Een galvaniseerbedrijf in een vochtig kustklimaat trok een PTFE-verwarmingselement van 4 kW na een aardlekfout. Het manteloppervlak was intact en het element werd normaal getest. Maar de aansluitisolator-het keramische of polymeerblok dat de spanningvoerende aansluitingen scheidt van de geaarde behuizing-vertoonde een donker, verkoold spoor dat van de ene aansluiting naar de montageschroef liep. De baan was een geleidend pad dat zich gedurende maanden van gebruik in de vochtige fabrieksomgeving had gevormd.
Het volgen van terminalisolatoren is een geleidelijke storingsmodus die vaak ten onrechte wordt gediagnosticeerd als een verwarmingsprobleem. De kachel zelf is gezond. De storing bevindt zich op het elektrische grensvlak, waar vocht, vervuiling en spanning samen een geleidend pad over het isolatieoppervlak creëren.
Hoe tracking zich ontwikkelt op terminalisolatoren
Tracking is de vorming van een geleidend koolstofpad op het oppervlak van een isolatiemateriaal. Het begint met de afzetting van vocht en vervuiling op het isolatieoppervlak. De verontreiniging kan bestaan uit stof, metaaldeeltjes of chemische zouten uit de procesomgeving.
Wanneer er spanning over het verontreinigde oppervlak wordt gezet, vloeit er een kleine lekstroom. De stroom genereert warmte, die het oppervlak uitdroogt en de vervuiling concentreert. Door de geconcentreerde vervuiling ontstaat er een hogere lekstroom, waardoor meer warmte ontstaat. De cyclus gaat door totdat het oppervlak verkoolt en een permanent geleidend spoor vormt.
| Vochtigheidsniveau | Verontreinigingsbron | Tijd om te volgen | Lekstroom bij 480V | Risiconiveau |
|---|---|---|---|---|
| <40% RH | Schone omgeving | >5 jaar | <1 μA | Zeer laag |
| 40–60% RV | Licht stof | 2–5 jaar | 1–10 μA | Laag |
| 60–80% relatieve luchtvochtigheid | Proceszouten | 6–24 maanden | 10–100 μA | Gematigd |
| >80% RV | Metaaldeeltjes, zouten | 2–8 maanden | 100–500 μA | Hoog |
| Condenserend | Geleidende film | 2–8 weken | >500 μA | Zeer hoog |
Vocht- en verontreinigingseffecten op de aansluiting van de PTFE-dompelverwarmer
Waarom vochtige planten bijzonder kwetsbaar zijn
Vochtige planten hebben verschillende kenmerken die de tracking versnellen. De hoge luchtvochtigheid houdt het isolatieoppervlak gedurende langere perioden vochtig. Het vocht lost vervuiling op en creëert een geleidende film.
Procesdampen voegen chemische stoffen toe aan de vochtfilm. Zuurdampen uit beits- of galvaniseerbaden lossen op in het vocht en verhogen de geleidbaarheid ervan. Metaaldeeltjes afkomstig van slijp-, polijst- of laswerkzaamheden zetten zich neer op de isolator en zorgen voor geleidende paden.
Temperatuurwisselingen verergeren het probleem. De verwarming verwarmt en koelt bij elke bedrijfscyclus. De isolator zet uit en trekt samen, en de thermische spanning kan microscheurtjes veroorzaken die vocht en vervuiling vasthouden.
De rol van isolatiemateriaal
Niet alle isolatiematerialen zijn even goed bestand tegen tracking. De spoorweerstand hangt af van het vermogen van het materiaal om carbonisatie te weerstaan en verontreiniging af te scheiden.
Keramische isolatoren hebben een hoge volgweerstand omdat ze niet verkolen. Ze zijn echter bros en kunnen barsten onder thermische spanning. Polymeerisolatoren-zoals PTFE, PPS of fenol-zijn duurzamer, maar kunnen verkolen als het oppervlak vervuild raakt.
De beste isolator voor vochtige, vervuilde omgevingen is een materiaal met een hoge trekweerstand, goede vervuilingsafvoer en weerstand tegen thermische cycli. PTFE en PPS zijn veel voorkomende keuzes. Fenolische isolatoren zijn minder geschikt omdat ze gemakkelijk verkolen.
| Isolatiemateriaal | Weerstand volgen | Verontreiniging | Thermische duurzaamheid | Beste applicatie |
|---|---|---|---|---|
| Keramiek | Uitstekend | Arm | Gematigd | Schone, droge omgevingen |
| PTFE | Uitstekend | Uitstekend | Goed | Vochtig, vervuild |
| PPS | Erg goed | Goed | Goed | Meest industrieel |
| Fenol | Arm | Gematigd | Gematigd | Droge, schone omgevingen |
| Epoxy | Gematigd | Gematigd | Goed | Gematigde omgevingen |
Eigenschappen van isolatiemateriaal voor vochtige fabrieksomgevingen
Voorkomen van het volgen van terminalisolatoren
De meest effectieve preventie is het afdichten van de terminalbehuizing en het droog houden van de isolator. Een afgesloten behuizing met een goede pakking en kabelwartel voorkomt dat vocht en vervuiling de isolator bereiken.
Regelmatig schoonmaken verwijdert vervuiling voordat deze zich ophoopt. De isolator moet tijdens elk onderhoudsinterval worden schoongeveegd. Een droge, schone isolator spoort niet.
Een kruipverlenger-een geribbeld of verlengd isolatieoppervlak-vergroot de padlengte tussen de aansluitingen en de grond. Een langer pad heeft een hogere weerstand tegen volgen.
| Preventiemaatregel | Effect op volgen | Uitvoering | Kosten |
|---|---|---|---|
| Verzegelde behuizing | Voorkomt het binnendringen van vocht | Pakking en pakking | Laag-matig |
| Regelmatige schoonmaak | Verwijdert vervuiling | Onderhoudsschema | Laag |
| Kruipverlenger | Langer pad | Isolator ontwerp | Gematigd |
| Anti-antitrackingcoating | Vermindert de geleidbaarheid van het oppervlak | Coatingtoepassing | Gematigd |
Preventiemaatregelen voor het volgen van terminalisolatoren
Wanneer tracking een groter probleem aangeeft
Een aansluitisolator die ondanks een afgedichte behuizing en regelmatige reiniging sporen vertoont, geeft aan dat vocht het aansluitgebied bereikt vanuit de binnenkant van de verwarmer. Dit kan worden veroorzaakt door een breuk in de huls of een mislukte afdichting in de koude-zone. De verwarmer moet worden getest op isolatieweerstand en geïnspecteerd op schade aan de mantel.
Een op maat gemaakte PTFE-dompelverwarmerconfiguratie met een afgedichte aansluitbehuizing, een isolator met hoge{0}}tracking-weerstand en een kruipverlenger pakt de hoofdoorzaak van tracking aan. Voor het specificatieproces zijn de omgevingsvochtigheid, de vervuilingsbronnen, de classificatie van de terminalbehuizing en de bedrijfsspanning vereist. Voor faciliteiten in vochtige klimaten vermindert deze toepassing-specifieke aanpak het volgen van terminals en verlengt de levensduur van de verwarming.
