزر الرئيسي للمستهلك (حيث يحدث الربط المحايد-الأرض) أقل من 40 متراً (≈130 قدم). لتخفيض مخاطر الجهد في حالة انقطاع المحايد، يجب أن تكون هذه المسافة قصيرة قدر الإمكان، وأفضل ما يكون بالقرب من شريط ربط الأرض في لوحة التوزيع الرئيسية.

• آلية الأمان: من خلال ربط المحايد بالأرض في مكان المستهلك، يساعد PNB في استقرار جهد المحايد ويقدم مسارًا احتياطيًا لتيارات العطل في حالة فشل الموصل المحايد العلوي. وهذا يقلل من خطر أن تصبح الأجزاء المعدنية المكشوفة مكهربة وتسبب صدمات كهربائية.

الاختلاف عن PME

بينما يشمل كل من PNB وPME ربط المحايد بالأرض، فإن PME عادة ما يشمل نقاط تأريض متعددة على جانب التغذية (مثلًا، في المحول وعلى طول شبكة التوزيع)، بينما يركز PNB على نقطة ربط واحدة في موقع المستهلك ضمن إطار TN-C-S.

تم تصميم PNB لتحقيق التوازن بين الأمان والبساطة في التركيبات الصغيرة، وضمان التوافق مع الأكواد الكهربائية مع تقليل تأثير أعطال موصلات المحايد في بيئات المستخدم النهائي.

لماذا وأين يستخدم نظام التأريض PME؟

وفقًا لقواعد ESQCR ( Electricity Safety, Quality and Continuity Regulations)، يحظر على المستهلكين تثبيت موصلات PEN في التثبيتات ذات الجهد العالي/الجهد المنخفض؛ وهذه المسؤولية تقع على عاتق المشغل المستقل لشبكة التوزيع (DNO). وذلك لأن أنظمة PME تتضمن تكوينات تأريض معقدة تتطلب إدارة مهنية لضمان السلامة والامتثال.

الفوائد الرئيسية لـ PME

المنفعة الرئيسية لـ PME هي قدرتها على تخفيف المخاطر أثناء انقطاع سلك المحايد (موصل PEN مفتوح الدائرة). إذا فشل المحايد، يمكن لتيار العطل العودة إلى مصدر التغذية عبر مسار الأرض الموازي (المكون من نقاط تأريض متعددة). يُؤدي هذا المسار ذي المقاومة المنخفضة إلى تشغيل الأجهزة الواقية (مثل المصافح والمفاتيح الكهربائية) بسبب تدفق التيار العالي الذي يذيب المصافح أو ينشط المفتاح. وبالتالي، تبقى الأجزاء المعدنية المكشوفة عند جهد قريب من الأرض، مما يقضي على خطر الصدمة الكهربائية من المحايد المكسور. بدون PME، سيترك انقطاع المحايد دون مسار للعودة، مما يشحن سلك المحايد ويشكل خطر صدمة كهربائية خطير.

تطبيقات PME

غالبًا ما تستخدم شركات تزويد الطاقة والموزعين PME في المناطق الريفية أو المناطق الصعبة (مثل المناطق الجبلية) حيث:

• التآزر ذو المقاومة المنخفضة لكل مبنى مكلف أو غير عملي.
  

• من الصعب الحصول على مقاومة حلقة الأرض المناسبة من المحول إلى مصادر المستهلك.
  

• ومع ذلك، يتطلب استخدام PME موافقة كتابية من السلطات المعنية بسبب المتطلبات التقنية والمخاطر المحتملة.

حجم الموصلات والربط لـ PME/PNB

بالنسبة للتأريض PME، يجب أن يلتزم حجم الموصلات بقواعد BS 7671:2018+A2:2022:

• مساحة مقطع موصل الأرض: اتبع 114.1 و 543.1.1.

• الحسابات: تتوافق مع المادة 543.1.3 (تيار العطل ومدة العطل).

• اختيار الموصل الواقي: استخدم المادة 543.1.4 لتحديد الحجم.

المخاطر المحتملة لتأريض PME

بينما يعزز PME الأمان، فإنه يدخل مخاطر محددة:

ارتفاع جهد المحايد

إذا انقطع الموصل المحايد (شائع في الخطوط الهوائية الريفية)، يمكن أن تصبح جميع القطع المعدنية الواقي (مثل أغلفة المعدات) المتصلة بالمحايد مشحونة. على سبيل المثال:

• حمولة 5 كيلووات (مقاومة 12 أوم) على تغذية 240 فولت تواجه انقطاع المحايد.

• يعود التيار عبر مسارات الأرض الموازية (مثل كهربائيات الأرض 12 أوم).

• يتم تقسيم الجهد عبر الحمل ومسارات الأرض: يظهر حوالي 80 فولت على القطع المعدنية المتأزرة، مما يشكل خطر الصدمة.

الأعطال الصامتة

على عكس الأعطال الواضحة، قد لا يؤدي انقطاع المحايد مع PME إلى تشغيل حماية فورية. يمكن للنظام أن يظل مشحونًا حتى يلمس شخص ما القطع المعدنية، مما يؤدي إلى صدمات غير متوقعة.

متطلبات التخفيف:

• التأريض المتعدد: يجب تأريض المحايد في نقاط متعددة في النظام.

• مقاومة الأرض المنخفضة: يجب ألا تتجاوز مقاومة كل كهربائي للأرض 10 أوم.

• قضبان الأرض الفردية: يُنصح بها لكل تركيب لتقليل التيارات العطل المشتركة.

• موافقة السلطة: الموافقة الرسمية ضرورية لضمان التصميم والصيانة المناسبة.

خاتمة

PME هو طريقة تأريض مهمة ولكنها مُنظَّمة، وهو مناسب للمناطق ذات ظروف تأريض صعبة. تعتمد فعاليته على الالتزام الصارم بمعايير الربط والحجم والصيانة لتجنب المخاطر مثل ارتفاع جهد المحايد. دائمًا استشر المهندسين المؤهلين وحصل على الموافقة التنظيمية عند تنفيذ أنظمة PME.