معايير السلامة الكهربائية لتوصيل قاطع التيار التفاضلي RCD

تم تركيب وحدة استهلاك سكنية بواسطة كهربائي في مانشستر قام بتوصيلها بنفس الطريقة تمامًا كما في التركيب السابق. بدا التوصيل مرتبًا، وكانت البراغي مشدودة، وأداء التوصيلات جيدًا بعد التشغيل الأولي للطاقة. ومع ذلك، بعد حوالي ستة أشهر ظهرت مشكلة في دائرة سخان الغمر وتسببت في فصل الدائرة على كل من RCD الذي يحمي الدائرة، وكذلك على نظام RCD العلوي مما أدى إلى انقطاع التيار الكهربائي في المنزل. في الظلام، سقط صاحب المنزل على الدرج وكسر ذراعه. أظهرت التحقيقات أن الكهربائي ارتكب خطأً في توصيل أسلاك النيوترال في الدائرة. تم توصيل النيوترال المخصص لدائرة واحدة في شريط نيوترال خاطئ، مما أدى إلى عمل RCDs في نفس الوقت بعد حوالي ستة أشهر من عدم وجود مشاكل. كان من المستحيل تحديد الخطأ من خلال اختبار مأخذ بسيط لأنه حدث في لحظة حدوث العطل. الدرس المستفاد من ذلك بسيط جدًا: تركيب RCDs ليس مجرد توصيل الأسلاك بشكل صحيح. الأمر كله يتعلق بالمعرفة الكافية لمسارات معينة، وفصل موصلات النيوترال، ومتطلبات التأريض والاختبار. يوفر هذا الدليل القواعد الرئيسية للتوصيل، والمخططات الأساسية، والخطوات البسيطة التي تسمح بتركيب ناجح وآمن لـ RCD.

ملخص: تقنيات التوصيل الخاصة بـ RCD منظمة بواسطة اللوائح الوطنية والدولية—IEC 60364، BS 7671 (لوائح التوصيل IET)، NEC في أمريكا الشمالية—وتشمل الركائز التالية: لكل دائرة محمية، يجب أن يمر السلك الحي والنيوترال عبر RCD (في حالة RCBO) أو يتم توصيلهما إلى الجانب المحمي بواسطة RCD في لوحة التوزيع (في حالة RCCB المشترك)؛ يجب عدم خلط نيوترال RCDs المختلفة؛ يجب ألا يمر التأريض الوقائي أبدًا عبر الملف الحلقي لـ RCD؛ يجب تركيب RCD بعد المفتاح الرئيسي وأجهزة الحماية من التيار الزائد؛ وأخيرًا وليس آخرًا، يجب إجراء اختبار لكل تركيب للتحقق من أن RCD يعمل كما هو متوقع عند تطبيق التيار المتبقي المقنن.

RCD، RCCB، RCBO، GFCI: فهم المصطلحات قبل التوصيل

من المهم توضيح المصطلحات قبل مناقشة معايير التوصيل، حيث تختلف المصطلحات والتعريفات من مكان لآخر وبحسب نوع الجهاز المحدد، وكذلك تختلف متطلبات التوصيل. يشير مصطلح RCD (جهاز التيار المتبقي) إلى المصطلح العام لأي جهاز يحسب تيار تسرب الأرض ويفصل الدائرة. في سوق المملكة المتحدة و IEC، يكون الأكثر شيوعًا هو RCCB (قاطع دائرة التيار المتبقي)، الذي يفصل الدائرة فقط عند اكتشاف تسرب الأرض، وبالتالي يتطلب وجود MCB منفصل لتوفير الحماية ضد الأحمال الزائدة والدوائر القصيرة، وكذلك RCBO (قاطع التيار المتبقي مع الحماية من التيار الزائد)، الذي يجمع بين حماية تسرب الأرض، والأحمال الزائدة، والدوائر القصيرة في جهاز واحد. في أمريكا الشمالية، يُستخدم الاسم GFCI (قاطع دائرة خطأ الأرض) للجهاز المماثل وغالبًا ما يُستخدم كمأخذ كهربائي بدلاً من جهاز السكك الحديدية DIN القياسي، ولكنه متوفر أيضًا كقاطع دائرة إضافي.

