جریان نشتی و حفاظت در مقابل آن

1- خطر آتش سوزی ناشی از جریان نشتی:

به دنبال بوجود آمدن جریان نشتی، افزایش حرارت ناشی از ازدیاد جریان (جریان نشتی + جریان بار) عایق رسانا را می‌سوزاند و یک رسانای لخت و یا با لایه‌ی نازکی از عایق به جا می‌گذارد. جریان نشتی که از این رسانا عبور می‌کند تولید جرقه نموده و حرارت ناشی از این جرقه، رسانا را سوزانده و منجر به آتش سوزی می شود. در صورتی‌که سطوح نزدیک به این رسانا آلوده و یا در مجاورت مواد آتش‌زا مانند چوب و غیره باشند آتش سوزی به سرعت گسترش می‌یابد. 30% از آتش سوزی‌های انبار و اماکن مسکونی ناشی از این آتش سوزی‌های الکتریکی می‌باشند. قابل ذکر است که تنها 270 میلی آمپر کافی است تا آتش سوزی بوجود آید.

 

2- خطر برق گرفتگی ناشی از جریان نشتی :

برای تعریف خطر برق گرفتگی و یا خطرات ناشی از اتصالات برق، احتیاج به تعاریف اولیه‌ی زیر داریم:

 

تعریف آستانه :

 

- آستانه‌ی درک و یا آستانه‌ی واکنش: که برای انسان تقریبا" غیر قابل محسوس بوده و به چندین پارامتر بستگی دارد:

 الف- ناحیه‌ی تماس: ناحیه‌ای از بدن که در تماس با جریان برق قرار گرفته باشد.

 ب- شرایط تماس : خشکی, رطوبت، فشار و دما

 ج- خصوصیات فیزیکی و مقاومت بدن افراد: مقدار متداول برای این واکنش، 5/0 میلی آمپر مستقل از زمان فرض شده است .

 

- آستانه‌ی لرزش : که آستانه‌ی قابل محسوس برای انسان می‌باشد و این آستانه، علاوه بر پارامترهای موجود در آستانه‌ی درک و واکنش، به پارامترهای دیگری مانند مقدار و فرم جریان، نیز بستگی دارد. به‌طور متوسط مقدار 10 میلی آمپر برای آستانه‌ی لرزش فرض می شود.

 

- آستانه‌ی انقباض عضلات و حمله قلبی: این آستانه، علاوه بر این‌که به پارامترهای فیزیولوژیکی از قبیل آناتومی بدن، مقاومت بدن انسان و ... بستگی دارد به پارامترهای جریان (مقدار و فرم آن) نیز بستگی دارد. به طور مثال، برای شکل موج‌های کمتر از 1/0 ثانیه، انقباض عضلات برای مقدار جریان بیشتر از 500 میلی آمپر رخ می‌دهد و برعکس اگر مدت زمان عبور جریان از بدن انسان بیشتر باشد با چند میلی‌آمپر، همان آسیب به بدن انسان می‌رسد. از این‌رو‌ اگر مدت زمان عبور جریان و دامنه‌ی آن زیاد باشند امکان ایست قلبی وجود دارد.

 

تاثیرات جریان متناوب :

AC-1) غیر قابل محسوس و فاقد واکنش است.

AC-2) قابل محسوس می‌باشد ولی فاقد اثرات و آسیب فیزیولوژیکی است.

AC-3 (ممکن است اختلالات قابل برگشت در کارکرد و ضربان قلب رخ دهد که معمولا" به اندام آسیب نمی‌رساند ولی احتمالگرفتگی و انقباض عضلات ماهیچه‌ای و مشکلات تنفسی وجود دارد.

AC-4) احتمال حمله قلبی، ایست تنفسی و سوختگی علاوه بر اثرات حوزه 3 وجود دارد.

C1: خطر حمله قلبی 5% است.

C2: احتمال وقوع حمله قلبی 50% است.

C3: احتمال وقوع حمله قلبی بیش از 50% است.

  

تاثیرات جریان مستقیم DC :

برخلاف جریان متناوب , تنها قطع و وصل جریان مستقیم احساس میشود و هیچگونه حس دیگری در طول عبور جریان در مرحله آستانه درک احساس نمی شود. تحت شرایطی در مقایسه با جریان متناوب , آستانه واکنش حدود 2 میلی آمپر در نظر گرفته شده است.

 

خطر خسارت و آسیب به تجهیزات برقی:

در بعضی از سیستم‌های earthing ممکن است جریان فاز به بدنه، چندین برابر جریان مجاز برسد و حرارت ناشی از این جریان زیاد، به سیم پیچ موتور و یا مدارهای مغناطیسی آن صدمه بزند.

