جهد كهربائي عالي

و مصطلح "عالية الجهد 'يعني عادة الطاقة الكهربائية في الفولتية العالية بما يكفي لإلحاق الضرر أو الموت على الكائنات الحية. المُعدات والمُوصلات التي تحملُ مذكرةً مُتطلبات السلامةِ خاصةً الجهد العالي . في بعض الصناعات، الجهد العالي يعني الجهد فوق عتبة معينة. ويستخدم الجهد العالي في توزيع الطاقة الكهربائية، في أنبوب الأشعة المهبطية ثانية، لتوليد الأشعة السينية وشعاع الجسيمات ليالي، لإظهار الانحناء، الاشتعال، في أنابيب مضخم، والطاقة العالية مكبر للصوت أنبوب فراغ وغيرها من التطبيقات الصناعية والعلمية.

تعريف

IEC الجهد يتراوح تعريف العددية من السامي الجهد يعتمد على السياق. اثنين من العوامل تعتبر في تصنيف الجهد بأنه "الجهد العالي" هي إمكانية تسبب شرارة في الهواء، وخطر حدوث صدمة كهربائية عن طريق الاتصال أو القرب. التعاريف قد تشير إلى الجهد بين اثنين من الموصلات من هذا النظام، أو بين أي موصل و الأرض (الكهرباء) | الأرض.

في نقل الطاقة الكهربائية والهندسة، وعادة ما يعتبر الجهد العالي أي جهد على مدى ما يقرب من 35,000 فولت. هذا هو تصنيف يعتمد على تصميم أجهزة والعزل.

واللجنة الكهروتقنية الدولية والنظراء الوطنيين والخمسين (معهد الهندسة والتكنولوجيا IET، IEEE، VDE، الخ) تحديد السامي الجهد وفوق 1000 ؛ V عن التيار المتناوب، و 1500 ما لا يقل عن V المباشرة الحالية وتمييزه عن الجهد المنخفض (50-1000 V AC أو 120-1500 V DC) و الجهد خارج منخفض (<50 V AC أو <120 V DC) دوائر. هذا هو في سياق بناء الأسلاك وسلامة الأجهزة الكهربائية.

في الولايات المتحدة 2005 قانون الوطنية الكهربائية (NEC)، السامي الجهد هو أي جهد أكثر من 600 V (المادة 490.2). المعيار البريطاني BS 7671: 2008 يحدد السامي الجهد مثل أي فرق الجهد بين الموصلات التي هي أعلى من 1000 فولت AC أو DC 1500 V خالية من تموج، أو أي فرق الجهد بين موصل والأرض التي هي أعلى من 600 V AC أو 900 V DC خالية من تموج.

كهربائي و لا يجوز الترخيص لفئات معينة الجهد، في بعض الولايات القضائية.^[1] على سبيل المثال، على ترخيص الكهربائية لتجارة الفرعية المتخصصة مثل كما تركيب HVAC نظم، إنذار الحريق النظم، ويجوز الترخيص دائرة تلفزيونية مغلقة نظم لتثبيت أنظمة تنشيط يصل إلى 30 فولت فقط بين الموصلات، وربما لا يسمح به للعمل على التيار الكهربائي الجهد الدوائر. الجمهور قد تنظر المنزلية شبكة كهرباء أنابيب دوائر (100-250 V AC)، والتي تحمل أعلى الفولتية التي يواجهونها عادة، ليكون السامي الجهد.

الفولتية على ما يقرب من 50 فولت يمكن أن يسبب عادة كميات خطرة من لتدفق الحالية من خلال إنسان الذي يمس نقطتين من معايير السلامة الدارة ذلك، بصفة عامة، هي أكثر تقييدا حول هذه الدوائر. تعريف عالية الجهد الإضافي (EHV) يعتمد مرة أخرى على السياق. في هندسة نقل الطاقة الكهربائية، EHV يشير إلى المعدات التي تحمل أكثر من 345,000 فولت بين الموصلات. في أنظمة الالكترونيات، وإمدادات الطاقة التي توفر قدرا أكبر من 275,000 فولت يسمى EHV التيار الكهربائي، وغالبا ما تستخدم في التجارب في الفيزياء.

