تجاوز إلى المحتوى
للاستشهاد بهذا المقال: A P Purnomoadi وآخرون 2021 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 1098 042047
إيه بي بورنوموادى*، إن دبليو بريامبودو، إيه إس سوريا، إتش بي تامبونان، دي آر جينتاكا، كي إم توفاني وإم رضوان
معهد PLN للأبحاث، جاكرتا، إندونيسيا
الملخص. تم الإبلاغ عن وفيات بسبب الصدمة الكهربائية عند الاستحمام باستخدام سخان المياه الكهربائي (ESWH). وشملت الحالات استخدام سخان مياه بنظام تخزين أو سخان مياه فوري. وهناك ثلاثة عوامل قد تسهم في وقوع الحادث، وهي، التركيب غير الصحيح بما في ذلك أنظمة التأريض والأسلاك، وعامل المعدات، والخطأ البشري. العاملان الأولان هما الأكثر هيمنة. تقدم هذه الورقة سيناريوهات قد يتعرض فيها المرء لصدمة كهربائية أثناء الاستحمام، ولوائح السلامة الحالية في إندونيسيا فيما يتعلق بتركيب سخان المياه الكهربائي، والإجراءات الوقائية لتجنب الإصابات. قد تزيد إضافة قاطع تيار التسرب الأرضي (ELCB) من عامل السلامة لأنه يحمي المستخدم من الصدمة الكهربائية في مدة أقصر من قاطع الدائرة الرئيسي (MCB) الشائع. يعتمد نجاح ELCB أيضًا على التركيب الصحيح لأسلاك التأريض الوقائية والتأريض.
1. مقدمة
يعد سخان المياه الكهربائي (ESWH) أحد الأجهزة المنزلية اليومية في الحياة الحديثة. في الماضي، كان سعره مرتفعًا، وكان يتطلب استهلاكًا عاليًا للكهرباء لا يمكن تحمله إلا من قبل الطبقة الراقية. ومع ذلك، تتوفر حاليًا سخانات ESWH بأسعار أقل يمكن أن تعمل بقدرة 350 - 400 واط فقط.
هناك نوعان عامان من سخانات ESWH، وهما: أحدهما بنظام تخزين/خزان والنوع الفوري. المبدأ الأساسي لكلاهما متشابه، أي، تجاوز الماء البارد إلى عنصر تسخين لإنتاج الماء الساخن عند المخرج. تُعرف هذه العملية باسم "تسخين جول". يوضح الشكل 1 كلا النوعين من سخانات ESWH.
يستهلك سخان الماء المزود بنظام خزان طاقة أقل مقارنةً بالسخان الفوري. يجمع الخزان الماء، ثم يقوم النظام بتسخينه بانتظام بناءً على قراءة مستشعر الثرموستات. تتراوح سعة الخزان من 15 إلى 100 لتر، حسب حجم نظام سخان الماء الكهربائي (ESWH). تستهلك السعة الأكبر طاقة أكبر.
في سخان المياه الفوري، تتم عملية التسخين بشكل أسرع. ونتيجة لذلك، فإنه يتطلب واط أعلى مقارنةً بنظام الخزان. في إندونيسيا، تبيع السوق عمومًا سخانات مياه فورية تتراوح قوتها من 800 إلى 2400 واط. وفي الوقت نفسه، في البلدان المتقدمة، تتوفر سخانات مياه فورية بقوة تزيد عن 5000 واط. تعني الواط الأعلى عملية تسخين أسرع.
الشكل 1. (أ) سخان مياه كهربائي (ESWH) بنظام خزان، (ب) سخان مياه كهربائي فوري (ESWH).
كلا النوعين من سخانات الماء الكهربائية (ESWH) مزودان بقاطع دائرة التسرب الأرضي (ELCB) لسلامة المستخدم. ومع ذلك، تم الإبلاغ عن حالات وفاة أثناء الاستحمام [1-7]. كشفت التحقيقات الإضافية أن هناك عوامل تساهم في الحوادث، وهي:
- التركيب غير السليم بما في ذلك أنظمة التأريض والأسلاك، على سبيل المثال: سعة الكابل أقل من المعدلات الحالية، أنظمة التأريض السيئة، عدم توفر
- عامل المعدات، مثل التصميم دون المستوى (لا يتوافق مع معيار IEC [8])، عزل الأسلاك
- خطأ بشري قد يحدث عندما يستخدم الأطفال أو الأشخاص ذوو الإعاقة سخان المياه الكهربائي. كما ورد في [9].
