В гальваническом цехе во влажном прибрежном климате из-за замыкания на землю отключился погружной ПТФЭ-нагреватель мощностью 4 кВт. Поверхность оболочки была неповрежденной, и элемент прошел испытания нормально. Но на изоляторе клемм-керамический или полимерный блок, отделяющий клеммы под напряжением от заземленного корпуса-, виднелась темная обугленная дорожка, идущая от одной клеммы к крепежному винту. Трек представлял собой проводящую дорожку, сформировавшуюся за месяцы эксплуатации во влажной среде завода.
Отслеживание изолятора клемм — это режим постепенного отказа, который часто ошибочно принимают за проблему с нагревателем. Сам обогреватель исправен. Неисправность возникает на электрическом интерфейсе, где влага, загрязнение и напряжение в совокупности создают проводящий путь по поверхности изолятора.
Как развивается трекинг на терминальных изоляторах
Трекинг — это образование проводящего углеродного пути на поверхности изоляционного материала. Оно начинается с осаждения влаги и загрязнений на поверхности изолятора. Загрязнением могут быть пыль, металлические частицы или химические соли из технологической среды.
При подаче напряжения на загрязненную поверхность протекает небольшой ток утечки. Ток генерирует тепло, которое сушит поверхность и концентрирует загрязнения. Концентрированное загрязнение создает более высокий ток утечки, который генерирует больше тепла. Цикл продолжается до тех пор, пока поверхность не обугливается, образуя постоянный проводящий след.
| Уровень влажности | Источник загрязнения | Время отслеживания | Ток утечки при 480 В | Уровень риска |
|---|---|---|---|---|
| <40% RH | Чистая окружающая среда | >5 лет | <1 μA | Очень низкий |
| 40–60 % относительной влажности | Легкая пыль | 2–5 лет | 1–10 μA | Низкий |
| 60–80 % относительной влажности | Технологические соли | 6–24 месяца | 10–100 μA | Умеренный |
| >80% относительной влажности | Металлические частицы, соли | 2–8 месяцев | 100–500 μA | Высокий |
| Конденсация | Проводящая пленка | 2–8 недель | >500 μA | Очень высокий |
Влияние влажности и загрязнения на клеммы погружного нагревателя из ПТФЭ
Почему влажные растения особенно уязвимы
Влажные растения имеют несколько характеристик, которые ускоряют отслеживание. Высокая влажность окружающей среды сохраняет поверхность изолятора влажной в течение длительного времени. Влага растворяет загрязнения и создает проводящую пленку.
Технологические пары добавляют в пленку влаги химические соединения. Кислотные пары травильных или гальванических ванн растворяются во влаге и повышают ее проводимость. Частицы металла в результате шлифовки, полировки или сварки оседают на изоляторе и образуют токопроводящие пути.
Циклическое изменение температуры усугубляет проблему. Нагреватель нагревается и охлаждается при каждом рабочем цикле. Изолятор расширяется и сжимается, а термическое напряжение может создать микротрещины, которые задерживают влагу и загрязнения.
Роль изоляционного материала
Не все изоляционные материалы одинаково устойчивы к отслеживанию. Сопротивление трекингу зависит от способности материала противостоять карбонизации и удалять загрязнения.
Керамические изоляторы обладают высоким сопротивлением трекингу, поскольку не подвергаются карбонизации. Однако они хрупкие и могут треснуть при термическом напряжении. Полимерные изоляторы,-такие как ПТФЭ, ППС или фенольные смолы-более долговечны, но могут обуглиться при загрязнении поверхности.
Лучшим изолятором для влажной, загрязненной среды является материал с высоким сопротивлением трекингу, хорошим отделением загрязнений и устойчивостью к термоциклированию. ПТФЭ и ППС являются распространенным выбором. Фенольные изоляторы менее пригодны, поскольку они легко карбонизуются.
| Изоляционный материал | Отслеживание сопротивления | Удаление загрязнений | Термическая стойкость | Лучшее приложение |
|---|---|---|---|---|
| Керамика | Отличный | Бедный | Умеренный | Чистая, сухая среда |
| ПТФЭ | Отличный | Отличный | Хороший | Влажный, загрязненный |
| ППС | Очень хороший | Хороший | Хороший | Самый промышленный |
| Фенольный | Бедный | Умеренный | Умеренный | Сухая, чистая среда |
| Эпоксидная смола | Умеренный | Умеренный | Хороший | Умеренная среда |
Свойства изоляционного материала для влажных производственных сред
Предотвращение отслеживания изолятора клеммы
Наиболее эффективной мерой профилактики является герметизация клеммной коробки и поддержание изолятора в сухости. Герметичный корпус с соответствующей прокладкой и кабельным вводом предотвращает попадание влаги и загрязнений на изолятор.
Регулярная чистка удаляет загрязнения до их накопления. Изолятор следует протирать начисто во время каждого интервала технического обслуживания. Сухой, чистый изолятор не отслеживается.
Расширитель пути утечки-ребристая или удлиненная поверхность изолятора-увеличивает длину пути между клеммами и землей. Более длинный путь имеет более высокую устойчивость к отслеживанию.
| Меры профилактики | Влияние на отслеживание | Выполнение | Расходы |
|---|---|---|---|
| Герметичный корпус | Предотвращает попадание влаги | Прокладка и сальник | Низкий – средний |
| Регулярная уборка | Удаляет загрязнения | График технического обслуживания | Низкий |
| Удлинитель утечки | Более длинный путь | Конструкция изолятора | Умеренный |
| Анти-покрытие от трекинга | Снижает поверхностную проводимость | Нанесение покрытия | Умеренный |
Меры предотвращения слежения за изолятором клемм
Когда отслеживание указывает на более серьезную проблему
Изолятор клемм, который отслеживает, несмотря на герметичный корпус и регулярную очистку, указывает на то, что влага достигает области клемм изнутри нагревателя. Это может быть вызвано повреждением оболочки или неисправностью уплотнения холодной-зоны. Нагреватель следует проверить на сопротивление изоляции и проверить на предмет повреждений оболочки.
Специальная конфигурация погружного нагревателя из ПТФЭ с герметичным клеммным корпусом, изолятором с высоким -отслеживающим-сопротивлением и расширителем пути утечки устраняет основную причину отслеживания. Для процесса спецификации требуются данные о влажности окружающей среды, источниках загрязнения, номинале клеммного корпуса и рабочем напряжении. Для объектов во влажном климате этот-подход, ориентированный на конкретное приложение, уменьшает отслеживание терминалов и продлевает срок службы обогревателя.
