یکی از عوامل اصلی در بروز خسارات مالی، صدمات و تلفات جانی به ویژه در منازل مسکونی، مراکز اداری، تجاری و مجتمع‌های صنعتی، عدم رعایت مسائل ایمنی در استفاده از انرژی برق می‌باشد.
به منظور حفاظت از جان افراد در مقابل خطر برق‌گرفتگی و جلوگیری از خطرات جریان نشت الکتریسیته از کلیدهای حفاظت در برابر خطر برق گرفتگی (محافظ جان) استفاده می‌شود.
طی بررسی که نسبت به ماهیت حوادث صورت گرفته است، آمارها نشان از مراتب وقوع حوادث به شرح زیر دارند: حوادث ناشی از سقوط، حوادث داربست‌ها، مسمومیت‌ها، حوادث الکتریکی و آتش‌سوزی‌ها. لیکن در بررسی درصد حوادث منجر به مرگ، آمارها عکس توالی فوق را نشان می‌دهند. یعنی درصد تلفات منجر به مرگ حوادث برقی، علیرغم کمتر بودن تعداد آنها، بسیار بیشتر بوده است. این نشان از آن دارد که می‌بایست به طور جدی چاره‌ای اندیشیده شود. این دغدغه از گذشته در کشورهای مختلف جهان مطرح بوده و با روش‌های مختلف تلاش نموده‌اند تا آنرا حل نمایند. از جمله این موارد کاهش ولتاز توزیع شهری مثلاً ۱۱۰ ولت، اتصال به زمین‌کردن تجهیزات و این اواخر استفاده از کلیدهای به اصطلاح حفاظت جان می‌باشد.
تاریخچه کلید محافظ جان:
خطر برق در معادن طلای آفریقای جنوبی بسیار مورد توجه بود. در سال ۱۹۹۵ مهندسی به نام رابین (کارمند شرکت صنایع برق F.W.J ) سیستم کاتد سرد را که با ولتاز ۵۲۵ ولت و حساسیت جریان قطع mA 250 کار می‌کرد اختراع و در چندین معدن طلا نصب کرد. باتوجه به نتایج اطمینان بخش این اختراع، رابین کار بر روی حساسیت این دستگاه را ادامه داد تا در اوایل سال ۱۹۶۵ توانست از یک نمونه سیستم بالانس هسته‌ای، تقویت کننده مغناطیسی هارمونی دوم را تولید کند. درسال ۱۹۶۱ چارلز اف دال زیل، دستگاه ترانزیستوری برای حفاظت جریان نشتی را ارائه داد که به عنوان قطع‌کننده مدار خطاهای زمین شناخته شد و بعدها با نام مختصرGFI مشهور گردید.
GFI در آمریکا به عنوان یک حفاظ مناسب در مقابل جریان نشتی زمین با حساسیت بالا استفاده شد تا در اوایل سال ۱۹۷۰ اکثر GFI ها به صورت کلیدهای مینیاتوری ساخته شدند. استفاده از این کلید از سال ۱۹۷۵ شروع شد و با حساسیت ۱ و ۲ و یا ۳ آمپر موجود بود که با پیشرفت تکنولوژی امروزه با حساسیت ۳۰ میلی‌آمپر ساخته می‌شود. کلمه RCD مخفف Residual current device(دستگاه جریان نشتی) می‌باشد و با نام‌های ذیل نیز موجود است.
کلید محافظ جان چیست؟ – کلید RCCB چیست ؟
کلید RCCB نوعی کلید است که با مقایسهٔ جریان سیم‌های رفت و برگشت، در صورتی که اختلافی بین جریان رفت و برگشت وجود داشته باشد مدار را قطع می‌کند.
در حالت عادی مدارهای الکتریکی، جریان رفت با جریان برگشت برابر است، اما اگر به هر دلیلی جریان بین سیم فاز و نول (در مدارهای تکفاز) اختلاف داشته باشد کلید محافظ جان عمل خواهد کرد. وجود این اختلاف ممکن است بر اثر اتصال بدنهٔ یکی از دستگاه‌های الکتریکی باشد که در آن جریان الکتریکی به جای برگشتن از راه سیم نول از راه زمین به منبع برمی‌گردد که اصطلاحاً می‌گویند جریان نشت پیدا کرده است.
این دستگاه جریانهای نشتی کوچکی را که توسط فیوز شناسایی نمی‌شوند اما می‌توانند زمینه‌ساز آتش‌سوزی یا برق‌گرفتگی شوند شناسایی و مدار را در چند دهم یا صدم ثانیه قطع می‌کند.
جریان نشتی ممکن است از راه بدن فردی که با زمین تماس دارد و تصادفاً دستش با قسمت برقدار مدار تماس پیداکرده است به وجود آید، کلیدهای محافظ جان به گونه‌ای طراحی می‌شوند که پیش از آسیب‌رسیدن به فرد مدار را قطع می‌کنند. این کلیدها برای قطع مدار در برابر اضافه‌بار و اتصال‌کوتاه طراحی نشده‌اند.
انواع کلید های محافظ جان:
کلید محافظ نشتی جریان بصورت دو پل ( برای مدار تکفاز ) و چهار پل ( برای مدار سه فاز ) عرضه شده و دارای سه تیپ کلی می باشد :
- محافظ نشتی جریان تیپ AC
محافظ جان یا کلید محافظ نشتی جریان RCCB تیپ AC قابلیت تشخیص جریانهای نشتی با شکل موج متناوب AC را دارند.