2. الصعق بالكهرباء أثناء الاستحمام
يحدث الصعق بالكهرباء عندما يمر تيار كهربائي عبر جسم الإنسان. قد يحدث هذا باحتمالين:
- يلامس الجسم الأجزاء الحية والأرضية في نفس الوقت.
- يلامس الجسم نقطتين بمستويات جهد مختلفة في نفس الوقت.
يحدث الصعق بالكهرباء باستخدام الأجهزة المنزلية غالبًا من خلال الاحتمال الأول. يعتمد مستوى الخطورة على سعة التيار ومدة التيار. يقدم المعيار IEC 60479-1 منحنى يربط بين أقصى مدة مقابل سعة التيار التي يمكن أن يتحملها جسم الإنسان (انظر الشكل 2) [9]. يوضح الجدول 1 تعريف المناطق كما هو موضح في الشكل 2.
وفقًا للجدول 1 والشكل 2، يمكن تجنب الرجفان البطيني إذا كانت مدة الصعق الكهربائي أقل من 200 مللي ثانية وأقصى تيار هو 30 مللي أمبير. بناءً على هذه التوصية، يوصي IEC بأن يعمل نظام حماية السلامة (قاطع دائرة التسرب الأرضي) ELCB في غضون 0.1 ثانية (=100 مللي ثانية) [10].
في إندونيسيا، معظم أنظمة التأريض في المنازل هي بتكوين TN C-S، بينما في بعض الحالات الصغيرة يمكن العثور على نظام TT. يمكن أن تؤدي سيناريوهات مختلفة إلى الصعق بالكهرباء؛ يقدم مثال أدناه (انظر الشكل 3)؛ يمكن العثور على أمثلة أخرى في [7]:
حالة المعدات:
- تدهور السلك الحي، يصبح الغلاف الخارجي حيًا ويعرض سلامة.
- عطل في ELCB، أو حتى أن ESWH غير مجهز.
- ESWH هو.
حالة التركيب:
- نظام التأريض هو TNC-S
- قاطع الدائرة الرئيسي (MCB) هو الحماية الوحيدة
في هذا السيناريو، لا يتم تركيب ELCB ولا يعمل بشكل صحيح. يؤدي انهيار العزل إلى تيار خطأ إلى الأرض. في نظام التأريض TN C-S، ستتدفق معظم تيار الخطأ عبر غلاف ESWH (بسبب مقاومته المنخفضة)، مرورًا بنظام التأريض والعودة إلى المصدر. ونتيجة لذلك، يمكن أن يكون تيار الخطأ مرتفعًا يصل إلى 1000 أمبير [11]. سينقطع MCB بعد
0.4 ثانية (400 مللي ثانية) [12]. يمكن أن يتدفق جزء صغير من تيار الخطأ إلى المستخدم، Iv، بسعة
سلسلة مؤتمرات IOP: علوم وهندسة المواد 1098 (2021) 042047
doi:10.1088/1757-899X/1098/4/042047
يعتمد على مقاومة الجسم ومقاومة نظام التأريض. قد يكون هذا التيار الصغير مميتًا كما هو موضح في الشكل 2.
الشكل 3. صعق كهربائي بسبب تدهور العزل على كابل الطور في نظام التأريض TN C-S.
3. لوائح السلامة الحالية لتركيب سخانات الماء الكهربائية في إندونيسيا
يجب أن تتوافق الأجهزة الكهربائية المنزلية في إندونيسيا مع المعيار الوطني SNI 7859:2013 [13]. يتكيف المعيار الوطني مع IEC 60335-1: 2010 [14]. علاوة على ذلك، ينظم SNI IEC 60335-2-21:2010 سخانات الماء الكهربائية ذات نظام الخزان، بينما ينظم SNI IEC 60335-2-35:2010 النوع الفوري. يلخص الجدول 2 البنود المهمة من المعايير.
سلسلة مؤتمرات IOP: علوم وهندسة المواد
رابط ELCB لسخانات المياه ذات الصلة:
موقع مصنع ELCB: www.traner-elec.com