العبارة “قاطع دائرة تفاضلي” شائعة أيضًا في بعض الأسواق الأوروبية وأمريكا اللاتينية لكنها تشير إلى RCBO، الجهاز الذي يفصل الدائرة عند اكتشاف الفرق بين التيار في الأسلاك الحية والمحايدة. لذلك، يجب استخدام مصطلح RCD كاسم عام لأجهزة التيار المتبقي، مع توضيح الفروقات في متطلبات التوصيل لتطبيقات RCCB و RCBO و GFCI. للمقارنة التفصيلية بين RCCB و RCBO — ما يفعله كل منهما، كيف يختلفان، ومتى يستخدم كل منهما — مقالنا عن الفرق بين RCCB و RCBO يوفر الخلفية التقنية الكاملة. وللسياق الأوسع لأنظمة التأريض التي تحدد كيفية عمل RCD، دليلنا عن أنظمة إمداد الطاقة شرح يغطي ترتيبات TN‑S و TN‑C‑S و TT و IT التي تحدد مكان وكيفية تركيب RCD.

قواعد التوصيل الأساسية: ما يجب أن يفي به كل تركيب RCD

ال توصيل RCD يخضع لمجموعة صغيرة من القواعد المطلقة، كل منها مشتق من فيزياء كيفية عمل الجهاز. انتهاك أي منها سيمنع RCD من العمل بشكل صحيح في ظروف العطل، وقد لا يتم اكتشاف الانتهاك حتى يحدث العطل. القواعد كما يلي، وتنطبق على كل تركيب RCD، بغض النظر عن نوع الجهاز، أو نظام التأريض، أو البلد.

