ایمنی در دستگاه‌های اندازه‌گیری الکتریکی

انتخاب یک دستگاه اندازه‌گیری مناسب، شبیه به 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 به‌صورت کامل بررسی خواهد شد. در تصویر نیز برخی از این علائم را مشاهده می کنید.

 ولتاژ گذرا چیست؟

ولتاژ گذرا (High-Voltage Spike or Transient)، تغییر شدید ولتاژ در یک زمان بسیار کوتاه است. میزان ولتاژ ممکن است در این تغییرات تا چند هزار ولت برسد اما زمان آن بسیار کوتاه و در حد میکروثانیه است. از آن‌جایی که شبکه‌های توزیع الکتریکی و بارها پیچیده شده‌اند؛ احتمال رخ دادن اضافه ولتاژهای گذرا نیز افزایش یافته است.

موتورها؛ خازن‌ها؛ مبدل‌های توان مانند درایوها و … می‌توانند منبع تولید اضافه ولتاژهای گذرا باشند. برخورد صاعقه با خطوط هوایی نیز می‌تواند باعث ایجاد ولتاژهای گذرای بسیار شدیدی شود.

حفاظت در برابر تماس مستقیم و غیر مستقیم

در تاسیسات الکتریکی تماس با قسمت‌های برق‌دار می‌تواند باعث شوک، سوختگی و حتی مرگ شود؛ بنابراین قسمت‌های برق‌دار تجهیزات، باید با روش‌هایی در برابر تماس مستقیم و غیرمستقیم کاربران محافظت شوند. این روش‌ها باید بتواند افراد را در برابر شوک‌های الکتریکی ناشی از تماس با تجهیزات در شرایط کار نرمال و هنگام بروز خطا حفاظت کنند. در استانداردها، تجهیزات با توجه به روش حفاظتشان در برابر تماس با قسمت‌های برق‌دار و ایجاد شوک الکتریکی دسته‌بندی می‌شوند.

معمولا برای تجهیزات الکتریکی دو سطح حفاظت، به نام‌های حفاظت عمومی و حفاظت تکمیلی در نظر گرفته می‌شود. وجود حفاظت تکمیلی به این علت است که اگر حفاظت عمومی آسیب دید، از برخورد و ایجاد حادثه جلوگیری شود. حفاظت عمومی و تکمیلی را می‌توان با استفاده از انواع عایق و اتصال زمین تامین کرد. انواع عایق‌های الکتریکی عبارت‌اند از:

1. عایق اولیه: عایق پلاستیکی که برای حفاظت اولیه در برابر شوک الکتریکی، روی قسمت‌های برق‌دار تجهیزات کشیده می‌شود. به‌عنوان‌مثال روکش سیم‌ها
2. عایق تکمیلی: یک عایق مستقل از عایق اولیه که به‌منظور اطمینان از حفاظت در برابر شوک الکتریکی استفاده می‌شود. درصورتی‌که عایق اولیه از بین برود، وجود عایق تکمیلی باعث جلوگیری از برخورد و شوک می‌شود.
3. عایق دوبل: عایقی که از هر دو عایق اولیه و تکمیلی تشکیل شده است.
4. عایق تقویت شده: یک عایق تکی که به بخش‌های برق‌دار تجهیزات اعمال می‌شود و در برابر شوک الکتریکی، درجه‌ی حفاظتی معادل با عایق دوبل را ایجاد می‌کند.

تمام تجهیزات الکتریکی که از ولتاژ اصلی استفاده می‌کنند، باید حداقل دو سطح از حفاظت را برای کاربران فراهم کنند. این کار به این علت است که اگر یکی از لایه‌های حفاظتی با مشکل روبه‌رو شد، لایه‌های حفاظتی دیگر باقی‌مانده باشند. با این روش استفاده از تجهیزات الکتریکی دارای ایمنی قابل قبولی خواهند بود.

