Kako izbrati pravilno ozemljitev in konfiguracijo GFCI glede na prevodnost ogrevane kopeli?

Električna prevodnost segrete tekočine vpliva na nevarnost udara in korozije zaradi blodečega toka. PTFE grelnik v koncentrirani kislini zahteva močnejšo ozemljitev in raztopino GFCI kot v deionizirani vodi. Ustrezni zaščitni ukrepi vključujejo ujemanje velikosti ozemljitvenega vodnika in praga izklopa GFCI s prevodnostjo določene kopeli. Ta varnostna-odločitev na ravni sistema je vključena v ključno besedo PTFE grelnik ozemljitev GFCI prevodnost kopeli.

Zakaj je prevodnost kopeli pomembna za varne grelnike
Prevodnost tekočine kaže, kako lahko električni tok prehaja skozi raztopino. Nekatere tekočine, kot so kopeli za kislo bakrenje, raztopine kromove kisline, močna fosforjeva ali žveplova kislina in slanice soli, so zelo prevodne in omogočajo lahek tok. Po drugi strani ima DI voda zelo nizko prevodnost, razen če je onesnažena.

PTFE potopni grelniki so električne naprave z grelnim elementom, ki je popolnoma prekrit s PTFE plaščem. PTFE je odličen električni izolator. Toda dolgotrajne mehanske poškodbe, proizvodne napake ali kemični napad lahko povzročijo luknje ali razpoke v ovoju. Če se taka napaka razvije, ko je grelec potopljen v prevodno kopel, lahko notranji element pod napetostjo pušča tok neposredno v tekočino. Tok nato poskuša najti pot najmanjšega upora do tal – običajno skozi steno rezervoarja, cevi ali v nekaterih primerih človeški operater.

Za obvladovanje tega tveganja se uporabljata dva brezplačna varnostna sloja:

Ozemljitveni vodnik opreme (zelena ali gola žica) je povezava z nizko impedanco nazaj do vira napajanja, ki zagotavlja, da bo okvarjeni tok sprožil nadtokovno napravo.

GFCI zazna razlike med vročimi in nevtralnimi vodniki (uhajanje toka v zemljo) in prekine napajanje v milisekundah.

En sloj ni dovolj. GFCI ni zanesljiv, razen če je pravilno ozemljen. Ozemljitev brez GFCI lahko omogoči stalen tok okvarnih tokov, ki lahko povzročijo udar ali požar.

Izbira-na podlagi prevodnosti: zahteve za ozemljitev
Vsi električni predpisi po vsem svetu zahtevajo ozemljitev potopnih grelnikov. Velikost ozemljitvenega vodnika temelji na stopnji zaščite pred prevelikim tokom, ne na prevodnosti kopeli. Za zelo prevodne kadi pa je preudarna strategija nadgradnja ozemljitvenega vodnika na eno velikost, ki je večja od minimalne zahteve kode. To zmanjša upor ozemljitvene poti, kar je izjemno pomembno, saj prevodne kopeli zmanjšajo upor okvarjenega kanala skozi tekočino.

V praksi kopel z visoko prevodnostjo (npr. tipična za kisli baker 50–200 mS/cm) povzroči nizkouporno napako v vezju. Kakršen koli upor v ozemljitvi opreme lahko povzroči delitev toka napake, pri čemer nekateri tokovi potekajo nenamerno, vključno z osebjem v bližini, ki se morda dotika rezervoarja ali tekočine. Prevelika ozemljitvena žica pomaga usmeriti večino toka napake na namensko ozemljitev, kar poveča možnost, da bo GFCI ali nadtokovna naprava hitro odpravila napako.

V kopeli z nizko{0}}prevodnostjo (deionizirana voda < 10 µS/cm) je omejevalni dejavnik tekočina sama. Puščanje v obliki luknjice lahko omogoči samo puščanje v mikroamperih ali miliamperih, kar morda ne sproži tipičnega GFCI (prekinjevalnika tokokroga zaradi napake na tleh). V teh okoliščinah je ozemljitveni vodnik opreme še vedno nameščen po kodi, vendar je primarni varnostni mehanizem preprečevanje napak z natančnim pregledom grelnika in dvojno zaprtih zasnov.

Izbira ravni izklopa GFCI na podlagi prevodnosti
Za naprave GFCI so na voljo različni pragovi izklopnega toka. Zaščita osebja Sprožitev GFCI pri 4-6 mA (običajno 5 mA). Zaščita opreme GFCI sproži pri 30 mA ali več (do 300 mA za preprečevanje požara). Izbrati je treba pravi prag za uravnoteženje varnosti in motečega spotikanja.

