Postrojenje za kemijsku preradu doživjelo je frustrirajući obrazac: zaštita od kvara na zemlji na 5 kW PTFE uronjenom grijaču okidala se povremeno, ponekad dva puta tjedno, ponekad ne cijeli mjesec. Grijač je testiran normalno svaki put-otpor izolacije iznad 200 MΩ, potrošnja struje na natpisnoj pločici, bez vidljivih oštećenja. Održavanje je ponovno postavilo prekidač i vratilo grijač u rad. Putovanja su se nastavila. Problem nije bio u kvaru grijača. Bilo je to neugodno putovanje uzrokovano kombinacijom vlage, kapacitivnog curenja i preosjetljive postavke zaštite.
Smetnje zbog kvara na zemlji su isključenja do kojih dolazi bez stvarnog kvara izolacije. Zaštitni uređaj detektira struju curenja koja premašuje svoj prag, ali curenje nije uzrokovano kvarom na grijaču. Uzrokuje ga vlaga, kapacitet ili električni šum.
Što uzrokuje neugodna putovanja
Nekoliko uvjeta može uzrokovati isključivanje uređaja sa zemljospojem bez stvarnog kvara. Vlaga u kućištu terminala ili na površini grijača može stvoriti putanju curenja koja je otpornička, a ne kapacitivna. Struja curenja može premašiti prag okidanja iako je otpor izolacije još uvijek prihvatljiv.
Kapacitivno curenje je još jedan uzrok. Grijaći element i uzemljeni omotač čine kondenzator. Kapacitivnost ovisi o geometriji elementa, debljini izolacije i dielektričnoj konstanti izolacije. Pri 60 Hz, kapacitet od 0,1 μF proizvodi struju curenja od približno 15 mA pri 480 V. To je dovoljno za isključivanje zemljospoja od 30 mA.
Električna buka iz susjedne opreme-ispravljača, pretvarača ili strojeva za zavarivanje-također može uzrokovati neugodna isključenja. Šum ulazi u senzor zemljospoja i tumači se kao struja curenja.
| Uzrok neugodnog putovanja | Struja curenja | Otpor izolacije | Frekvencija | Dijagnostički |
|---|---|---|---|---|
| Terminalna vlaga | 5–50 mA | 20–100 MΩ | Isprekidano | Suho kućište, ponovno testiranje |
| Kapacitivno propuštanje | 10–30 mA | >200 MΩ | Stalan | Izmjerite kapacitet |
| Električni šum | Varijabilna | >200 MΩ | Slučajno | Izolirajte krug |
| Kontaminirana ovojnica | 5–20 mA | >100 MΩ | Nakon čišćenja | Čiste korice |
| Dugi kabeli | 5–15 mA | >200 MΩ | Stalan | Smanjite duljinu kabela |
Uobičajeni uzroci štetnog kvara na uzemljenju na PTFE uronjenim grijačima
Razlikovanje neugodnih putovanja od stvarnih kvarova
Prvi korak je mjerenje otpora izolacije megaommetrom. Očitanje iznad 100 MΩ znači da je izolacija netaknuta i da će putovanje vjerojatno predstavljati smetnju. Očitavanje između 10 i 100 MΩ ukazuje na ulazak vlage koji može biti reverzibilan. Očitavanje ispod 10 MΩ ukazuje na stvarnu grešku.
Drugi korak je izravno mjerenje struje curenja sa stezaljkom-na mjeraču curenja. Ako je struja curenja ispod praga okidanja kada je grijač hladan, ali ga premašuje kada je grijač vruć, uzrok je toplinsko širenje koje otvara mali razmak. Ako je curenje konstantno i neovisno o temperaturi, uzrok je kapacitivno ili rezistivno curenje kroz vlagu.
Treći korak je pregledati kućište terminala i plašt grijača na vlagu, kontaminaciju ili oštećenje. Mokro kućište terminala ili kontaminirani omotač mogu uzrokovati curenje koje aktivira zaštitu.
Smanjenje kapacitivnog curenja
Kapacitivno propuštanje može se smanjiti povećanjem debljine izolacije, smanjenjem promjera elementa ili korištenjem izolacije s nižom dielektričnom konstantom. Ovo su promjene dizajna koje mora izvršiti proizvođač grijača.
Za postojeći grijač, kapacitivno curenje može se smanjiti korištenjem uređaja za kvar na zemlji s višim pragom okidanja. Uređaj od 100 mA manje je osjetljiv na kapacitivno curenje od uređaja od 30 mA. Viši prag i dalje pruža zaštitu od stvarnih grešaka, koje obično proizvode struje curenja znatno iznad 100 mA.
Uklanjanje vlage-Povezana putovanja
Prekid{0}}povezan s vlagom uklanja se brtvljenjem kućišta terminala i održavanjem čistoće plašta grijača. NEMA 4X kućište s odgovarajućom brtvom i kabelskom uvodnicom sprječava da vlaga dopre do terminala. Redovitim čišćenjem uklanja se vodljiva kontaminacija s površine grijača.
Ako je vlaga već ušla u unutarnju izolaciju, grijač se može osušiti primjenom niskog napona nekoliko sati. Sušenje izbacuje vlagu i vraća izolacijski otpor. Ako se izolacijski otpor ne oporavi, put vlage je trajan i grijač treba zamijeniti.
Izolacija električne buke
Električni šum iz susjedne opreme može se eliminirati izolacijom kruga grijača. Namjenski krug napajanja, odvojen od ispravljača i pretvarača, smanjuje spoj buke. Oklop dovodnog kabela i uzemljenje oklopa na jednom kraju također smanjuje buku.
| Uzrok neugodnog putovanja | Korektivna radnja | trošak | Učinkovitost |
|---|---|---|---|
| Terminalna vlaga | Zatvorite kućište, osušite | Niska | visoko |
| Kapacitivno propuštanje | Viši prag okidanja | Niska | visoko |
| Električni šum | Izolirajte strujni krug, zaštitite kabel | Umjereno | Umjereno–Visoko |
| Kontaminirana ovojnica | Očistite površinu grijača | Niska | visoko |
| Dugi kabeli | Smanjite duljinu kabela | Umjereno | Umjereno |
Korektivne radnje za neželjena okidanja zemljospoja
Kada neugodna putovanja ukazuju na pravi problem
Neugodno putovanje koje s vremenom postaje sve češće može ukazivati na razvoj kvara. Otpor izolacije treba mjeriti mjesečno. Trend opadanja ukazuje na nakupljanje vlage ili onečišćenja. Stabilan trend ukazuje da je putovanje doista smetnja i da se može riješiti podešavanjem postavki zaštite ili poboljšanjem instalacije.
Kada nezgodna putovanja otkriju problem dizajna
Grijač koji uzrokuje neugodna isključenja usprkos zatvorenom kućištu i ispravno dimenzioniranom uređaju za uzemljenje može imati problem s dizajnom-prekomjernog kapaciteta, nedovoljne debljine izolacije ili konstrukcije-sklone vlazi. Prilagođena konfiguracija PTFE uronjenog grijača s debljom izolacijom, zabrtvljenim kućištem i elementom s nižim kapacitetom rješava glavni uzrok neugodnih putovanja. Proces specifikacije zahtijeva napon napajanja, nazivnu vrijednost uređaja za kvar na zemlji, uvjete okoline i potrebnu snagu u vatima. Za objekte s problemima s neugodnim okidanjem, ovaj-pristup specifičan za aplikaciju smanjuje lažna okidanja i produljuje vijek trajanja grijača.
