Какав је ефекат високог{0}}напона на унутрашњу МгО изолацију ПТФЕ грејача?

ПТФЕ урањајући грејач може поуздано да ради годинама у кади са агресивним облагањем, тихо претварајући електричну енергију у стабилну топлоту процеса. Затим, у делићу микросекунде, насилни електрични пролазни процес пројури кроз ожичење објекта. Преклопни удар од великог покретача мотора, поремећаја у комуналној мрежи или оближњег удара грома шаље кратак, али екстреман импулс пренапона директно у круг грејача.

Спољашњи ПТФЕ омотач грејача може изгледати нетакнут. Нихромска отпорна жица може и даље остати физички нетакнута. Дубоко унутар елемента, међутим, интензиван електрични шиљак може уништити збијену изолацију од магнезијум оксида која окружује грејни проводник. Унутар густог МгО праха, микроскопски електрични лук може прорезати трајни проводни пут директно према уземљеном језгру грејача.

У свету кварова МгО изолације ПТФЕ грејача, оштећења су често тренутна, невидљива и неповратна.

Улога МгО унутар ПТФЕ грејача
Магнезијум оксид, који се обично назива МгО, формира примарни унутрашњи електрични изолациони систем унутар многих дизајна грејача за урањање.

Материјал истовремено служи неколико критичних функција:

Електрично изолује нихром грејну жицу

Ефикасно проводи топлоту према омотачу

Одржава механичку подршку за проводник

Издржава повишене радне температуре

Унутар грејача, збијени МгО прах густо окружује отпорну жицу, стварајући високо ефикасан термални пут док спречава електрични контакт између проводника под напоном и уземљене металне структуре језгра.

Под нормалним радним напоном, МгО делује изузетно добро као изолатор.

Зашто су скокови напона опасни
Сваки изолациони материјал има коначну диелектричну чврстоћу. Ова диелектрична оцена дефинише максимално електрично поље које материјал може да издржи пре него што дође до електричног слома.

Важно је да је диелектрична чврстоћа оцењена за специфичне:

Ниво напона

Облик таласа

Фреквенција

Трајање

Озбиљни пролазни догађај може драматично премашити те границе.

Напонски скок је тихи, невидљиви метак који оставља трајни, проводљиви ожиљак дубоко унутар изолационог срца грејача.

Како се развија прелазни пренапон
Неколико индустријских догађаја може изазвати штетне скокове:

Извор пренапона Типичан узрок
Муња{0}}индукована пролазна активност муње у близини
Пренапон укључивања мотора Велико искључење индуктивног оптерећења
Поремећај комуналне мреже Спољна флуктуација снаге
Догађај пребацивања СЦР Брза транзиција енергетске електронике
Пребацивање трансформатора Колапс магнетног поља
Иако ови догађаји могу трајати само микросекунде, вршни напон може порасти далеко изнад нормалног радног степена грејача.

Како долази до распада МгО
Интензификација електричног поља
Унутар грејача, МгО прах се састоји од густо збијених микроскопских честица. Између тих честица природно постоје мале празнине и ваздушни јазови.

Под тешким прелазним током, електрично поље преко тих микроскопских празнина може постати довољно интензивно да јонизује заробљени ваздух.

Када почне јонизација:

Појављује се локализовани лук

Настају плазма канали

Електрични квар се брзо шири

Унутрашње температуре моментално расту

Лук се ефикасно понаша као минијатурни удар грома који се јавља унутар самог грејача.

Формирање карбонизованог колосека
Интензиван локализовани лук испарава мале количине:

МгО материјал

Нихром проводник

Унутрашњи загађивачи

Овај процес за собом оставља проводни карбонизовани остатак који се често описује као траг налик графиту{0}}.

Тај траг трајно мења електрично понашање грејача.

Уместо да функционише као изолатор, оштећени пут се сада понаша као:

Трајни кратки спој

Путања струје велике-цурење

Канал делимичног земљоспоја

Једном формирана, проводна стаза се не може преокренути или поправити.

Симптоми унутрашњег квара МгО
Грејач оштећен јаким скоком напона често изненада и потпуно откаже.

Типични симптоми укључују:

Тренутачно искључење ГФЦИ

Аларми{0}}земља

Прекидач сметњи излети

Изузетно низак отпор изолације

Неуспешно хипот тестирање

Видљива струја цурења

Пошто се квар дешава изнутра, ПТФЕ омотач може и даље изгледати визуелно савршено током спољашње инспекције.

