En pletteringsbutik i et fugtigt kystklima trak en 4 kW PTFE elpatron efter en jordfejlsudløsning. Skedeoverfladen var intakt, og elementet testede normalt. Men terminalisolatoren-den keramiske eller polymerblok, der adskiller de strømførende terminaler fra det jordede kabinet-, viste et mørkt, karboniseret spor, der løber fra den ene terminal til monteringsskruen. Banen var en ledende sti, der havde dannet sig over måneders drift i det fugtige plantemiljø.
Terminalisolatorsporing er en gradvis fejltilstand, der ofte fejldiagnosticeres som et varmelegemeproblem. Selve varmelegemet er sundt. Fejlen er ved den elektriske grænseflade, hvor fugt, forurening og spænding kombineres for at skabe en ledende bane hen over isolatoroverfladen.
Hvordan sporing udvikler sig på terminalisolatorer
Sporing er dannelsen af en ledende kulstofbane på overfladen af et isolerende materiale. Det begynder med aflejring af fugt og forurening på isolatoroverfladen. Forureningen kan være støv, metalpartikler eller kemiske salte fra procesmiljøet.
Når der påføres spænding over den forurenede overflade, flyder der en lille lækstrøm. Strømmen genererer varme, som tørrer overfladen og koncentrerer forureningen. Den koncentrerede forurening skaber en højere lækstrøm, som genererer mere varme. Cyklussen fortsætter, indtil overfladen carboniserer, og danner et permanent ledende spor.
| Fugtniveau | Forureningskilde | Tid til sporing | Lækstrøm ved 480V | Risikoniveau |
|---|---|---|---|---|
| <40% RH | Rent miljø | >5 år | <1 μA | Meget lav |
| 40–60 % RF | Let støv | 2-5 år | 1–10 μA | Lav |
| 60–80 % RF | Processalte | 6-24 måneder | 10–100 μA | Moderat |
| >80% RF | Metalpartikler, salte | 2-8 måneder | 100–500 μA | Høj |
| Kondenserende | Ledende film | 2-8 uger | >500 μA | Meget høj |
Fugtighed og kontamineringseffekter på PTFE-elvarmerterminalsporing
Hvorfor fugtige planter er særligt sårbare
Fugtige planter har flere egenskaber, der fremskynder sporing. Den høje omgivende luftfugtighed holder isolatoroverfladen fugtig i længere perioder. Fugten opløser forurening og danner en ledende film.
Procesdampe tilføjer kemiske stoffer til fugtfilmen. Syredampe fra bejdse- eller pletteringsbade opløses i fugten og øger dens ledningsevne. Metalpartikler fra slibe-, polerings- eller svejseoperationer sætter sig på isolatoren og giver ledende baner.
Temperaturcyklus forstærker problemet. Varmelegemet opvarmes og afkøles med hver driftscyklus. Isolatoren udvider sig og trækker sig sammen, og den termiske spænding kan skabe mikrorevner, der fanger fugt og forurening.
Rollen af isolatormateriale
Ikke alle isolatormaterialer modstår sporing lige meget. Sporingsmodstanden afhænger af materialets evne til at modstå forkulning og til at fjerne forurening.
Keramiske isolatorer har høj sporingsmodstand, fordi de ikke forkuller. De er dog skøre og kan revne under termisk belastning. Polymerisolatorer-såsom PTFE, PPS eller phenol-er mere holdbare, men kan carbonisere, hvis overfladen bliver forurenet.
Den bedste isolator til fugtige, forurenede miljøer er et materiale med høj sporingsmodstand, god forureningsafgivelse og modstandsdygtighed over for termisk cykling. PTFE og PPS er almindelige valg. Fenolisolatorer er mindre egnede, fordi de let carboniserer.
| Isolerende materiale | Sporingsmodstand | Forureningsudskillelse | Termisk holdbarhed | Bedste applikation |
|---|---|---|---|---|
| Keramisk | Fremragende | Dårlig | Moderat | Rene, tørre omgivelser |
| PTFE | Fremragende | Fremragende | God | Fugt, forurenet |
| PPS | Meget godt | God | God | Mest industrielle |
| Fenolisk | Dårlig | Moderat | Moderat | Tørre, rene miljøer |
| Epoxy | Moderat | Moderat | God | Moderate miljøer |
Isolatormaterialeegenskaber til fugtige plantemiljøer
Forebyggelse af terminalisolatorsporing
Den mest effektive forebyggelse er at forsegle terminalkabinettet og holde isolatoren tør. Et forseglet kabinet med en ordentlig pakning og kabelforskruning forhindrer fugt og forurening i at nå isolatoren.
Regelmæssig rengøring fjerner forurening, før den akkumuleres. Isolatoren skal tørres af under hvert vedligeholdelsesinterval. En tør, ren isolator sporer ikke.
En krybeforlænger-en ribbet eller forlænget isolatoroverflade-forøger vejlængden mellem terminalerne og jorden. En længere vej har højere modstand mod sporing.
| Forebyggende foranstaltning | Effekt på sporing | Implementering | Koste |
|---|---|---|---|
| Forseglet kabinet | Forhindrer indtrængning af fugt | Pakning og pakning | Lav-Moderat |
| Regelmæssig rengøring | Fjerner forurening | Vedligeholdelsesplan | Lav |
| Creepage extender | Længere vej | Isolator design | Moderat |
| Anti-sporbelægning | Reducerer overfladens ledningsevne | Påføring af belægning | Moderat |
Forebyggende foranstaltninger til sporing af terminalisolator
Når sporing indikerer et større problem
En terminalisolator, der sporer på trods af et forseglet kabinet og regelmæssig rengøring, indikerer, at fugt når terminalområdet inde fra varmeren. Dette kan være forårsaget af et brud på kappen eller en mislykket kold-zoneforsegling. Varmeren skal testes for isolationsmodstand og inspiceres for kappeskader.
En tilpasset PTFE-elvarmerkonfiguration med et forseglet terminalkabinet, en isolator med høj-sporings-modstand og en krybeforlænger adresserer årsagen til sporing. Specifikationsprocessen kræver den omgivende luftfugtighed, forureningskilderne, terminalens klassificering og driftsspændingen. Til faciliteter i fugtigt klima reducerer denne applikations-specifikke tilgang terminalsporing og forlænger varmeapparatets levetid.
