اصول ایمنی در برق و تجهیزات آن
ایمنی در برق
ایمنی در برق یک موضوع مهم هنگام طراحی؛ مونتاژ، راه اندازی و کار در تاسیسات الکتریکی است. ایمنی در زمینه تاسیسات برقی بسیار گسترده بوده و مسائل زیادی را در شرایط مختلف پوشش می دهد. به عنوان مثال هنگام طراحی تاسیسات شما باید موارد مهمی مانند قدرت اتصال کوتاه، روپوش های تابلو برق، پارتیشن بندی ها، محل خروج آرک یا دریچه های انفجار، کف پوش های عایق، درب ها، ارت، هم بندی و غیره را در نظر بگیرید. این آیتم ها باعث افزایش ایمنی و تاب آوری تابلو و تاسیسات هنگام رخ دادن خطا می شود.
رعایت موارد فوق به همراه استفاده از لوازم ایمنی فردی می تواند تا حد بسیار زیادی از حوادث جلوگیری کند. ترکیب این موارد حتی هنگام رخ دادن خطا می تواند پیامدهای آن را کاهش دهد. برای درک بهتر ایمنی برق تصور کنید یک بریکر هنگام وصل منفجر شود. در صورتی که تابلو دارای استحکام مناسب و روبندهای صحیح به همراه مسیر خروج آرک باشد تا حد زیادی از نیروی انفجار به بیرون منتقل خواهد شد. از طرفی لوازم ایمنی فردی مانند لباس مناسب، دستکش و شیلد صورت می تواند از برقگرفتگی و سوختگی های ناشی از آرک جلوگیری کند. در این حالت حتی اگر آرک از تابلو خارج شود نمی تواند صدمات زیادی به شما وارد کند. لطفا قبل از پرداختن به ایمنی در برق مقاله ی آرک یا قوس الکتریکی را مطالعه کنید. در این مقاله با شدت قوس، لباس مناسب و زون بندی های خطر آشنا خواهید شد.
تجهیزات ایمنی برق
هدف اصلی ایمنی در برق جلوگیری از برقگرفتگی و سوختگی های ناشی از آرک فلش است. به منظور افزایش ایمنی و کاهش خطرات باید از تجهیزات ایمنی فردی و گروهی استفاده شود. تجهیزات ایمنی فردی تا حد زیادی باعث کاهش خطرات شده و تضمین کننده ی سلامت شما خواهد بود. بخش مهمی از ایمنی مربوط به تجهیزات ایمنی برق و روش استفاده از آن ها می شود. در نظر داشته باشید که تجهیزات ایمنی با توجه به نوع کار و شرایط آن تعیین می شود. به عنوان مثال از لوازم ایمنی فردی جهت کار در ارتفاع می توان به دستکش، کلاه، کفش، کمربند و غیره اشاره کرد. برخی از این تجهیزات در شرایط دیگر مانند کار در پست های زمینی تغییر می کنند. به عنوان مثال هنگام کار در یک پست برق نیازی به کمربند نبوده و به جای آن از چهارپایه یا پتوی عایق استفاده می شود. لوازم ایمنی فردی بسیار گسترده بوده و در این مقاله تنها به موارد مهم جهت کار در تاسیسات الکتریکی اشاره می کنیم.
توصیه می شود قبل از هر کاری در تاسیسات الکتریکی به دنبال قوانین منطقه ای در خصوص ایمنی در برق باشید. این اطلاعات از طریق واحدهای ایمنی یا HSE مشخص شده و رعایت آن ها الزامی است. واحدهای ایمنی در شرکت های بزرگ مشخص کننده ی نوع و روش استفاده از لوازم ایمنی فردی و گروه هستند. گاهی اوقات در پروه های شخصی یا شرکت های کوچک واحدهای ایمنی وجود ندارد. در چنین شرایطی شما مسئول حفظ ایمنی تیم خود بوده و باید لوازم کافی و مناسب جهت کار در تاسیسات الکتریکی را تهیه کنید.
ایمنی در برق تنها مربوط به لوازم ایمنی نشده و شامل مهارت هایی در خصوص برخورد با حادثه نیز می شود. به عنوان مثال هنگام رخ دادن آرک فلش، برقگرفتگی، آتش سوزی و غیره باید عکس العمل های مناسبی داشته باشیم. از مهم ترین این موارد می توان به جدا کردن فرد یا افراد از قسمت های برق دار، کمک های اولیه، ایمن کردن محیط و غیره اشاره کرد. توصیه می شود دوره های کمک های اولیه و ایمنی را در گروه های معتبر مانند هلال احمر فرا بگیرید.
