Deiyonize (DI) su, musluk suyunun 500–1.000 µS/cm değerine kıyasla-tipik olarak 0,1–10 µS/cm gibi çok düşük bir elektrik iletkenliğine sahiptir. PFA kılıfının ihlal edildiği ve ısıtma elemanının DI suyuyla temas ettiği bir topraklama arızası durumunda, DI suyunun yüksek direnci nedeniyle kaçak akım musluk suyuna göre çok daha düşüktür. Standart bir 30 mA GFCI (topraklama hatası devre kesici), DI sudan geçen kaçak akımın 30 mA eşiğine ulaşmak için yalnızca 5–15 mA-yetersiz olabileceğinden dolayı tetiklemeyebilir. Isıtıcı gizli bir arızayla çalışmaya devam eder ve metal çekirdek haftalar veya aylar içinde yavaş yavaş paslanır. Sonunda korozyon ürünleri iletken bir yol oluşturabilir veya çekirdek açılmayabilir ancak gecikme banyonun kirlenmesine neden olur. DI su sistemleri için GFCI tetikleme eşikleri 30 mA değil 5–10 mA olmalıdır. Bazı yetki alanları, yüksek dirençli sıvılarda ekipman koruması için 5 mA'ya izin verir.
DI Suda İletkenlik ve Kaçak Akım
Açıkta kalan bir ısıtma elemanından (120 VAC) DI su yoluyla toprağa giden kaçak akım I=V / R'dir; burada R, su yolunun direncidir. Direnç R=ρ × L / A, burada ρ özdirençtir (Ω·cm), L yol uzunluğudur (cm), A kesit-kesit alanıdır (cm²). ρ=1 MΩ·cm (1.000.000 Ω·cm), L=10 cm, A=1 cm², R=1.000.000 × 10 / 1=10.000.000 Ω olan DI su için. Kaçak akım I=120 / 10.000,000=0.012 mA-herhangi bir eşiğin çok altında. Ancak, maruz kalan alan daha büyükse (A=100 cm²) ve yol daha kısaysa (L=1 cm), R=1,000,000 × 1 / 100=10,000 Ω, I=120 / 10,000=12 mA. Bu 5 mA'nın üzerinde ancak 30 mA'nın altındadır. 30 mA'lık bir GFCI tetikleme yapmaz; 5 mA'lık bir GFCI 200–300 ms içinde tetiklenir.
Isıtıcı göbeği paslandıkça metal iyonları (nikel, demir, krom) DI suyun içinde çözünerek iletkenliği artırır. 12 mA'da başlayan küçük bir arıza 24-48 saat içinde 30 mA'ya kadar büyüyebilir. Bu süre zarfında ısıtıcı çalışmaya devam eder ve metal iyonları DI suyunu kirletir. Yarı iletken veya farmasötik DI sistemlerinde, ppb düzeyindeki metal iyonları bile ürünü bozabilir. Arıza hala küçük olduğunda 5 mA GFCI devreye girerek kirlenmeyi en aza indirir.
DI Suyu için GFCI Trip Eşiği Karşılaştırması
| Su Tipi | İletkenlik (μS/cm) | Küçük Arızadan Gelen Tipik Kaçak Akım (mA) | 30 mA GFCI Hatası? | 10 mA GFCI Hatası? | 5 mA GFCI Hatası? | Tespit Edilemeyen Arıza Riski |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Musluk suyu | 500 | 50–200 | Evet (hemen) | Evet | Evet | Düşük |
| RO suyu | 10–50 | 10–50 | Bazen (marjinal) | Evet (çoğu durumda) | Evet | Ilıman |
| DI su (1 MΩ·cm) | 1 | 1–15 | Nadir (sadece büyük hatalar) | Bazen | Yes (for faults >5 mA) | 30 mA ile yüksek |
| Ultra-saf DI (18 MΩ·cm) | 0.055 | 0.1–2 | HAYIR | Hayır (hatalar<10 mA) | Hayır (hatalar<5 mA) | Çok yüksek (GFCI asla tetiklemeyebilir) |
Ultra-Saf DI için Özel Hususlar
Ultra-saf DI suda (18 MΩ·cm, yarı iletken fabrikalarda kullanılır), ısıtıcı arızalarından kaynaklanan kaçak akımlar genellikle 1 mA'nin altındadır. Ne 30 mA ne de 5 mA GFCI'ler tetiklenmez. Bu tür sistemler için ısıtıcının birden fazla bariyerle tasarlanması (ör. çift PFA kılıf) veya farklı bir ısıtma yöntemi (ör. sıralı kuvars ısıtıcı) kullanılması gerekir. Bazı tesisler GFCI yerine yalıtım direnci izleme (IRM) kullanır: sistem, ısıtma elemanı ile toprak arasındaki direnci sürekli olarak ölçer. Direnç bir eşiğin altına düştüğünde (örneğin, ultra-saf DI için 10 MΩ) bir alarm çalar. IRM, kaçak akımın çok düşük olması nedeniyle (120 V ile 240 kΩ arasında 0,5 mA? Bekle: I=120/10e6=0.012 mA) asla GFCI'yi tetikleyemeyecek hataları tespit edebilir. Aslında 10 MΩ, 0,012 mA verir; bu, hassas IRM tarafından tespit edilebilir ancak GFCI tarafından tespit edilemez. 1–10 MΩ'luk IRM eşikleri kullanılır.