ويمكن وصف الجهد المتسارع لتلفزيون أنبوب أشعة الكاثود كما الجهد خارج عالية أو توتر اضافية عالية (EHT)، مقارنة ب إمدادات التيار الكهربائي الأخرى داخل المعدات. هذا النوع من النطاقات الإمدادات من> 5 كيلو فولت إلى حوالي 50 كيلو فولت.

في الالكترونيات الرقمية، منطقية السامي الجهد هو الذي يمثل المنطق 1. وعادة ما يمثلها جهد أعلى من النطاق المقابلة للمنطق 0، ولكن قد يكون الفرق أقل من فولت لبعض عائلة منطق | الأسر منطق. الأنظمة القديمة مثل (منطق الترانزستور الترانزستور TTL) تستخدم 5 فولت، وأجهزة الكمبيوتر الحديثة عادة استخدام 3.3 فولت (LV-TTL) أو حتى 1.8 فولت.

السلامة

الفولتية أكبر من 50 V يؤدي تطبيقها عبر الجلد البشري دون انقطاع أن يسبب القلب الرجفان إذا كانت تنتج التيار الكهربائي ق في أنسجة الجسم التي تحدث لتمر من خلال الصدر منطقة.والجهد الذي هناك خطر من صدمة كهربائية الصعق الكهربائي يعتمد على الموصلية الكهربائية من الجلد البشري الجافة. الأنسجة الحية الإنسان يمكن حمايتها من التلف من خلال خصائص العزل من الجلد الجاف تصل إلى حوالي 50 فولت. إذا يصبح نفس الجلد الرطب، إذا كان هناك جروح، أو إذا تم تطبيق الجهد القطب و التي تخترق الجلد، وحتى ذلك الحين مصادر الجهد أقل من 40 V يمكن أن تكون قاتلة.

الاتصال العرضي مع الجهد العالي توريد الطاقة الكافية قد يؤدي إلى وقوع إصابات خطيرة أو وفاة. يمكن أن يحدث هذا كما يوفر جسم الشخص مسار لتدفق الحالية، مما تسبب في تلف الأنسجة وقصور في القلب. ويمكن أن تشمل إصابات أخرى حروق من قوس الناتجة عن الاتصال العرضي. ويمكن لهذه الحروق تكون خطيرة خصوصا إذا تتأثر الخطوط الجوية الضحية. ويمكن أيضا أن تعرض لإصابات نتيجة لقوى المادية التي يعيشها الناس الذين يقعون من ارتفاع كبير أو يتم طرح مسافة كبيرة.

التعرض المنخفضة الطاقة إلى الجهد العالي قد تكون غير مؤذية، مثل الشرارة التي تنتج في مناخ جاف عندما لمس مقبض الباب بعد المشي عبر الكلمة بالسجاد.

معدات السلامة المستخدمة من قبل عمال الكهرباء يشمل قفازات مطاطية عازلة والحصير. هذه حماية المستخدم من صدمة كهربائية. يتم اختبار معدات السلامة بشكل منتظم للتأكد من أنها لا تزال حماية المستخدم. أنظمة الاختبار تختلف وفقا للبلد. يمكن للشركات اختبار اختبار على ما يصل 300,000 V وتقديم خدمات من اختبار قفاز لارتفاع منصة العمل أو EWP شاحنة الاختبار.

