آیا شینه های نول یا ارت برنجی بدون کاور امن هستند؟

در طراحی‌های الکتریکی، گاهی تصور می‌شود که شینه‌ نول و شینه ارت باید کاملاً پوشانده شوند (فول‌کاور) تا از تماس تصادفی یا خطرات محیطی محافظت شوند. اما استاندارد IEC 60947-7-1 الزام سخت‌گیرانه‌ای برای پوشش کامل این ترمینال ها ندارد. دلیل این موضوع به اصول ایمنی الکتریکی، تعریف درجه حفاظت (IP)، و شرایط نصب در محیط‌های استاندارد برمی‌گردد.

استاندارد به جای تکیه بر پوشش کامل، بر رعایت فاصله‌های عایقی (Clearance و Creepage) و درجه حفاظت محیطی (IP) تأکید دارد. درجه حفاظت IP20 به این معناست که تجهیزات در برابر ورود اشیاء جامد با قطر بیش از ۱۲٫۵ میلی‌متر (مثل انگشت) محافظت شده‌اند، اما در برابر آب مقاومتی ندارند. این سطح حفاظت برای بسیاری از کاربردهای داخلی کافی است.

الزامات فاصله‌های عایقی و ایمنی الکتریکی شینه نول و ارت

یکی از اصول کلیدی در استاندارد IEC 60947-7-1، تضمین ایمنی الکتریکی از طریق فاصله هوایی (Clearance) و فاصله خزیدن (Creepage) است:

فاصله هوایی: کوتاه‌ترین فاصله در هوا بین دو بخش هادی که از تخلیه الکتریکی جلوگیری می‌کند. برای ۶۹۰ ولت، حداقل ۸ میلی‌متر لازم است (جدول H استاندارد IEC 60947-1).
فاصله خزیدن: کوتاه‌ترین فاصله روی سطح عایق بین دو هادی که از نشت جریان جلوگیری می‌کند. برای ۶۹۰ ولت، حداقل ۱۰ میلی‌متر (درجه آلودگی ۲ یا ۳) توصیه می‌شود.

ترمینال های نول و ارت، اگرچه ممکن است پتانسیل الکتریکی متفاوتی داشته باشند (نول معمولاً نزدیک به صفر ولت و ارت صفر ولت است)، در شرایط عادی خطر تماس مستقیم بالایی ندارند. نول در سیستم‌های TN-S یا TN-C-S به ارت متصل است و ارت نیز مستقیماً به زمین‌ متصل شده است. این بدان معناست که حتی در صورت تماس تصادفی، جریان خطرناک (به شرط نصب صحیح سیستم ارت) به وجود نمی‌آید.

فاصله استاندارد شینه فاز و شینه نول چقدر است؟

استاندارد فرض می‌کند که ترمینال‌ها در محیط‌های کنترل‌شده (مثل تابلوهای برق با IP20) نصب می‌شوند، جایی که دسترسی افراد غیرمتخصص محدود است. به همین دلیل، به جای پوشش کامل، رعایت فاصله‌های عایقی بین شینه‌ها و سایر قسمت‌های برق‌دار (مثل فازها) کافی است. مثلاً:

اگر فاصله بین شینه نول و فاز ۶۹۰ ولت بیش از ۱۰ میلی‌متر باشد، نیازی به عایق اضافی نیست.

شینه ارت نیز نیازی به پوشش ندارد، زیرا هدفش اتصال به زمین و تخلیه جریان خطاست.

این رویکرد هزینه‌ها را کاهش می‌دهد و طراحی را ساده‌تر می‌کند، بدون اینکه ایمنی به خطر بیفتد. در شینه های با پایه ثابت ماننده نمونه زیر, حداقل ارتفاع 15 تا 20 میلیمتری از سطح برای پایه ها در نظر گرفته شده است که ایمنی لازم را دارا هستند.

در شینه های با پایه ثابت ماننده نمونه بالا, حداقل ارتفاع 15 تا 20 میلیمتری از سطح برای پایه ها در نظر گرفته شده است که ایمنی لازم را دارا هستند.

درجه حفاظت IP20 و شرایط محیطی

درجه حفاظت IP20 به محیط‌های داخلی با شرایط استاندارد اشاره دارد:

عدد اول (۲): محافظت در برابر ورود اشیاء جامد بزرگ‌تر از ۱۲٫۵ میلی‌متر (مثل انگشت).
عدد دوم (۰): بدون محافظت در برابر آب.

در چنین محیطی (مثل داخل تابلوهای برق صنعتی یا اتاق‌های کنترل)، خطرات اصلی شامل تماس تصادفی با دست یا ابزار و ورود گردوغبار درشت است. ترمینال های نول و ارت معمولاً در بخش‌هایی از ترمینال قرار دارند که دسترسی به آن‌ها محدود است (مثلاً پشت گیره‌ها یا در عمق تابلو). استاندارد IEC 60947-7-1 فرض می‌کند که:

کاربران یا تکنسین‌ها آموزش‌دیده هستند و از تماس عمدی با شینه‌ها اجتناب می‌کنند.
تابلو یا محفظه با IP20 از ورود اشیاء خارجی بزرگ جلوگیری می‌کند.

