स्पर्श वोल्टेज क्या है?
बिजली के झटके से बचाव के दो मुख्य तरीके हैं, पहला जिसे बुनियादी सुरक्षा कहा जाता है जो जीवित विद्युत भागों के साथ व्यक्तियों या पशुओं के सीधे संपर्क के खिलाफ सुरक्षा है। सुरक्षा का दूसरा तरीका दोष संरक्षण है जो किसी दोष की स्थिति के दौरान सक्रिय किए गए उजागर प्रवाहकीय भागों के संपर्क के खिलाफ व्यक्तियों या पशुओं की सुरक्षा है।
स्पर्श वोल्टेज अवधारणा, जो एक सरल लेकिन महत्वपूर्ण सुरक्षा अवधारणा है, दोष सुरक्षा से संबंधित है। "स्पर्श वोल्टेज" की परिभाषा वे वोल्टेज हैं जो एक साथ सुलभ उजागर और बाहरी प्रवाहकीय भागों के बीच मौजूद होते हैं जो विद्युत दोष की स्थिति में बिजली के झटके का जोखिम पैदा कर सकते हैं।
ऑस्ट्रेलियाई वायरिंग नियम AS/NZS 3000 स्पर्श वोल्टेज को एक साथ सुलभ भागों के बीच दिखाई देने वाले वोल्टेज के रूप में परिभाषित करता है। अमेरिकी मानक NFPA 70E "स्पर्श क्षमता" को एक ग्राउंड पोटेंशियल ग्रेडिएंट अंतर के रूप में परिभाषित करता है जो हाथ से हाथ, हाथ से पैर या पैर से पैर के अलावा किसी अन्य मार्ग से शरीर के माध्यम से करंट प्रवाहित कर सकता है। ब्रिटिश मानक BS 7671 स्पष्ट रूप से "स्पर्श वोल्टेज" का उल्लेख नहीं करता है, लेकिन बिजली के झटके से सुरक्षा को संदर्भित करता है।
ध्यान दें कि सिर्फ़ इसलिए कि बिजली के उपकरण का एक टुकड़ा ठीक से जुड़ा हुआ है, इसका मतलब यह नहीं है कि किसी खराबी के दौरान उसे बिजली का झटका लग सकता है। यह पूरी तरह से गलत है।
सही तरीके से डिज़ाइन किए गए विद्युत इंस्टॉलेशन में सभी खुले हुए प्रवाहकीय भाग जिन्हें प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से छुआ जा सकता है, उन्हें अर्थ किया जाना चाहिए और मुख्य अर्थ बार जैसे सामान्य अर्थिंग पॉइंट से वापस जोड़ा जाना चाहिए। अर्थ फॉल्ट के दौरान, एक टच वोल्टेज विकसित होता है जिससे शॉक का जोखिम होता है जिसे अर्थिंग या बॉन्डिंग के माध्यम से समाप्त नहीं किया जा सकता है। इस तरह के अर्थ फॉल्ट के दौरान विद्युत सुरक्षा प्रणालियों का उद्देश्य यह सुनिश्चित करना है कि फॉल्ट को इतनी जल्दी डिस्कनेक्ट किया जाए कि यह सुनिश्चित हो सके कि बनाया गया टच वोल्टेज किसी भी व्यक्ति या पशुधन के लिए हानिकारक नहीं होगा जो इसके संपर्क में है।
याद रखें कि स्पर्श वोल्टेज के संपर्क में आने से किसी व्यक्ति को होने वाली हानि का जोखिम वोल्टेज की मात्रा और संपर्क की अवधि (दोष निवारण समय) दोनों पर निर्भर करता है।
स्पर्श वोल्टेज सीमाएँ और वियोग समय
विभिन्न विद्युत मानकों के लिए स्पर्श वोल्टेज की सुरक्षित सीमाएं नीचे सूचीबद्ध हैं, लेकिन पहले उन्हें समझाया गया है।