در صنعت تولید لوازم الکتریکی، استاندارد بین‌المللی IEC تجهیزات الکتریکی را با توجه به این‌که هر کدام، چه نوع حفاظتی را در برابر شوک الکتریکی تامین می‌کنند، به پنج کلاس مختلف دسته‌بندی کرده است. توضیحات مربوط به هر کدام از این دسته‌ها در ادامه آورده شده است.

گروه بندی تجهیزات در استاندارد UL و NEMA

در این استاندارد از روش دیگری برای بیان استقامت تجهیزات در شرایط محیطی و حفظ سطح ایمنی پرسنل در تماس با آن ها استفاده شده است. در این استاندارد ابتدا تجهیزات گروه‌بندی و سپس برای هر کدام، یک عدد، نوع استفاده و توضیح آورده شده است. در جدول زیر  این موارد را مشاهده می‌کنید.

گروه	نوع استفاده	شرح
۱	استفاده‌ی داخلی (Indoor)	محفظه‌ی تجهیز مانع تماس تصادفی پرسنل با اجزای داخلی آن شده و اجزا را در برابر گرد و غبار حفاظت می‌کند.
۲	استفاده‌ی داخلی	محفظه‌ی تجهیز مانع تماس تصادفی پرسنل با اجزای داخلی آن شده و اجزا را در برابر گرد و غبار و پاشش ملایم مایعات غیر خورنده حفاظت می‌کند.
۳	استفاده‌ی داخلی و خارجی (Outdoor)	محفظه‌ی تجهیز مانع تماس تصادفی پرسنل با اجزای داخلی آن شده و اجزا را در برابر گرد و غبار، باران، تگرگ و برف حفاظت می‌کند. همچنین تجهیز در برابر تشکیل یخ در خارج آن مقاوم است.
۳R	استفاده‌ی داخلی و خارجی	محفظه‌ی تجهیز مانع تماس تصادفی پرسنل با اجزای داخلی آن شده و اجزا را در برابر گرد و غبار، باران، تگرگ، برف و ذرات معلق در هوا حفاظت می‌کند. همچنین تجهیز در برابر تشکیل یخ در خارج آن مقاوم است.
۳S	استفاده‌ی داخلی و خارجی	محفظه‌ی تجهیز مانع تماس تصادفی پرسنل با اجزای داخلی آن شده و اجزا را در برابر گرد و غبار، باران، تگرگ و برف حفاظت می‌کند. درصورتی‌که لایه‌هایی از یخ تشکیل شده باشد نیز، مکانیسم‌های خارجی تجهیز باید به کار خود ادامه دهند.
۴	استفاده‌ی داخلی و خارجی	محفظه‌ی تجهیز مانع تماس تصادفی پرسنل با اجزای داخلی آن شده و اجزا را در برابر خاک، گرد و غبار، باران، تگرگ، برف و پاشش آب حفاظت می‌کند. همچنین تجهیز در برابر تشکیل قطرات آب یخ‌زده در خارج آن مقاوم است.
۴X	استفاده‌ی داخلی و خارجی	محفظه‌ی تجهیز مانع تماس تصادفی پرسنل با اجزای داخلی آن شده و اجزا را در برابر خاک، گرد و غبار، باران، تگرگ و برف حفاظت می‌کند. همچنین تجهیز در برابر خوردگی و تشکیل یخ در خارج آن مقاوم است.
۵	استفاده‌ی داخلی	محفظه‌ی تجهیز مانع تماس تصادفی پرسنل با اجزای داخلی آن شده و اجزا را در برابر خاک، گرد و غبار موجود در هوا، پرز، الیاف، چکه‌ها و پاشش ملایم مایعات غیر خورنده حفاظت می‌کند.
۶P	استفاده‌ی داخلی و خارجی	محفظه‌ی تجهیز مانع تماس تصادفی پرسنل با اجزای داخلی آن شده و اجزا را در برابر خاک، گرد و غبار، باران، تگرگ و برف، ورود آب تا جایی که تجهیز به مدت طولانی و به‌طور محدود در عمق معینی از آب فرو رود و همچنین در برابر خوردگی و تشکیل یخ در خارج آن حفاظت می‌کند.
۱۲	استفاده‌ی داخلی (بدون ضربات محکم)	محفظه‌ی تجهیز مانع تماس تصادفی پرسنل با اجزای داخلی آن شده و اجزا را در برابر خاک، گرد و غبار، کرک، الیاف، ذرات معلق، چکه کردن یا پاشش ملایم مایعات غیر خورنده (مانند پاشش یا نشت مواد نفتی و مواد سردکننده‌ی غیر خورنده) حفاظت می‌کند.
۱۲K	استفاده‌ی داخلی (محفظه‌ها با تعیین مسیر قبلی)	محفظه‌ی تجهیز مانع تماس تصادفی پرسنل با اجزای داخلی آن شده و اجزا را در برابر خاک، گرد و غبار، پرز، الیاف، چکه کردن و پاشش ملایم مایعات غیر خورنده (مانند نشت مواد نفتی و مواد سردکننده‌ی غیر خورنده) حفاظت می‌کند.
۱۳	استفاده‌ی داخلی	محفظه‌ی تجهیز مانع تماس تصادفی پرسنل با اجزای داخلی آن شده و اجزا را در برابر خاک، گرد و غبار، پرز، الیاف و پاشش، نفوذ و نشتی آب، مواد نفتی و مواد سردکننده‌ی غیر خورنده حفاظت می‌کند.