در این شرایط، پوشش کامل (فول‌کاور) ضروری نیست، زیرا:

تماس مستقیم: شینه نول و ارت در صورت تماس تصادفی خطر کمی دارند (نول نزدیک به زمین و ارت به زمین متصل شده است).
تخلیه الکتریکی: فاصله‌های عایقی از تخلیه بین شینه‌ها و فازها جلوگیری می‌کنند.
ورود اشیاء: IP20 تضمین می‌کند که اشیاء بزرگ‌تر از ۱۲٫۵ میلی‌متر وارد نمی‌شوند.

اگر محیط سخت‌تر بود (مثل IP54 برای محافظت در برابر گردوغبار و پاشش آب)، ممکن بود پوشش اضافی توصیه شود، اما IP20 این نیاز را برطرف نمی‌کند.

شینه نول ریلی فاقد کاور بر روی ریل DIN

دلایل عملی و اقتصادی

از نظر عملی و اقتصادی، اجباری نکردن فول‌کاور در استاندارد مزایای زیر را دارد:

کاهش هزینه و پیچیدگی: افزودن پوشش کامل به شینه‌ها نیاز به مواد عایق اضافی (مثل پلاستیک یا رزین) و فرآیند تولید پیچیده‌تر دارد که هزینه را افزایش می‌دهد.
دسترسی برای نصب و تعمیر: شینه‌های بدون پوشش دسترسی بهتری برای اتصال سیم‌ها و بازرسی فراهم می‌کنند، که در تابلوهای IP20 مهم است.
تهویه بهتر: عدم وجود پوشش کامل به دفع گرما کمک می‌کند.

استاندارد IEC 60947-7-1 ایمنی را از طریق طراحی ذاتی (فاصله‌ها) و نصب صحیح تضمین می‌کند، نه اجبار به عایق‌بندی اضافی.

در IP20، خطر تماس یا ورود اشیاء به حداقل می‌رسد.
ترمینال نول و ارت ذاتاً ایمن هستند (به شرط اتصال صحیح به سیستم ارت).
فاصله‌های عایقی جایگزین پوشش کامل می‌شوند.

جمع بندی

استاندارد IEC 60947-7-1 نیازی به فول‌کاور ترمینال نول و ارت ندارد، زیرا با رعایت فاصله‌های عایقی (۸-۱۰ میلی‌متر برای ۶۹۰ ولت) با شینه برق و استفاده در محیط IP20، ایمنی الکتریکی و مکانیکی تضمین می‌شود. این رویکرد تعادلی بین ایمنی، هزینه، و کاربری عملی ایجاد می‌کند. اگر شرایط محیطی سخت‌تر باشد (مثل فضای باز)، پوشش توصیه می‌شود، اما برای IP20 نیازی نیست.

در استانداردهای تابلو برق‌سازی (مانند استانداردهای IEC یا استانداردهای ملی مثل ISIRI در ایران)، به طور کلی نیازی به کاور کامل شینه‌های نول و ارت (چه از جنس برنج باشند و چه مس) وجود ندارد، مگر در شرایط خاص که ایمنی یا الزامات محیطی ایجاب کند. با این حال، چند نکته مهم باید در نظر گرفته شود:

ایمنی الکتریکی: شینه‌های نول و ارت معمولاً در نقاطی قرار دارند که تماس تصادفی با آن‌ها توسط افراد یا تجهیزات دیگر به حداقل برسد. اگر این شینه‌ها در دسترس باشند و خطر تماس یا اتصال کوتاه وجود داشته باشد، استفاده از کاور یا عایق (مثل روکش‌های پلاستیکی یا نوار عایق) توصیه می‌شود.

جنس شینه: شینه‌های برنجی یا مسی به خودی خود نیازی به کاور ندارند، زیرا این فلزات مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارند. اما در محیط‌های مرطوب، اسیدی یا با شرایط خاص (مثل صنایع شیمیایی)، ممکن است برای جلوگیری از اکسیداسیون یا آسیب، کاور یا روکش محافظ لازم باشد.

استانداردها و مقررات محلی: در برخی کشورها یا پروژه‌ها، آیین‌نامه‌های خاص ممکن است الزام کند که تمام شینه‌ها (حتی نول و ارت) به صورت کامل عایق‌بندی شوند تا از هرگونه خطر احتمالی جلوگیری شود. برای مثال، در استاندارد IEC 61439 (استاندارد تابلوهای برق فشار ضعیف)، تأکید بر جداسازی و عایق‌بندی مناسب بخش‌های برق‌دار است، اما شینه‌های ارت معمولاً به صورت عریان باقی می‌مانند تا اتصال به زمین به طور مؤثر انجام شود.

کاربرد عملی: شینه ارت معمولاً بدون کاور است، زیرا باید به راحتی برای اتصال کابل‌ها و تست در دسترس باشد. شینه نول هم در بسیاری از موارد بدون کاور استفاده می‌شود، اما اگر در تابلویی شینه نول نزدیک به شینه‌های فاز باشد، عایق‌بندی یا کاور جزئی برای جلوگیری از اتصال کوتاه توصیه می‌شود.