برقگرفتگی پدیدهای خطرناک است که نه تنها انسان، بلکه همه موجودات زنده را تهدید میکند. به عنوان یک متخصص برق، وظیفه مهم شما در نظر گرفتن سیستمهای حفاظتی برای جلوگیری از این اتفاق است. به طور کلی، وقتی جریان برق از بدن انسان عبور کند، ما آن را برقگرفتگی مینامیم که میتواند پیامدهای جدی به دنبال داشته باشد. جریان برق و خطرات مرتبط با آن، به عوامل متعددی بستگی دارد که شامل ولتاژ، شدت جریان، زمان تماس، رطوبت و مقاومت بدن میشود. خطرات برق تنها به عبور جریان از بدن انسان محدود نمیشود. هنگام کار با تأسیسات الکتریکی، خطرات دیگری مانند قوس الکتریکی (آرک فلش) و سوختگیهای ناشی از آن نیز وجود دارد که باید مورد توجه قرار گیرد. حوزه حفاظت در صنعت برق بسیار گسترده است و شامل اقدامات ایمنی متعددی برای پیشگیری از حوادث میشود.
حفاظت قسمت های زیادی از جمله موارد زیر را پوشش می دهد:
– محافظت از افراد و حیوانات در برابر برق گرفتگی
– محافظت از تجهیزات در برابر تنش هایی مانند اتصال کوتاه، صاعقه، عدم پایداری شبکه قدرت و …
– حفاظت از تاسیسات و تجهیزات در برابر آسیب دیدگی
– جلوگیری از هدر رفتن محصول
– حفاظت از انسان و محیط زیست در برابر آلودگی، انفجار گازهای سمی و …
– حفاظت از افراد و تجهیزات در برابر سوء استفاده استفاده از اینترلاکها و غیره
حفاظت در برابر تماس مستقیم
برخورد مستقیم با هادیهای برقدار میتواند بسیار خطرناک باشد، به همین دلیل حفاظت در برابر این نوع تماسها بسیار اساسی و پایهای در نظر گرفته میشود. حفاظت در برابر تماس مستقیم با تجهیزات برقدار از اهمیت بالایی برخوردار است، چرا که خطر برقگرفتگی و مرگ را به دنبال دارد. استفاده از بریکرهای نشتی جریان میتواند یک راهکار برای کاهش این خطر باشد، اما تاکید میشود که این سیستمها در تمام تاسیسات قابل استفاده نبوده و عملکرد آنها به نحوه اتصال به هادیهای برقدار بستگی دارد. برای مثال، در صورتی که فردی با هر دو هادی فاز و نول تماس داشته باشد، عملکرد بریکرهای نشتی جریان تضمینشده نبوده و خطر مرگ بسیار بالاست. بنابراین، حفاظت در برابر تماس مستقیم با تجهیزات برقدار یک مسئله حیاتی در صنعت برق است که نیاز به توجه ویژه و راهکارهای ایمنتر دارد.
افزایش ولتاژ، به عنوان مثال در شبکههای فشار متوسط، محدودیتهایی برای استفاده از روشهای حفاظت خاص ایجاد میکند. در عمل، چهار اصل اساسی وجود دارد که برای حفاظت در برابر تماس مستقیم یا محافظت در برابر برقگرفتگی به کار میروند:
1. عایق سازی هادیهای برقدار بهترین مثال برای این بخش کابلهای HV و LV هستند.
2. قراردادن تمام بخشهای برقدار در محفظههای عایق یا محفظههای فلزی زمین شده
3. قرار دادن بخشهای برقدار خارج از محدوده یا دسترسی
4. نصب موانع مانند بخشهایی که در پستهای AIS نصب میشوند.
برای ایمنی افراد در برابر تماس مستقیم اقدامات متعددی را میتوان انجام داد. در ادامه، برای بررسی برخی از آنها با ما همراه باشید.
عایقبندی
پوشاندن قسمتهای برقدار و در معرض تماس، یک روش بدیهی و مؤثر برای حفاظت از افراد در برابر حوادث برقگرفتگی است. این کار با استفاده از عایقها، که موادی با مقاومت الکتریکی بسیار بالا هستند، انجام میشود. در واقع، عایقها بهطور ایدهآل دارای مقاومت بینهایت هستند و بدین ترتیب، جریان الکتریکی را از خود عبور نمیدهند.