Bath with a high conductivity (>10 mS/cm)
Primeri: kisli baker, nikljev sulfamat, kromova kislina, koncentrirana žveplova- ali fosforjeva kislina.
Priporočena stopnja izklopa GFCI: 5–30 mA (zaželena zaščita osebja)
Utemeljitev: Napačni tokovi lahko ubijejo v kratkem času. Najvišjo raven zaščite pred udarom zagotavlja 5 mA prekinjevalnik -ozemljitvenega tokokroga (GFCI). Nekatere industrijske operacije pa uporabljajo 30 mA GFCI za zmanjšanje neprijetnih izklopov zaradi tipičnega uhajanja kapacitivnosti, zlasti pri uporabi dolgih grelnih vodov. Izklop 5 mA se močno priporoča tam, kjer je izpostavljenost osebja verjetna. V mnogih primerih električni standardi za industrijska mokra okolja določajo 30 mA ali manj.

Srednje prevodne kopeli (10 µS/cm – 10 mS/cm)
Primeri: trda voda, razredčene kisline ali baze, nekatere raztopine za brezelektrično nanašanje.
Priporočeni nivo izklopa GFCI: 30 mA (zaščita opreme).
Utemeljitev: tekočina sama omejuje okvarjeni tok, zato je verjetnost smrtonosnega udara manjša kot pri visoko-prevodnih kopelih. 30 mA GFCI bo zagotovil zaščito pred požarom in poškodbami opreme z manj neželenimi izklopi zaradi tipične kapacitivne sklopitve.

Kopeli z nizko prevodnostjo (<10 µS/cm)
deionizirana voda, destilirana voda, permeat reverzne osmoze.
Priporočena raven izklopa GFCI: 30–300 mA (zaščita opreme).
Utemeljitev: DI voda ima običajno tokove uhajanja manj kot 5 mA, razen če je onesnažena. GFCI nizkega-izklopa (5 mA) bi se pogosto sprožil zaradi kapacitivnih uhajajočih tokov iz notranjih delov grelnika. 30 mA ali 300 mA GFCI omogoča normalno delovanje, vendar preprečuje požar zaradi dolgotrajnih višjih{7}}tokovnih napak (npr. velik razpok ovoja v kombinaciji s kontaminacijo). Še vedno se morate ozemljiti.

Za izjemno prevodne kopalne kadi je pametna strategija namestitev dvojne sheme GFCI: 5 mA GFCI za zaščito oseb pred 30 mA GFCI za zaščito opreme. V industrijskih ploščah je to redko praktično, zato bo večina naprav uporabljala 30 mA GFCI in to kombinirala z rutinskim testiranjem izolacijske upornosti PTFE grelnika.

Referenčna tabela: Prevodnost kopeli do ozemljitve in izbira GFCI
Bath Conductivity Level Typical ExamplesRecommended Grounding GFCI Trip Level Primary Protection Goal High (>10 mS/cm) Kisli baker, kromova kislina, koncentrirana H₂SO₄/H3PO₄5–30 mA (priporočeno 5 mA, kjer je dostop osebja) Preprečevanje električnega udara osebja Ozemljitev prevelike opreme (ena velikost večja od najmanjše)
Zmerno (10 µS/cm – 10 mS/cm) Trda voda, razredčene kisline, brezelektrični nikelj Standardna koda-skladna z zemljo 30 mALomejena zaščita osebja in oprema
nizka (< 10 µS/cm) Deionized water, distilled water, RO water Standard code-compliant ground 30–300 mA (equipment protection GFCI) Fire prevention, annoyance trip prevention
Opombe o namestitvi
V resnici se ne morete odločiti o prevodnosti kopeli GFCI ozemljitve grelnika PTFE v izolaciji. Na končno konfiguracijo vpliva več-elementov resničnega sveta:

Kapacitivni sklopitveni tokovi Notranji grelni elementi ustvarjajo skromne kapacitivne sklopitvene tokove na ozemljitev skozi izolacijo, tudi če je PTFE ovoj nedotaknjen. 5 mA GFCI lahko sproži med normalnim delovanjem. Preden izberete GFCI, je priporočljivo izmeriti dejanski tok uhajanja s kleščami.

Material rezervoarja in ozemljitev Jekleni rezervoarji so naravno ozemljeni.