Резултати мегоомметра и хипота
Дијагностичко тестирање обично открива катастрофалну деградацију изолације.

Тест мегоомметра може показати:

Веома низак отпор изолације

Нестабилна очитавања отпора

Индикација тренутног уземљења

Испитивање диелектричне отпорности често доводи до моменталног отказа јер карбонизовани пут спроводи струју директно кроз изолациони систем.

У многим случајевима, грејач не може да издржи ниско{0}}тестирање без квара.

Зашто је штета трајна
За разлику од контаминације влагом или површинског цурења, праћење карбонизованог лука трајно мења унутрашњу структуру изолационог система.

Проводни пут остаје уграђен дубоко унутар збијеног слоја МгО.

Операција грејања након догађаја генерално погоршава штету јер:

Струја се концентрише кроз оштећено подручје

Локализовано грејање се повећава

Развија се додатна карбонизација

Струја цурења прогресивно расте

Из тог разлога, не постоји практична поправка на терену за унутрашње оштећење МгО лука.

Грејач са потврђеним унутрашњим кваром мора бити уклоњен из употребе и потпуно замењен.

Улога уређаја за заштиту од пренапона
Пошто механизам квара потиче од прелазног пренапона, превенција првенствено зависи од спољне заштите од пренапона.

Како СПД штите грејач
Правилно инсталиран уређај за заштиту од пренапона (СПД) ограничава пролазни напон пре него што дође до кола грејача.

СПД типа 1 и типа 2 се обично користе за шеме индустријске заштите.

Ови уређаји функционишу тако што:

Детекција стања пренапона

Стезање пролазног шиљка

Безбедно преусмеравање енергије пренапона на земљу

Ограничавање изложености вршном напону

Без потискивања пренапона, чак и добро{0}}дизајниран грејач остаје рањив на електричне догађаје који потичу негде другде у електроенергетском систему објекта.

Типичне локације заштите
Системи индустријских грејача обично постављају СПД на:

Функција заштите локације инсталације
Главни сервисни улаз Заштита од пренапона на{0}}нивоу зграде
Дистрибутивна табла Локализовано потискивање транзијента
Управљачки орман грејача Завршна заштита опреме
Осетљива управљачка кола Заштита електронике
Вишеслојна заштита од пренапона пружа највећу поузданост за критичну опрему за процесно грејање.

Зашто само хемијска заштита није довољна
ПТФЕ урањајући грејачи се често бирају посебно због њихове изузетне хемијске отпорности.

Међутим, хемијска издржљивост не штити унутрашњи електрични изолациони систем од електричних прелазних појава.

Грејач може преживети:

Јаке киселине

Корозивна хемија оплата

Повишене температуре

Континуирана услуга урањања

Ипак, и даље одмах пропадне од једног неконтролисаног скока напона.

Рањивост не постоји на површини плашта, већ дубоко унутар унутрашње изолационе структуре грејача.

Закључак
Високо{0}}напонски прелазни процес представља један од најразорнијих механизама квара који утиче на унутрашњи МгО изолациони систем ПТФЕ урањајућег грејача. Када прелазни напон премаши диелектричну чврстоћу збијене изолације од магнезијум оксида, може доћи до микроскопског унутрашњег стварања лука између проводника под напоном и уземљених компоненти унутар грејача.

Овај лук ствара трајни карбонизовани проводни пут који трансформише изолациони систем у пролаз цурења или кратак{0}}пут. Резултирајући квар је типично тренутан и неповратан, често узрокујући тренутна ГФЦИ окидања, кварове прекидача и катастрофалан губитак отпора изолације.

Пошто унутрашње оштећење МгО лука не може да се поправи, превенција постаје критично важна. Правилно инсталирани уређаји за заштиту од пренапона типа 1 или типа 2 обезбеђују примарну одбрану тако што стежу опасне прелазне напоне пре него што дођу до круга грејача.

Индустријски урањајући грејачи морају да преживе не само агресивну хемију и топлотни стрес, већ и насилне електричне сметње скривене у савременим електроенергетским системима. Само заштита грејача од корозије више није довољна; невидљиви пренапони који путују кроз електричну мрежу такође морају бити заустављени пре него што направе ожиљке на изолацији дубоко закопаној унутар језгра грејача.