پی ایف اے ہیٹر کے لیے گراؤنڈ فالٹ انٹرپرٹر کو ڈیونائزڈ پانی کے لیے ٹرپ تھریشولڈ 30mA سے کم کیوں ہونا چاہیے؟

ڈیونائزڈ (DI) پانی میں بہت کم برقی چالکتا ہے-عام طور پر 0.1-10 µS/cm، نل کے پانی کے لیے 500-1,000 µS/cm کے مقابلے میں۔ زمینی خرابی جب PFA میان سے سمجھوتہ کیا جاتا ہے اور حرارتی عنصر DI پانی کو چھوتا ہے تو DI پانی کی اعلی مزاحمتی صلاحیت کی وجہ سے نل کے پانی کے مقابلے میں کافی حد تک چھوٹا رساو ہوتا ہے۔ ایک عام 30 mA GFCI (گراؤنڈ فالٹ سرکٹ انٹرپرٹر) متحرک نہیں ہوسکتا ہے کیونکہ DI پانی کے ذریعے رساو صرف 5-15 mA ہو سکتا ہے - 30 mA کی حد سے گزرنے کے لیے بہت کم۔ ہیٹر اب بھی اویکت کی خرابی کے ساتھ کام کرتا ہے اور دھاتی کور ہفتوں یا مہینوں میں آہستہ آہستہ خراب ہو جاتا ہے۔ آخر کار سنکنرن کی مصنوعات ایک کنڈکٹیو چینل بن سکتی ہیں یا کور کھلنے میں ناکام ہو سکتا ہے، لیکن تاخیر غسل کی آلودگی کی اجازت دیتی ہے۔ DI واٹر سسٹمز کے لیے GFCI ٹرپ 5-10 mA ہونا چاہیے، 30 mA نہیں۔ کچھ ممالک سازوسامان کے تحفظ کے لیے 5 ایم اے اعلی مزاحمتی سیالوں کی اجازت دیتے ہیں۔

DI پانی میں رساو کرنٹ اور چالکتا
ایک بے نقاب حرارتی عنصر (120 VAC) سے DI پانی کے ذریعے زمین پر رساو کا کرنٹ I=V/R کے ذریعے دیا جاتا ہے، جہاں R واٹر چینل کی مزاحمت ہے۔ مزاحمت R=ρ × L / A جہاں ρ=مزاحمتی صلاحیت (Ω·cm) L=راستے کی لمبائی (سینٹی میٹر) A=کراس- سیکشنل ایریا (سینٹی میٹر 2) ڈی آئی واٹر کے لیے ρ=1 MΩ-سینٹی میٹر (1,000,01}{4}}{10}} cm A=1 cm2 R=1,000,000 x 10 / 1=10,000,000 Ω رساو کرنٹ I=120 / 10,000,000=0.012 mA-کسی بھی حد سے نیچے۔ لیکن اگر کھلا علاقہ بڑا ہے (A=100 cm 2 ) اور راستہ چھوٹا ہے (L=1 cm)، R=1,000,000 x 1 / 100=10,000 Ohms I=120 / 10,000=12 mA۔ یہ 5 ایم اے سے زیادہ لیکن 30 ایم اے سے کم ہے۔ 30 ایم اے جی ایف سی آئی ٹرپ نہیں کرے گا، لیکن 5 ایم اے جی ایف سی آئی 200 سے 300 ایم ایس کے اندر ہوگا۔

چونکہ ہیٹر کور دھاتی آئنوں (نکل، آئرن، کرومیم) کو DI پانی میں گھلتا ہے جس سے چالکتا میں اضافہ ہوتا ہے۔ ایک چھوٹا سا نقص جو 12 ایم اے سے شروع ہوتا ہے 24 سے 48 گھنٹوں میں 30 ایم اے تک بڑھ سکتا ہے۔ اس مدت کے دوران ہیٹر آن رہتا ہے اور DI پانی دھاتی آئنوں سے آلودہ ہو جاتا ہے۔ یہاں تک کہ دھاتی آئنوں کی پی پی بی مقدار بھی سیمی کنڈکٹر یا فارماسیوٹیکل ڈی آئی سسٹم میں مصنوعات کو تباہ کر سکتی ہے۔ 5 mA GFCI فالٹ کے بہت زیادہ ہونے سے پہلے ٹرپ کرے گا، آلودگی کو کم کرے گا۔

