Care este conținutul critic de umiditate din interiorul secțiunii rece care declanșează o eroare la pământ într-un încălzitor PFA la 480 VAC?

În încălzitorul PFA, terminația electrică a miezului metalic cu cablul de alimentare este situată în porțiunea rece deasupra liniei de lichid. De-a lungul timpului, umezeala se poate acumula în această regiune rece din cauza pătrunderii, condensului sau a etanșărilor defectuoase. La un nivel critic de umiditate formează o cale conductivă de la borna de înaltă tensiune (480 VAC) la masă și braț, aveți o eroare la împământare. Conținutul esențial de umiditate este de 0.5 - 1.0 g de apă liberă într-un segment rece tipic (volum de 100 - 300 cm3). Aceasta corespunde cu o umiditate relativă apropiată de 100 % şi condens vizibil . Curentul de scurgere prin pelicula de umezeală la 480 VAC este de 5-30 mA, suficient pentru a declanșa un GFCI sau pentru a provoca o alertă de eroare la pământ. Umiditatea nu trebuie să formeze o acoperire completă a bornelor, este suficientă o peliculă de 0,1-0,5 mm care unește izolatorul terminalului. Desicanții pentru prevenirea sau îndepărtarea umezelii sunt importanți pentru fiabilitatea încălzitorului de înaltă tensiune.

Relația dintre acumularea de umiditate și curentul de scurgere
Curentul de scurgere I_leak=V / R, unde R este rezistența la trecerea umidității. Distanța tipică a terminalelor de 10 mm oferă o rezistență a peliculei de apă în funcție de calitatea apei. Apa condensată din aerul umed are o conductivitate de 10–100 µS/cm (rezistivitate 0,01–0,1 MΩ cm). Să zicem 0,1 mm grosime, 10 mm x 5 mm zonă. R=ρL / A=0.05 MΩ•cm x 1 cm / 0,5 cm2=0.1 MΩ . I_leak=480/100,000=4.8 mA @ 480 VAC , sub media declanșării GFCI de 30 mA , dar detectabil . Dacă apa colectează impurități ionice (săruri din reziduuri de flux, produse de coroziune), conductivitatea crește până la 1000-10000 µS/cm (rezistivitate 0,0001-0,001 MΩ*cm), rezultând I_leak=480 / 200=2.4 Aa scurt. Ceea ce este important în conținutul crucial de umiditate nu este cantitatea de apă, ci puritatea sa ionică.

The "critical moisture content" is defined as the quantity of water which, mixed with typical ionic contamination (5–50 µg of chlorides, sulphates, or salt) decreases resistance below 1 MΩ (leakage >0,5 mA la 480 VAC). Aceasta are loc la aproximativ 0,5 g de apă liberă într-o secțiune rece de 200 cm3 suficientă pentru a genera un strat continuu pe blocul terminal.

Critical Moisture Content by Voltage and Contamination Level Voltage (VAC) Insulation Resistance Trip Threshold (MΩ) Leakage Current at Trip (mA) Critical Free Water (g) in 200 cm³ Required Water Conductivity (µS/cm) Contamination Level (ppm NaCl equivalent) 120 1.0 120 2.0 >500 >300 240 1.0 240 1.5 >300 >200 480 1.0 480 1.0 >200 >100 480 (GFCI 30 mA) 16 30 0.3 >1,000 >500 480 (GFCI 5 mA) 96 5 0.1 >3,000 >1,500 480 (equipment protection) 10 48 0.5 >500 >300 690 1.0 690 0.8 >150 >80 1,000 1.0 1,0
Pentru un sistem tipic de 480 VAC cu un GFCI de 30 mA, conținutul de umiditate necesar este de 0,3–0,5 g de apă liberă cu o contaminare ușoară (echivalent NaCl 300–500 ppm). Dacă nivelul este mai mic de 0,3 g, este posibil ca GFCI să nu se declanșeze. Dacă depășește 0,5 g, poate apărea o declanșare neplăcută.