کار در تاسیسات برقدار
کار در تاسیسات الکتریکی به دو گروه کلی سرد و گرم تقسیم میشود. روش سرد به معنی کار در سیستم بیبرق شده است. بیبرق کردن تاسیسات با توجه به نوع مدار و سطح ولتاژ می تواند الزامات متفاوتی داشته باشد. بهعنوانمثال در شبکههای توزیع یا فشار متوسط ابتدا جریان برق قطع میشود. در مرحلهی دوم تست بیبرقی انجام شده و در نهایت اتصال زمین روی تاسیسات دایر میشود. گام های بعدی قبل از شروع کار می تواند محصور کردن محیط، صدور اجازه کار و غیره باشد.
در نظر داشته باشید که برای انجام هر کاری در تاسیسات الکتریکی از بیبرقی کامل استفاده نمیکنند. برخی از فعالیتها در تاسیسات الکتریکی بهصورت گرم انجام می شود. روش گرم و یا کار در تاسیسات برقدار به معنی این است که فعالیتهای ما موجب خاموشی سیستم نخواهد شد. این کار علاوه بر رعایت موارد ایمنی نیاز به ابزارآلات خاصی نیز دارد.
برای مشخص کردن تجهیزاتی که میتوان از آنها در تاسیسات برقدار استفاده کرد از علامت مثلث دوتایی استفاده میشود. طبق استاندارد IEC 60417-5216 وجود علامت مثلث دوتایی روی لوازم و ابزارها به این معناست که آنها برای کار در تاسیسات برقدار طراحی شدهاند. در کنار این علامت شماره استانداردهایی از IEC یا EN نیز درج میشود. استفاده از لوازم ایمنی و ابزارهای عایق تنها مربوط به کار گرم نشده و در شرایط سرد نیز می تواند خطرات را کاهش دهد. همواره در مدارهای بی برق خطرات پنهان مانند شارژ شدن قسمت های بی برق، تجمع الکتریسته ی ساکن، برق دار شدن اشتباه مدار و غیره وجود دارد. رعایت نکات ایمنی برق حتی هنگام کار در تاسیسات سرد نیز الزامی است.
دستکش عایق برق
استفاده از دستکش هنگام کار با تاسیسات الکتریکی الزامی است. هنگام تهیه ی دستکش باید به مسائل زیادی مانند کلاس، جنس، تاریخ و غیره توجه کنیم. علامت مثلث دوتایی روی دستکش ها نشاندهندهی مناسب بودن آنها برای کار با تجهیزات برقدار میباشد. مشخصات این دستکشها با استاندارد IEC 60903 منطبق بوده و جهت جلوگیری از برقگرفتگی و حفاظت در برابر اثرات آرک فلش استفاده می شوند. نوع دستکش با توجه به سطح ولتاژ، میزان انرژی حاصل از آرک فلش، شرایط مکانیکی و شیمیایی انتخاب میشود. طبق این استاندارد دستکش کار شامل دو نوع لاتکس و کامپوزیت میباشد.
دستکش لاتکس Latex با عملکرد عایقی بالا بوده و برای محافظت های مکانیکی باید همراه با دستکش های چرم استفاده شود. دستکش کامپوزیت Composite یا مرکب که به دستکش رویی نیاز نداشته و محافظت بالایی در برابر پارگی و سوراخ شدن دارد.
اولین نکته هنگام کار با تجهیزات برقدار، جلوگیری از عبور جریان از بدن یا شوک الکتریکی است. برای این کار دستکش باید قدرت عایقی مناسب و حتی بیشتر از ولتاژ تجهیزات را داشته باشد. دستکشها در استانداردهای مختلف بر اساس سطح ولتاژ عایقی، کلاسبندی می شوند. جهت انتخاب دستکش مناسب به کلاسهای درج شده در جدول زیر توجه کنید.
کلاس | AC | DC |
00 | 500 ولت موثر | 750 ولت |
0 | 1000 ولت موثر | 1500 ولت |
1 | 7500 ولت موثر | 11250 ولت |
2 | 17000 ولت موثر | 25500 ولت |
3 | 26500 ولت موثر | 39750 ولت |
4 | 36000 ولت موثر | 54000 ولت |
دستکشهای عایق تا حدی در برابر عوامل زیستمحیطی نیز مقاوم هستند. طبق جدول زیر مقاومت آنها در برابر مواد مختلف با حروف انگلیسی مشخص میشود. لازم به ذکر است که دستهی R ترکیبی از دستههای A, H, Z بوده و هر ترکیبی از دستهها ممکن است استفاده شود.
دسته بندی | A | H | Z | R | C |
مقاوم در برابر | اسید | روغن | اوزون | اسید، روغن، اوزون | دماهای بسیار پایین |
معمولا مشخصات مهم یک دستکش روی آن درج میشود. مفهوم برخی از علائم در تصویر زیر نمایش داده شده است.
