पीएफए ​​हीटर के लिए ग्राउंड फॉल्ट इंटरप्टर में विआयनीकृत पानी के लिए ट्रिप थ्रेशोल्ड 30mA से कम क्यों होना चाहिए?

विआयनीकृत (डीआई) पानी में बहुत कम विद्युत चालकता होती है -आम तौर पर 0.1-10 µS/सेमी, जबकि नल के पानी में यह 500-1,000 µS/सेमी होती है। जब पीएफए ​​शीथ से समझौता किया जाता है और हीटिंग तत्व डीआई पानी को छूता है तो ग्राउंड फॉल्ट के परिणामस्वरूप डीआई पानी की उच्च प्रतिरोधकता के कारण नल के पानी की तुलना में काफी कम रिसाव होता है। एक सामान्य 30 एमए जीएफसीआई (ग्राउंड फॉल्ट सर्किट इंटरप्टर) ट्रिगर नहीं हो सकता है क्योंकि डीआई पानी के माध्यम से रिसाव केवल 5-15 एमए हो सकता है - 30 एमए सीमा को पार करने के लिए बहुत कम। हीटर अभी भी एक गुप्त दोष के साथ काम करता है और धातु का कोर हफ्तों या महीनों में धीरे-धीरे खराब हो जाता है। अंततः संक्षारण उत्पाद एक प्रवाहकीय चैनल बना सकते हैं या कोर खुलने में विफल हो सकता है, लेकिन देरी से स्नान संदूषण की अनुमति मिलती है। DI जल प्रणालियों के लिए GFCI ट्रिप 5-10 mA होनी चाहिए, 30 mA नहीं। कुछ देश उपकरण सुरक्षा के लिए उच्च प्रतिरोधकता वाले तरल पदार्थों में 5 एमए की अनुमति देते हैं।

डीआई जल में रिसाव धारा और चालकता
एक खुले हीटिंग तत्व (120 वीएसी) से डीआई पानी के माध्यम से जमीन में रिसाव धारा I=वी / आर द्वारा दी जाती है, जहां आर जल चैनल का प्रतिरोध है। प्रतिरोध R=ρ × L / A जहां ρ=प्रतिरोधकता (Ω·सेमी) L=पथ की लंबाई (सेमी) A=क्रॉस{7}}अनुभागीय क्षेत्र (सेमी 2) ρ के साथ DI पानी के लिए=1 MΩ{10}सेमी (1,000,000 Ω{14}}सेमी) एल=10 सेमी ए=1 सेमी2 आर=1,000,000 x 10 / 1=10,000,000 Ω रिसाव धारा I=120 / 10,000,{28}} mA-किसी भी सीमा से काफी नीचे। लेकिन यदि खुला क्षेत्र बड़ा है (A=100 सेमी 2 ) और मार्ग छोटा है (L{{33%) सेमी), R=1,000,000 x 1 / 100=10,000 ओम I=120 / 10,000=12 mA। यह 5 mA से अधिक लेकिन 30 mA से कम है। 30 एमए जीएफसीआई यात्रा नहीं करेगा, लेकिन 5 एमए जीएफसीआई 200 से 300 एमएस के भीतर यात्रा करेगा।

जैसे ही हीटर का कोर संक्षारित होता है, धातु आयन (निकल, लोहा, क्रोमियम) डीआई पानी में घुल जाते हैं जिससे चालकता बढ़ जाती है। एक छोटा दोष जो 12 एमए से शुरू होता है वह 24 से 48 घंटों में 30 एमए तक बढ़ सकता है। इस अवधि के दौरान हीटर चालू रहता है और डीआई पानी धातु आयनों से दूषित हो जाता है। धातु आयनों की पीपीबी मात्रा भी सेमीकंडक्टर या फार्मास्युटिकल डीआई सिस्टम में उत्पाद को नष्ट कर सकती है। 5 एमए जीएफसीआई फॉल्ट बहुत बड़ा होने से पहले ही ट्रिप हो जाएगा, जिससे प्रदूषण कम हो जाएगा।