عایق، با قرارگیری در مسیر جریان برق، مقاومت بینهایت ایجاد میکند و جریان را به سمت صفر هدایت میکند. این امر خطر برقگرفتگی را به میزان قابل توجهی کاهش میدهد. اگرچه در دنیای واقعی، یافتن عایقی با مقاومت بینهایت غیرممکن است، اما حتی عایقهایی با مقاومت بسیار بالا نیز میتوانند ایمنی را به میزان چشمگیری افزایش دهند.
با گذشت زمان، عایقها تحت تأثیر فشارهای مکانیکی، الکتریکی، حرارتی و همچنین عوامل شیمیایی قرار میگیرند. این عوامل باعث میشوند عایقها دچار پیری و کهنگی شوند و مقاومت خود را از دست بدهند. به عبارت دیگر، عایقها دیگر نمیتوانند مانند روز اول، مقاومت بینهایت یا نزدیک به بینهایت داشته باشند. در نتیجه، جریان الکتریکی در مدار افزایش مییابد و این نشاندهنده کاهش مقاومت عایقی است.
بیشتر بخوانید: چه زمانی برق گرفتگی اتفاق می افتد؟
استفاده از محفظهها
محفظه، یک اصطلاح کلی برای جعبه یا پوششی است که به عنوان بدنه تجهیزات مختلف عمل می کند. این بدنه ها می توانند از بدنه یخچال و مایکروفر در خانه شما تا بدنه تابلوی برق و چراغ در خیابان ها متغیر باشند. اهمیت این محفظه ها در ایمنی است؛ آنها یک مانع فیزیکی بین کاربران و قسمت های برق دار ایجاد می کنند. با این حال، میزان حفاظت آنها می تواند متفاوت باشد و از دو جنبه باید مورد بررسی قرار گیرد.
– از نظر ورود اشیا یا انگشت به داخل محفظه
– از نظر میزان نفوذپذیری رطوبت و مایعات
هنگامی که دستگاهی ساخته میشود، در آزمایشگاهی خاص، آن را از دو جنبه مهم مورد بررسی قرار میدهند تا میزان مقاومت آن در برابر نفوذ اشیا خارجی و رطوبت را تعیین کنند. این رتبهبندی با استفاده از شاخصی به نام حفاظت نفوذپذیری (IP) انجام میشود که از دو عدد تشکیل شده است. اولین عدد در رتبهبندی IP نشاندهنده میزان محافظت دستگاه در برابر نفوذ اجسام جامد مانند دست یا ذرات ریز است. عدد دوم نیز میزان مقاومت دستگاه در برابر رطوبت و مایعات را مشخص میکند. این رتبهبندی به مصرفکنندگان و کاربران کمک میکند تا درک بهتری از میزان مقاومت دستگاه در برابر عوامل خارجی داشته باشند.
مانعگذاری و حصارکشی
برای محافظت از تأسیسات برق در مناطقی که در معرض دسترسی عموم قرار دارند، موانعی ایجاد میشود. این موانع شامل نرده، فنس و حتی سیم خاردار است که هدف از نصب آنها، جلوگیری از نزدیک شدن مردم و دخالت احتمالی آنها در این تأسیسات برقدار است.
به عنوان مثال، دکلهای ۶۳ کیلوولت که از داخل شهر عبور میکنند یا پستهایی که در مقابل معابر عمومی قرار دارند، نیاز به این محافظتها دارند. این اقدامات ایمنی، تضمین میکنند که مردم از خطرات احتمالی ناشی از این تأسیسات در امان بمانند و در عین حال، جریان برق به طور مداوم و بدون وقفه ادامه یابد.
استفاده از RCD
تماس همزمان با فاز و نول میتواند بسیار خطرناک باشد. اگر فردی در چنین شرایطی قرار گیرد و کفش به پا داشته باشد، احتمال برقگرفتگی وجود دارد. کلید RCD یا «حفاظت جریان باقیمانده» میتواند در این شرایط نجاتبخش باشد. این کلید در صورت تماس مستقیم فرد با فاز و اتصال بخش دیگری از بدن وی به زمین، مدار را سریعاً قطع میکند و از بروز حادثه جلوگیری مینماید. بنابراین، کلید RCD یک لایه حفاظتی مهم برای ایمنی الکتریکی فراهم میکند و میتواند تفاوت بین زندگی و مرگ باشد.
