منظور از حفاظت الکتریکی اقداماتی است که باید در تأسیسات الکتریکی به عمل آورد تا خطرات ناشی از جریان برق سبب صدمه زدن به شخص، دستگاه ها، مصرف کننده ها و سیم های حامل جریان برق نشود. برای جلوگیری از این نوع خطاها باید از انواع حفاظت الکتریکی استفاده کرد. در این مقاله انواع حفاظت الکتریکی را معرفی می کنیم و مهم ترین تجهیزات حفاظتی را بررسی می کنیم که سلامت انسان و دستگاه ها را تضمین می کنند و کاربرد زیادی دارند.
انواع حفاظت الکتریکی
به طور کلی انواع حفاظت الکتریکی شامل موارد زیر می شود:
- حفاظت انسان در برابر برق گرفتگی
- حفاظت مصرف کننده ها و تجهیزات الکتریکی
- حفاظت سیم و کابل
روش های ایجاد حفاظت الکتریکی
برق گرفتگی غیر مستقیم و اتصال به بدنه تجهیزات الکتریکی که حفاظت آن از طریق سیستم ارت انجام می گیرد. برق گرفتگی مستقیم که حفاظت آن توسط کلیدهای محافظ جان RCD و RCCB و کلید آشکار ساز جرقه AFFD انجام می شود.
جریان اضافه بار مدار: اضافه جریانی که علاوه بر جریان نامی در مدار برقرار شود و مدار آسیب نبیند.
جریان اتصال کوتاه : اضافه جریان ناشی از بروز اتصالی با امپدانس بسیار کم بین هادی های برق دار مانند هر یک از فازها یا نول با ارت
اشخاص و تجهیزات الکتریکی باید در برابر اثرات ناشی از هر اضافه جریان و اتصال کوتاهی محافظت شوند. از جمله روش های مورد استفاده در این راستا قطع خودکار تغذیه و یا محدود کردن حداکثر اضافه جریان است.
تجهیزات حفاظت الکتریکی
همه اقلامی که برای تولید انتقال، توزیع و مصرف نیروی برق به کار می آید تجهیزات الکتریکی یا برقی نامیده می شود، مانند: ژنراتورها، ترانسفورماتورها، وسایل حفاظت مانند فیوزها، کلیدهای مینیاتوری، کلیدهای محافظ جان (RCD)، رله های کنترلی مانند رله ارت فالت، رله کنترل فاز و …، وسایل سیم کشی و دستگاه ها و وسایل مصرف کننده نیروی برق.
حفاظت تجهیزات و مصرف کننده های الکتریکی
حفاظت الکتریکی از تجهیزات و مصرف کننده های الکتریکی باید در برابر هرگونه خطای احتمالی هم چون اتصال کوتاه و اضافه جریان صورت پذیرد. به منظور حفاظت تجهیزات به طور معمول قبل از دستگاه و مصرف کننده، تجهیزاتی مانند فیوزها، رله های حرارتی، کلید محافظ موتوری و … در مدار قرار می دهند. در واقع جهت حفاظت تجهیزات و مصرف کننده ها در مقابل اضافه بار از رله های حرارتی و برای حفاظت در مقابل اتصال کوتاه از فیوزهای ذوب شونده یا مغناطیسی استفاده می کنند. هم چنین برای دستگاه ها و مصرف کننده های الکتریکی خانگی از کلیدهای مینیاتوری بهره گرفته می شود که از تجهیزات هم در برابر اضافه بار و هم در مقابل اتصال کوتاه محافظت می کنند.
حفاظت اضافه جریان و اتصال کوتاه توسط بی متال، کلید حرارتی مغناطیسی، فیوز، کلید مینیاتوری، کلید اتوماتیک و کلید هوایی انجام می شود. به طور کلی یک سیستم حفاظتی کلیه قسمت ها از جمله سیم زمین یا هادی حفاظتی (ارت)، هادی اتصال زمین، الکترود زمین، ترمینال اصلی اتصال زمین، تابلوهای توزیع، هادی های هم بندی اصلی و اضافی، تجهیزات و کلیدهای حفاظتی و … را شامل می شود.
انواع خطرهای الکتریکی و روش های جلوگیری
خطرات برق
خطرات جریان الکتریکی را اساساً می توان به چهار قسمت تقسیم کرد:
- حوادث ناشی از جریان جریان الکتریکی بر روی بدن انسان (حادثه جریان)
- سوختگی ناشی از عملکرد قوس های الکتریکی همراه با تشکیل جرقه، قوس شعله یا پلاسما
- آتش سوزی ناشی از اتصال کوتاه، آسیب ناشی از گرم شدن بیش از حد تجهیزات الکتریکی (مثلاً از طریق کابل، سیم پیچ) یا گرم شدن بیش از حد دستگاه های الکتریکی
- احتراق جو انفجاری (به عنوان مثال با سوئیچینگ یا سنگ زنی با دمای بالا در تجهیزات الکتریکی)
محافظت انسان در برابر برق گرفتگی
برق گرفتگی به دو نوع مستقیم و غیر مستقیم تقسیم می شود.
عمده ترین خطرات مرتبط با برق شوک الکتریکی و آتش سوزی است.