کفش عایق برق
استفاده از کفش عایق برق یکی دیگر از روش های افزایش مقاومت بدن است. افزایش مقاومت بدن باعث کاهش جریان عبوری و آثار مخرب آن خواهد شد. تاکید می شود که کفش عایق باید متناسب با محیط کار و ولتاژ مدار انتخاب شود. در نظر داشته باشید که ترکیب کفش عایق و دستکش عایق تاحد زیادی می تواند از شوک الکتریکی جلوگیری کند. به منظور حفظ ایمنی توصیه می شود که کفش و دستکش عایق به همراه لباس های مقاوم در برابر آرک استفاده شوند.
چهارپایه عایق
هنگام کار با تجهیزات الکتریکی می توان از چهار پایه عایق استفاده کرد. چهار پایه ی عایق نیز به منظور افزایش هرچه بیشتر مقاومت مسیر و کاهش خطر عبور جریان از بدن است. با استفاده از دستکش، کفش عایق و چهار پایه ی عایق میزان مقاومت بدن انسان به صورت قابل ملاحظه ای افزایش پیدا می کند. در نظر داشته باشید که برخی از این تجهیزات فقط به منظور جلوگیری از شوک الکتریکی در برخورد تصادفی با هادی های برقدار بوده و با تجهیزات خط گرم متفاوت هستند. در تصویر زیر چند نمونه از چهارپایه های عایق را مشاهده می کنید. از این موارد بیشتر هنگام کار با سوئیچگیرهای فشار متوسط استفاده می شود.
کفپوش عایق
کفپوش عایق یکی دیگر از موارد اضافه کننده ی مقاومت بدن انسان است. این کفپوش از جنس عایق ساخته شده و در مدل های ثابت و قابل حمل وجود دارد. کفپوش های ثابت را می توانید در پست های برق و مقابل درب تابلوها یا ماشین آلات مشاهده کنید. این کفپوش ها به منظور کاهش خطر شوک در محل کار تجهیزات الکتریکی نصب می شوند. کفپوش های قابل عمل جزئی از لوازم ایمنی فردی محسوب می شود. این مدل برای افرادی مناسب است که در تاسیسات مختلف و محل های متنوع کار می کنند. به عنوان مثال سیم بان های شاغل در شرکت های توزیع باید از کفپوش عایق قابل حمل استفاده کنند. در برخی موارد این تجهیز با عنوان پتوی عایق نیز شناخته می شود.
ابزارهای دستی و لوازم ایمنی برق
یکی دیگر از موارد مهم ایمنی در برق مربوط به ابزارها می شود. ابزارهای دستی که جهت کار در تاسیسات برقدار مورد استفاده قرار میگیرند باید عایق مناسبی داشته باشند. وجود عایق بهمنظور جلوگیری از بروز شوک الکتریکی و ایجاد اتصال کوتاه ناخواسته هنگام کار است. برای مشخص کردن این ابزارها نیز از علامت مثلث دوتایی استفاده میشود. وجود این علامت به معنی مناسب بودن ابزار برای کار در تاسیسات برقدار با ولتاژ نامی 1000 V ac و 1500 V dc میباشد. روی ابزارها و در کنار علامت مثلث دوتایی کد استاندارد IEC 60900 درج میشود. درج این کد به معنی این است که تولید و تست ابزار منطبق با استاندارد IEC بوده است.
لاک اوت و تگ اوت (Lockout–tagout) یا قفل ایمنی برق
همانطور که شرح داده شده؛ کار گرم در تاسیسات الکتریکی به معنی عدم قطع برق است. در این روش از تجهیزات و شیوه های خاصی استفاده می شود تا تعمیرات، نوسازی، جایگزینی تجهیزات و غیره بدون اختلال در کار عادی مصرف کنندگان انجام شود. در ولتاژ های بالا این کار توجیه اقتصادی دارد زیرا قطع برق در این شرایط می تواند هزینه های مستقیم و غیر مستقیم زیادی داشته باشد. با توجه به اولویت و سطح ولتاژ شبکه می توان بسیاری از کارها را به صورت سرد انجام داد. عبارت کار سرد در تاسیسات الکتریکی به معنی قطع برق به صورت کامل است. در این روش ابتدا جریان و ولتاژ قطع شده و در ادامه تست های روتین انجام می شود. پس از انجام تست های بی برقی و شناسایی قسمت های بی برق شده باید از اتصال زمین استفاده شود. اتصال زمین قسمت های بی برق حین کار به منظور جلوگیری از خطرات نامشخص است. برخی از این خطرات شامل وصل بدون هماهنگی، شارژ مدار و غیره هستند. موارد بی برقی، تست، محصور کردن کار، اتصال زمین و غیره از جمله موارد مهمی هستند که توسط واحدهای ایمنی آموزش داده می شوند.