أولاً وقبل كل شيء، يجب أن تمر جميع الموصلات للأجزاء الحية في الدائرة المحمية عبر الملف الحلقي لـ RCD. في حالة RCBO أحادي الطور، يمر كل من السلك الحي والمحايد عبر التوريد الداخلي لـ RCD، حيث يتم توصيل السلك الحي بالطرف المدخل لـ RCBO، ثم يمر عبر الملف الحلقي وأجهزة الحماية من التيار الزائد قبل الوصول إلى الطرف المخرج. يتم توصيل السلك المحايد بالطرف المدخل للمحايد، ويمر عبر التوريد، ويخرج من الطرف المخرج للمحايد. في حالة توصيل السلك المحايد بشريط المحايد غير المحمي وليس بالطرف المحايد لـ RCBO، سيكون هناك فرق بين التيار على الجانب الحي والتيار على الجانب المحايد للجهاز، حيث سيكون مقدار التدفق المتسرب الذي يكتشفه RCD مساويًا للتيار عند الحمل، بغض النظر عن شدة الحمل.
يجب ألا تكون الموصلات المحايدة على RCDs المختلفة متصلة أو مرتبطة ببعضها البعض. تصرف الكهربائي في مانشستر حيث تم توصيل المحايد من دوائر RCD واحدة إلى شريط المحايد لـ RCD آخر هو أحد الحالات الشائعة لأخطاء توصيل RCD. عندما يتم توصيل RCDs اثنين من خلال نفس المحايد، قد تنقسم التيارات الدائرة للدائرتين بشكل عشوائي بين التوريدات الخاصة بهما، مما يسمح للمعدات بالعمل بشكل طبيعي في العملية. فقط في الحالات غير الطبيعية، قد ينقطع عمل RCDs الاثنين معًا أو لا ينقطع على الإطلاق. عمل RCDs الاثنين معقد ولا يمكن التنبؤ به باستخدام أي وسائل موجودة.
يجب ألا يمر موصل PE (الأرضي الوقائي) عبر التوريد الخاص بـ RCD. ويرجع ذلك إلى أن RCD يعمل على مفهوم عدم توازن التيار الحي والمحايد. عادةً لا يحمل موصل الأرضي أي تيار إلا في حالة حدوث عطل. لذلك، إذا مر موصل الأرضي عبر التوريد، فإن أي تيار تسرب أرضي من المفترض أن يكتشفه RCD سيتم إلغاؤه لأن التيار في سلك الأرضي سيكون متوازنًا مع نفس التيار العائد عبر موصل الأرضي. عندما يحدث هذا، وبما أن كلا التيارين يمران عبر نفس التوريد، سيكتشف RCD عدم توازن صفر ونتيجة لذلك لن ينقطع. يتم توصيل موصل الأرضي بشريط الأرضي في لوحة التوزيع، وبالتالي يتجاوز RCD تمامًا.
يتم تركيب RCD على جانب الحمل للمفتاح الرئيسي. يتم توصيل RCCB بالمفتاح الرئيسي. ثم يتم توصيله بـ MCBs التي تحمي الدوائر المعينة. يعمل RCBO كجهاز حماية من التيار الزائد أثناء اتصاله بشريط الناقل الرئيسي على جانب الخط. لا يمكن تركيب RCD على جانب الإمداد للمفتاح الرئيسي: وإلا فلن يتمكن المستخدم من عزل الجهاز عند حدوث مشكلة.
يجب اختبار RCD بعد تركيب الأسلاك. من الضروري. تتطلب المعايير BS 7671 و IEC 60364 و NEC جميعها أن يتم فحص RCD في مرحلة التكليف لضمان أنه يفصل بسرعة في الوقت المحدد للتيار المتبقي. يتم إجراء عملية الاختبار باستخدام جهاز اختبار RCD وهو أداة يمكنها أيضًا قياس زمن الفصل. يتم إجراء الاختبار عند الحساسية المقدرة لـ RCD والتي عادة ما تكون 30mA ثم عند خمسة أضعاف الحساسية المقدرة وهي 150mA. يجب ألا تتجاوز أوقات الفصل 300 مللي ثانية عند الحساسية المقدرة أو 40 مللي ثانية عند خمسة أضعاف الحساسية المقدرة. إذا فشل الجهاز في تلبية الحد الزمني، فيجب استبداله.

خطوة بخطوة: توصيل RCBO أحادي الطور في لوحة التوزيع

تصف الإجراء التالي توصيل RCBO أحادي الطور في لوحة توزيع سكنية أو تجارية خفيفة، باستخدام جهاز على سكة DIN مثل HUYU’s HUM18LE‑63 RCBO. يفترض الإجراء أن لوحة التوزيع مثبتة بشكل صحيح، وأن المفتاح الرئيسي مغلق ومقفل، وأن جميع الموصلات قد تم التحقق من كونها غير حية قبل بدء العمل.

