کلید محافظ جان
کلید محافظ جان چیست؟
کلید محافظ جان یکی از انواع کلید های حفاظتی برقی می باشد که برای حفاظت اشخاص و تجهیزات، در یک سیستم برقی مورد استفاده قرار می گیرد. کلید محافظ جان، که در چند تیپ مختلف ارائه می شود (در ادامه مطلب به انواع آن اشاره خواهد شد)، یکی از ایمن ترین کلیدهای حفاظت برای تشخیص و قطع جریان نشتی برق و همچنین جلوگیری از ایجاد شوک ناشی از تماس غیر مستقیم با برق می باشد.
انواع کلید محافظ جان
انواع کلید محافظ جان بر اساس نوع برق مصرفی به شرح ذیل می باشد:
- کلید محافظ جان سه فاز
- کلید محافظ جان تک فاز
تصویر زیر یک شماتیک ساده از مدار داخلی کلید های محافظ جان را نشان می دهد:
نحوه عملکرد این کلید به این صورت است که از مقایسه اختلاف بین جریان رفت و جریان برگشت در صورت وجود اختلاف بین جریان رفت و جریان برگشت مدار را قطع می کند. به زبان ساده تر، این کلید جریان ورودی به دستگاه و جریان خروجی از آن را اندازه گیری می کند. در حالت عادی مقدار جریان رفت با جریان برگشت برابر است. ولی اگر اختلافی وجود داشته باشد، این اختلاف جریان می تواند به دلیل وجود اتصال بین هر یک از سیم های فاز یا قسمت های الکتریکی مدار با بدنه باشد که به اصطلاح نشتی جریان گفته می شود. در صورت وجود نشتی جریان، کلید محافظ جان این نشتی جریان را تشخیص و مدار را قطع می کند. این مقدار جریان های نشتی کوچک توسط کلید مینیاتوری شناسایی نمی شوند و در ساختمان سبب آتش سوزی شده و یا برای کاربر ایجاد برق گرفتگی می کنند. کلیدهای محافظ جان در صورت وقوع جریان نشتی در کسری از ثانیه و به سرعت عمل کرده و مدار را قطع می کنند.
به کلید محافظ جان، کلید جریان تفاضلی، کلید جریان باقیمانده و کلید جریان دیفرانسیلی نیز می گویند.
انواع کلید های محافظ جان
(RCD (Residual Current Device اسم کلی کلیدهای محافظ جان است که شامل دو نوع زیر می شود.
کلید های RCCB
RCCB مخفف عبارت Residual Current Circuit Breaker می باشد، به معنای لغوی کلیدهای قطع جریان نشتی، RCD هایی هستند که حفاظت اضافه بار ندارند. وظیفه آنها فقط حفاظت در برابر جریان نشتی می باشد.
کلید های RCBO
RCBO مخفف عبارت Residual Current Circuit Breaker With Over Protection، به معنای لغوی کلید های قطع جریان نشتی با حفاظت اضافه بار می باشند. این کلید ها علاوه بر حفاظت جریان نشتی که وظیفه اصلی آنهاست، حفاظت در برابر جریان اضافه بار را نیز بر عهده دارند. کلمه RCBO بیشتر در اروپا رواج دارد.
نام دیگر کلید RCBO که در ایالت متحده و کانادا رایج است، GFCI می باشد که سرنام عبارت Ground Fault Circuit Interrupter است. به کلید RCBO، کلید محافظ جان ترکیبی نیز می گویند.
انواع کلاس کلید محافظ جان (A و B و AC)
کلاس های کلید محافظ جان می شوند. چند نوع تیپ مختلف کلید RCCB یا محافظ جان جهت حفاظت در برابر انواع خطاهای زمین ساخته شده و به بازار عرضه می شود:
- کلید محافظ جان نوع AC: مناسب جهت تشخیص جریان نشتی متناوب یا همان جریان AC
- کلید محافظ جان نوع A: مناسب جهت تشخیص جریان نشتی متناوب AC و یا جریان های مستقیم (DC) پالسی
- کلید محافظ جان نوع B: مناسب جهت تشخیص جریان نشتی متناوب AC و یا جریان های مستقیم (DC) پالسی و جریان مستقیم (DC) صاف (بدون ریپل)
الزامات استفاده از کلید محافظ جان
امروزه مطابق با استانداردهای ایمنی ساختمان، وجود کلید محافظ جان در تمامی مدارها الزامی است.