डीआई वॉटर जीएफसीआई ट्रिप थ्रेशोल्ड तुलना
जल प्रकार चालकता (µS/सेमी) छोटे दोष से विशिष्ट रिसाव धारा (mA) 30 mA GFCI ट्रिप? 10 एमए जीएफसीआई यात्रा? 5 एमए जीएफसीआई ट्रिप?अनदेखा दोष जोखिम
नल का पानी 500 50-200 हाँ (तत्काल) हाँ हाँ कम
आरओ पानी 10-50 10-50 कभी-कभी (सीमांत) हां (अधिकांश मामलों में) हां मध्यम
DI water (1 MΩ·cm) 1 1-15 Rare (only huge faults) Sometimes Yes (for faults >5 एमए) 30 एमए अल्ट्रा के साथ उच्च -शुद्ध डीआई (18 एमए·सेमी) 0.055 0.1-2 नहीं नहीं (दोष)<10 mA) No (faults <5 mA) Very high (GFCI may never trip)
अल्ट्रा-शुद्ध डीआई के लिए विशेष विचार
अल्ट्रा-शुद्ध डीआई पानी (18 एमΩ·सेमी, जैसा कि सेमीकंडक्टर फैब्स में उपयोग किया जाता है) में हीटर की खराबी से रिसाव धाराएं आम तौर पर होती हैं<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.

अधिकांश DI जल प्रणालियों (गैर - सेमीकंडक्टर) के लिए प्रतिरोधकता 0.5-5 MΩ·cm है ​​और 5-10 mA GFCI का उपयोग किया जाता है। सेमीकंडक्टर अल्ट्रा-शुद्ध डीआई के लिए, आईआरएम (1-10 एमΩ पर अलार्म) + डबल बैरियर निर्माण का उपयोग करें।

न्यायक्षेत्रों के लिए संहिता और निहितार्थ
एनईसी (एनएफपीए 70) 3. अनुच्छेद 426 स्थापित विद्युत ताप उपकरणों के लिए ग्राउंड दोष निवारण का आह्वान करता है। कर्मियों की सुरक्षा के लिए सबमर्सिबल हीटर की अधिकतम ट्रिप सेटिंग 30 एमए है। हालाँकि अनुच्छेद 427 उपकरण सुरक्षा के लिए निचली सीमा (5 एमए तक) प्रदान करता है जब कर्मियों की सुरक्षा मुख्य प्राथमिकता नहीं है (उदाहरण के लिए सुलभ क्षेत्रों में हीटर जहां कोई उपयोगकर्ता संपर्क नहीं है)। डीआई जल प्रणालियों के लिए, 5 से 10 एमए ट्रिप थ्रेशोल्ड के साथ "उपकरण सुरक्षा जीएफसीआई" निर्दिष्ट करें। कुछ न्यायक्षेत्रों में 100 माइक्रोसीमेन्स/सेमी से कम चालकता वाले पानी के किसी भी हीटर के लिए 5 एमए जीएफसीआई की आवश्यकता होती है। "स्थानीय कोड जांचें.

मौजूदा डीआई वॉटर टैंकों की मरम्मत के लिए 30 एमए जीएफसीआई के बजाय 5 एमए जीएफसीआई का उपयोग करें। इकाइयां बदली जा सकती हैं (समान रूप कारक) और लागत $50-$100 है, जो एक एकल संदूषण घटना की लागत से काफी कम है।

फ़ील्ड उदाहरण
सेमीकंडक्टर फैब के डीआई वॉटर पॉलिशिंग लूप में पीएफए ​​हीटर के लिए 30 एमए जीएफसीआई को नियोजित किया गया था। 3 हीटरों में 2 वर्षों में छोटे ग्राउंड दोष (रिसाव वर्तमान 10-20 एमए) विकसित हुए जो 30 एमए जीएफसीआई की यात्रा नहीं करते थे। ऑपरेटरों द्वारा कोई अलार्म रिपोर्ट नहीं किया गया। धातु आयन (लोहा, निकल) डीआई पानी में घुल गए, जिससे प्रतिरोधकता 18 MΩ*cm से बढ़कर 2 MΩ*cm हो गई और वेफर्स का एक बैच दूषित हो गया। फैब 5 एमए जीएफसीआई में बदल गया। इसके बाद हीटर की खराबी 5 एमए पर तेजी से शुरू हो गई और प्रदूषण नगण्य स्तर तक कम हो गया। फैब ने अत्यंत शुद्ध लूप के लिए 10 MΩ अलर्ट थ्रेशोल्ड के साथ IRM को भी शामिल किया।

निष्कर्ष: डीआई वॉटर के लिए 5-10 एमए जीएफसीआई
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 MΩ-cm) इन्सुलेशन प्रतिरोध निगरानी का उपयोग करता है, GFCI का नहीं। संदूषण की लागत की तुलना में 5 एमए जीएफसीआई की लागत काफी कम है। डीआई जल सेवा के लिए 30 एमए जीएफसीआई वाला पीएफए ​​हीटर न भेजें। कम निर्दिष्ट करें जल्दी यात्रा करें, बार-बार यात्रा करें। स्नान को सुरक्षित रखें उत्पाद को सुरक्षित रखें।