قم بتركيب RCBO على سكة DIN وقم بتوصيل الإمداد. قم بتثبيت RCBO على سكة DIN بشكل صحيح. قم بتوصيل الطور الوارد (من المفتاح الرئيسي أو شريط التوصيل) بالطرف العلوي للطور في RCBO، والذي عادة ما يكون معلمًا بـ “L” أو “LINE”. قم بتوصيل النيوترال الوارد (من شريط النيوترال الرئيسي) بالطرف العلوي للنيوترال في RCBO، والذي يُشار إليه عادةً بـ “N”. هذه هي الاتصالات على جانب الخط، والتي لا تتلقى حماية من التيار الزائد أو التيار المتبقي. قم بشد الأطراف بالعزم المطلوب المشار إليه على جسم الجهاز.
قم بتوصيل الدائرة كما يلي. يتم توصيل الموصل الحي للدائرة بالطرف السفلي الحي في RCBO، والذي قد يكون معلمًا بـ “LOAD” أو “L OUT”. يتم توجيه لون النيوترال للدائرة إلى الطرف السفلي للنيوترال في RCBO، والذي قد يكون معلمًا بـ “N OUT”. من المهم أن يتصل كل من السلك الحي والنيوترال للدائرة بـ RCBO. يتم توصيل سلك الأرضي للدائرة بشريط الأرضي في لوحة التوزيع، لكنه لا يتصل بـ RCBO.
تأكد من الاتصالات. تأكد من تحديد الموصلات الحية والنيوترال بشكل صحيح، وأنه لا يوجد تلف أو ضغط على العزل، وأن براغي الأطراف مشدودة بإحكام، وأنه لا يوجد نحاس مكشوف خارج الأطراف. تأكد من عدم وجود اتصال بين النيوترال في الدائرة وأي من شريط النيوترال الآخر أو أي دائرة نيوترال لـ RCD آخر.
قم بتشغيل الطاقة وتحقق من الوظائف، استعد الطاقة عند المفتاح الرئيسي. قم بتحويل RCBO إلى وضع التشغيل ON. تحقق مما إذا كانت الطاقة متوفرة من جهاز اختبار المقبس أو بقياس الجهد على المعدات المتصلة. اضغط على زر TEST في RCBO. يجب أن يفصل الجهاز فورًا ويجب أن تفقد الطاقة. أعد ضبط RCBO. قم بإجراء اختبار زمن الفصل المعاير باستخدام جهاز اختبار RCD في نهاية الدائرة المتصلة واحتفظ بسجل زمن الفصل عند 30 mA و 150 mA. يجب أن تلبي نتائج الاختبار متطلبات لوائح التوصيل.

توصيل RCCB لحماية دوائر متعددة: قاعدة شريط النيوترال

كلما تحكم RCCB واحد فقط في عدة دوائر—مثل عندما تستخدم عدة MCBs RCCB واحد فقط لتزويدها بالطاقة—يجب الالتزام بدقة بإجراء التوصيل المعروف بقاعدة شريط النيوترال. يتم توصيل النيوترال الخارج من RCCB إلى شريط نيوترال فريد، والذي يزود فقط الدوائر المحمية بواسطة RCCB. يجب على كل دائرة محمية بواسطة RCCB استخدام النيوترال من ذلك الشريط. ومع ذلك، يجب على كل دائرة غير محمية بواسطة RCCB استخدام شريط النيوترال الرئيسي، الموجود على الجانب غير المحمي من RCCB. الشريطان النيوتراليان ليسا مختلفين فقط عن بعضهما البعض؛ بل هما منفصلان تمامًا ومعزولان كهربائيًا عن بعضهما البعض. في اللحظة التي يتم فيها توصيل أحد أسلاك النيوترال من دائرة غير محمية عن طريق الخطأ إلى شريط النيوترال المحمي، يستشعر RCCB فورًا التيارات المختلفة المتدفقة في السلك الحي (الذي لا يمر عبر RCCB) والسلك النيوترال (الذي يمر عبر RCCB) ويتوقف على الفور. علاوة على ذلك، في حالة توصيل النيوترال من إحدى دوائر RCCB إلى شريط نيوترال RCCB آخر، قد لا يصدر إنذارًا في حد ذاته، لكنه سيفعل ذلك في حالة حدوث أعطال أرضية. قاعدة شريط النيوترال هي أهم مبدأ توصيل في لوحة التوزيع التي تحتوي على عدة RCDs وهي المبدأ الذي يتم انتهاكه بانتظام. للمساعدة في تحديد الجهاز الصحيح لأي دائرة، يرجى الرجوع إلى دليلنا حول حجم قاطع الدائرة الذي تحتاجه يشرح عملية تحديد الحجم المعتمدة على NEC.