چهار منطقه در ساختمان وجود دارد که وجود کلید محافظ جان یا RCD در آنها الزامی است. این مناطق عبارتند از:
- تابلو برق ورودی: وجود کلید محافظ جان، تابلو برق را از خطراتی مانند آتش سوزی ناشی از اتصال کوتاه و اضافه بار محافظت می کند.
- سوییچ ها و پریزها: تمام سوییچ ها و پریزهای موجود در سیستم برای خطراتی نظیر برق گرفتگی کاربر، باید مجهز به کلید حفاظت جان باشند.
- سرویس بهداشتی و حمام و کلیه مناطق مرطوب: به طوری که کلیه سوییچ ها و پریزهای سرویس بهداشتی باید توسط کلیدهای نشتی جریان محافظت شده باشند. چون در محیط های مرطوب، هنگامی که پوست بدن خیس است، بدن به شدت به جریان الکتریکی حساس است.
عملکرد کلید محافظ جان
طبق بند 1-6-2-5-13 از مبحث 13 کتاب نظام مهندسی ساختمان، از انواع کلیدها یا وسایل حفاظتی جریان باقیمانده می توان برای قطع مدار تغذیه در صورت تماس یکی از هادی های برق دار مدار با یکی از موارد زیر استفاده نمود:
- بدنه های هادی لوازم و تجهیزات برقی
- هادی های بیگانه که در تماس با زمین می باشند.
- هرگونه نشت جریان از مدار به زمین
این بدان معنا است که هرگاه یکی از موارد فوق اتفاق بیفتد، محافظ جان عمل کرده و مدار را قطع می کند. به عنوان مثال: در صورت اتصال بخشی از بدن انسان با تابلو برق، به دلیل اتصال بدن با زمین سبب می شود نشتی جریان از بدن انسان عبور کرده و کلید محافظ جان به سرعت عمل می نماید. کلیدهای محافظ جان در واحدهای ساختمانی و تجاری و اکثر تابلوهای برق به منظور حفاظت در برابر برق گرفتگی و خطرات ناشی از نشتی جریان مانند خطر آتش سوزی، به کار برده می شوند.
بر روی این کلیدها یک عدد دکمه تست کلید وجود دارد که در صورت سالم بودن کلید، هنگامی که ولتاژ ورودی برقرار باشد و کلید محافظ جان در حالت وصل قرار داشته باشد، با فشار دادن دکمه تست کلید قطع می گردد و می توان از سالم بودن کلید اطمینان حاصل کرد.
کلیدهای محافظ جان با رنج حساسیت های از 10 تا 500 میلی آمپر ساخته می شوند اما به صورت متداول با حساسیت های 30 میلی آمپر و 300 میلی آمپر مورد استفاده قرار می گیرند.
آیا کلید محافظ جان بدون ارت عمل می کند؟
برای نصب و عملکرد کلید RCCB یا محافظ جان حتما نیاز به سیم ارت و سیستم زمین می باشد، زیرا هنگامی که خطای نشتی اتفاق می افتد، جریان الکتریکی نشتی باید از یک مسیر به زمین تخلیه شود و این تخلیه از طریق سیم ارت و سیستم ارتینگ انجام می شود. اگر این مسیر وجود نداشته باشد و هنگام بروز جریان نشتی، شخصی بطور اتفاقی در تماس با محلی که دچار نشتی شده قرار بگیرد دچار شوک الکتریکی خواهد شد.