شرارة في الهواء

في عازلة انهيار قوة من الهواء الجاف، في درجة الحرارة والضغط القياسيين(STP)، بين أقطاب كروية ما يقرب من 33 كيلو فولت / سم.^[2] هذا هو فقط كدليل تقريبي، منذ انهيار الجهد الفعلي تعتمد بشكل كبير على شكل وحجم القطب. قوية حقل كهربائي ق (من الفولتية العالية المطبقة على الموصلات الصغيرة أو مدببة)، تنتج في كثير من الأحيان البنفسجي اللون كورونا التفريغ في الهواء، وكذلك الشرر مرئية. الفولتية أقل من نحو 500-700 فولت لا يمكن ان تنتج مرئية بسهولة الشرر أو يضيء في الهواء في الضغط الجوي، وذلك من خلال هذه القاعدة هذه هي الفولتية "منخفض". ومع ذلك، في ظل ظروف من الضغط الجوي المنخفض (مثل في ارتفاعات عالية طائرة)، أو في بيئة من الغاز النبيل مثل الأرجون، نيون، وما إلى ذلك، تظهر الشرر في الفولتية أقل بكثير. 500-700 فولت ليس الحد الأدنى ثابتة لإنتاج شرارة انهيار، وإنما هو سيادة الإبهام. بالنسبة للنقل الجوي في سان تومي وبرينسيبي، والحد الأدنى sparkover الجهد حوالي 327 فولت، كما لوحظ من قبل فريدريش باشن.^[3]

بينما الفولتية أقل لا، بشكل عام، والقفز على الفجوة التي هي موجودة قبل تطبيق الجهد، وانقطاع تدفق الحالية القائمة في كثير من الأحيان تنتج شرارة ذات الجهد المنخفض أو (القوس الكهربائي). كما يتم فصل الاتصالات، وبضع نقاط صغيرة من الاتصال تصبح مشاركة لفصل. يصبح الحالي في حدود ضيقة إلى هذه بقع صغيرة الساخنة، مما تسبب لهم أن يصبحوا ساطع، بحيث تنبعث الإلكترونات (من خلال حراري الانبعاثات). حتى صغيرة 9 V بطارية يمكن أن تشعل ملحوظ من قبل هذه الآلية في غرفة مظلمة. الهواء المتأين وبخار المعادن (من الأسماء) البلازما النموذج، الذي يسد الفجوة الآخذة في الاتساع مؤقتا. إذا كانت إمدادات الطاقة وتحميل تسمح الحالية كافية لتدفق، وهي مكتفية ذاتيا(القوس الكهربائي ) قد تشكل. تشكلت مرة واحدة، ويجوز تمديد قوس على طول كبيرة قبل ان يكسر الدائرة. محاولة فتح الدائرة الاستقرائي غالبا ما تشكل قوس، منذ الحث يوفر نبض عالية الجهد كلما انقطع التيار. AC نظم جعل الانحناء حقت نوعا ما أقل احتمالا، لأن العوائد الحالية إلى الصفر مرتين في كل دورة. يتم اطفاء القوس في كل مرة يذهب الحالية من خلال معبر صفر، ويجب إشعال خلال نصف الدورة القادمة للحفاظ على قوس.

وخلافا للموصل أومية، المقاومة للقوس يقلل كما يزيد الحالي. وهذا يجعل من أقواس غير مقصود في الأجهزة الكهربائية خطيرة منذ حتى قوس صغير يمكن أن تنمو كبيرة بما يكفي لمعدات الضرر وبدء حرائق إذا الحالية كافية متاحة. أقواس تنتج عمدا، مثل المستخدمة في الإضاءة أو اللحام، تتطلب بعض العناصر في الدائرة لتحقيق الاستقرار في خصائص قوس الحالي / الجهد.

