На заводі з переробки хімічних речовин виникла неприємна картина: захист від замикання на землю на заглибному нагрівачі з ПТФЕ потужністю 5 кВт спрацьовував періодично, іноді двічі на тиждень, іноді не протягом місяця. Обігрівач щоразу перевірявся як нормальний-опір ізоляції вище 200 МОм, споживання струму на паспортній табличці, без видимих пошкоджень. Технічне обслуговування скинуло вимикач і повернуло нагрівач до роботи. Поїздки тривали. Проблема була не в несправності обігрівача. Це була неприємна поїздка, спричинена поєднанням вологи, ємнісного витоку та надто чутливого налаштування захисту.
Неприємні відключення через замикання на землю – це відключення, які відбуваються без справжньої несправності ізоляції. Пристрій захисту виявляє струм витоку, який перевищує порогове значення, але витік не спричинений несправністю нагрівача. Це викликано вологістю, ємністю або електричним шумом.
Що викликає неприємні поїздки
Декілька умов можуть спричинити спрацювання пристрою замикання на землю без справжньої несправності. Волога в корпусі клеми або на поверхні нагрівача може створити шлях витоку, який є резистивним, а не ємнісним. Струм витоку може перевищити поріг спрацьовування, навіть якщо опір ізоляції все ще прийнятний.
Іншою причиною є ємнісний витік. Нагрівальний елемент і заземлена оболонка утворюють конденсатор. Електрична ємність залежить від геометрії елемента, товщини ізоляції та діелектричної проникності ізоляції. При 60 Гц ємність 0,1 мкФ створює струм витоку приблизно 15 мА при 480 В. Цього достатньо для відключення пристрою замикання на землю 30 мА.
Електричний шум від сусіднього обладнання-випрямлячів, інверторів або зварювальних апаратів-також може спричинити неприємні відключення. Шум потрапляє на датчик замикання на землю та інтерпретується як струм витоку.
| Причина неприємної поїздки | Струм витоку | Опір ізоляції | Частота | Діагностичний |
|---|---|---|---|---|
| Термінальна вологість | 5–50 мА | 20–100 MΩ | Переривчастий | Сухий корпус, повторна перевірка |
| Ємнісний витік | 10–30 мА | >200 MΩ | Безперервний | Виміряти ємність |
| Електричний шум | змінна | >200 MΩ | Випадковий | Ізолювати ланцюг |
| Забруднена оболонка | 5–20 мА | >100 MΩ | Після очищення | Чисті оболонки |
| Довгі кабелі | 5–15 мА | >200 MΩ | Безперервний | Зменшіть довжину кабелю |
Поширені причини неприємного замикання на землю на занурювальних нагрівачах з PTFE
Відрізнення неприємних відключень від справжніх несправностей
Першим кроком є вимірювання опору ізоляції за допомогою мегомметра. Показник вище 100 МОм вказує на те, що ізоляція не пошкоджена, і поїздка, ймовірно, буде неприємною. Показник між 10 і 100 МОм вказує на проникнення вологи, яке може бути оборотним. Показник нижче 10 МОм вказує на справжню несправність.
Другим кроком є вимірювання струму витоку безпосередньо за допомогою кліщів-на вимірювачі витоків. Якщо струм витоку нижче порогового значення спрацьовування, коли нагрівач холодний, але перевищує його, коли нагрівач гарячий, причиною є теплове розширення, що відкриває невеликий зазор. Якщо витік постійний і не залежить від температури, причиною є ємнісний або резистивний витік через вологу.
Третій крок — перевірка корпусу терміналу та оболонки нагрівача на наявність вологи, забруднення чи пошкоджень. Вологий корпус клеми або забруднена оболонка можуть спричинити витік, який спрацює захист.
Зменшення ємнісного витоку
Ємнісні витоки можна зменшити шляхом збільшення товщини ізоляції, зменшення діаметра елемента або використання ізоляції з меншою діелектричною проникністю. Це конструктивні зміни, які повинен внести виробник обігрівача.
Для існуючого нагрівача ємнісний витік можна зменшити за допомогою пристрою замикання на землю з вищим порогом спрацьовування. Пристрій на 100 мА менш чутливий до ємнісного витоку, ніж пристрій на 30 мА. Вищий поріг все ще забезпечує захист від реальних несправностей, які зазвичай викликають струми витоку значно вище 100 мА.
Усунення вологи-Подорожі
Відключення-, пов’язані з вологою, усуваються шляхом герметизації корпусу терміналу та підтримки чистоти оболонки нагрівача. Корпус NEMA 4X із належною прокладкою та кабельним вводом запобігає потраплянню вологи на клеми. Регулярне очищення видаляє електропровідні забруднення з поверхні нагрівача.
Якщо волога вже потрапила на внутрішню ізоляцію, утеплювач можна просушити, подавши низьку напругу на кілька годин. Висихання виводить вологу та відновлює опір ізоляції. Якщо опір ізоляції не відновлюється, шлях вологи є постійним, і нагрівач слід замінити.
Ізоляція електричного шуму
Електричний шум від суміжного обладнання можна усунути шляхом ізоляції контуру нагрівача. Спеціальна схема живлення, окрема від випрямлячів та інверторів, зменшує шумовий зв’язок. Екранування кабелю живлення та заземлення екрана на одному кінці також зменшує шум.
| Причина неприємної поїздки | Коригувальні дії | Вартість | Ефективність |
|---|---|---|---|
| Термінальна вологість | Закрийте корпус, висушіть | Низький | Високий |
| Ємнісний витік | Вищий поріг відключення | Низький | Високий |
| Електричний шум | Ізолювати ланцюг, екранувати кабель | Помірний | Помірний–Високий |
| Забруднена оболонка | Очистіть поверхню нагрівача | Низький | Високий |
| Довгі кабелі | Зменшіть довжину кабелю | Помірний | Помірний |
Коригувальні дії для неприємних відключень через замикання на землю
Коли неприємні поїздки вказують на реальну проблему
Незручна поїздка, яка з часом стає частішою, може свідчити про розвиток несправності. Опір ізоляції слід перевіряти щомісяця. Тенденція до зниження вказує на накопичення вологи або забруднення. Стабільна тенденція вказує на те, що поїздка справді неприємна, і її можна вирішити, налаштувавши параметри захисту або покращивши інсталяцію.
Коли неприємні поїздки виявляють проблему дизайну
Обігрівач, який спричиняє неприємні відключення, незважаючи на герметичний корпус і належний розмір пристрою замикання на землю, може мати конструктивну проблему-надмірну ємність, недостатню товщину ізоляції або -вологостійку конструкцію. Спеціальна конфігурація занурювального нагрівача з PTFE з більш товстою ізоляцією, герметичним корпусом і елементом з меншою ємністю усуває основну причину неприємних відключень. Процес специфікації вимагає напруги живлення, номіналу пристрою замикання на землю, умов навколишнього середовища та необхідної потужності. Для об’єктів із проблемами неприємного спрацьовування цей-спеціальний підхід зменшує помилкові спрацьовування та подовжує термін служби нагрівача.