صدور مجوز کار
بعد از انجام کلیه ی مراحل بی برقی و تست باید برای شخص یا اشخاصی که روی تاسیسات کار می کنند مجوز هایی صادر شود. این مجوز ها با توجه به وسعت و نوع شبکه می تواند متفاوت باشد. به عنوان مثال در تاسیسات داخلی شرکت های بزرگ، در شبکه های تحت پوشش شرکت های توزیع، برق منطقه ای و غیره این مجوز ها با هماهنگی کامل صورت می گیرد. این هماهنگی به معنی این است که دیگر افراد مسئول در جریان کار شما قرار خواهند گرفت. در مجوز ها دقیقا مشخص می شود که جریان برق از چه محل هایی قطع شده و اتصالات ایمنی در کدام نقطه ها دایر شده اند. این مجوز ها شامل مشخصات اشخاص، نوع کار و مدت زمان آن ها نیز می شود.
وصل بدون هماهنگی برق
صدور مجوز ها ممکن است در تاسیسات داخلی شرکت ها جدی گرفته نشده و یا اصلا انجام نشود. در این صورت نمی توان تمام افراد شاغل در یک کارخانه را از حضور افراد تعمیر کار و محل دقیق کار آن ها مطلع کرد. در بسیاری از اوقات محل قطع برق با محل کار شما فاصله داشته و نمی توانید به صورت مستقیم درگاه ورودی برق یا کلیدهای اصلی را مشاهده کنید. در این صورت ممکن است شخصی بعد از شما وارد تاسیسات شده و بدون هماهنگی اقدام به وصل جریان برق کند.
وصل جریان برق بدون هماهنگی می تواند صدمات جبران ناپذیری مانند سوختگی های شدید، برق گرفتگی و حتی مرگ شود. برای رفع این مشکل چه راه حلی وجود دارد؟
جهت مطالعه ده ها مقاله ی تخصصی دیگر، بخش مقالات آموزش مدار فرمان را مشاهده کنید.
لاک اوت و تگ اوت
برای جلوگیری از وصل بدون هماهنگی جریان برق از روشی تحت عنوان قفل و نشانه گذاری یا Lockout Tagout استفاده می شود. در این روش روی تجهیزات قطع کننده ی جریان از قفل های ایمنی برق و برچسب های هشدار دهنده استفاده می شود. قطع کننده های اصلی شامل بریکرها و کلیدها دارای زبانه هایی برای قفل گذاری هستند. در اغلب موارد می توان از یک قفل آویز به منظور جلوگیری از وصل این تجهیزات استفاده کرد. به عبارت ساده تر شرکت های سازنده در بسیاری از کلیدهای قدرت امکانات قفل گذاری را در نظر گرفته اند. با این کار شما می توانید کلید را فقط در وضعیت قطع، قفل کنید.
استفاده از خاصیت لاک گذاری در کلیدها معمولا فقط به یک قفل آویز معمولی نیاز داشته و به سادگی انجام می شود. در برخی از کلیدها زبانه هایی وجود دارد که به منظور قفل گذاری باید جابجا شوند. به عنوان مثال در تصویر زیر یک کلید قطع بار سوکومک را مشاهده می کنید. در دسته ی این کلید یک زبانه ی فلزی وجود داشته که باید از آن خارج شود. این زبانه تنها در وضعیت قطع کلید خارج شده و امکان قفل گذاری را ایجاد می کند. معمولا در کلیدهای قدرت فضایی برای استفاده از چند قفل در نظر گرفته می شود. این روش به منظور امکان استفاده از چند قفل برای اکیپ های مختلف است. هر اکیپ یک قفل ایمنی داشته و تا پایان کار کلید آن را نزد خود نگهداری می کند.
در تجهیزات پیچیده تر و سیستم هایی که امکان نصب قفل آویز به صورت مستقیم در نظر گرفته نشده، می توان از ابزار و تجهیزات خاصی استفاده کرد. به عنوان مثال در تصاویر زیر استفاده از تجهیزات لاک اوت روی بریکرهای مینیاتوری، شیرهای آب، گاز و غیره را مشاهده می کنید. توصیه می شود به همراه موارد قفل کننده از تگ اوت نیز استفاده کنید. تگ اوت یک کارت یا برچسب بوده که حاوی اطلاعات شما است. این اطلاعات مانند شماره همراه و محل کار شما می تواند تا حد زیادی در هماهنگی ها استفاده شود. تاکید می شود که لاک اوت و تگ اوت تنها به جهت جلوگیری از وصل بدون هماهنگی برق بوده و باید موارد دیگر ایمنی در برق رعایت شوند. اتصال زمین در هر شرایطی می تواند از خطرات بعدی جلوگیری کند. در ضمن در برخی از شرایط می توان با برداشتن فیوزها یا باز کردن دسته ی کلیدها از وصل بدون هماهنگی جلوگیری کرد.