الأجهزة الكهربائية، الكهرباء الساكنة الطبيعية والظواهر المماثلة

الجهد العالي ليس خطرا بالضرورة إذا كان لا يمكن تسليم كبيرة الحالية. المشترك شرارات كهربائية ساكنة ينظر تحت ظروف الرطوبة المنخفضة تنطوي دائما أعلى بكثير من الجهد 700 V. على سبيل المثال، والشرر إلى أبواب السيارة في فصل الشتاء يمكن أن تنطوي الفولتية تصل إلى ^[4] 20،000v أيضا، وأجهزة مظاهرة الفيزياء مثل فان دي غراف مولد وآلة يمزهيرست يمكن أن تنتج الفولتية يقترب من مليون فولت، ولكن في أسوأ أنها تقدم لدغة وجيزة. هذه الأجهزة لديها كمية محدودة من الطاقة المخزنة، وبالتالي فإن إنتاجها الحالي منخفض وعادة لفترة قصيرة ^[5] وخلال التفريغ، هذه الآلات تطبيق الجهد العالي للجسم فقط من المليون من الثانية أو أقل.

تصريف قد تنطوي على طاقة عالية للغاية على مدى فترات قصيرة جدا، ولكن، لإنتاج الرجفان القلب، وهو كهربائي إمدادات الطاقة يجب أن تنتج تيارا كبيرا في عضلة القلب المستمر للعديد من ميلي ثانية واحدة ثانية، ويجب أن تودع إجمالي الطاقة في نطاق ما لا يقل عن millijoules أو أعلى. في الأزياء البديلة، يجب أن تقدم ما يكفي من الطاقة لتلف الأنسجة من خلال التدفئة. لفائف تسلا ليسوا آلات الكهربائي ويمكن أن تنتج تيارات كبيرة لفترة زمنية متواصلة.

خطوط الكهرباء

نقل الطاقة الكهربائية وخطوط التوزيع الطاقة الكهربائية دائما استخدام الفولتية أعلى بكثير من 50 فولت، لذلك اتصل مع أو نهج بالقرب من خط الموصلات يمثل خطر (صدمة كهربائية). الاتصال مع الأسلاك العلوية هو سبب كثرة الإصابة أو الوفاة. سلالم معدنية، المعدات الزراعية، سواري قارب وآلات البناء، جوي هوائيات، وكائنات مماثلة غالبا ما تشارك في اتصال مباشر مع الأسلاك العلوية. عدم تحديد مكان الحفر بدقة يشكل خطرا على العمال في موقع الحفر. حفر المعدات (إما الأدوات اليدوية أو آلة مدفوعة) أن اتصالات كبل دفن الأنابيب قد تنشيط أو الأرض في المنطقة، مما أدى إلى الصعق بالكهرباء من العمال في مكان قريب. في خط النقل عالية الجهد أو فرعية قد يؤدي إلى تيارات عالية تتدفق على طول سطح الأرض، و قد تنتج كذلك صدمة كهربائية.

الأشخاص غير المرخص لهم التسلق على أعمدة الكهرباء أو الأجهزة الكهربائية أو لم يحترموا قواعد السلامة هم ايضا في كثير من الأحيان ضحايا صعق كهربائي ^[6]

لخطوط نقل الجهد العالي وخارج عالية الجهد، والموظفين المدربين خصيصا استخدام الخطوط الحية العمل | خط مباشر تقنيات للسماح التدريب العملي على اتصال مع المعدات تنشيطه. في هذه الحالة يتم توصيل العامل كهربائيا إلى خط توتر عالي ولكن معزول تماما عن الأرض لدرجة أنه هو في الجهد الكهربائي نفسه الذي من على خط المرمى. منذ التدريب لمثل هذه العمليات هو طويلة، ومازال يمثل خطرا على الأفراد، إلا خطوط نقل مهمة جدا تخضع لصيانة في حين يعيش. خارج هذه الحالات هندسيا بشكل صحيح، والعزل من الأرض لا يضمن أن لا التدفقات الحالية إلى الأرض كما أسس أو الانحناء إلى الأرض يمكن أن يحدث بطرق غير متوقعة، ويمكن أن التيارات عالية التردد حرق حتى شخص لا أساس لها. لمس يحيل هوائي (إذاعة) وهذا خطير لهذا السبب، وعالية التردد تسلا لفائف يمكن الحفاظ على شرارة مع نقطة النهاية واحدة فقط).