Çoğu DI su sistemi için (-yarı iletken olmayan), direnç 0,5–5 MΩ·cm'dir ve 5–10 mA GFCI'ler etkilidir. Yarı iletken ultra-saf DI için IRM (1–10 MΩ'da alarm) artı çift-bariyer yapısını kullanın.
Kanun ve Yargıya İlişkin Hususlar
NEC (NFPA 70) Madde 426, sabit elektrikli ısıtma ekipmanı için topraklama hatası korumasını gerektirir. Dalgıç ısıtıcılarda, personelin korunması amacıyla maksimum tetikleme eşiği 30 mA'dır. Bununla birlikte, Madde 427, personel korumasının öncelikli konu olmadığı durumlarda (örneğin, erişilebilir ancak kullanıcı-kullanıcıyla{10}}temas kurulmayan alanlardaki ısıtıcılar) ekipman koruması için daha düşük eşiklere (5 mA kadar düşük) izin verir. DI su sistemleri için, 5–10 mA tetikleme eşiğiyle "ekipman koruması GFCI"yı belirtin. Bazı yargı bölgelerinde, iletkenliği 100 µS/cm'nin altında olan sudaki herhangi bir ısıtıcı için 5 mA GFCI gerekir. Yerel kodları kontrol edin.
Mevcut DI su tanklarını 30 mA GFCI'larla yenilemek için 5 mA GFCI'larla değiştirin. Üniteler birbiriyle değiştirilebilir (aynı form faktöründedir) ve maliyeti 50-100 $'dır; bu, tek bir kontaminasyon olayının maliyetinden çok daha azdır.
Alan Örneği
Yarı iletken bir fabrikanın DI su cilalama döngüsünde 30 mA GFCI'lı PFA ısıtıcıları kullanıldı. 2 yıl boyunca üç ısıtıcıda, 30 mA GFCI'leri tetiklemeyen küçük toprak arızaları (10–20 mA kaçak akım) oluştu. Operatörler herhangi bir alarm fark etmedi. Metal iyonları (demir, nikel) DI suya sızarak direnci 18 MΩ·cm'den 2 MΩ·cm'ye yükseltti ve bir grup levhayı kirletti. Fabrika 5 mA GFCI'ye geçti. Sonraki ısıtıcı arızaları 5 mA'da hemen devreye girerek kirlenmeyi ihmal edilebilir seviyelerle sınırladı. Fabrika ayrıca ultra saf döngüler için 10 MΩ alarm eşiğine sahip IRM'yi de ekledi.
Sonuç: DI Suyu için 5–10 mA GFCI kullanın
Deionized water's low conductivity limits ground fault currents to 5–20 mA for typical breach sizes. A standard 30 mA GFCI may not trip, leaving the heater operating with a latent fault, corroding the core, and contaminating the bath. For DI water systems (0.5–5 MΩ·cm resistivity), specify a GFCI with 5–10 mA trip threshold. For ultra-pure DI water (>10 MΩ·cm), GFCI yerine yalıtım direnci izlemeyi kullanın. 5 mA GFCI'nin maliyeti, kirlenme maliyetiyle karşılaştırıldığında minimum düzeydedir. 30 mA GFCI ile DI su hizmeti için bir PFA ısıtıcısını göndermeyin. Daha düşük belirtin. Erken seyahat edin, sık seyahat edin. Banyoyu koruyun, ürünü koruyun.