ایمنی در دستگاههای اندازهگیری الکتریکی
از دستگاه های اندازه گیری اغلب در تاسیسات گرم استفاده می شود. به عنوان مثال اندازه گیری جریان و ولتاژ مدار همواره در شرایط برقداری سیستم انجام خواهد شد. از طرفی ممکن است از دستگاه های اندازه گیری جهت تست بی برقی مدار نیز استفاده شود. با توجه به نرخ بالای استفاده از دستگاه های تست و اندازه گیری باید مسائل ایمنی مربوط به آن ها را جدی بگیریم. انتخاب یک دستگاه اندازهگیری مناسب مانند انتخاب یک کلاه ایمنی برای موتورسواری است. برای این کار باید به نکات ایمنی، محیط استفاده و مفهوم علائم درج شده روی دستگاهها توجه کرد. شما بهعنوان یک متخصص برق باید پاسخ این سوالها را بدانید:
- آیا انتخاب یک ولتمتر با میزان ولتاژ اندازهگیری بالا کافی است؟
- هنگام اندازهگیری یک ولتاژ نامشخص توصیه میشود که رنج ولتاژ دستگاه را روی حداکثر قرار دهید. این کار از حوادث انتخاب اشتباه دستگاه جلوگیری میکند؟
- عبارت CAT و اعداد کنار آن به چه معنی هستند؟
- علامت دو مربع یا دیگر علائم کلاس های عایقی روی برخی از دستگاه ها چه مفهمومی دارند؟
- چه خطراتی حین اندازهگیری ما را تهدید میکند؟
- تغییرات شدید ولتاژ یا همان ولتاژهای گذرا چیست؟
- قوس الکتریکی و خطرات آن چیست؟
در ادامه تمام تعاریف و علائم ایمنی و مهم درج شده روی لوازم اندازهگیری بررسی خواهد شد. در تصویر برخی از این علائم مانند مربع ها، CAT، ولتاژ و غیره را مشاهده می کنید.
ولتاژ گذرا چیست؟
ولتاژ گذرا یا High-Voltage Spike or Transient مربوط به تغییر شدید ولتاژ در یک زمان بسیار کوتاه است. میزان ولتاژ ممکن است در این تغییرات تا چند هزار ولت افزایش پیدا کند ولی زمان آن بسیار کوتاه و در حد میکروثانیه است. با توجه به پیچیدگی های سیستم های توزیع نیروی برق احتمال رخ دادن اضافه ولتاژهای گذرا نیز به شدت افزایش پیدا کرده است. موتورها؛ خازنها؛ مبدلهای توان مانند درایوها و غیره میتوانند منبع تولید اضافه ولتاژهای گذرا باشند. برخورد صاعقه با خطوط هوایی نیز میتواند باعث ایجاد ولتاژهای گذرای بسیار شدیدی شود.
در اینجا یک سوال اساسی مطرح میشود: چرا ولتاژ گذرا در دستگاه اندازهگیری مهم است؟
مقدار اضافه ولتاژهای گذرا در انواع مدارهای فشار ضعیف ممکن است تا چند هزار ولت برسد. در هر لحظه از اندازهگیری الکتریکی ممکن است این اضافه ولتاژها رخ دهند. اضافه ولتاژ یک خطای غیر قابل دیدن و فوقالعاده خطرناک است. شما برای ایمنی حین کار با دستگاه اندازه گیری به یک حاشیهی امن ولتاژ نیاز دارید. این حاشیه با انتخاب رنج ولتاژ بیشتر روی دستگاه ایجاد نمیشود. در واقع حداکثر مقدار ولتاژ قابل اندازه گیری دستگاه، بیانکنندهی استقامت آن در برابر اضافه ولتاژهای گذرا نیست.
در حفاظت مدار داخلی دستگاه اندازهگیری، تنها مسئله ی مهم مقدار ماکزیمم ولتاژ در حالت پایدار نیست. نکتهی مهم ترکیب مقدار ولتاژ در حالت دائم و مقدار آن در حالتهای گذرا است. حفاظت در برابر ولتاژ گذرا امری حیاتی بوده و برای ایمنی در برق روی آن تاکید می شود. وقتی ولتاژهای گذرا به مدارهای قدرت میرسند، میتوانند بسیار خطرناکتر باشند. این مدارها دارای جریان بالا یا قدرت اتصال کوتاه شدیدی هستند. اگر ولتاژ گذرا در مدارهای قدرت باعث ایجاد آرک شود؛ جریان بالا میتواند باعث تداوم آن گردد. آرک نوعی انفجار است که باعث ایجاد پلاسما و هادی شدن هوای اطراف محل خطا میشود. صدمات ناشی از وقوع آرک بسیار خطرناک بوده و می تواند افراد را دچار سوختگی های شدید کند.
با توجه به امکان ولتاژ گذرا و تبدیل آن به آرک فلش شما باید به دنبال چه نوع دستگاهی باشید؟ برای حفاظت در برابر ولتاژهای گذرا حین اندازهگیری باید دستگاه شما دارای شرایط خاصی باشد. توسط استاندارد IEC مقدار و محدودههای خاصی برای انواع دستگاههای اندازهگیری و تست تعریف شده است که در ادامه بررسی شده اند.