اعتبارات خاصة لأنواع RCD من النوع B، النوع F، وRCDs الحساسة للتيار المستمر

ليس كل نوع من RCDs يعمل استجابةً لجميع التيارات المتبقية، لذا فإن استخدام RCD غير صحيح لأي جهاز متصل يمكن أن يؤدي إلى فشل الحماية. النوع الأكثر شيوعًا من RCD هو النوع AC، الذي يكتشف التيارات المتبقية الجيبية AC، المشابهة لتلك التي قد يسببها الإنسان عند ملامسته لسلك حي. على الرغم من أنها تعمل جيدًا لمعظم التطبيقات المنزلية، فقد تم استبدال RCDs من النوع AC على نطاق واسع بأنواع A، التي تعمل أيضًا مع التيارات النبضية DC من الأجهزة التي تحتوي على مقومات، مثل الحواسيب، ومحركات LED، ومحركات السرعة المتغيرة. بالانتقال إلى المستوى التالي، توفر RCDs من النوع F حماية ضد التيارات المتبقية المركبة ذات الترددات المختلطة وتجد تطبيقها في الدوائر التي تعمل بمحركات VFD أحادية الطور وأنواع معينة من الغسالات ومضخات الحرارة. أخيرًا، تعمل RCDs من النوع B مع التيارات المتبقية النقية DC وAC وتجد تطبيقها في دوائر شحن المركبات الكهربائية ومحولات الطاقة الشمسية. تصنع HUYU RCDs من النوع B، بما في ذلك VRL22B نوع ب RCBO, ، لهذه التطبيقات. يتبع توصيل جهاز RCD من النوع B أو النوع F نفس قواعد توصيل أي جهاز RCD آخر — يمر كل من السلك الحي والسلك المحايد عبر الجهاز، ويتم عزل الأسلاك المحايدة لأجهزة RCD المختلفة، ولا يمر السلك الأرضي عبر الملف الحلقي — ولكن اختيار النوع الصحيح للحمل هو متطلب أمني، وليس تفضيلاً. لن ينقطع التيار في شاحن المركبات الكهربائية المحمي بجهاز RCD من النوع AC عند حدوث عطل أرضي تيار مستمر ناعم، لأن الملف الحلقي من النوع AC لا يمكنه اكتشافه. سيبدو أن جهاز RCD يعمل — زر الاختبار سيؤدي إلى انقطاعه — لكنه لن يوفر حماية ضد نوع العطل المحدد الذي يمكن أن ينتجه الجهاز المتصل. مؤسسة الهندسة والتكنولوجيا (IET) تقدم إرشادات حول اختيار أنواع أجهزة RCD في منشورها Wiring Matters، ويتم تعريف معايير المنتجات ذات الصلة في IEC 61008 و IEC 61009.

الأسئلة الشائعة

ما هو استخدام قاطع RCD؟

قاطع الدائرة RCD (جهاز التيار المتبقي) مصمم لتوفير الحماية ضد الصدمات الكهربائية من خلال تحديد تسرب الكهرباء — على سبيل المثال، التيار الكهربائي الذي يتدفق عبر جسم الإنسان أو من خلال اتصال معيب — وإيقاف تشغيل الدائرة خلال ثوانٍ قليلة. تنص اللوائح الكهربائية على أنه يجب تركيب أجهزة RCD في معظم المنازل والأعمال في الدوائر التي تخدم الحمامات والمطابخ والمناطق الخارجية وأماكن أخرى قد تكون خطرة.

هل جهاز RCD هو نفسه GFCI؟

بالفعل، لا يوجد فرق بين RCD و GFCI (وهو اختصار لـ Ground Fault Circuit Interrupter). يُستخدم مصطلح “RCD” في المملكة المتحدة وأوروبا وأسواق IEC بينما يُستخدم “GFCI” في أمريكا الشمالية. كلا الجهازين المشار إليهما بهذه المصطلحات يكتشفان عدم توازن التيارات الحية والمحايدة ويقاطعان عملهما إذا وصل الفرق إلى 5 مللي أمبير (وهذا يتوافق مع أمريكا الشمالية) أو 30 مللي أمبير (وهذا يتوافق مع أسواق IEC).

