Какво е критичното съдържание на влага в студената секция, което задейства заземяване в PFA нагревател при 480 VAC?

В PFA нагревателя електрическият край на металната сърцевина със захранващия кабел е разположен в студената част над линията за течност. С течение на времето може да се натрупа влага в този студен район от проникване, кондензация или неуспешни уплътнения. При критично ниво на влага образува проводяща пътека от клемата за високо напрежение (480 VAC) до земята и стрелата, имате повреда в земята. Основното съдържание на влага е 0.5 - 1.0 g свободна вода в типичен студен сегмент (обем 100 - 300 cm3). Това съответства на относителна влажност близо до 100% и видима кондензация. Токът на утечка през влажния филм при 480 VAC е 5-30 mA, достатъчно, за да задейства GFCI или да предизвика предупреждение за повреда в земята. Не е необходимо влагата да образува цялостно покритие на клемите, достатъчен е филм от 0,1-0,5 mm, свързващ изолатора на клемата. Десикантите за предотвратяване или премахване на влага са важни за надеждността на високоволтовия нагревател.

Връзка между натрупването на влага и тока на утечка
Токът на утечка I_leak=V / R, където R е съпротивлението на преминаване на влага. Типичното разстояние между клемите от 10 mm осигурява устойчивост на воден филм в зависимост от качеството на водата. Кондензираната вода от влажен въздух има проводимост 10–100 µS/cm (съпротивление 0,01–0,1 MΩ cm). Да речем 0,1 mm дебелина, 10 mm x 5 mm площ. R=ρL / A=0.05 MΩ•cm x 1 cm / 0,5 cm2=0.1 MΩ . I_leak=480/100,000=4.8 mA @ 480 VAC, под средното 30 mA GFCI изключване, но откриваемо. Ако водата събира йонни примеси (соли от остатъци от флюс, продукти от корозия), проводимостта се увеличава до 1000-10000 µS/cm (съпротивление 0,0001-0,001 MΩ*cm), което води до I_leak=480 / 200=2.4 Aa пълно късо съединение. Това, което е важно за решаващото съдържание на влага, не е количеството вода, а нейната йонна чистота.

The "critical moisture content" is defined as the quantity of water which, mixed with typical ionic contamination (5–50 µg of chlorides, sulphates, or salt) decreases resistance below 1 MΩ (leakage >0,5 mA при 480 VAC). Това се случва при около 0,5 g свободна вода в 200 cm3 студена секция, достатъчна за генериране на непрекъснат слой върху клемния блок.

Critical Moisture Content by Voltage and Contamination Level Voltage (VAC) Insulation Resistance Trip Threshold (MΩ) Leakage Current at Trip (mA) Critical Free Water (g) in 200 cm³ Required Water Conductivity (µS/cm) Contamination Level (ppm NaCl equivalent) 120 1.0 120 2.0 >500 >300 240 1.0 240 1.5 >300 >200 480 1.0 480 1.0 >200 >100 480 (GFCI 30 mA) 16 30 0.3 >1,000 >500 480 (GFCI 5 mA) 96 5 0.1 >3,000 >1,500 480 (equipment protection) 10 48 0.5 >500 >300 690 1.0 690 0.8 >150 >80 1,000 1.0 1,0
За типична система от 480 VAC с 30 mA GFCI необходимото съдържание на влага е 0,3–0,5 g свободна вода с леко замърсяване (300–500 ppm NaCl еквивалент). Ако нивото е по-малко от 0,3 g, GFCI може да не се задейства. Ако е над 0,5 g, може да възникне неприятно спъване.

Източници на влага в студената секция
Има три метода за проникване на влага в студената част:

Проникване през PFA: Студената част не се нагрява активно при 480 VAC (тя е над линията на течността). Работи при 40-80 градуса. Поток на водна пара през стената на PFA 0,1-0,5 g/m2·ден. За площ на студена секция от 0,05 m 2 това е 0,005–0,025 g на ден -1 . За 1 година (365 дни) може да се натрупа влага от 2-9 g - много над праговата граница.

Кондензация от околния въздух: Ако студената част се охлади до точката на оросяване (напр. чрез спиране за една нощ), влажният въздух кондензира вътре. Еднократно събитие на кондензация може да отложи от 0,5 до 2 g вода.

Изтичане на уплътнения: Повредените О-пръстени или уплътнения водят до проникване на насипна вода. Изтичане на 1 капка на час (0,05 g/час) допринася за 1,2 g/ден

Откриване и предотвратяване
Сензор за влажност или сонда за проводимост може да се постави в студената зона, за да се идентифицира основното съдържание на влага, преди да възникне заземяване. Относителна влажност над 80% или проводимост над 10 µS/cm между два изолирани щифта активира аларма, чрез която може да се извърши поддръжка преди GFCI да се включи.

Стратегии за превенция:

Опаковка със сушител: Поставете молекулярно сито (зеолит) в охладителната секция. Сменяйте на всеки 6-12 месеца. Опаковка от 10 g ще изисква 2-3 g вода, за да се насити.

Продухване с азот: непрекъснат поток от сух N2 през студената секция при 0,1 bar. RH < 10% Поддържа и отстранява проникналите пари.

Херметично запечатване. Използвайте уплътнение от стъкло-към-метал или керамика-към-метал за преминаване на терминала, като елиминирате изтичането на полимер.

Cold section heating Maintain cold section at 50–60℃, above dew point, with tiny heater (5–10 W) to prevent condensation.

Примерно поле
Нагревател от 480 VAC PFA във влажна линия за покритие (80% относителна влажност на околната среда) се изключва всяка седмица при неудобен GFCI след 6 месеца работа. Проверката показа 0,8 g свободна вода в хладния регион (чрез претегляне). Проводимостта на водата е 800 µS/cm (от абсорбирани киселинни мъгли). Нагревателят беше изсушен и беше нанесен пакет от изсушител. Пътуванията бяха спрени за 8 месеца и след това се върнаха. Съоръжението се продухва непрекъснато с N2 при 0.5 L/min. Вече 3 години нямаше екскурзии.

Заключение: Земна грешка поради 0,3-0,5 g свободна вода при 480 VAC
За PFA нагревател необходимото съдържание на влага в студената секция за заземяване при 480 VAC е 0,3–0,5 g свободна вода с типично йонно замърсяване (300–500 ppm солеви еквивалент). Влагата генерира проводящо покритие върху клемния блок, намалявайки изолационното съпротивление до по-малко от 1 MΩ и създавайки ток на утечка от повече от 5–30 mA, задействайки GFCI.Is или алармата за земна повреда. Проникването на влага става чрез проникване (2-9 g/година), кондензация (0,5-2 g/събитие) или течове от уплътнение. Инсталирайте пакети за изсушаване, продухване с азот или добавете отопление на студената секция, за да предотвратите заземяване. Наблюдавайте влажността или проводимостта за влага, преди да достигне критични нива. Няколко капки вода при 480 VAC могат да убият вашия процес. Не мокрете студената част – иначе. Измерване на влага, избягване на неизправности Студената част е уязвимата точка. Погрижете се за това.