گروههای اندازهگیری
استاندارد IEC دستگاههای اندازهگیری را به 4 گروه تقسیم کرده است. اگر یک ولتاژ گذرای شدید مانند برخورد صاعقه در مدار ایجاد شود؛ مقدار آن با عبور آن از داخل مدار کاهش مییابد. هرچه مدار طولانیتر شود مقدار مقاومت آن بیشتر شده و تاثیر این ولتاژ نیز کمتر میشود. بالاتر رفتن شمارهی گروه در تصویر زیر به معنی این است که میتوان دستگاه را در محلی استفاده کرد که توان بیشتری در آن وجود دارد. دستگاهی که در مدارهای با توان بالا استفاده میشود؛ مقاومت بیشتری در برابر ولتاژهای گذرا خواهد داشت. در کنار شمارهی گروه؛ میزان ولتاژ نیز درج میشود.
در جدول زیر گروهبندی های فوق به همراه مثالهایی برای استفاده از تجهیزات اندازهگیری آورده شده است.
گروه | خلاصه | مثال |
CAT IV | مدارهای سه فاز متصل به شبکهی برق. سیمهای شبکههای بیرون از ساختمان | تجهیزات اصلی اتصال شبکه داخلی به شبکهی توزیع برق کابل سرویس برق؛ کنتور برق و فیوز آن کابل و تجهیزات بین کنتور تا تابلوهای توزیع داخلی |
CAT III | سیستم توزیع داخلی مانند سیمکشیهای سه فاز و تک فاز و مدارهای روشنایی | تجهیزات و الکتروموتورهای نصب ثابت باسبار و فیدرها در تجهیزات صنعتی تابلوهای توزیع و تجهیزات داخل آنها سیستمهای روشنایی در ساختمانهای بزرگ کابلهای مربوط به پریزهای برق |
CAT II | بارهای تک فاز کوچک و متصل شده به پریزهای برق | لوازمخانگی و ابزارهای قابل حمل مدارهای متصل شده به پریزها پریز با کابل بیشتر از 10 متر متصل شده به CAT III پریز با کابل بیشتر از 20 متر متصل شده به CAT IV |
CAT I | سیستمهای الکترونیک | مدارهای الکترونیک حفاظت شده تجهیزات متصل شده به مدارها که ولتاژ گذرا در آنها بسیار کوچک است. هر منبع داخل تجهیزات با ترانس ولتاژ بالا و جریان پائین که دارای سیمپیچی با مقاومت بالا باشد مانند ترانسفورماتورهای داخل دستگاه فتوکپی |
در تصویر زیر محیط های استفاده از تجهیزات تست و اندازه گیری طبق استاندارد IEC را مشاهده می کنید.
موقعیت اندازهگیری مهمتر است یا سطح ولتاژ؟
ممکن است در مورد گروهبندیهای فوق سوال هایی مطرح شود. بهعنوانمثال با توجه به یکسان بودن ولتاژ تاسیسات چرا گروههای آنها متفاوت است؟ شبکه هوایی مقابل منزل همان ولتاژی را دارد که در تابلوی توزیع وجود دارد؛ پس چرا شبکههای بیرونی دارای گروه IV و شبکههای داخلی گروه III هستند؟
پاسخ این است که شبکهها و هادیهای هوایی بیرون از ساختمان در معرض ولتاژهای گذرای بیشتر و شدیدتری هستند. بهعنوانمثال برخورد صاعقه برای تاسیسات بیرون از منزل خیلی بیشتر رخ میدهد. در مورد شبکههای زمینی یا کابلها نیز به همین صورت است. شاید آنها بهصورت مستقیم مورد اصابت صاعقه قرار نگیرند اما برخورد صاعقه در نزدیکی آنها باعث ایجاد ولتاژهای گذرا میشود. صاعقه یک میدان قوی الکترومغناطیسی ایجاد میکند که روی کابلها بسیار موثر است.
سوال دیگر این است که آیا در گروههای I و II هیچ خطری وجود ندارد؟ در گروههای I و II احتمال بروز آرک و ولتاژهای گذرا کم است اما خطر ایجاد شوک الکتریکی وجود دارد. پس گروههای پائین به معنی ایمن بودن مدار بهصورت کامل نیستند. در واقع گروههای ایمنی بر اساس سطح ولتاژ نیستند. آنها بر موقعیت استفاده از دستگاه و میزان خطرهای موجود تدوین شدهاند.
در این قسمت یکی از خطرناکترین اتفاقهای ممکن حین اندازهگیری را بررسی میکنیم. فرض بر این است که یک متخصص برق با یک مولتی متر در حال اندازهگیری کمیتهای الکتریکی روی یک موتور سه فاز و در حال کار میباشد. در این مثال او از یک مولتی متر با گروه مناسب استفاده نمیکند. موقعیت کاری او نیاز به دستگاه اندازهگیری گروه III یا IV دارد تا این حادثه رخ ندهد.