معدات واقية على خطوط النقل ذات الجهد العالي يمنع عادة تشكيل قوس غير المرغوب فيها، أو يضمن أن تطفأ في غضون عشرات ميلي ثانية. الأجهزة الكهربائية التي تم تصميمها المقاطعات الدوائر عالية الجهد لتوجيه بأمان قوس الناتجة بحيث تبدد دون وقوع خسائر. الجهد العالي القواطع وغالبا ما تستخدم الانفجار من الهواء ضغط عال، وخاصة الغاز عازلة (مثل SF _{6 </ الفرعي>} تحت الضغط)، أو الانغماس في الزيوت المعدنية لإرواء قوس عندما يتم تقسيم الدوائر الجهد العالي.

قوس فلاش الخطر

اعتمادا على دائرة كهربائية قصيرة المحتملين الحالي يتوفر في المفاتيح خط المتابعة، ويقدم خطرا على صيانة وموظفي التشغيل نظرا لاحتمال وجود كثافة عالية (القوس الكهربائي). درجة الحرارة القصوى من قوس يمكن أن يتجاوز 10,000 كلفن، ويمكن أن الحرارة الإشعاعية، وتوسيع الهواء الساخن، وتبخير المتفجرات من المواد المعدنية والعزل يسبب إصابة شديدة للعمال دون وقاية. مثل خط المنبثقة المفاتيح الكهربائية ومصادر قوس ذات الطاقة العالية توجد بشكل شائع في محطات الطاقة الكهربائية ومحطات توليد فائدة، والمنشآت الصناعية والمباني التجارية الكبيرة. في الولايات المتحدة، والرابطة الوطنية للوقاية من الحرائق، وقد نشرت مبادئ توجيهية موحدة (NFPA 70E) لتقييم وحساب المخاطر قوس فلاش، ويوفر معايير لالملابس الواقية المطلوبة لعمال الكهرباء تتعرض لمثل هذه المخاطر في مكان العمل.

خطر الانفجار

حتى الفولتية غير كافية لكسر يمكن أن تترافق مع الهواء ما يكفي من الطاقة لإشعال الأجواء التي تحتوي على غازات قابلة للاشتعال أو الأبخرة، أو الغبار مع وقف التنفيذ. على سبيل المثال، الهيدروجين غاز، الغاز الطبيعي، أو البنزين بخار مختلطة مع الهواء يمكن أن تشعل بواسطة الشرر التي تنتجها الأجهزة الكهربائية. أمثلة من المنشآت الصناعية مع المناطق الخطرة هي البتروكيماويات المصافي، مصنع للمواد الكيميائية والمصعد الحبوب ثانية، ومناجم الفحم.

التدابير المتخذة لمنع هذه التفجيرات ما يلي:

• السلامة الذاتية عن طريق استخدام جهاز مصمم بحيث لا تتراكم طاقة كهربائية تخزن ما يكفي لتحريك انفجار
• زيادة سلامة، الذي ينطبق على الأجهزة التي تستخدم تدابير مثل مرفقات مملؤة بالنفط لمنع الشرر
• مقاومة للانفجار (لهب مقاومة) مرفقاته، والتي صممت بحيث انفجار داخل العلبة لا يمكن الهرب وأشعلوا أجواء متفجرة المحيطة (هذه التسمية لا تعني أن الجهاز يمكن البقاء على قيد الحياة انفجار داخلي أو خارجي)

في السنوات الأخيرة، أصبحت معايير الحماية من المخاطر انفجار أكثر اتساقا بين أوروبا والممارسة أمريكا الشمالية. ويستخدم نظام "المنطقة" من تصنيف الآن في شكل معدل في الولايات المتحدة القانون الوطني للكهرباء (الولايات المتحدة) | الوطنية لكود كهربائية وفي رمز الكهربائية الكندية. وافق جهاز سلامة الجوهرية الآن للاستخدام في التطبيقات أمريكا الشمالية، على الرغم من واقية من الانفجار (لهب مقاومة) العبوات المستخدمة في أمريكا الشمالية لا تزال شائعة في أوروبا.