 

تماس مستقیم و غیر مستقیم :

در تماس مستقیم، شخص به طور مستقیم یک سیم برق و یا قسمت برق‌دار یک وسیله‌ی برقی را لمس می‌کند.

 

درتماس غیر مستقیم،  یک شخص، بدنه‌ی فلزی یک دستگاه را که به طور اتفاقی برق دار شده است، لمس می‌کند.

 

به طور مثال، اگر مقاومت یک شخص که روی کف عایق ایستاده است حدود 5 کیلو اهم باشد، این شخص با تماس با قسمت برق دار  با ولتاژ 220 ولت دستگاه، جریان 44 میلی آمپر از بدنش می‌گذرد که این جریان برای ایست تنفسی و حمله قلبی کافی است.

پارامتر مهم دیگر در برق گرفتگی، ولتاژ تماس یا Uc  است.  Uc حداکثر ولتاژی است که خطری برای جان انسان ندارد. این ولتاژ حدود 50 ولت می‌باشد.

 

استفاده از قطعات حفاظت در مقابل جریان نشتی (RCD) :

پس از توضیحات ارائه شده در مورد خطرات ناشی از جریان‌های نشتی ، لزوم استفاده از قطعاتی احساس می‌شودکه مدارات ، تجهیزات و از همه مهم‌تر جان انسان را در مقابل این جریان حفاظت می‌کنند. وظیفه‌ی کلید محافظ جان، قطع خودکار مدار در مواقع وجود جریان‌های نشتی است. در واقع کلیدهای RCD(Residual Current Detector) بر اساس حداکثر جریانی تعریف می‌شوند که در بیشترین زمان می‌تواند از بدن انسان بگذرد و خطر برق گرفتگی نداشته باشد و همین‌طور حداکثر جریانی که به تجهیزات و وسایل برقی صدمه نزند که به این مقدار اصطلاحا" حساسیت کلید محافظ جان گفته می‌شود(این مقادیر از جدول‌های مربوط به تاثیرات جریان متناوب بربدن انسان گرفته شده‌اند).

حساسیت کلیدهای RCD با توجه به نوع حفاظت انتخاب می‌شوند:

-         حفاظت انسان در مقابل تماس مستقیم : معمولا" 6 ، 10 و 30 میلی آمپر در نظر گرفته می‌شود. ولی به‌ دلیل قطع مکرر مدار به هنگام وقوع جریانهای نشتی 6 و 10 میلی آمپر ، بیشترین حساسیت مورد استفاده 30 میلی آمپر است.

 

-         حفاظت انسان در مقابل تماس غیر مستقیم : معمولا" 300 و 500 میلی آمپر در نظر گرفته می‌شود. این نوع قطعات به صورت اجباری در سیستمهای TT و جهت ایمنی جانبی در سیستمهای TN وIT توصیه می‌شوند.

-         حفاظت تجهیزات در مقابل خطر آتش سوزی : معمولا" 300 میلی آمپر در نظر گرفته شده می‌شود.

عملکرد کلیدهای محافظ جان :

عملکرد کلیدهای محافظ جان در 3 بخش مختلف انجام می‌شود

1. آشکارسازی جریان نشتی یا قسمت Detection  که وظیفه‌ی ردیابی جریان نشتی را برعهده دارد که این قسمت توسط یک ترانس جریان (CT) انجام می شود.

2. اندازه‌گیری جریان نشتی بوجود آمده توسط یک رله که جریان نشتی در مدار را با جریان حد که همان حساسیت کلید و یا آستانه قطع است، مقایسه می‌کند.

3. واحد قطع مدار یا Tripping ، در این قسمت اگر جریان نشتی اندازه گیری شده، بیشتر از حساسیت کلید محافظ جان باشد، مدار قطع می‌شود.

DC-1: معمولا" فاقد واکنش می‌باشد, وقتی که جریان قطع و وصل می‌شود، درد و سوزش کمی بروز می‌کند.

DC-2:  معمولا" فاقد اثرات و آسیب فیزیولوژیکی است.

DC-3: ممکن است اختلالات قابل برگشت در کارکرد و ضربان قلب رخ دهد که معمولا به اندام آسیب نمی‌رساند. ولی احتمالگرفتگی و انقباض عضلات ماهیچه‌ای و مشکلات تنفسی وجود دارد.

DC-4: احتمال حمله قلبی، ایست تنفسی و سوختگی علاوه بر اثرات حوزه‌ی 3 وجود دارد.

C1: خطر حمله قلبی 5% است.

C2: احتمال وقوع حمله قلبی 50% است.

C3: احتمال وقوع حمله قلبی بیش از 50% است.

لازم به ذکر است که ارقام مربوط به اثرات جریان در مسیر دست چپ تا دو پا در نظر گرفته شده است.