تمام این مراحل در کسری از ثانیه اتفاق میفتند:
- برخورد صاعقه روی خطوط انتقال برق یک ولتاژ گذرای شدید ایجاد میکند. این ولتاژ پس از طی مسیر وارد مدار موتور شده و از طریق پراپها وارد دستگاه اندازهگیری میشود. اگر دستگاه از گروه III یا IV نباشد، اتصال کوتاهی بین ترمنیالهای ورودی و پراپهای آن رخ میدهد. این خطا باعث ایجاد صدای شدید مانند شلیک گلوله خواهد شد. آرک آبی رنگی ایجاد شده و حرارت ناشی از آن باعث سوختن و ذوب شدن پراپها میشود.
- فرد سعی میکند پراپها را از موتور و قسمتهای برقدار جدا کند. با این کار آرک ایجاد شده از قسمت برقدار به طرف پراپها ادامه مییابد. اگر این آرکها به یکدیگر پیوند بخورند یک حادثهی دیگر رخ خواهد داد. با این کار یک اتصال کوتاه بین دو فاز و مستقیما روی موتور ایجاد میشود.
- آرک ناشی از اتصال کوتاه دوم میتواند حرارتی تا 6000 هزار درجهی سانتیگراد ایجاد کند. همانطور که می دانید این آرک با جریان موجود در شبکه تغذیه میشود. اگر متخصص برق خوششانس باشد، به سمتی پرتاب شده و از مسیر آرک دور میشود. در بدترین حالت وی با حرارت شدید آرک به خواهد سوخت. لطفا برای اطلاعات بیشتر در مورد خطرات آرک فلش؛ مقالهی آرک فلش چیست را مطالعه کنید.
ولتاژهای درج شده در کنار گروهبندی چه معنی دارد؟
طبق جدول زیر، استاندارد IEC برای یک دستگاه اندازهگیری، سه کمیت ولتاژ ماندگار یا ولتاژ کار، پیک ولتاژ گذرا و امپدانس منبع را مشخص میکند. نمایش این کمیتها در کنار هم میزان ایمنی دستگاه را مشخص میکند.
گروه | ولتاژ کار DC یا AC rms با زمین | پیک ولتاژ گذرا | امپدانس منبع (Ω=V/A) |
CAT I | 600v | 2500v | 30 |
CAT I | 1000v | 4000v | 30 |
CAT II | 600v | 4000v | 12 |
CAT II | 1000v | 6000v | 12 |
CAT III | 600v | 6000v | 2 |
CAT III | 1000v | 8000v | 2 |
CAT IV | 600v | 8000v | 2 |
برای به دست آوردن این مقادیر تستهایی با ولتاژ 50 و 150 و 300 ولت انجام شده است. نتایج این تست ها در جدول اصلی نمایش داده نمیشود. طبق جدول زیر این تستها عبارتاند از:
میزان ولتاژ تست (بین فاز و زمین) | میزان ولتاژ گذرایی که ممکن است ایجاد شود | ||
CAT II | CAT III | CAT IV | |
50 | 520 | 806 | 1550 |
100 | 806 | 1550 | 2550 |
150 | 1550 | 2550 | 4070 |
300 | 2550 | 4070 | 6100 |
600 | 4070 | 6100 | 7800 |
1000 | 6100 | 7800 | 12100 |
فیوز داخلی در لوازم اندازهگیری
ولتاژ گذرا تنها عامل ایجاد قوس الکتریکی نیست. یک مولتی متر قابل حمل نیز در صورت بهرهبرداری اشتباه می تواند اتصال کوتاه و قوس الکتریکی ایجاد کند. فرض کنید که یک متخصص برق میخواهد از مولتی متر جهت اندازهگیری ولتاژ استفاده کند. یک مولتی متر معمولی دارای ترمنیالهای مشترک، ولتاژ، میلیآمپر و آمپر است. مقاومت بین ترمینال مشترک با ورودی ولتاژ چیزی حدود 10 مگا اهم میباشد. البته این مقدار ممکن است با توجه به سازنده و رنج ولتاژی متفاوت باشد. به صورت کلی مقاومت داخلی یک ولتمتر بینهایت و شبیه مدار باز فرض میشود. این مقدار مقاومت بین ترمنیال مشترک و آمپر بسیار ناچیز و در حدود 0.01 اهم میباشد. همانطور که می دانید مقاومت داخلی آمپرمتر بسیار ناچیز و در حد صفر است. حال اگر طبق تصویر بهصورت اشتباه پراپها در ترمینالهای جریان بوده و آنها را به یک منبع ولتاژ متصل کنیم چه اتفاقی رخ میدهد؟
توجه کنید که میزان مقاومت بین ورودی مشترک و آمپر در حد صفر اهم است. این اشتباه به معنی وجود یک اتصال کوتاه بین دو ترمینال است. تاکید می شود که این اتصال به موقعیت سلکتور مولتی متر ارتباطی ندارد. با اتصال پراپها به منبع ولتاژ یک اتصال کوتاه مستقیم رخ داده و آرک ایجاد میشود. ایجاد این آرک میتواند باعث بروز حوادث بیشتر شود. به منظور ارتقاء ایمنی در مولتیمترها بین ترمینالهای مشترک و آمپر یک فیوز با قدرت قطع بالا قرار داده میشود. نکتهی قابل توجه این است که اگر به هر علتی این فیوز بسوزد باید آن را با نمونهی استاندارد جایگزین کنید.