स्पर्श वोल्टेज सीमाएं मानव शरीर में प्रवाहित 50 हर्ट्ज या 60 हर्ट्ज की धारा के परिमाण और अवधि के आधार पर निर्धारित की जाती हैं, जो हृदय के वेंट्रीकुलर फाइब्रिलेशन का कारण बन सकती हैं।
आईईसी 60479 मानक में, संभावित स्पर्श वोल्टेज और वियोग समय के बीच आवश्यक संबंध को चित्र 1 में दिखाए गए दो वक्रों के रूप में वर्णित किया गया है, जहां एल-वक्र सामान्य स्थितियों (महत्वपूर्ण प्रतिबाधा प्रस्तुत करने वाली फर्श के साथ शुष्क) के लिए है और एलपी-वक्र गीली स्थितियों के लिए है।
इसलिए, किसी विद्युत संस्थापन के संदर्भ में स्पर्श वोल्टेज सीमाएँ किसी दोष के वियोग समय पर निर्भर करती हैं। चित्र 1 दर्शाता है कि जब स्पर्श वोल्टेज 50 V (शुष्क परिस्थितियों के लिए) होता है, तो वियोग समय 5 सेकंड या उससे अधिक हो सकता है।
ऑस्ट्रेलियाई मानक AS/NZS 3000:2018 का मानना है कि अधिकांश अंतिम उप-सर्किटों के लिए, संभावित स्पर्श वोल्टेज सीमा लगभग 92 V है (विवरण के लिए उस मानक के अनुभाग 3.2.1 को देखें)। यह स्पर्श वोल्टेज चित्र 1 में वक्र L के अनुसार लगभग 0.4 सेकंड के समय के बराबर है। इसलिए, हाथ से पकड़े जाने वाले उपकरणों के लिए, पृथ्वी से 230 V AC के लिए अधिकतम डिस्कनेक्शन समय 0.4 सेकंड से अधिक नहीं होना चाहिए। इसके अलावा, 50 V की सीमा चित्र 1 में वक्र L के अनुसार 0.5 सेकंड के अनुरूप है। इसलिए, पोर्टेबल या हाथ से पकड़े जाने वाले उपकरणों को सीधे आपूर्ति नहीं करने वाले सर्किट के लिए 5 सेकंड का अधिकतम डिस्कनेक्शन समय अनुमत है। इस मानक के लिए स्पर्श वोल्टेज सीमाओं का सारांश नीचे तालिका में दिया गया है।
तालिका 1. AS/NZS 3000 के अनुसार स्पर्श वोल्टेज सीमाएँ
| मौजूदा | स्थितियाँ | वियोग समय | स्पर्श वोल्टेज सीमा |
| एसी | सामान्य (शुष्क) | < 0.4 s | 100 V |
| एसी | सामान्य (शुष्क) | 0.4 एस ≤ टी ≤ 5 एस | 50 V |
| एसी | गीला | < 0.4 s | 25 V |
| एसी | गीला | 0.4 एस ≤ टी ≤ 5 एस | 55 V |
| एसी | - | ≤ 5 s | 120 V |
कार्यस्थल सुरक्षा के लिए अमेरिकी मानक NFPA 70E भी 50V या उससे अधिक को खतरनाक स्पर्श वोल्टेज मानता है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि 70E प्रत्यावर्ती धारा (AC) और DC दोनों पर 50V अधिकतम लागू करता है।
ब्रिटिश मानक बीएस 7671 में स्पष्ट रूप से स्पर्श वोल्टेज का उल्लेख नहीं किया गया है, लेकिन "बिजली के झटके से सुरक्षा" के लिए अधिकतम वियोग समय सीमा प्रदान की गई है। नीचे दी गई तालिका अनुभाग 411.3.2.2 के अनुसार अंतिम उप-सर्किट के लिए अधिकतम वियोग समय सूचीबद्ध करती है - ध्यान दें कि आपूर्ति वोल्टेज बढ़ने के साथ वियोग समय कम हो जाता है। अन्य वितरण सर्किट (अंतिम उप-सर्किट की तुलना में स्पर्श की कम संभावना) के लिए 5 सेकंड का अधिकतम वियोग समय अनुमत है।