معرفی کابل خشک ۲۰ کیلو ولت

در قسمت جداول و علائم الکتریکی با تعریف سیم و کابل به صورت کلی آشنا شدیم. در سطوح ولتاژی مختلف، نوع و تعداد لایه های تشکیل دهنده ی کابل متفاوت بوده و هر کدام نقش خاصی دارند. در این قسمت با توجه به تصویر زیر با لایه های تشکیل دهنده ی یک کابل فشار قوی آشنا می شویم.

1. هادی وظیفه انتقال جریان الکتریکی را داشته و در دو نوع مس و آلومینیوم در کابل ها استفاده می شود. بعلت قابلیت هدایت کمتر آلومینیوم؛ سطح مقطع این کابل ها در جریان برابر بیشتر از هادی مسی می باشد. به عنوان مثال اگر انتقال ۱۰۰ آمپر جریان مد نظر باشد؛ هادی آلومینیوم تقریبا ۱٫۶ برابر هادی مس خواهد بود.
2. لایه‌ی نیمه هادی وظیفه‌ی یکنواخت کردن میدان اطراف هادی را داشته و در کابل های فشار ضعیف به بالا وجود دارد. این لایه در دو قسمت وجود دارد. اول روی هادی و دوم روی عایق آن.
3. عایق اصلی کابل در این قسمت قرار دارد. با توجه به ولتاژ کابل؛ نوع و ضخامت این قسمت می تواند متفاوت باشد.
4. یکی دیگر از لایه های نیمه هادی در این قسمت قرار دارد.
5. کاغذ گرافیتی
6. در کابل های فشار ضعیف به بالا حتما شیلد وجود دارد. این شیلد که نقش حفاظتی دارد در یک سمت و یا هردو سمت اتصال سرکابل به زمین متصل می شود.
7. غلاف نقش حفاظت مکانیکی کابل داشته و لایه های داخلی را در برابر صدمات مکانیکی محافظ می کند. این قسمت با توجه به کاربری کابل بوده و در سطوح ولتاژی مختلف از فشار ضعیف به بالا وجود دارد.
8. پوشش نهایی، تمام لایه های کابل را در بر می گیرد. در صورتی که کابل ها چند رشته باشد تمام هادی ها در غلاف نهایی قرار خواهد گرفت.