حفاظت در برابر تماس غیر مستقیم
حفاظت در برابر تماس غیرمستقیم، که به عنوان حفاظت خطا نیز شناخته میشود، قبلا توضیح داده شده است. تماس غیرمستقیم زمانی رخ میدهد که به دلیل وجود نقص در دستگاه، بدنه آن برقدار شود. تحقیقات نشان دادهاند که جریان کمتر از 30 میلیآمپر که از بدن انسان عبور میکند، بیخطر است. این میزان جریان معادل ولتاژ تماسی حدود 50 ولت است. این بدان معنی است که در صورت بروز خطای فاز به زمین، تأسیسات میتوانند به کار خود ادامه دهند، به شرط اینکه ولتاژ کمتر از 50 ولت باشد.
در صورت بروز خطا و ایجاد ولتاژ تماس بالاتر از 50 ولت، مدار باید بلافاصله قطع شود. مدت زمان قطع ارتباط مستقیم با میزان ولتاژ تماس دارد؛ به این معنی که هرچه ولتاژ بالاتر باشد، باید در مدت زمان کمتری قطع شود. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد ولتاژ تماس در سطوح LV و MV، می توانید به استانداردهای IEC 60364 و IEC 61936 مراجعه کنید که جزئیات کاملی را در این زمینه ارائه می دهند.
احتمال برقگرفتگی به واسطه تماس غیرمستقیم بیشتر از تماس مستقیم است، همانطور که قبلاً نیز ذکر شد. در ادامه، روشهایی برای محافظت از افراد در برابر این نوع از تماسهای الکتریکی خطرناک ارائه میدهیم.
قطع سریع مدار
در صورت بروز اتصال فاز به بدنه، مدار باید به یک سیستم حفاظتی مجهز باشد که بتواند این اتصال کوتاه را تشخیص داده و مدار را سریعاً قطع کند. در سیستم TN، این وظیفه بر عهده تجهیزات حفاظت اضافه جریان است که از سادهترین و اقتصادیترین تجهیزات حفاظتی مانند کلید مینیاتوری (MCB) و فیوز استفاده میکنند.
معمولاً زمان واکنش تجهیزات حفاظتی برای ایفای نقش خود، بسته به نوع دستگاه متفاوت است. برای وسایل برقی دستی و کوچک خانگی یا قابل حمل، این زمان 0.4 ثانیه است، در حالی که برای دستگاههای بزرگتر و نصبشده مانند تابلوهای توزیع و چیلرها، پنج ثانیه زمان نیاز است.
بیشتر بخوانید: تجهیزات حفاظتی برق صنعتی کدامند؟
عایقبندی مضاعف
اگر عایقبندی موتور لباسشویی خراب شود و فاز به بدنه آن نفوذ کند، عواقب متفاوتی به دنبال خواهد داشت. در صورتی که بدنه لباسشویی از جنس رسانای برق مانند فلز باشد، بدنه لباسشویی برقدار میشود و خطر شوک الکتریکی غیرمستقیم ایجاد میشود. از سوی دیگر، اگر بدنه از پلاستیک یا مواد نارسانا ساخته شده باشد، حتی در صورت وجود اتصال الکتریکی، شوک الکتریکی غیرمستقیم رخ نخواهد داد. این تکنیک ایمنی، که به عنوان عایقبندی مضاعف شناخته میشود، یک لایه محافظتی اضافه ایجاد میکند.
نصب در محیطهای غیرهادی
در برخی موارد، تجهیزات الکتریکی با بدنه فلزی در محیطهایی نصب میشوند که کف و گاهی دیوارها با عایق پوشانده شدهاند. حتی اگر اتصال فاز به بدنه رخ دهد، فردی که به طور تصادفی بدنه را لمس کند، در امان خواهد بود و آسیبی نخواهد دید. این روش اجرا ساده و مقرون به صرفهای ندارد و به همین دلیل کمتر مورد استفاده قرار میگیرد.