En pläteringsverkstad i ett fuktigt kustklimat drog en 4 kW PTFE elpatron efter ett jordfelsbrott. Mantelytan var intakt och elementet testade normalt. Men terminalisolatorn-det keramiska eller polymerblocket som skiljer de spänningsförande terminalerna från det jordade höljet-uppvisade ett mörkt, förkolat spår som gick från en terminal till monteringsskruven. Banan var en ledande bana som hade bildats under månaders drift i den fuktiga växtmiljön.
Spårning av terminalisolator är ett gradvis felläge som ofta feldiagnostiseras som ett värmarproblem. Själva värmaren är frisk. Felet är vid det elektriska gränssnittet, där fukt, förorening och spänning kombineras för att skapa en ledande bana över isolatorytan.
Hur spårning utvecklas på terminalisolatorer
Spårning är bildandet av en ledande kolbana på ytan av ett isolerande material. Det börjar med avsättning av fukt och föroreningar på isolatorytan. Kontamineringen kan vara damm, metallpartiklar eller kemiska salter från processmiljön.
När spänning appliceras över den förorenade ytan flyter en liten läckström. Strömmen genererar värme, som torkar ytan och koncentrerar föroreningen. Den koncentrerade föroreningen skapar en högre läckström, vilket genererar mer värme. Cykeln fortsätter tills ytan förkolnas och bildar ett permanent ledande spår.
| Fuktighetsnivå | Kontamineringskälla | Dags att spåra | Läckström vid 480V | Risknivå |
|---|---|---|---|---|
| <40% RH | Ren miljö | >5 år | <1 μA | Mycket låg |
| 40–60 % RF | Lätt damm | 2–5 år | 1–10 μA | Låg |
| 60–80 % RF | Processsalter | 6–24 månader | 10–100 μA | Måttlig |
| >80% RH | Metallpartiklar, salter | 2–8 månader | 100–500 μA | Hög |
| Kondenserande | Ledande film | 2–8 veckor | >500 μA | Mycket hög |
Fuktighet och föroreningseffekter på PTFE elpatrons terminalspårning
Varför fuktiga växter är särskilt sårbara
Fuktiga växter har flera egenskaper som påskyndar spårning. Den höga luftfuktigheten håller isolatorytan fuktig under längre perioder. Fukten löser upp föroreningar och skapar en ledande film.
Processångor tillför kemiska ämnen till fuktfilmen. Syra ångor från betnings- eller pläteringsbad löses upp i fukten och ökar dess ledningsförmåga. Metallpartiklar från slipning, polering eller svetsning lägger sig på isolatorn och ger ledande banor.
Temperaturcykling förvärrar problemet. Värmaren värms och kyls med varje driftcykel. Isolatorn expanderar och drar ihop sig, och den termiska spänningen kan skapa mikrosprickor som fångar upp fukt och föroreningar.
Isolatormaterialets roll
Alla isolatormaterial motstår inte spårning lika mycket. Spårningsmotståndet beror på materialets förmåga att motstå förkolning och att ta bort föroreningar.
Keramiska isolatorer har hög spårningsmotstånd eftersom de inte karboniserar. De är dock spröda och kan spricka under termisk stress. Polymerisolatorer-som PTFE, PPS eller fenol-är mer hållbara men kan förkolnas om ytan blir förorenad.
Den bästa isolatorn för fuktiga, förorenade miljöer är ett material med hög spårningsbeständighet, god föroreningsavskiljning och motståndskraft mot termisk cykling. PTFE och PPS är vanliga val. Fenolisolatorer är mindre lämpliga eftersom de lätt förkolnas.
| Isolatormaterial | Spårningsmotstånd | Avlägsnande av föroreningar | Termisk hållbarhet | Bästa applikationen |
|---|---|---|---|---|
| Keramisk | Excellent | Dålig | Måttlig | Rena, torra miljöer |
| PTFE | Excellent | Excellent | Bra | Fukt, förorenad |
| PPS | Mycket bra | Bra | Bra | Mest industriella |
| Fenol | Dålig | Måttlig | Måttlig | Torra, rena miljöer |
| Epoxi | Måttlig | Måttlig | Bra | Måttliga miljöer |
Isolatormaterialegenskaper för fuktiga växtmiljöer
Förhindrar spårning av terminalisolatorer
Det mest effektiva förebyggandet är att täta terminalhöljet och hålla isolatorn torr. En förseglad kapsling med en ordentlig packning och kabelgenomföring förhindrar att fukt och föroreningar når isolatorn.
Regelbunden rengöring tar bort föroreningar innan den ackumuleras. Isolatorn bör torkas ren under varje underhållsintervall. En torr, ren isolator spårar inte.
En krypförlängare-en räfflad eller förlängd isolatoryta-ökar väglängden mellan terminalerna och marken. En längre väg har högre motstånd mot spårning.
| Förebyggande åtgärd | Effekt på spårning | Genomförande | Kosta |
|---|---|---|---|
| Förseglad hölje | Förhindrar att fukt tränger in | Packning och gland | Låg–måttlig |
| Regelbunden rengöring | Tar bort föroreningar | Underhållsschema | Låg |
| Creepage-förlängare | Längre väg | Isolator design | Måttlig |
| Anti-spårbeläggning | Minskar ytkonduktivitet | Applicering av beläggning | Måttlig |
Förebyggande åtgärder för spårning av terminalisolatorer
När spårning indikerar ett större problem
En terminalisolator som spårar trots en tät kapsling och regelbunden rengöring indikerar att fukt når terminalområdet inifrån värmaren. Detta kan orsakas av ett brott i höljet eller en misslyckad kall-zonförslutning. Värmaren bör testas med avseende på isoleringsmotstånd och inspekteras med avseende på mantelskador.
En anpassad PTFE elpatronkonfiguration med ett förseglat terminalhölje, en hög-spårnings-isolator och en krypförlängare åtgärdar grundorsaken till spårning. Specifikationsprocessen kräver den omgivande luftfuktigheten, föroreningskällorna, terminalkapslingens klassificering och driftspänningen. För anläggningar i fuktigt klimat reducerar denna applikations-specifika metod terminalspårning och förlänger värmarens livslängd.