شرایط استفاده از کلیدهای محافظ جان
- کلیدهای محافظ جان با قدرت قطع اتصال کوتاه های 6 کیلو آمپر و 10 کیلو آمپر و تحت دمای کاری 35- تا 70+ درجه سلسیوس موجود می باشند.
- کلیدهای RCCB حفاظت اتصال کوتاه و اضافه بار ندارند به همین دلیل قبل از RCCB ها در مدار از کلید مینیاتوری استفاده می گردد.
- کلیدهای محافظ جان در آمپرهای 6 الی 100 آمپر ساخته می شوند.
- در واحدهای ساختمانی یا مصارف تکفاز از کلید محافظ جان دوپل و در واحدهای صنعتی یا کاربری های سه فاز از کلیدهای محافظ جان 4 پل استفاده می گردد.
- میزان حساسیت یا جریان قطع خودکار کلیدهای محافظ جان از 10 تا 500 میلی آمپر با مدت زمان قطع تا حداکثر 150 میلی ثانیه می باشد.
مشخصات و علائم ظاهری روی کلید محافظ جان
- ترمینال ها با شماره های فرد (ترمینال های بالای کلید): ورودی کلید
- ترمینال ها با شماره های زوج (ترمینال های پایین کلید): خروجی کلید
- In: جریان نامی مدار
- Ixn: جریان حساسیت به نشت محافظ جان
- Un: ولتاژ نامی مدار
- دکمه Test: جهت بررسی عملکرد کلید
- علامت 1 ↔ O: علامت 1 نشان دهنده وصل بودن کلید و علامت 0 نشان دهنده قطع بودن کلید است.
- ترمینال N: معمولا ترمینال مخصوص نول را با حرف N روی کلید علامت گذاری می کنند.
- در پشت کلید یک فضای خالی وجود دارد که مناسب برای قرار گیری روی ریل است.
- نشانگر: روی برخی از کلیدهای محافظ جان، یک نشانگر وجود دارد که نشان دهنده وضعیت خاموش یا روشن بودن کلید است.
نکته: معمولا نقشه فنی کلیدهای محافظ جان بر روی آنها به صورت شماتیک کشیده شده است.
نحوه نصب کلید محافظ جان
کلیدهای محافظ جان به عنوان یک محافظ نشتی جریان با دقت بالا در ابتدای خط هر فیدر (تغذیه) قرار می گیرند و در دو مدل دو پل و چهار پل می باشند. در مدل دو پل دو سیم فاز و نول به قسمت ورودی کلید وصل می شوند. نمونه یک کلید RCCB تکفاز، در شکل زیر نشان داده شده است:
این کلید که از تجهیزات برق صنعتی به شمار می رود، شامل دو ورودی برای فاز و نول می باشد. معمولا یک کلید بر روی RCCB برای تغییر حالت کلید به روشن و خاموش تعبیه می شود. یک کلید تست نیز بر روی کلید وجود دارد.
در مدل چهار پل نیز سه فاز ورودی به همراه نول وارد کلید می شوند و خروجی کلیدها به قسمت بعدی مدار وصل می شوند. تصویر زیر یک نمونه کلید RCCB چهار پل را نشان می دهد:
به این صورت فاز با نول و فاز با فاز ایزوله می شوند و در صورت وجود نشتی جریان کلید محافظ جان عمل می کند و به اپراتور امکان بررسی و رفع مشکل نشتی جریان در تابلو برق را می دهد. تصویر زیر نحوه سیم بندی را در کلید های RCCB 2 پل و 4 پل نمایش می دهد:
مطابق با بند 5-6-2-5-13 مبحث 13 کتاب نظام مهندسی ساختمان، کلید یا وسیله حفاظتی جریان باقیمانده باید آخرین وسیله ای باشند که در طرف مصرف مدار، یعنی بعد از کلید مجزا کننده، فیوز و کلید خودکار (هر کدام که وجود داشته باشند)، نصب می شوند.
