تأريض المنظومات الشمسية

مقدمة

البرق وما يحدثه من تفريغ استاتيكي للكهرباء يعتبر السبب الأول والمفاجئ والغير متوقع لفشل او تلف المنظومات الشمسية او مكوناتها. ليس بالضرورة ان تكون إصابة البرق مباشرة لكي تسبب الدمار للأجهزة الالكترونية الحساسة مثل الانفرترات، منظمات الشحن، أجهزة الترفيه وغيرها. قد تكون ضربة البرق على مسافة اميال من أي موقع وغير مرئية ولكنها تسبب في انتاج فولتية عالية في الاسلاك وخاصة الطويلة منها. لحسن الحظ فانه في اغلب الحالات بالإمكان تجنب الدمار الناتج من البرق وذلك بعمل نظام تأريض صحيح.

اغلب الدمار الناتج من البرق وخاصة لمستخدمي الطاقة الشمسية يسبب تلف الانفرترات، منظمات الشحن، التلفزيونات والرسيفرات وغيرها ونادرا الالواح الشمسية. هذا التلف يسبب خسائر كبيرة وغالبا يكون المتسبب به هو عدم وجود نظام تأريض مناسب.

ماهو التاريض؟

التأريض هو عبارة توصيل جزء من النظام الكهربائي الى الأرض. خلال العواصف الرعدية تتكون على السحب شحنات استاتيكية. والتي بدورها تسبب تراكم الشحنات المعاكسة على اجسام موجودة في الأرض، الاجسام المعزولة من الأرض لها قابلية أكبر لتجميع شحنات أكثر من الأرض نفسها. في حالة حدوث فرق كبير بين فولتية السماء وفولتية هذه الاجسام فانه سوف يقفز البرق الى هذا الفراغ بين الشحنتين.

تأريض الأنظمة الكهربائية يوفر أربعة أشياء هي:

 1-تفريغ الشحنات المتراكمة على المنظومة الكهربية (او الاجسام) الى الأرض وبالتالي ستقل احتمالية انجذاب البرق لهذه الاجسام او المنظومات.

2-في حالة تعرض المنظومة لضربة برق وتكون شحنة كبيرة فان نظام التأريض يقوم بتوفير مسار امن لتفريغ هذه الشحنة مباشرة الى الأرض وبدون التأثير على الأجهزة الكهربائية.

3-التأريض يوفر حماية من اخطار الفولتيات العالية AC في حالة حدوث أي خلل بالمنظومة الكهربائية.

4-التأريض يوفر حماية من الذبذبات الناتجة من تشغيل الانفرترات، المحركات، أضواء الفلوريسنت وغيرها من الأجهزة، حيث ان هذه الذبذبات قد توثر على أداء بعض الأجهزة الحساسة.

متطلبات التأريض الصحيح بحسب الكود العالمي NEC:

تركيب نظام تأريض صحيح يشمل التالي:

-          اقل طول لسيخ التأريض النحاسي الذي يتم غرسه في الارض غالبا 8 قدم (2.5 متر) للمناطق التي بها رطوبة لا بأس بها (تربة جيدة التوصيل للكهرباء).

-          للبيئات الجافة وخاصة الرملية فانه يتطلب غرس أكثر من سيخ بينهما مسافة 10 (3 متر) قدم على الأقل ويتم ربطهم جميعا بسلك نحاسي رقم #6 (4 ملم تقريبا) او أكبر مع دفن هذا السلك أيضا. مع مراعات استخدام كليبات مخصصة للربط بين السلك والاعمدة النحاسية.

-          في حال كانت الالواح الشمسية بعيدة قليلا من المنزل فانه يتم عمل سيخ او عدة اسياخ تأريض قريبة من الالواح مع دفن سلك التوصيل بينها.

-          مع العلم بان انابيب المياه المعدنية المدفونة تعتبر جيدة التأريض وبالإمكان ربط سلك التأريض لها وباستخدام الكليبات المناسبة فقط (قطع ربط سلك التأريض الى المواسير) وفقط انابيب المار البارد. مع مراعات ان تكون الكليبات من المواد النحاسية او البرونزية الممتازة لان نظام التأريض يكون جيد بحسب أضعف نقطة توصيل فيه.

-          في حالة كانت البيئة صخرية يصعب الحفر العمودي فيها فان يتم دفن افقيا ما لا يقل عن 150 قدم (45 متر) من سلك التأريض النحاسي. وكلما زاد طول اسلاك التأريض كان أفضل حيث يتم دفنها في المناطق الرطبة ما أمكن. الفكرة انه كلما حصلت على توصيل أكثر مع الأرض كان أفضل وخاصة في المناطق المعرضة لعواصف رعدية كثيرة.

-          الحرص على ان يكون طول سلك التأريض الرابط من الالواح اوالأجهزة الالكترونية الأخرى الى سيخ التاريض الأرضي أقصر ما يمكن.

ما يتم ربطه الى نظام التأريض؟

-          يتم تأريض الإطار المعدني للألواح الشمسية مع التأكد من ربط اسلاك التأريض بصواميل وبشكل محكم الى إطار الالواح وكذلك يتم تأريض الهوائيات و توربينات الرياح ان وجدت.

-          تأريض الجانب السالب من المنظومة، ولكن أولا يتم عمل الفحص التالي من اجل التأكد من وجود أي تسرب الى نظام التأريض: باستخدام ملتيميتر في وضعية قياس الامبيرية يتم وضع القطب السالب الى قطب البطارية السالب والقطب الموجب الى سلك التأريض فاذا لم تحصل على اية قراءة او قراءة مقاربة للصفر فهذا جيد وفي مثل هذه الحالة يتم ربط سلك التأريض الى القطب السالب للبطارية.

-          يتم توصي القطب السالب DC في مكان واحد فقط اما في قطب البطارية السالب او نقطة تجميع السالب القريبة من مثلا القاطع او الانفرتر.. لا تقم مطلقا بتأريض القطب السالب الاتي من الالواح الشمسية.

-          تأريض مولد الكهرباء AC وكذلك جسم الانفرتر المعدني وكذلك الاسلاك السالبة للأجهزة الأخرى وذلك للحماية ايضا من الماس الكهربائي ان حدث.

-          ربط الالواح يجب ان يتم بأقل طول سلك ممكن الى سلك التأريض الرئيسي وبالإمكان وضع اسلاك الالواح نفسها داخل مثلا أنبوب معدني موصل مع سلك التأريض وذلك لزيادة الحماية.

-          بالإمكان إضافة قواطع خاصة بالبرق تسمى SURGE PROTECTION DEVICES لمزيد من الحماية الإضافية وخاصة في المناطق كثيفة العواصف البرقية وحيث المناطق الصخرية التي يصعب فيها غرس سيخ التأريض بعمق كافي ويجب ان تكون هذه القواطع مخصصة لأنظمة الطاقة الشمسية (فولتية منخفضة).

المصدر: Conergy.usa

ترجمة م/جمال الحكمي