DI واٹر GFCI ٹرپ تھریشولڈ کا موازنہ
پانی کی قسم کنڈکٹیویٹی (µS/cm) چھوٹے فالٹ (mA) 30 mA GFCI ٹرپ سے مخصوص رساو؟ 10 ایم اے جی ایف سی آئی ٹرپ؟ 5 ایم اے جی ایف سی آئی ٹرپ؟ ناقابل شناخت غلطی کا خطرہ
نل کا پانی 500 50-200 ہاں (فوری) ہاں ہاں کم
RO پانی 10-50 10-50 کبھی کبھی (معمولی) ہاں (زیادہ تر معاملات) ہاں اعتدال پسند
DI water (1 MΩ·cm) 1 1-15 Rare (only huge faults) Sometimes Yes (for faults >5 mA) ہائی کے ساتھ 30 mA الٹرا-خالص DI (18 MΩ·cm) 0.055 0.1-2 نہیں نہیں (غلطیاں<10 mA) No (faults <5 mA) Very high (GFCI may never trip)
الٹرا-Pure DI کے لیے خصوصی تحفظات
الٹرا-خالص DI پانی (18 MΩ· سینٹی میٹر، جیسا کہ سیمی کنڈکٹر فیبس میں استعمال ہوتا ہے) میں ہیٹر کے نقائص سے لیکیج کرنٹ عام طور پر ہوتے ہیں۔<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.

زیادہ تر DI واٹر سسٹمز (غیر-سیمک کنڈکٹر) کی مزاحمتی صلاحیت 0.5–5 MΩ·cm ہے اور 5–10 mA GFCIs استعمال کیے جاتے ہیں۔ سیمی کنڈکٹر الٹرا-خالص DI کے لیے، IRM (1-10 MΩ پر الارم) + ڈبل بیریئر کنسٹرکشن لگائیں۔

دائرہ اختیار کے لیے ضابطہ اور مضمرات
NEC (NFPA 70) 3. آرٹیکل 426 نصب الیکٹرک ہیٹنگ آلات کے لیے زمینی خرابی کی روک تھام کا مطالبہ کرتا ہے۔ عملے کی حفاظت کے لیے سبمرسیبل ہیٹر کے لیے زیادہ سے زیادہ ٹرپ سیٹنگ 30 ایم اے ہے۔ تاہم آرٹیکل 427 سامان کے تحفظ کے لیے نچلی حد (5 ایم اے تک) فراہم کرتا ہے جب اہلکاروں کا تحفظ بنیادی ترجیح نہیں ہے (مثلاً قابل رسائی علاقوں میں ہیٹر جہاں صارف کا رابطہ نہیں ہے)۔ DI واٹر سسٹمز کے لیے، 5 سے 10 mA ٹرپ تھریشولڈ کے ساتھ "ایکوپمنٹ پروٹیکشن GFCI" کی وضاحت کریں۔ کچھ دائرہ اختیار میں پانی میں کسی بھی ہیٹر کے لیے 5 ایم اے جی ایف سی آئی کی ضرورت ہوتی ہے جس کی چالکتا 100 مائیکرو سیمینز/سینٹی میٹر سے کم ہو۔ "مقامی کوڈز چیک کریں۔

موجودہ DI واٹر ٹینکوں کی مرمت کے لیے 30 mA GFCIs کی بجائے 5 mA GFCIs استعمال کریں یہ یونٹس بدلنے کے قابل ہیں (ایک جیسی شکل کا عنصر) اور لاگت $50–$100 ہے، جو کہ ایک آلودگی کے واقعے کی لاگت سے نمایاں طور پر کم ہے۔

فیلڈ کی مثال
سیمی کنڈکٹر فیب کے ڈی آئی واٹر پالشنگ لوپ میں پی ایف اے ہیٹر کے لیے 30 ایم اے جی ایف سی آئیز کو ملازم کیا گیا تھا۔ 3 ہیٹروں نے 2 سالوں کے دوران چھوٹے زمینی فالٹس (لیکیج کرنٹ 10-20 mA) پیدا کیے جو 30 mA GFCI کے ٹرپ نہیں ہوئے۔ آپریٹرز کے ذریعہ کسی الارم کی اطلاع نہیں ہے۔ دھاتی آئنز (آئرن، نکل) DI پانی میں 18 MΩ*cm سے 2 MΩ*cm تک مزاحمتی صلاحیت کو بڑھاتے ہیں اور ویفرز کے ایک بیچ کو آلودہ کرتے ہیں۔ فیب 5 mA GFCIs میں بدل گیا۔ اس کے بعد ہیٹر کی خرابیاں 5 ایم اے پر تیزی سے شروع ہوئیں اور آلودگی معمولی سطح تک کم ہو گئی۔ فیب نے انتہائی خالص لوپس کے لیے 10 MΩ الرٹ تھریشولڈ کے ساتھ IRM کو بھی شامل کیا۔

نتیجہ: DI پانی کے لیے 5-10 mA GFCI
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-سینٹی میٹر) موصلیت مزاحمت کی نگرانی کا کام کرتا ہے، GFCI نہیں۔ 5 ایم اے جی ایف سی آئی کی لاگت آلودگی کی لاگت کے مقابلے کافی کم ہے۔ DI واٹر سروس کے لیے 30 mA GFCI والا PFA ہیٹر نہ بھیجیں۔ لوئر سپیکیف ٹرپ جلد، اکثر ٹرپ کریں۔ غسل کی حفاظت کریں مصنوعات کی حفاظت کریں۔