الغازات السامة

شحنات كهربائية، بما في ذلك تفريغ جزئية وكورونا التفريغ، يمكن أن تنتج كميات صغيرة من الغازات السامة، والتي في مكان ضيق يمكن أن يكون خطرا على الصحة خطيرة. وتشمل هذه الغازات طبقة الأوزون والعديد من (أكسيد النيتروجين ).

البرق

الشرر على نطاق أكبر تنتج بشكل طبيعي من قبل البرق. متوسط صاعقة السلبية يحمل الحالي من 30 إلى 50 kiloamperes، ينقلها تهمة من 5 كولوم ثانية، وتبدد 500 الميغاجول S من الطاقة (ما يكفي لإشعال واط 100 المصباح الكهربائي لحوالي 2 أشهر). ومع ذلك، قد يبلغ متوسط صاعقة الإيجابية (من أعلى حدوث عواصف رعدية) تحمل الحالية 300-500 kiloamperes، نقل شحنة تصل إلى 300 كولوم، لديها فرق الجهد يصل إلى 1 gigavolt (مليار فولت)، و قد تبدد ما يكفي من الطاقة لإضاءة المصباح الكهربائي 100 واط لمدة تصل إلى 95 عاما. والسكتة الدماغية البرق السلبية عادة ما تستمر لعشرات فقط من ميكروثانية، ولكن ضربات متعددة شائعة. والسكتة الدماغية البرق الإيجابي هو عادة حدث واحد. ومع ذلك، قد ذروة أكبر الحالي تدفق لمئات من ميلي ثانية، مما يجعلها أكثر سخونة بكثير، وأكثر خطورة من البرق سلبية.

ومن الواضح أن مخاطر بسبب البرق تشمل توجيه ضربة مباشرة على الأشخاص أو الممتلكات. ومع ذلك، يمكن أيضا إنشاء البرق تدرجات الجهد خطورة في الأرض، فضلا عن نبض الكهرومغناطيسي، ويمكن شحن الأجسام المعدنية الموسعة مثل الهاتف الكابلات، والأسوار، وخطوط الأنابيب إلى الفولتية الخطرة التي يمكن حملها عدة أميال من موقع الهجوم. ورغم أن العديد من هذه الكائنات ليست موصلة بشكل طبيعي، يمكن أن الجهد العالي جدا يسبب انهيار الكهربائية من هذه العوازل، مما يسبب لهم بمثابة الموصلات. هذه الإمكانات نقل تشكل خطرا على الناس والماشية، وأجهزة إلكترونية. ضربات البرق أيضا بدء الحرائق والانفجارات التي تؤدي إلى الوفيات والإصابات والأضرار في الممتلكات. على سبيل المثال، في كل عام في أمريكا الشمالية، والآلاف من حرائق الغابات والتي S من الصواعق.

ويمكن للتدابير للسيطرة على البرق تخفيف الخطر، وهذه تشمل مانعة الصواعق ق، التدريع الأسلاك، والترابط من قطع كهربائية والهيكلية للمباني لتشكيل الضميمة المستمر.

التصريفات البرق عالية الجهد في الغلاف الجوي من المشتري ويعتقد أن يكون مصدر الكوكب قوية الإذاعة انبعاثات الترددات.

مقالات ذات صلة

• الهندسة الكهربائية

المراجع

• High Voltage Engineering - Dr M S Naidu & Dr V Kamaraju, Publisher: McGraw-Hill

وصلات خارجية

NFPA 70E: Electrical Safety in the Workplace, USA*

Mike Holt NEC in the USA* USA Department of Energy electrical safety handbook*

High voltage glossary* High Voltage Safety Testing at up to 300,000V*

HV Safety Testing Video على يوتيوب*

موسوعات ذات صلة :

• موسوعة كهرباء