در ادامه تصاویر واقعی یک کابل فشار متوسط با عایق XLPE را مشاهده می کنید. در این آلبوم سعی شده هر کدام از لایه های تشکیل دهنده‌ی کابل به خوبی نمایش داده شود. لطفا با موس به عکس ها اشاره کرده و عنوان هر کدام را مشاهده کنید. در ابتدا و انتهای کابل های فشار متوسط به بالا و جهت اتصال آن ها به دیگر تجهیزات از سرکابل استفاده می شود. بیشترین نرخ اتصالی در این قسمت از کابل های بوده و می توانید تصاویر مربوط به اتصالی سرکابل خشک؛ چپقی؛ روغنی و … را در بخش حوادث و ایمنی در برق مشاهده کنید.گارد محافظ صدمات مکانیکی

معرفی سیم و کابل

همان طور که می دانیم برای توزیع  انرژی الکتریکی تولید شده، از سیم ها و کابل ها استفاده می شود. سیم یا کابل به یک هادی گفته می شود که بتواند جریان برق یا سیگنال های الکتریکی را از خود عبور داده و در عین حال نسبت به اطراف خود عایق باشد تا در شرایط کاری مختلف دچار مشکل نشود.

کابل و سیم از نظر نوع هادی، عایق بندی، شرایط نصب و … با هم تفاوت دارند. سیم به یک هادی گفته می شود که معمولا تک رشته بوده و با یک لایه عایق پوشانده می شود اما کابل ممکن است از تعدادی هادی که نسبت به یکدیگر و زمین عایق شده باشند، تشکیل شود. به طور کلی می توان گفت که تمام کابل ها و سیم ها از دو قسمت اصلی عایق و هادی تشکیل شده اند که در ساختمان هر کدام به روش خاصی به کار برده شده است.

 

تجهیزات ضد انفجار

حوادث مختلفی می‌تواند در محیط‌های صنعتی رخ دهد که حریق و انفجار از خطرناک‌ترین آن‌ها می‌باشد. این‌گونه حوادث در محیط‌هایی رخ می‌دهد که یک نوع ماده‌ی سوختی مانند گاز و غبارهای خطرناک، توسط یک فعال‌کننده مشتعل شود. درصورتی‌که ترکیب سه عنصر اکسیژن، ماده‌ی سوختی و فعال‌کننده در یک محل وجود داشته باشد، احتمال بروز انفجار بسیار بالاست. در تصویر زیر مثلث آتش را مشاهده می کنید.

استفاده از تجهیزات و ابزارهای غیر ایمن در مراکز صنعتی و محیط‌هایی که دارای گازها و غبارات قابل انفجار هستند، می‌تواند خطرات و صدمات جبران‌ناپذیری را ایجاد نماید. به‌منظور جلوگیری از این حوادث باید تجهیزاتی که در مناطق مستعد انفجار نصب می‌گردند به‌گونه‌ای طراحی، تولید، نصب و بهره‌برداری شوند که حفاظت لازم در برابر شوک الکتریکی، افزایش حرارت، اتصال کوتاه، جرقه و … را دارا باشند. به این‌گونه از تجهیزات، اصطلاحا تجهیزات ضد انفجار گفته می‌شود. تجهیزات ضد انفجار با علامت اختصاری EX که در تصویر زیر مشاهده می کنید، مشخص می‌شوند.

EX کوتاه شده ی عبارت explosive atmosphere به معنای محیط انفجاری می باشد.

لازم به ذکر است که استفاده از علامت EEX به‌جای EX، نشان‌دهنده‌ی این است که تجهیز مورد نظر طبق استاندارد EN تست شده است. (استاندارد EN تا ۹۰ درصد مشابه استاندارد IEC می‌باشد و در کشورهای اروپایی استفاده می‌شود. EN شامل سه زیرمجموعه‌ی CEN، CENELEC و ETSI می‌شود.)

معمولا بعد از نشان EX، یک کد شامل اعداد و حروف نیز درج می‌شود. این کد بیانگر محیط نصب، روش‌های بهره‌برداری، نوع حفاظت، گروه‌بندی گازی، کلاس حرارتی و … می‌باشد. نوع کدگذاری با توجه به استانداردهای مختلف، متفاوت می‌باشد.