Surse de umiditate în secțiunea rece
Există trei metode pentru pătrunderea umidității în secțiunea rece:

Permeabilitatea prin PFA: Partea rece nu este încălzită activ la 480 VAC (este deasupra liniei de lichid). Funcționează la 40-80 de grade . Fluxul de vapori de apă prin peretele PFA 0,1-0,5 g/m2·zi. Pentru o zonă de secțiune rece de 0,05 m 2, aceasta este 0,005–0,025 g zi -1 . Peste 1 an (365 de zile), umiditatea de 2-9 g se poate acumula cu mult peste limita de prag.

Condens din aerul ambiant: Dacă partea rece se răcește până la punctul de rouă (de exemplu, prin oprire peste noapte), aerul umed se condensează în interior. Un singur eveniment de condensare poate depune de la 0,5 până la 2 g de apă.

Scurgeri de etanșare: inelele O-sau garniturile defectuoase duc la infiltrarea apei în vrac. O scurgere de 1 picătură pe oră (0,05 g/h) contribuie cu 1,2 g/zi

Detectare și prevenire
Un senzor de umiditate sau o sondă de conductanță poate fi plasat în interiorul zonei reci pentru a identifica conținutul esențial de umiditate înainte de apariția unei erori de împământare. O umiditate relativă peste 80% sau o conductivitate peste 10 µS/cm între doi pini izolați activează o alarmă prin care se poate face întreținere înainte de declanșarea GFCI.

Strategii de prevenire:

Pachet desicant: Puneți o sită moleculară (zeolit) în secțiunea rece. Schimbați la fiecare 6-12 luni. Un pachet de 10 g va necesita 2-3 g de apă pentru a deveni saturat.

Purjare cu azot: flux continuu de N2 uscat prin secțiunea rece la 0,1 bar. RH < 10% Mentine si indeparteaza vaporii patrunzi.

Sigiliu ermetic. Utilizați o etanșare sticlă-la-metal sau ceramică-la-metal pentru trecerea terminalului, eliminând scurgerea polimerului.

Încălzirea secțiunii rece Mențineți secțiunea rece la 50–60 de grade, deasupra punctului de rouă, cu un încălzitor mic (5–10 W) pentru a preveni condensul.

Câmp de exemplu
Un încălzitor PFA de 480 VAC într-o linie de placare umedă (80% RH ambiental) a declanșat săptămânal pe GFCI neplăcut după 6 luni de funcționare. Inspecția a arătat 0,8 g apă liberă în regiunea rece (prin cântărire). Conductivitatea apei a fost de 800 µS/cm (din cețurile acide absorbite). Încălzitorul a fost uscat și a fost aplicat un pachet de desicant. Călătoriile s-au oprit timp de 8 luni și apoi s-au întors. Instalaţia a fost purjată continuu cu N2 la 0,5 L/min. Nu au mai fost excursii timp de 3 ani.

Concluzie: Defecțiune la pământ din cauza 0,3-0,5 g apă liberă la 480 VAC
Pentru un încălzitor PFA, conținutul de umiditate necesar în secțiunea rece pentru defecțiunea la pământ la 480 VAC este de 0,3–0,5 g de apă liberă cu contaminare ionică tipică (300–500 ppm echivalent sare). Umiditatea generează o acoperire conductivă pe blocul de borne, reducând rezistența de izolație la mai puțin de 1 MΩ și creând un curent de scurgere de peste 5–30 mA, declanșând GFCI.Is sau alarma de eroare la pământ. Pătrunderea umidității se produce prin permeare (2-9 g/an), condensare (0,5-2 g/eveniment) sau scurgeri de etanșare. Instalați pachete de desicant, purjați cu azot sau adăugați încălzire în secțiunea rece pentru a preveni defecțiunile la pământ. Urmăriți umiditatea sau conductanța pentru umiditate înainte de a ajunge la niveluri critice. Câteva picături de apă la 480 VAC vă pot distruge procesul. Nu umezi partea rece – sau altfel. Măsurarea umidității, evitarea defecțiunilor Partea rece este punctul vulnerabil. Ai grijă de asta.