Зашто би прекидач квара на земљи за грејач ПФА требало да има праг окидања нижи од 30мА за дејонизовану воду?

Дејонизована (ДИ) вода има веома ниску електричну проводљивост-обично 0,1-10 µС/цм, у поређењу са 500-1.000 µС/цм за воду из славине. Квар уземљења када је ПФА плашт компромитован и грејни елемент додирује ДИ воду резултира знатно мањом струјом цурења него у води из славине, због високе отпорности ДИ воде. Нормалан ГФЦИ од 30 мА (прекидач струјног кола за уземљење) се можда неће активирати јер цурење кроз ДИ воду може бити само 5-15 мА – прениско да би прешло праг од 30 мА. Грејач и даље ради са латентном грешком, а метално језгро прогресивно кородира недељама или месецима. На крају, производи корозије могу да формирају проводни канал или језгро може да се не отвори, али кашњење дозвољава контаминацију купатила. ГФЦИ трип за ДИ системе за воду треба да буде 5-10 мА, а не 30 мА. Неке земље дозвољавају 5 мА у течностима високе отпорности за заштиту опреме.

Струја цурења и проводљивост у ДИ води
Струја цурења на земљу кроз ДИ воду из изложеног грејног елемента (120 ВАЦ) је дата са И=В / Р, где је Р отпор канала за воду. Отпор Р=ρ × Л / А Где ρ=отпорност (Ω·цм) Л=дужина пута (цм) А=попречна - површина пресека (цм 2) За ДИ воду са ρ=1 МΩ-цм (1,000},0010 цм) {1,000},0010 цм А=1 цм2 Р=1,000,000 к 10 / 1=10,000,000 Ω Струја цурења И=120 / 10,000,000=0.012 мА-знатно испод било ког прага. Али ако је отворено подручје веће (А=100 цм 2) и рута краћа (Л=1 цм), Р=1, 000 000 к 1 / 100=10, 000 Охма И=120 / 10,000=12 мА. Ово је више од 5 мА, али мање од 30 мА. ГФЦИ од 30 мА се не би искључио, али би ГФЦИ од 5 мА у року од 200 до 300 мс.

Како језгро грејача кородира, јони метала (никл, гвожђе, хром) се растварају у ДИ води повећавајући проводљивост. Мали дефект који почиње на 12 мА може се повећати на 30 мА за 24 до 48 сати. Грејач остаје укључен током овог периода и ДИ вода се контаминира јонима метала. Чак и ппб количине металних јона могу уништити производ у полупроводничким или фармацеутским ДИ системима. ГФЦИ од 5 мА ће се искључити пре него што грешка постане превелика, минимизирајући загађење.

ДИ Ватер ГФЦИ Трип Тхресхолд Цомпарисион
Врста воде Проводљивост (µС/цм) Типична струја цурења од мале грешке (мА) 30 мА ГФЦИ Трип? 10 мА ГФЦИ Трип? 5 мА ГФЦИ Трип? Ризик неоткривене грешке
Вода са чесме 500 50-200 Да (одмах) Да Да Ниска
РО вода 10-50 10-50 Понекад (маргинално) Да (већина случајева) Да Умерено
DI water (1 MΩ·cm) 1 1-15 Rare (only huge faults) Sometimes Yes (for faults >5 мА) Висок са 30 мА Ултра- чистим ДИ (18 МΩ·цм) 0.055 0.1-2 Не Не (кварови<10 mA) No (faults <5 mA) Very high (GFCI may never trip)
Посебна разматрања за Ултра-Пуре ДИ
Струје цурења услед дефеката грејача у ултра-чистој ДИ води (18 МΩ·цм, како се користи у полупроводничким фабрикама) су обично<1 mA. "30 mA or 5 mA GFCI's will not trip." For such systems the heater has to be developed with numerous barriers (e.g. double PFA sheaths) or with a different heating mechanism (e.g. in-line quartz heater). Some facilities employ insulation resistance monitoring (IRM) instead of GFCI: the system continually measures resistance between the heating element and earth ground. If the resistance is below a certain threshold (e.g. 10 MΩ for ultra-pure DI), an alarm is raised. IRM can detect GFC issues that would never trip a GFCI because the leakage current is too low (0.5 mA at 120 V through 240 kΩ? Wait: I=120/10e6=0.012 mA). Actually, at 10 MΩ you get 0.012 mA that the IRM can detect but the GFCI cannot. 1–10 MΩ IRM thresholds are utilised.

Отпорност за већину ДИ система воде (не-полупроводничке) је 0,5–5 МΩ·цм и користе се ГФЦИ од 5–10 мА. За полупроводнички ултра-чисти ДИ, користите ИРМ (аларм на 1-10 МΩ) + конструкцију двоструке баријере.

Код и импликације за јурисдикције
НЕЦ (НФПА 70) 3. Члан 426 позива на спречавање земљоспоја за инсталирану опрему за електрично грејање. Максимална поставка искључења за потопљене грејаче ради безбедности особља је 30 мА. Међутим, члан 427 предвиђа ниже граничне вредности (до 5 мА) за заштиту опреме када заштита особља није главни приоритет (нпр. грејачи у приступачним областима где нема контакта са корисником). За ДИ системе за воду, наведите „заштиту опреме ГФЦИ“ са прагом окидања од 5 до 10 мА. Неке јурисдикције захтевају ГФЦИ од 5 мА за било који грејач у води који има проводљивост мању од 100 микросимена/цм. „Проверите локалне кодове.

За ремонт постојећих ДИ резервоара за воду користите ГФЦИ од 5 мА уместо ГФЦИ од 30 мА. Јединице су заменљиве (идентичан фактор облика) и коштају 50–100 УСД, што је знатно мање од цене једне контаминације.

Пример поља
30 мА ГФЦИ су коришћени за ПФА грејаче у ДИ воденој петљи за полирање у фабрици полупроводника. 3 грејача су развила мале грешке у земљи (струја цурења 10-20 мА) током 2 године које нису искључиле 30 мА ГФЦИ. Нема пријављених аларма од стране оператера. Метални јони (гвожђе, никл) су излужени у ДИ воду повећавајући отпорност са 18 МΩ*цм на 2 МΩ*цм и контаминирали су серију плочица. Фаб је прешао на 5 мА ГФЦИ. Грешке грејача су се након тога брзо активирале на 5 мА и загађење је смањено на безначајне нивое. Фабрика је такође укључила ИРМ са прагом упозорења од 10 МΩ за изузетно чисте петље.

Закључак: 5-10 мА ГФЦИ за ДИ воду
The poor conductivity of deionised water restricts ground fault currents to 5 to 20 mA for normal breach sizes. A 30 mA GFCI may not trip, and the heater continues to run with an undetected fault, which can corrode the core and contaminate the bath. For DI water systems (0.5 to 5 MΩ·cm resistivity) provide a GFCI with a 5 to 10 mA trip point . For ultra-pure DI water (>10 МΩ-цм) користе праћење отпора изолације, а не ГФЦИ. Цена ГФЦИ од 5 мА је прилично ниска у поређењу са ценом контаминације. Не шаљите ПФА грејач са 30 мА ГФЦИ за ДИ воду. Доњи наведите Путовање раније, путовање често. Заштитите купатило Заштитите производ.