أين يجب تركيب أجهزة RCD؟

تركيب أجهزة التيار المتبقي (RCD) على الدوائر النهائية التي تخدم الحمامات والمعدات الكهربائية في الهواء الطلق ودوائر مآخذ التوصيل إلزامي وفقًا للوائح السلامة الكهربائية. ينص قانون BS 7671 على أنه يجب تركيب أجهزة RCD بقيمة تشغيل 30 مللي أمبير على معظم أنظمة مآخذ التوصيل في التركيبات المنزلية في المملكة المتحدة، وأي دوائر تحتوي على أحواض/دشوش وكابلات مثبتة في الجدران على بعد أقل من 50 مم من السطح، والتي لا تحتوي على حماية تأريض من أي نوع. ومع ذلك، اعتمادًا على بلد الإقامة والإصدار الذي يتم الالتزام به من لوائح التوصيل، ستختلف متطلبات استخدام أجهزة RCD، لذا يُنصح دائمًا بالتحقق من القوانين المحلية.

ما هو قاطع التيار التفاضلي؟

القاطع التفاضلي هو اسم يُستخدم لـ RCBO في بعض الأسواق في أمريكا اللاتينية وأوروبا، حيث يوفر الجهاز حماية مشتركة من التيار المتبقي (تسرب الأرضي)، بالإضافة إلى حماية من التيار الزائد (الحمولة الزائدة والدوائر القصيرة).

المراجع

IET — BS 7671 متطلبات التركيبات الكهربائية (لوائح التوصيل الكهربائية لـ IET). المعيار الوطني البريطاني الذي يحكم تركيب أجهزة التيار المتبقي (RCDs)، بما في ذلك الأنواع، ومتطلبات الأسلاك، وإجراءات الاختبار.
IEC 61008 و IEC 61009 — أجهزة التيار المتبقي. المعايير الدولية التي تحدد البناء والاختبار والأداء لأجهزة قاطع التيار المتبقي (RCCBs) (IEC 61008) وأجهزة قاطع التيار المتبقي مع الحماية من التيار الزائد (RCBOs) (IEC 61009).
NFPA 70 — الكود الكهربائي الوطني (NEC) — متطلبات GFCI. المعيار الأمريكي الشمالي لتركيب GFCI، بما في ذلك المواقع التي يتطلب فيها حماية GFCI وقواعد الأسلاك التي تنطبق.
Hager — أدلة الأسلاك والتطبيق لأجهزة RCD و RCBO. مصنع لوحات التوزيع والأجهزة الوقائية، مع إرشادات فنية حول توصيل RCD، وعزل شريط النيوترال، واختبار زمن الفصل.

معايير السلامة الكهربائية لتوصيل قواطع التيار التفاضلي RCD ليست اقتراحات. إنها القواعد التي تضمن أن الجهاز المصمم لحماية الحياة سيقوم بذلك فعليًا عند حدوث خلل. جميع القواعد المتعلقة بالأسلاك التي يتبعها موظفو الكهرباء عند تركيب RCD تنبع من الاعتقاد الأساسي في توازن التيار الكهربائي. إذا تم انتهاك أي من هذه القواعد، فسيعني ذلك فشل RCD في حماية الشخص كما ينبغي. الكهربائي الذي يربط النيوترال بشكل غير صحيح، أو يربط سلك الأرضي عبر توريد، أو لا يجري اختبار زمن الفصل، لن يعرف أبدًا عن التركيب الخاطئ—حتى يتطور خلل ولا يستطيع RCD الفصل كما يجب. تصنع HUYU جميع أنواع أجهزة RCD والأجهزة الأخرى وفقًا للإرشادات التي تنص على أن الجهاز الذي يمنع تعرض الشخص للصعق الكهربائي يجب أن يكون موصولًا بشكل صحيح، ومختبرًا، وموثوقًا تمامًا في اللحظة التي يتم فيها تشغيله.