حفاظت در مقابل جريان نشتي(Residual current) و حفاظت جان

[engeneer_19]

با توجه به خسارت هاي زيادي كه به علت برق گرفتگي و يا آتش سوزي ناشي از جريان نشتي، عارض انسان مي گردد، استفاده از رله هاي نشتي ياب و يا محافظ جان اهميت زيادي پيدا مي كند. براي آشنايي شما دوستان عزيز، تصميم گرفتم كه مطالبي را در اين مورد ارايه نمايم.

دليل استفاده از قطعات حفاظت از جريان نشتي: عبور جريان الكتريكي از وسايل برقي همواره با خطر همراه بوده است. لوازمي كه داراي عايق‌بندي ضعيف و يا سيم‌كشي اشتباه هستند و يا استفاده غير صحيح از آن‌ها مي‌شود مي‌توانند موجب خطرات عمده‌اي مانند آتش سوزي و برق گرفتگي شوند.اتصال‌كوتاه و اضافه‌بار توسط قسمت حرارتي و مغناطيسي كليدهاي مينياتوري محافظت مي‌شوند ولي اين قطعات نمي‌توانند مدارات را در مقابل جريان‌هاي نشتي كه خسارت‌هاي شديدي را ايجاد مي‌كنند، حفاظت نمايند.
جريان نشتي:جريان نشتي اغلب بر اثر از بين رفتن و فرسودگي عايق بين رساناهاي برق‌دار ويا بين رساناي برق‌دار و زمين، ناشي مي‌شود . اين مساله باعث مي‌شود كه جريان الكتريكي از مسير اصلي خود خارج شود كه به دنبال بالا رفتن حرارت مي‌تواند توليد آتش‌سوزي كند. همچنين سطوح مرطوب وآلوده، اين خطر را تشديد مي نمايند. به دنبال بوجود آمدن جريان نشتي،
1- خطر آتش سوزي و صدمه ديدن تجهيزات برقي
2- خطر برق‌گرفتگي تشديد مي‌شود.

1- خطر آتش سوزي ناشي از جريان نشتي:به دنبال بوجود آمدن جريان نشتي، افزايش حرارت ناشي از ازدياد جريان (جريان نشتي + جريان بار) عايق رسانا را مي‌سوزاند و يك رساناي لخت و يا با لايه‌ي نازكي از عايق به جا مي‌گذارد. جريان نشتي كه از اين رسانا عبور مي‌كند توليد جرقه نموده و حرارت ناشي از اين جرقه، رسانا را سوزانده و منجر به آتش سوزي مي شود. در صورتي‌كه سطوح نزديك به اين رسانا آلوده و يا در مجاورت مواد آتش‌زا مانند چوب و غيره باشند آتش سوزي به سرعت گسترش مي‌يابد. 30% از آتش سوزي‌هاي انبار و اماكن مسكوني ناشي از اين آتش سوزي‌هاي الكتريكي مي‌باشند. قابل ذكر است كه تنها 270 ميلي آمپر كافي است تا آتش سوزي بوجود آيد.
2- خطر برق گرفتگي ناشي از جريان نشتي :براي تعريف خطر برق گرفتگي و يا خطرات ناشي از اتصالات برق، احتياج به تعاريف اوليه‌ي زير داريم:
تعريف آستانه
- آستانه‌ي درك و يا آستانه‌ي واكنش: كه براي انسان تقريبا" غير قابل محسوس بوده و به چندين پارامتر بستگي دارد:
الف- ناحيه‌ي تماس: ناحيه‌اي از بدن كه در تماس با جريان برق قرار گرفته باشد.
ب- شرايط تماس : خشكي, رطوبت، فشار و دما
ج- خصوصيات فيزيكي و مقاومت بدن افراد: مقدار متداول براي اين واكنش، 5/0 ميلي آمپر مستقل از زمان فرض شده است .
- آستانه‌ي لرزش : كه آستانه‌ي قابل محسوس براي انسان مي‌باشد و اين آستانه، علاوه بر پارامترهاي موجود در آستانه‌ي درك و واكنش، به پارامترهاي ديگري مانند مقدار و فرم جريان، نيز بستگي دارد. به‌طور متوسط مقدار 10 ميلي آمپر براي آستانه‌ي لرزش فرض مي شود.