این کلیدها را در سیستم هایی با سیم کشی سنتی (بدون هادی حفاظتی PE) استفاده نمی کنند و در کل استفاده از این کلیدها در سیستم برق کشی TN-C که فاقد هادی حفاظتی است به طور کلی ممنوع است؛ زیرا در سیستم TN-C، جریان رفت و برگشت در زمان اتصال بدنه یکسان است و این کلید قادر به تشخیص این اتصال نیست. تنها با اضافه کردن هادی حفاظتی به مدار و تبدیل TN-C به TN-S مجاز به استفاده از کلیدهای جریان باقیمانده هستیم.
باید این نکته را در نظر داشت که استفاده از کلیدها یا وسایل حفاظتی جریان باقیمانده، نصب وسایل حفاظتی در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه را منتفی نمی کند و حتما باید همراه با وسایل حفاظتی دیگر مانند فیوز و کلید مینیاتوری نصب گردند.
نحوه عیب یابی کلید محافظ جان
زمانی که کلید RCCB دچار تریپ می شود، می توان از چک لیست زیر برای عیب یابی استفاده کرد:
وقتی کلید محافظ جان تریپ می دهد، از کجا متوجه شویم که خطای زمین یا جریان نشتی دقیقا در کدام نقطه از مدار اتفاق افتاده است؟
بررسی کنیم آیا تغییراتی در مداری که کلید محافظ جان در آن نصب شده بوجود آمده، مثلا لامپ یا پریز جدیدی نصب شده است؟
اگر پاسخ مثبت است احتمال دارد سیم کشی مشکلی داشته باشد یا یکی از ترمینال ها بسته نشده باشد.
آیا آب و هوا می تواند باعث خطا در عملکرد کلید محافظ جان شود؟
چنانچه رعد و برق اتفاق بیفتد، کلید محافظ جان تریپ می دهد. برای جلوگیری از تریپ کلید محافظ جان هنگام بروز رعد و برق می توان از کلید نوع F استفاده کرد. همچنین باران سنگین در صورت وجود ترک در دیوارها، باعث آسیب دیدن کابل ها به مروز زمان می شود و در نتیجه این آسیب باعث بروز جریان نشتی و تریپ کلید محافظ جان می شود.
محل دقیق خطا کجاست؟
کلید مینیاتوری های ورودی مدار را قطع کنید تا مدار از منبع برق ایزوله شود. اگر همه مدارها به جز یکی مدار، کار می کنند باید محل خطا را پیدا کنید. ابتدا هر مصرف کننده را بصورت جداگانه چک کنید و از آخرین مصرف کننده در مدار شروع کنید.
آیا کابلی دچار آسیب شده است؟ (مثلا در هنگام انجام تعمیرات ساختمان)
یک بازدید چشمی از مدار داشته باشید. اگر پوشش کابلی دچار آسیب شده باشد یا جایی سیم بدون روکش داشته باشیم، همان محل می تواند محل آتش سوزی باشد.
اگر مقاومت عایقی یک یا چند کابل پایین است و یا با استفاده از دستگاه تست جریان نشتی متوجه وجود جریان نشتی شدیم:
احتمالا روکش یک یا چند کابل دچار آسیب شده است. محل آسیب باید پیدا شده و تعمیر شود که البته کابل کشی مجدد بیشتر توصیه می شود.
مزایای کلید محافظ جان
با توجه به مزیت های فراوان کلید های محافظ جان در حفظ جان انسان و حتی پیش گیری از وقوع آتش سوزی ناشی از خطای جریان نشتی، امروزه استفاده از این تجهیز بسیار فراگیر شده و در برخی مدارات نیز الزامی است. از مهم ترین مزایای کلید RCD می توان به موارد ذیل اشاره کرد:
- حفاظت انسان از خطر برق گرفتگی ناشی از هر نوع جریان نشتی و خطای زمین
- حفاظت در برابر نوسانات برق
- قطع خودکار مدار، زمانی که جریان از میزان حساسیت تعریف شده، بیشتر شود.
- امکان اتصال ترمینال دوگانه برای شینه و کابل را فراهم می کند.