لماذا يعد تصميم التأريض أمرًا بالغ الأهمية لإضاءة الصاري العالي

1. مقدمة

أنظمة الإضاءة ذات الصاري العالي-يتراوح ارتفاعها عادةً من 20 إلى 50 مترًا-تستخدم على نطاق واسع في المطارات والموانئ البحرية وتقاطعات الطرق السريعة والملاعب الرياضية والساحات العامة الكبيرة. نظرًا لارتفاعها الشاهق ومواقعها الخارجية المكشوفة، تعد هذه الهياكل أهدافًا رئيسية للصواعق. يمكن أن يؤدي نظام التأريض السيئ التصميم إلى فشل كارثي في ​​المعدات، ومخاطر الحريق، وحتى فقدان الأرواح. تشرح هذه المقالة لماذا لا يعد تصميم التأريض المناسب مجرد إجراء شكلي تنظيمي ولكنه ضرورة هندسية حاسمة لإضاءة LED عالية الصاري.

2. الحماية من الصواعق: الوظيفة الأساسية

أعمدة الصاري العاليةتعتبر من بين أطول الهياكل في محيطها، مما يجعلها مستقبلات طبيعية للبرق. يتكون نظام الحماية من الصواعق الشامل من ثلاثة مكونات أساسية: نهاية الهواء (مانعة الصواعق)، وموصل سفلي، ونظام التأريض. عادةً ما يعمل القطب المعدني نفسه كموصل لأسفل، حيث يقوم بتوجيه تيار البرق من الأعلى إلى القاعدة.

نظام التأريض هو الجزء الأكثر أهمية في هذه السلسلة. إذا كانت مقاومة التأريض عالية جدًا، فلن يتمكن تيار البرق من التبدد بأمان في الأرض، مما يتسبب في ارتفاع محتمل للأرض بشكل كارثي يمكن أن يدمر الدائرة الكهربائية بأكملها. تتطلب التركيبات الاحترافية مقاومة أرضية أقل من 10 أوم للتطبيقات العامة، وأقل من 4 أوم للبنية التحتية الحيوية. وفقًا لقانون تصميم الحماية من الصواعق للمباني (GB 50057-2010) وقانون تصميم الإضاءة للطرق الحضرية (CJJ45-2015)، يجب أن يتوافق تأريض نظام الإضاءة عالي الصاري مع معايير أداء السلامة الوطنية.

3. حماية الموظفين: منع الفولتية الخطوة واللمس

أثناء ضربة البرق، يتدفق تيار هائل عبر القطب إلى الأرض، مما يخلق تدرجًا خطيرًا للجهد حول القاعدة. يمكن أن ينتج عن هذا جهد تصاعدي-فرق الجهد بين قدمي الشخص-بالإضافة إلى جهد اللمس إذا لامس شخص ما القطب.

للتخفيف من هذا الخطر، غالبًا ما يقوم المهندسون بدفن حلقتين أو ثلاث حلقات تأريض نحاسية متباعدة حوالي 600 مم أسفل أساس العمود. تم اختيار مسافة 600 مم لأن مسافة خطوة الإنسان النموذجية تبلغ حوالي 0.8 متر، كما أن مسافة أصغر تقلل بشكل فعال من جهد الخطوة الذي قد يواجهه الشخص. تخدم هذه الحلقات أغراضًا مزدوجة: فهي تعمل كأقطاب كهربائية للحماية من الصواعق وكأقطاب التأريض المتكررة لموصل PE (الأرضي الواقي) في دائرة طاقة الإضاءة، مما يحقق ترابطًا متساويًا الجهد بين القطب والأرض. وهذا يقلل بشكل كبير من جهد التلامس والجهد الكهربي أثناء ضربات البرق أو الأعطال الكهربائية، مما يوفر الحماية الأساسية للأفراد الذين يعملون بالقرب من العمود أو يمرون به.

4. الحماية من الأعطال الكهربائية وسلامة المعدات

بالإضافة إلى البرق، يعد التأريض ضروريًا للحماية من الأعطال الكهربائية العادية. تعمل أنظمة الإضاءة ذات الصاري العالي بطاقة 220 فولت أو 380 فولت تيار متردد، مع وحدات إنارة متعددة مثبتة على عمود واحد. إن أغلفة الأعمدة المعدنية ووحدات الإنارة عبارة عن أجزاء موصلة مكشوفة يجب تأريضها بشكل موثوق.

وفقًا لقانون CJJ89-2012 للإنشاء وقبول هندسة إضاءة الطرق الحضرية، في تكوينات التأريض لنظام TN أو TT، يجب أن يكون موصل PE متصلاً بالعمود المعدني وصناديق التوزيع والمعدات المعدنية الأخرى لتشكيل شبكة، مع مقاومة تأريض لا تتجاوز 4 أوم في أي نقطة. يضمن التأريض الصحيح أنه في حالة فشل العزل، يكون لتيارات الأعطال مسار مقاومة منخفض-إلى الأرض، مما يسمح لأجهزة الحماية مثل قواطع الدائرة أو RCDs بالعمل وفصل مصدر الإمداد بسرعة. بدون التأريض المناسب، يمكن أن يتم تنشيط عمود معدني، مما يشكل خطرًا شديدًا للصعق الكهربائي - خطير بشكل خاص في البيئات الخارجية الرطبة.

5. الحماية من زيادة التيار للإلكترونيات الحساسة

تستخدم إضاءة LED الحديثة ذات الصاري العالي بشكل متزايد مصابيح LED مع برامج تشغيل وأنظمة تحكم متطورة. هذه المكونات الإلكترونية حساسة للغاية للجهد الزائد العابر الناتج عن ضربات البرق المباشرة وغير المباشرة (الزيادات المفاجئة). وفقًا لمعيار DB41/T 1472-2017، يجب أن تحتوي أعمدة الصاري العالية على أجهزة حماية من زيادة التيار (SPDs) من الفئة الأولى مثبتة في صندوق التوصيل عند قاعدة العمود. يتم تنشيط SPD في أجزاء من الثانية خلال أحداث الجهد الزائد العابر، مما يحول التيار الزائد إلى الأرض ويمنع وحدات LED الحساسة من الاحتراق. أحد الأسباب المتكررة للفشل في مشاريع الإضاءة منخفضة الجودة هو عدم كفاية التأريض والحماية من زيادة التيار، مما يؤدي إلى فشل كبير في تركيبات LED بعد موسم عاصفة رعدية واحد.

6. الاستنتاج

إن تصميم التأريض ليس إضافة اختيارية-ولكنه متطلب أساسيإضاءة LED عالية الصاريالسلامة والموثوقية. فهو يوفر الحماية الأساسية ضد ضربات الصواعق المباشرة، ويحمي الموظفين من الفولتية التصاعدية واللمسية، ويضمن التشغيل السليم لأجهزة الحماية من الأعطال الكهربائية، ويحمي المعدات الإلكترونية الحساسة من الاندفاعات الضارة. مع استمرار تطور إضاءة LED ذات السارية العالية باستخدام تقنية LED وعناصر التحكم الذكية، فإن أهمية نظام التأريض -المصمم جيدًا سوف تتزايد. يجب على مديري ومهندسي المرافق إعطاء الأولوية لتصميم التأريض منذ مراحل التخطيط الأولى، مع ضمان الامتثال للمعايير الوطنية مثل GB 50057-2010، وCJJ45-2015، وGB50169-2016، لحماية كل من الأصول والحياة طوال فترة خدمة النظام بالكامل.