तालिका 2. बीएस 7671 के अनुसार टीएन प्रणालियों के लिए अंतिम उप-सर्किट का अधिकतम डिस्कनेक्शन समय
| 50 V <U° ≤ 120 V | 120 V <U° ≤ 230 V | 230 V <U° ≤ 400 V | यू ° >400V | ||||
| एसी | डीसी | एसी | डीसी | एसी | डीसी | एसी | डीसी |
| 0.8 s | - | 0.4s | 0.1s | 0.2 s | 0.4 s | 0.1s | 0.1s |
| 0.3 s | - | 0.2 s | 0.4 s | 0.7 s | 0.2 s | 0.4 s | 0.1 s |
स्पर्श वोल्टेज गणना
जहाँ I f पृथ्वी दोष धारा है,
E o प्रेरित विद्युत वाहक बल (स्रोत की पृथ्वी की ओर) V में है
Z i Ω में स्रोत की आंतरिक प्रतिबाधा है
Z 1 Ω में सर्किट चरण कंडक्टर की प्रतिबाधा है
Z 2 Ω में सर्किट सुरक्षात्मक (पृथ्वी) कंडक्टर की प्रतिबाधा है
Z 3 Ω में बाह्य फेज कंडक्टर की प्रतिबाधा है
Z 4 Ω में बाहरी सर्किट सुरक्षात्मक (पृथ्वी) कंडक्टर की प्रतिबाधा है
(समीकरण 2)
यह स्पर्श वोल्टेज की गणना करने के लिए एक सरलीकृत समीकरण है जो समीकरण (1) से निम्नानुसार प्राप्त होता है। निम्नलिखित दिखाता है कि मूल स्पर्श वोल्टेज समीकरण कैसे प्राप्त किया जाए।
चूँकि Z i + Z 3 + Z 4 = Z E पृथ्वी दोष लूप की बाहरी प्रतिबाधा है, समीकरण (1) बन जाता है:
प्रतिस्थापित करने पर समीकरण बन जाएगा: 
पुनः, 35 मिमी 2 से अधिक न होने वाले अनुप्रस्थ काट क्षेत्र के कंडक्टरों के लिए, यदि किसी सर्किट के चरण और सुरक्षात्मक कंडक्टर एक ही सामग्री के हैं और एक ही मार्ग पर चलते हैं:
जहाँ A 1 फेज कंडक्टर का अनुप्रस्थ काट क्षेत्र मिमी 2 में है
A 2 सुरक्षात्मक कंडक्टर का क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र है, जो मिमी 2 में है
तब समीकरण बन जाता है:
यह समीकरण AS/NZS 3000:2018 [1] के खंड B4.3 के अनुसार भी है:
- कारक c : सुरक्षात्मक उपकरण के संचालन के दौरान संदर्भ बिंदु पर उपलब्ध आपूर्ति वोल्टेज के अनुपात को दर्शाता है।
- मान m : विचाराधीन परिपथ में सुरक्षात्मक भूसंयोजन चालक के अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल की तुलना में चरण चालक के अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल का अनुपात है।
अधिकांश अंतिम उप-सर्किटों के लिए विशिष्ट संभावित स्पर्श वोल्टेज
अधिकांश अंतिम उप-सर्किटों के लिए, कारक c के लिए 0.8 और अनुपात m 1 का उपयोग किया जा सकता है। इसलिए:
यह स्पर्श वोल्टेज ऊपर चित्र 1 में वक्र L (सामान्य स्थितियों के लिए) के अनुसार लगभग 0.4 सेकंड के समय के बराबर है।
संदर्भ:
[1] एएस/एनजेडएस 3000:2018 वायरिंग नियम।
[2] कार्यस्थल में विद्युत सुरक्षा के लिए एनएफपीए 70ई:2021 मानक।
[3] बीएस 7671 – 18वां संस्करण – आईईटी वायरिंग विनियम।
[4] आईईसी 60479 – मानव और पशुधन पर करंट का प्रभाव।