تجهیزات ضد انفجار در استاندارد آمریکایی

در این استاندارد کد درج شده روی تجهیزات ضد انفجار شامل ۳ بخش کلی می‌شود که در تصویر زیر نشان داده شده است. شرح هر یک از این بخش ها در ادامه آمده است.

کلاس منطقه:

استفاده از تجهیزات و ابزارهای غیر ایمن در محیط آلوده به گاز، بخار، گرد و غبار و یا الیاف قابل اشتعال، می‌تواند باعث انفجار و آتش‌سوزی شود. در قسمت اول کد و برای تعیین میزان خطر محیط‌های مختلف، کلاس‌هایی تعریف شده است. استاندارد ملی برق آمریکا (NEC) فضای صنایع را از نظر قابلیت و احتمال انفجار به ۳ کلاس (class) تقسیم کرده است. این ۳ کلاس بر حسب نوع مواد آتش‌زای موجود در آن‌ها عبارت‌اند از:

• کلاس ۱: محیطی است که در آن گازهای قابل اشتعال وجود دارد، مانند تاسیسات نفتی.
• کلاس ۲: محیطی است که در آن غبارهای قابل اشتعال از قبیل غبار منیزیم، آلومینیوم و … موجود باشد.
• کلاس ۳: فضایی است که در آن فیبرهای قابل اشتعال مانند پنبه، کنف، براده‌های چوب و … موجود باشد.

هر یک از سه کلاس بالا، برحسب احتمال آتش‌سوزی به دو بخش (Division) تقسیم می‌شوند که عبارت‌اند از:

• بخش ۱: در شرایط عادی و هنگام بهره‌برداری از تجهیزات، مواد آتش‌زا در فضا وجود دارد.
• بخش ۲: در شرایط عادی و هنگام بهره‌برداری از تجهیزات، مواد آتش‌زا در فضا وجود ندارند اما در حالت غیرعادی به دلایل مختلف از جمله ازکارافتادگی و خرابی تجهیزات، این مواد به فضای کار وارد و منطقه خطرساز می‌شود.

گروه گازی:

اگر طبق قسمت اول کد، محیط کاری یک تجهیز جز کلاس‌های ۱ و ۲ باشد، باید نوع گاز و یا گرد و غبار قابل اشتعال مشخص شود. طبق جدول زیر، استاندارد NEC500 محیط‌های صنعتی را بر حسب نوع گازها و غبارهای خطرناک، به ۲ کلاس تقسیم می‌کند.

کلاس‌بندی منطقه	زیرگروه گازی
کلاس ۱	گروه A: محیطی که در آن گاز استالین وجود دارد. گروه B: محیطی که در آن گاز هیدروژن وجود دارد. گروه C: محیطی که در آن گاز اتیلن وجود دارد. گروه D: محیطی که در آن گاز پروپان وجود دارد.
کلاس ۲	گروه E: محیطی که در آن غبار فلز وجود دارد. گروه F: محیطی که در آن گرد و غبار زغال‌سنگ (خاکستر) وجود دارد. گروه G: محیطی که در آن گرد و غبار ناشی از غلات وجود دارد.

کلاس حرارتی یا حداکثر درجه حرارت مجاز سیستم:

اگر دمای یک محیط خطرناک افزایش یابد، گازهای موجود در آن بدون نیاز به فعال‌کننده، شعله‌ور می‌شوند. حداقل درجه حرارتی که در یک فضای قابل انفجار و بدون نیاز به جرقه می‌تواند باعث ایجاد آتش‌سوزی شود را درجه حرارت خود اشتعالی می‌نامند. برای جلوگیری از انفجار و آتش‌سوزی، دمای تمام تجهیزات در حین کار باید از درجه حرارت خود اشتعالی کمتر باشد. طبق جدول زیر، برای مشخص کردن حداکثر درجه حرارت کار یک تجهیز یا ماشین گروه‌هایی تعریف شده است. در هر گروه، حداکثر درجه حرارت روی سطح تجهیز، در بدترین شرایط دمایی عبارت‌اند از:

