Et kemisk forarbejdningsanlæg oplevede et frustrerende mønster: Jordfejlsbeskyttelsen på en 5 kW PTFE-elvarmer udløste med mellemrum, nogle gange to gange om ugen, nogle gange ikke i en måned. Varmelegemet testede normalt hver gang-isolationsmodstand over 200 MΩ, strømtræk på typeskiltet, ingen synlige skader. Vedligeholdelse nulstillede afbryderen og satte varmeren i drift igen. Turene fortsatte. Problemet var ikke en svigtende varmelegeme. Det var en generende tur forårsaget af en kombination af fugt, kapacitiv lækage og en alt for følsom beskyttelsesindstilling.
Generelle jordfejlsture er ture, der sker uden et ægte isoleringssvigt. Beskyttelsesanordningen registrerer en lækstrøm, der overstiger dens tærskel, men lækagen er ikke forårsaget af en fejl i varmeren. Det er forårsaget af fugt, kapacitans eller elektrisk støj.
Hvad forårsager generende ture
Flere forhold kan få en jordfejlsenhed til at trippe uden en reel fejl. Fugt i terminalkabinettet eller på varmelegemets overflade kan skabe en lækagebane, der er modstandsdygtig i stedet for kapacitiv. Lækstrømmen kan overstige udløsningstærsklen, selvom isolationsmodstanden stadig er acceptabel.
Kapacitiv lækage er en anden årsag. Varmeelementet og den jordede kappe danner en kondensator. Kapacitansen afhænger af elementgeometrien, isoleringstykkelsen og isoleringens dielektriske konstant. Ved 60 Hz producerer en kapacitans på 0,1 μF en lækstrøm på cirka 15 mA ved 480V. Det er nok til at udløse en 30 mA jordfejlsenhed.
Elektrisk støj fra tilstødende udstyr-ensrettere, invertere eller svejsemaskiner-kan også forårsage gener. Støjen kobles til jordfejlssensoren og tolkes som lækstrøm.
| Årsag til generende tur | Lækstrøm | Isoleringsmodstand | Frekvens | Diagnostisk |
|---|---|---|---|---|
| Terminal fugt | 5-50 mA | 20–100 MΩ | Intermitterende | Tør kabinet, test igen |
| Kapacitiv lækage | 10–30 mA | >200 MΩ | Sammenhængende | Mål kapacitans |
| Elektrisk støj | Variabel | >200 MΩ | Tilfældig | Isoler kredsløb |
| Forurenet kappe | 5-20 mA | >100 MΩ | Efter rengøring | Rens kappe |
| Lange kabelføringer | 5-15 mA | >200 MΩ | Sammenhængende | Reducer kabellængden |
Almindelige årsager til generende jordfejlsudbrud på PTFE-elvarmere
At skelne generende ture fra rigtige fejl
Det første trin er at måle isolationsmodstanden med et megohmmeter. En aflæsning over 100 MΩ indikerer, at isoleringen er intakt, og turen sandsynligvis er til gene. En aflæsning mellem 10 og 100 MΩ indikerer fugtindtrængning, der kan være reversibel. En aflæsning under 10 MΩ indikerer en reel fejl.
Det andet trin er at måle lækstrømmen direkte med en klemme-på lækagemåleren. Hvis lækstrømmen er under udløsningstærsklen, når varmelegemet er koldt, men overskrider det, når varmelegemet er varmt, er årsagen termisk ekspansion, der åbner et lille mellemrum. Hvis lækagen er konstant og uafhængig af temperatur, er årsagen kapacitiv eller resistiv lækage gennem fugt.
Det tredje trin er at inspicere terminalkabinettet og varmekappen for fugt, forurening eller beskadigelse. En våd terminalindkapsling eller en forurenet kappe kan forårsage lækage, der udløser beskyttelsen.
Reduktion af kapacitiv lækage
Kapacitiv lækage kan reduceres ved at øge isoleringstykkelsen, reducere elementdiameteren eller bruge en lavere dielektrisk konstant isolering. Det er designændringer, som skal foretages af varmelegemeproducenten.
For et eksisterende varmelegeme kan den kapacitive lækage reduceres ved at bruge en jordfejlsenhed med en højere udløsningstærskel. En 100 mA-enhed er mindre følsom over for kapacitiv lækage end en 30 mA-enhed. Den højere tærskel giver stadig beskyttelse mod reelle fejl, som typisk producerer lækstrømme et godt stykke over 100 mA.
Fjernelse af fugt-Relaterede ture
Fugt-relaterede ture elimineres ved at forsegle terminalkabinettet og holde varmekappen ren. Et NEMA 4X kabinet med en ordentlig pakning og kabelforskruning forhindrer fugt i at nå terminalerne. Regelmæssig rengøring fjerner ledende forurening fra varmelegemets overflade.
Hvis der allerede er kommet fugt ind i den indvendige isolering, kan varmeren tørres ved at anvende lavspænding i flere timer. Tørringen driver fugten ud og genopretter isolationsmodstanden. Hvis isolationsmodstanden ikke genoprettes, er fugtvejen permanent, og varmelegemet bør udskiftes.
Isolering af elektrisk støj
Elektrisk støj fra tilstødende udstyr kan elimineres ved at isolere varmekredsløbet. Et dedikeret forsyningskredsløb, adskilt fra ensrettere og invertere, reducerer støjkoblingen. Afskærmning af forsyningskablet og jording af skærmen i den ene ende reducerer også støj.
| Årsag til generende tur | Korrigerende handling | Koste | Effektivitet |
|---|---|---|---|
| Terminal fugt | Forsegl kabinettet, tør ud | Lav | Høj |
| Kapacitiv lækage | Højere turtærskel | Lav | Høj |
| Elektrisk støj | Isoler kredsløb, skærmkabel | Moderat | Moderat – Høj |
| Forurenet kappe | Rengør varmelegemets overflade | Lav | Høj |
| Lange kabelføringer | Reducer kabellængden | Moderat | Moderat |
Korrigerende handlinger for generende jordfejlsture
Når generende ture indikerer et reelt problem
En generende tur, der bliver hyppigere over tid, kan indikere en udviklende fejl. Isolationsmodstanden bør trendes månedligt. En faldende tendens indikerer, at fugt eller forurening ophobes. En stabil tendens indikerer, at turen virkelig er en gene og kan løses ved at justere beskyttelsesindstillingerne eller forbedre installationen.
Når generende ture afslører et designproblem
Et varmelegeme, der forårsager gener på trods af et forseglet kabinet og en jordfejlsenhed af den rigtige størrelse, kan have et designproblem-overdreven kapacitans, utilstrækkelig isoleringstykkelse eller en fugtudsat-konstruktion. En brugerdefineret PTFE-elvarmerkonfiguration med tykkere isolering, et forseglet kabinet og et element med lavere kapacitans adresserer årsagen til generende ture. Specifikationsprocessen kræver forsyningsspændingen, jordfejlsenhedens rating, de omgivende forhold og den påkrævede watt. Til faciliteter med generende turproblemer reducerer denne applikations-specifikke tilgang falske trips og forlænger varmeapparatets levetid.