- آستانه‌ي انقباض عضلات و حمله قلبي: اين آستانه، علاوه بر اين‌كه به پارامترهاي فيزيولوژيكي از قبيل آناتومي بدن، مقاومت بدن انسان و ... بستگي دارد به پارامترهاي جريان (مقدار و فرم آن) نيز بستگي دارد. به طور مثال، براي شكل موج‌هاي كمتر از 1/0 ثانيه، انقباض عضلات براي مقدار جريان بيشتر از 500 ميلي آمپر رخ مي‌دهد و برعكس اگر مدت زمان عبور جريان از بدن انسان بيشتر باشد با چند ميلي‌آمپر، همان آسيب به بدن انسان مي‌رسد. از اين‌رو‌ اگر مدت زمان عبور جريان و دامنه‌ي آن زياد باشند امكان ايست قلبي وجود دارد.
تاثيرات جريان متناوب :
AC-1) غير قابل محسوس و فاقد واكنش است.
AC-2) قابل محسوس مي‌باشد ولي فاقد اثرات و آسيب فيزيولوژيكي است.
AC-3 (ممكن است اختلالات قابل برگشت در كاركرد و ضربان قلب رخ دهد كه معمولا" به اندام آسيب نمي‌رساند ولي احتمالگرفتگي و انقباض عضلات ماهيچه‌اي و مشكلات تنفسي وجود دارد.
AC-4) احتمال حمله قلبي، ايست تنفسي و سوختگي علاوه بر اثرات حوزه 3 وجود دارد.
C1 : خطر حمله قلبي 5% است.
C2: احتمال وقوع حمله قلبي 50% است
C3: احتمال وقوع حمله قلبي بيش از 50% است.
تاثيرات جريان مستقيم DC :برخلاف جريان متناوب , تنها قطع و وصل جريان مستقيم احساس ميشود و هيچگونه حس ديگري در طول عبور جريان در مرحله آستانه درك احساس نمي شود. تحت شرايطي در مقايسه با جريان متناوب , آستانه واكنش حدود 2 ميلي آمپر در نظر گرفته شده است.
خطر خسارت و آسيب به تجهيزات برقي:در بعضي از سيستم‌هاي earthing ممكن است جريان فاز به بدنه، چندين برابر جريان مجاز برسد و حرارت ناشي از اين جريان زياد، به سيم پيچ موتور و يا مدارهاي مغناطيسي آن صدمه بزند. تماس مستقيم و غير مستقيم :در تماس مستقيم، شخص به طور مستقيم يك سيم برق و يا قسمت برق‌دار يك وسيله‌ي برقي را لمس مي‌كند.
درتماس غير مستقيم، يك شخص، بدنه‌ي فلزي يك دستگاه را كه به طور اتفاقي برق دار شده است، لمس مي‌كند. به طور مثال، اگر مقاومت يك شخص كه روي كف عايق ايستاده است حدود 5 كيلو اهم باشد، اين شخص با تماس با قسمت برق دار با ولتاژ 220 ولت دستگاه، جريان 44 ميلي آمپر از بدنش مي‌گذرد كه اين جريان براي ايست تنفسي و حمله قلبي كافي است.
پارامتر مهم ديگر در برق گرفتگي، ولتاژ تماس يا Uc است. Uc حداكثر ولتاژي است كه خطري براي جان انسان ندارد. اين ولتاژ حدود 50 ولت مي‌باشد.
استفاده از قطعات حفاظت در مقابل جريان نشتي (RCD) :پس از توضيحات ارائه شده در مورد خطرات ناشي از جريان‌هاي نشتي ، لزوم استفاده از قطعاتي احساس مي‌شودكه مدارات ، تجهيزات و از همه مهم‌تر جان انسان را در مقابل اين جريان حفاظت مي‌كنند. وظيفه‌ي كليد محافظ جان، قطع خودكار مدار در مواقع وجود جريان‌هاي نشتي است. در واقع كليدهاي RCD(Residual Current Detector) بر اساس حداكثر جرياني تعريف مي‌شوند كه در بيشترين زمان مي‌تواند از بدن انسان بگذرد و خطر برق گرفتگي نداشته باشد و همين‌طور حداكثر جرياني كه به تجهيزات و وسايل برقي صدمه نزند كه به اين مقدار اصطلاحا" حساسيت كليد محافظ جان گفته مي‌شود(اين مقادير از جدول‌هاي مربوط به تاثيرات جريان متناوب بربدن انسان گرفته شده‌اند).حساسيت كليدهاي RCD با توجه به نوع حفاظت انتخاب مي‌شوند:
- حفاظت انسان در مقابل تماس مستقيم : معمولا" 6 ، 10 و 30 ميلي آمپر در نظر گرفته مي‌شود. ولي به دليل قطع مكرر مدار به هنگام وقوع جريانهاي نشتي 6 و 10 ميلي آمپر ، بيشترين حساسيت مورد استفاده 30 ميلي آمپر است.
- حفاظت انسان در مقابل تماس غير مستقيم : معمولا" 300 و 500 ميلي آمپر در نظر گرفته مي‌شود. اين نوع قطعات به صورت اجباري در سيستمهاي TT و جهت ايمني جانبي در سيستمهاي TN وIT توصيه مي‌شوند.

- حفاظت تجهيزات در مقابل خطر آتش سوزي : معمولا" 300 ميلي آمپر در نظر گرفته شده مي‌شود. عملكرد كليدهاي محافظ جان :عملكرد كليدهاي محافظ جان در 3 بخش مختلف انجام مي‌شود:
1. آشكارسازي جريان نشتي يا قسمت Detection كه وظيفه‌ي رديابي جريان نشتي را برعهده دارد كه اين قسمت توسط يك ترانس جريان (CT) انجام مي شود
.2. اندازه‌گيري جريان نشتي بوجود آمده توسط يك رله كه جريان نشتي در مدار را با جريان حد كه همان حساسيت كليد و يا آستانه قطع است، مقايسه مي‌كند.

3. واحد قطع مدار يا Tripping ، در اين قسمت اگر جريان نشتي اندازه گيري شده، بيشتر از حساسيت كليد محافظ جان باشد، مدار قطع مي‌شود.
DC-1: معمولا" فاقد واكنش مي‌باشد, وقتي كه جريان قطع و وصل مي‌شود، درد و سوزش كمي بروز مي‌كند
DC-2: معمولا" فاقد اثرات و آسيب فيزيولوژيكي است.
DC-3: ممكن است اختلالات قابل برگشت در كاركرد و ضربان قلب رخ دهد كه معمولا به اندام آسيب نمي‌رساند. ولي احتمالگرفتگي و انقباض عضلات ماهيچه‌اي و مشكلات تنفسي وجود دارد.
DC-4: احتمال حمله قلبي، ايست تنفسي و سوختگي علاوه بر اثرات حوزه‌ي 3 وجود دارد
.C1: خطر حمله قلبي 5% است
.C2: احتمال وقوع حمله قلبي 50% است
.C3: احتمال وقوع حمله قلبي بيش از 50% است. لازم به ذكر است كه ارقام مربوط به اثرات جريان در مسير دست چپ تا دو پا در نظر گرفته شده است.