کد دما

T1

T2

T2A

T2B

T2C

T2D

T3

T3A

T3B

T3C

T4

T4A

T5

T6

درجه حرارت

۴۵۰

۳۰۰

۲۸۰

۲۶۰

۲۳۰

۲۱۵

۲۰۰

۱۸۰

۱۶۵

۱۶۰

۱۳۵

۱۲۰

۱۰۰

۸۵

تجهیزات ضد انفجار در ATEX

در این استاندارد کد درج شده روی تجهیزات ضد انفجار شامل ۳ بخش کلی می‌شود که در تصویر زیر نشان داده شده است. شرح هر یک از این بخش ها در ادامه آمده است.

علامت اختصاری:

قسمت اول این کد عبارت است از حروف Ex که در یک شش‌ضلعی قرار داده شده‌اند. این لوگو به معنای این است که تجهیزات طبق استاندارد ATEX ساخته و تست شده‌اند.

گروه گازی:

قسمت دوم کد، مربوط به گروه‌بندی گازی می‌باشد. محیط نصب تجهیزات الکتریکی ضد انفجار از نظر نوع و میزان گازهای موجود، به دو گروه کلی تقسیم می‌شود:

• گروه I: تجهیزات الکتریکی برای معادن
• گروه II: تجهیزات الکتریکی برای سایر مناطق خطرناک یا تجهیزات روی سطح زمین

طبق ATEX تجهیزات الکتریکی گروه I به گروه‌های M1 و M2 و تجهیزات الکتریکی گروه II به گروه‌های ۱,۲,۳ تقسیم می‌شوند. شرح هر یک از این گروه‌ها در جدول زیر آمده است:

گروه گازی	شرح
I M1	تجهیزات الکتریکی برای استفاده در تاسیسات زیرزمینی و معادن که ممکن است در آن‌ها متان (گاز قابل‌احتراق معادن) و گرد و غبار زغال‌سنگ وجود داشته باشد. این تجهیزات در زمان وجود گازها و غبارات با قابلیت اشتعال، می‌توانند در حالت کار باشند. سطح حفاظت این گروه بسیار بالاست.
I M2	تجهیزات الکتریکی برای استفاده در تاسیسات زیرزمینی و معادن که ممکن است در آن‌ها متان (گاز قابل‌احتراق معادن) و گرد و غبار زغال‌سنگ وجود داشته باشد. این تجهیزات در زمان وجود گازها و غبارات با قابلیت اشتعال، باید در حالت خاموش باشند. سطح حفاظت این گروه بالاست.
II1	تجهیزات الکتریکی برای استفاده در سطح زمین. ممکن است در این محیط‌ها گاز، مه، بخار و گرد و غبار وجود داشته باشد. این تجهیزات در Zone 1, 2, 3, 20, 21, 22 می‌توانند در حالت کار باشند. سطح حفاظت این گروه بسیار بالاست.
II2	تجهیزات الکتریکی برای استفاده در سطح زمین. ممکن است در این محیط‌ها گاز، مه، بخار و گرد و غبار وجود داشته باشد. این تجهیزات در Zone 1, 2, 21, 22 می‌توانند در حالت کار باشند. سطح حفاظت این گروه بالاست.
II3	تجهیزات الکتریکی برای استفاده در سطح زمین. ممکن است در این محیط‌ها گاز، مه، بخار و گرد و غبار وجود داشته باشد. این تجهیزات در Zone 2,22 می‌توانند در حالت کار باشند. سطح حفاظت این گروه کم است.

مواد قابل اشتعال:

قسمت سوم کد، مربوط به تعیین نوع مواد قابل اشتعال موجود در محیط نصب تجهیز است. حرف G برای گازها و حرف D برای گرد و غبار استفاده می‌شود.