شوک الکتریکی هنگامی رخ می دهد که بدن بخشی از مدار الکتریکی می شود یا در صورت تماس فرد با هر دو سیم مدار الکتریکی، یک سیم مدار پر انرژی و زمین یا یک قسمت فلزی باشد.
اثر تماس با هادی برق شدت و اثرات شوک الکتریکی به عوامل مختلفی مانند زیر بستگی دارد:
- مسیر عبور از بدن
- میزان جریان
- مدت زمان قرار گرفتن در معرض
- مرطوب یا خشک بودن پوست
روش های مختلفی برای محافظت از مردم در برابر خطرات ناشی از برق وجود دارد، از جمله:
- عایق بندی
- محافظ زمین
- وسایل محافظ الکتریکی
کاربران آزمایشگاهی با رعایت برخی اقدامات احتیاطی اساسی زیر، می توانند خطرات الکتریکی را به میزان قابل توجهی کاهش دهند:
- سیم کشی تجهیزات را قبل از هر بار استفاده بررسی کنید.
- سیم های خراب را بلافاصله جایگزین کنید.
- هر بار که از تجهیزات الکتریکی استفاده می شود، از روش های کار ایمن استفاده کنید.
- از مکان و نحوه کار با کلیدهای خاموش و یا پانل های قطع کننده مدار مطلع شوید.
- از دستگاه های مرتبط برای خاموش کردن تجهیزات در صورت آتش سوزی یا برق گرفتگی استفاده کنید.
- استفاده از سیم های فرعی را محدود کنید.
- آداپتورهای چند شاخه باید دارای قطع کننده مدار یا فیوز باشند.
- هادی های الکتریکی در معرض نور را پشت سپرها قرار دهید.
(مانند آن هایی که بعضی اوقات با دستگاه های الکتروفورز استفاده می شود) - امکان نشت آب یا مواد شیمیایی بر روی تجهیزات الکتریکی یا نزدیک آن را به حداقل برسانید.
حفاظت از دستگاه های الکتریکی
حفاظت از دستگاه های الکتریکی به سه روش زیر انجام می شود:
- محافظ
- حفاظت الکتریکی توسط سیم زمین
- حفاظت به وسیله فیوز
دستگاه های محافظت از مدار
دستگاه های محافظت از مدار به گونه ای طراحی شده اند که در صورت بروز خطای زمین، اضافه بار یا اتصال کوتاه در سیستم سیم کشی، جریان برق را به طور خودکار محدود یا قطع کنند.
فیوزها و قطع کننده های مدار از گرم شدن بیش از حد سیم ها و اجزای سازنده جلوگیری می کنند که در غیر این صورت ممکن است آتش سوزی ایجاد کنند.
وقتی مدار بیش از حد گرم شود، مدار را قطع می کنند. این محافظت در برابر اضافه بار برای تجهیزاتی که برای مدت طولانی روشن می مانند مانند
همزن، پمپ های خلا، اجاق های خشک کن، واریاک ها و سایر تجهیزات الکتریکی بسیار مفید است.
قطع کننده مدار خطای زمین یا GFCI برای خاموش کردن برق در صورت شناسایی خطای زمین طراحی شده است و کاربر را در برابر شوک الکتریکی احتمالی محافظت می کند.
GFCI به ویژه در نزدیکی حمام ها و مکان های مرطوب بسیار مفید است. از آنجا که GFCI می تواند باعث خاموش شدن غیر منتظره تجهیزات شود، ممکن است برای دستگاه های خاصی مناسب نباشد.
عایق کاری (حفاظت الکتریکی از سیم و کابل)
تمام سیم های برق باید از عایق بندی کافی برای جلوگیری از تماس مستقیم با سیم ها برخوردار باشند.
در آزمایشگاه، بررسی همه طناب ها قبل از هر استفاده بسیار مهم است زیرا مواد شیمیایی خورنده یا حلال ها ممکن است عایق را فرسایش دهند.
سیم های آسیب دیده باید بلافاصله ترمیم یا از سرویس خارج شوند، خصوصاً در محیط های مرطوب مانند اتاق های سرد و نزدیک حمام های آب.
هر یک از شرایط زیر مستلزم این است که کاربر بلافاصله تجهیزات را از سرویس خارج کند:
- هنگام تماس دچار شوک شود (حتی شوک خفیف)
- تولید حرارت غیر عادی
- قوس زدن
- جرقه زدن
قطع کننده مدار حفاظت موتور یا MPCB
قطع کننده های مدار حفاظت موتور نوع خاصی از دستگاه های حفاظت الکتریکی هستند که همانطور که از نام آن ها مشخص است مخصوص موتورهای الکتریکی طراحی شده اند.
موتورهای الکتریکی کاربردهای زیادی دارند و برای راه اندازی دستگاه های مکانیکی از همه نوع استفاده می شوند. بنابراین محافظت مناسب از آن ها با MPCB بسیار مهم است.
- کولرهای گرافیکی پشت بام، چیلرها، کمپرسورها، پمپ های حرارتی و برج های خنک کننده
- فن های استخراج و تزریق و همچنین واحدهای جابجایی هوا
- سیستم های پمپاژ آب
- آسانسور و سایر دستگاه های بالابر
- تسمه های نقاله صنعتی و سایر ماشین آلات مورد استفاده در فرآیند های تولید