نکات نهایی
- قانون اصلی در گروهبندی دستگاههای اندازهگیری این است که هر چه به منبع ولتاژ نزدیکتر باشید باید از دستگاه با گروه بالاتر استفاده کنید. در فاصلههای نزدیک به منبع شما در معرض خطر جدی ولتاژهای گذرا هستید.
- در فاصلههای نزدیک به منبع جریان اتصال کوتاه بسیار زیاد است. به همین علت باید از گروههای بالاتر استفاده کنید تا باعث وقوع آرک نشوید.
- فاصلهی بیشتر از منبع به معنی بالا بودن امپدانس مدار است. پس هرچه مدار امپدانس بیشتری داشته باشد، میتوان از گروه پائین تری استفاده کرد. امپدانس کل حاصل جمع تمام امپدانسها از جمله سیمهای رابط است. طول این سیمها میتواند ولتاژ گذرا را میرا کند.
- در دو دستگاه با گروه برابر، ولتاژ کار بالاتر بیانکنندهی میزان استقامت بهتر آن در برابر ولتاژ گذرا میباشد. بهعنوانمثال یک دستگاه با گروه III و ولتاژ کار 600 ولت، تحمل ولتاژ گذرا تا 6000 ولت را دارد اما یک دستگاه با گروه III و ولتاژ کار 1000 ولت تا 8000 ولت را تحمل میکند.
- دستگاه با مشخصات گروه III و ولتاژ کار 600 ولت و ولتاژ گذرای 6000 ولت با دستگاه گروه II و ولتاژ کار 1000 ولت و ولتاژ گذرای 6000 ولت یکسان نیست. در این دو دستگاه امپدانس منبع تست متفاوت است. طبق قانون اهم در دستگاه گروه III که مقاومت آن 2 اهم است، جریان تست 6 برابر دستگاه گروه II با مقاومت 12 اهم میباشد. به عبارت دیگر تنها میزان ولتاژ گذرا در انتخاب صحیح دستگاه ملاک نیست. رنج ولتاژ دائم در کنار میزان ولتاژ گذرا، یک ترکیب جدانشدنی هستند.
- فاصلهی بین ترمینالهای ورودی در دستگاههایی با گروه و رنج ولتاژ بالاتر، بیشتر است.
- اگر در نظر دارید یک دستگاه مناسب تهیه کنید ابتدا باید گروه کاری خود را مشخص کنید. شما در بالاترین حالت ممکن است در کدام گروههای چهارگانه قرار بگیرید؟ در قدم دوم حداکثر میزان ولتاژ کار شما چقدر است؟ از ترکیب مشخصات گروه؛ میزان ولتاژ و میزان ولتاژ گذرا میتوانید یک دستگاه مناسب انتخاب کنید. اگر تشخیص موقعیتها و گروهها برای شما دشوار است حتما از دستگاههایی استفاده کنید که بالاترین گروه و رنج ولتاژی را داشته باشد.
- همواره از لوازم و دستکش های استاندارد استفاده کنید.
- همواره پس از اطمینان از بی برقی مدار از تجهیزات قفل و نشانه گذاری یا لاک اوت و تگ اوت در کلیدهای اصلی استفاده کنید.
موضوع مهمی را آموزش دادید .
متشکرم
سلام. روز شما بخیر. ممنون از نظر لطفتون. خوشحالیم که براتون مفید بوده.
سلام .سال نو مبارک. سپاس از اطلاعات مفید که به اشتراک گداشتین .امکان دانلود فایل وجود ندارد|
سلام. تبریک میگم. خیر متاسفانه نمی شه فایل ها رو دانلود کرد.
آیا رابطه ای بین میزان ولتاژ تست کلاه ایمنی و میزان ولتاژ مجاز به هنگام استفاده از کلاه ایمنی وجود دارد؟
متاسفانه در این زمینه نمی تونیم کمکی بکنیم.
سلام و تشکر
منظور از امپدانس منبع چیه؟
سلام. امپدانس حلقه شامل سیم های رابط، ترانس و غیره