این گروه از کلید محافظ جان بصورت ۲ پل و ۴ پل در دسترس است. رنج جریان نامی از ۱۶ تا ۱۲۵ آمپر و رنج جریان نشتی ۰٫۵A , 0.3A , 0.1A , 0.03A , 0.01A بوده و ولتاژ کاری ۲۰۰ تا ۴۰۰ ولت می باشد.
- محافظ نشتی جریان تیپ A
محافظ جان یا کلید محافظ نشتی جریان RCCB تیپ A قابلیت تشخیص جریان نشتی با شکل موج متناوب AC و مستقیم DC پالسی را دارند. این گروه کلید محافظ جان در انواع ۲ پل و ۴ پل ارائه می گردند. رنج جریان نامی از ۱۶ تا ۸۰ آمپر و رنج جریان نشتی ۰٫۵A , 0.3A , 0.1A , 0.03A , 0.01A بوده و ولتاژ کاری ۲۰۰ تا ۴۰۰ ولت است. مدل خاصی از این کلید محافظ جان برای شبکه هایی با ولتاژ ۵۰۰ ولت نیز ارائه شده است.
- محافظ نشتی جریان تیپ B
محافظ جان یا کلید محافظ نشتی جریان RCCB تیپ B قابلیت تشخیص جریان نشتی با شکل موج متناوب (AC) و مستقیم پالسی تا فرکانس ۱ مگاهرتز و مستقیم صاف (DC) را دارند. این گروه کلید محافظ جان نیز در انواع ۲ پل و ۴ پل ارائه می گردند. رنج جریان نامی از ۱۶ تا ۱۲۵ آمپر و رنج جریان نشتی ۰٫۰۳A تا ۰٫۳A بوده و ولتاژ کاری ۲۳۰ تا ۴۰۰ ولت است. همچنین مدلهای خاصی از این تیپ محافظ جان با قابلیت کار تا ولتاژ ۵۰۰ ولت و یا رنج جریان نشتی تا ۰٫۵ آمپر نیز وجود دارند.
ویژگی های کلید حفاظت از خطر برق گرفتگی (جریان نشتی)
- دمای کاری کلیدها به منظور قطع جریان نشتی متناوب از ۲۵- تا ۴۰- درجه سیلسیوس و با قدرت اتصال کوتاه ۶ تا ۲۵ کیلو آمپر می باشد
- به منظور حفاظت کـلـیـدهـا و مـدار مصرفی در برابر اتصال کوتاه و اضافه بار باید فیوز پشتیبان (Back-Up Fuse) طبق جریان نامی کلید و ویژگی ارائه شده در کاتالوگ نصب گردد .
- کلیدها با جریان نامی ۱۲۵-۱۶ آمپر ساخته می شوند .
- کلیدها به منظور استفاده مشترکین تکفاز (خـانـگی) بـه طور دو پـل (فـاز + نـول) و مشترکین سه فـاز (صنعتی) به طور چهار پل ، که می تواند همراه با نول و یا بدون نول (در سیستم های سه سیمه) استفاده شود.
- مقدار جریان قطع خودکار کلیدها (حساسیت) از ۱۰ میلی آمپر تا ۵/۱ آمپر ، و مدت زمان قطع حداکثر ۲۰۰ میلی ثانیه است.
مزایای کلید محافظ جان
استفاده از کلیدهای حفاظت، موجب جلوگیری از خطر برق گرفتگی می شود و از ایجاد آتش سوزی در اثر وجود جریان نشتی پیشگیری می کند. به دلیل اینکه جریان ۵/۰ آمپری می می تواند موجب ایجاد آتش سوزی شود ، کلید حفاظت از خطر برق گرفتگی با شناسایی جریان نشتی و قطع جریان ورودی ، از بروز آتش سوزی ممانعت می کند. لازم به ذکر است اگر جریان نشتی در بدنه وسائل برقی و یا سیستم سیم کشی ساختمان وجود داشته باشد ، این جریان با گذشت زمان افزایش می یابد و امکان سوختن وسایل برقی و سیستم سیم کشی ساختمان را ایجاد می کند . به همین دلیل استفاده از کلیدهای حفاظت از خطر برق گرفتگی ، به دلیل کم شدن مقدار هدر رفتن انرژی الکتریکی و برق مصرفی . سبب صرفه جوئی اقتصادی و حفظ ثروتهای ملی می شود.
همچنین یکی از دلایل اصلی در ایجاد خسارات مالی ، صدمات و تلفات جانی مخصوصا در منازل مسکونی ، مراکز اداری ، تجاری و مجتمع های صنعتی رعایت نکردن مسائل ایمنی در مصرف انرژی برق می باشد .این کلیدها که طبق حساسیت خود در دو مدل خانگی و صنعتی ساخته می شود ، علاوه بر حفاظت افراد در برابر تماس مستقیم و یا غیر مستقیم برق ، به دلیل خودداری از نشتی جریان موجب حفاظت از دستگاه ها و تجهیزات صنعتی نیز می شوند . اگر حساسیت کلیدها تا ۳۰ میلی آمپر باشد این کلید در نقش حفاظت از جان و اگر حساسیت آن بیشتر از ۳۰ میلی آمپر باشد به عنوان حفاظت از تجهیزات صنعتی استفاده می شود .
