Deionizovaná (DI) voda má veľmi nízku elektrickú vodivosť-zvyčajne 0,1 – 10 µS/cm v porovnaní s 500 – 1 000 µS/cm pre vodu z vodovodu. V situácii zemného spojenia, kde je porušený plášť PFA a vykurovací článok sa dotkne DI vody, je zvodový prúd oveľa nižší ako vo vode z vodovodu kvôli vysokému odporu deionizovanej vody. Štandardný 30 mA GFCI (prerušovač obvodu zemného spojenia) sa nemusí vypnúť, pretože zvodový prúd cez deionizovanú vodu môže byť len 5 – 15 mA{11}} nedostatočný na dosiahnutie prahovej hodnoty 30 mA. Ohrievač pokračuje v prevádzke s latentnou poruchou a kovové jadro pomaly koroduje niekoľko týždňov alebo mesiacov. V konečnom dôsledku môžu produkty korózie vytvoriť vodivú dráhu alebo jadro môže zlyhať pri otvorení, ale oneskorenie umožňuje kontamináciu kúpeľa. Pre systémy DI vody by prahové hodnoty spustenia GFCI mali byť 5–10 mA, nie 30 mA. Niektoré jurisdikcie povoľujú 5 mA na ochranu zariadení v kvapalinách s vysokým{21}}odporom.

Vodivosť a únikový prúd v deionizovanej vode

Zvodový prúd z exponovaného vykurovacieho telesa (120 VAC) do zeme cez deionizovanú vodu je I=V / R, kde R je odpor vodnej cesty. Odpor R=ρ × L / A, kde ρ je rezistivita (Ω·cm), L je dĺžka dráhy (cm), A je plocha prierezu -(cm²). Pre deionizovanú vodu s 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. Zvodový prúd I=120 / 10 000,000=0.012 mA- hlboko pod akýmkoľvek prahom. Ak je však exponovaná oblasť väčšia (A=100 cm²) a dráha kratšia (L=1 cm), R=1,000 000 × 1 / 100=10,000 Ω, I=120 / 10,000=12 mA. Toto je viac ako 5 mA, ale menej ako 30 mA. 30 mA GFCI by sa nespustilo; 5 mA GFCI sa vypne v priebehu 200–300 ms.

Keď jadro ohrievača koroduje, kovové ióny (nikel, železo, chróm) sa rozpúšťajú v deionizovanej vode, čím sa zvyšuje vodivosť. Malá porucha, ktorá začína pri 12 mA, môže narásť na 30 mA v priebehu 24–48 hodín. Počas tejto doby ohrievač pokračuje v prevádzke a kovové ióny kontaminujú deionizovanú vodu. V polovodičových alebo farmaceutických DI systémoch môžu dokonca aj ppb hladiny kovových iónov zničiť produkt. 5 mA GFCI sa vypne, keď je porucha stále malá, čím sa minimalizuje kontaminácia.

GFCI Trip Threshold Porovnanie pre DI vodu

Špeciálne úvahy o ultra{0}}čistom DI

V ultra-čistej deionizovanej vode (18 MΩ·cm, používaná v továrňach na výrobu polovodičov) sú zvodové prúdy z porúch ohrievača zvyčajne nižšie ako 1 mA. Ani 30 mA ani 5 mA GFCI sa nespustia. Pre takéto systémy musí byť ohrievač navrhnutý s viacerými bariérami (napr. dvojité PFA plášte) alebo musí používať inú metódu ohrevu (napr.-inline kremenný ohrievač). Niektoré zariadenia používajú monitorovanie izolačného odporu (IRM) namiesto GFCI: systém nepretržite meria odpor medzi vykurovacím telesom a zemou. Keď odpor klesne pod prahovú hodnotu (napr. 10 MΩ pre ultra-čistý DI), zaznie alarm. IRM dokáže rozpoznať poruchy, ktoré by nikdy nespustili GFCI, pretože zvodový prúd je príliš nízky (0,5 mA pri 120 V až 240 kΩ? Počkajte: I=120/10e6=0.012 mA). V skutočnosti 10 MΩ dáva 0,012 mA, čo je detekovateľné citlivým IRM, ale nie GFCI. Používajú sa prahové hodnoty IRM 1–10 MΩ.

Pre väčšinu DI vodných systémov (ne-polovodičových) je odpor 0,5–5 MΩ·cm a účinné sú hodnoty GFCI 5–10 mA. Pre polovodičové ultra-čisté DI použite IRM (alarm pri 1–10 MΩ) plus dvojitú-bariérovú konštrukciu.

zákonníka a jurisdikčných úvah

NEC (NFPA 70) Článok 426 vyžaduje ochranu proti zemnej poruche pre pevné elektrické vykurovacie zariadenia. Pre ponorné ohrievače je maximálna prahová hodnota vypnutia 30 mA na ochranu osôb. Článok 427 však povoľuje nižšie prahové hodnoty (až 5 mA) pre ochranu zariadení tam, kde ochrana personálu nie je prvoradým záujmom (napr. ohrievače v prístupných, ale -používateľských{10}}kontaktných oblastiach). Pre systémy DI vody špecifikujte „ochranu zariadenia GFCI“ s prahom aktivácie 5–10 mA. V niektorých jurisdikciách sa vyžaduje 5 mA GFCI pre každý ohrievač vo vode s vodivosťou pod 100 µS/cm. Skontrolujte miestne kódy.

Pri dodatočnej montáži existujúcich nádrží na DI vodu s 30 mA GFCI vymeňte za 5 mA GFCI. Jednotky sú zameniteľné (rovnaký tvarový faktor) a stoja 50 – 100 USD, čo je oveľa menej ako náklady na jednu kontamináciu.

Príklad poľa

Slučka na leštenie vody DI polovodičovej továrne používala ohrievače PFA s 30 mA GFCI. V priebehu 2 rokov sa u troch ohrievačov vyvinuli malé zemné poruchy (zvodový prúd 10–20 mA), ktoré nevypínali 30 mA GFCI. Operátori nezaznamenali žiadne alarmy. Kovové ióny (železo, nikel) sa vylúhovali do DI vody, čím zvýšili odpor z 18 MΩ·cm na 2 MΩ·cm a kontaminovali dávku doštičiek. Fabrika prešla na 5 mA GFCI. Následné poruchy ohrievača sa okamžite spustili pri 5 mA, čím sa kontaminácia obmedzila na zanedbateľnú úroveň. Fabrika tiež pridala IRM s prahom alarmu 10 MΩ pre ultra-čisté slučky.

Záver: Pre deionizovanú vodu použite 5–10 mA GFCI

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), použite monitorovanie izolačného odporu namiesto GFCI. Náklady na 5 mA GFCI sú minimálne v porovnaní s nákladmi na kontamináciu. Neposielajte ohrievač PFA pre DI vodu s 30 mA GFCI. Uveďte nižšie. Cestujte skoro, cestujte často. Chráňte kúpeľ, chráňte výrobok.