Et kjemisk prosessanlegg opplevde et frustrerende mønster: jordfeilbeskyttelsen på en 5 kW belagt varmeplate løste ut med jevne mellomrom, noen ganger to ganger i uken, noen ganger ikke på en måned. Platen testet normal hver gang-isolasjonsmotstand over 200 MΩ, strømtrekk på navneskilt, ingen synlig skade. Vedlikehold tilbakestilte bryteren og returnerte platen til service. Turene fortsatte. Problemet var ikke en sviktende plate. Det var en plagsom tur forårsaket av en kombinasjon av fuktighet, kapasitiv lekkasje og en altfor følsom beskyttelsesinnstilling.
Plagsomme jordfeilturer er turer som skjer uten reell isolasjonssvikt. Beskyttelsesanordningen oppdager en lekkasjestrøm som overskrider terskelen, men lekkasjen er ikke forårsaket av en feil i varmeren. Det er forårsaket av fuktighet, kapasitans eller elektrisk støy.
Hva som forårsaker plagsomme turer
Flere forhold kan føre til at en jordfeilenhet utløses uten en reell feil. Fuktighet i terminalkapslingen eller på plateoverflaten kan skape en lekkasjebane som er resistiv i stedet for kapasitiv. Lekkasjestrømmen kan overstige utløsningsterskelen selv om isolasjonsmotstanden fortsatt er akseptabel.
Kapasitiv lekkasje er en annen årsak. Varmeelementet og den jordede platekroppen danner en kondensator. Kapasitansen avhenger av elementgeometrien, isolasjonstykkelsen og den dielektriske konstanten til isolasjonen. Ved 60 Hz gir en kapasitans på 0,1 μF en lekkasjestrøm på omtrent 15 mA ved 480V. Det er nok til å utløse en 30 mA jordfeilenhet.
Elektrisk støy fra tilstøtende utstyr-likerettere, vekselrettere eller sveisemaskiner-kan også forårsake plagsomme turer. Støyen kobles inn i jordfeilsensoren og tolkes som lekkasjestrøm.
| Årsak til plage tur | Lekkasjestrøm | Isolasjonsmotstand | Hyppighet | Diagnostisk |
|---|---|---|---|---|
| Terminal fuktighet | 5–50 mA | 20–100 MΩ | Intermitterende | Tørr kabinett, test på nytt |
| Kapasitiv lekkasje | 10–30 mA | >200 MΩ | Kontinuerlig | Mål kapasitans |
| Elektrisk støy | Variabel | >200 MΩ | Tilfeldig | Isoler kretsen |
| Forurenset plateoverflate | 5–20 mA | >100 MΩ | Etter rengjøring | Rengjør overflaten |
| Lange kabeltrekk | 5–15 mA | >200 MΩ | Kontinuerlig | Reduser kabellengden |
Vanlige årsaker til sjenerende jordfeilutløsninger på varmeplater
Skille forstyrrende turer fra ekte feil
Det første trinnet er å måle isolasjonsmotstanden med et megohmmeter. En avlesning over 100 MΩ indikerer at isolasjonen er intakt og turen sannsynligvis er til sjenanse. En avlesning mellom 10 og 100 MΩ indikerer fuktinntrengning som kan være reversibel. En avlesning under 10 MΩ indikerer en reell feil.
Det andre trinnet er å måle lekkasjestrømmen direkte med en klemme-på lekkasjemåleren. Hvis lekkasjestrømmen er under utløsningsterskelen når platen er kald, men overskrider den når platen er varm, er årsaken termisk ekspansjon som åpner et lite gap. Hvis lekkasjen er konstant og uavhengig av temperatur, er årsaken kapasitiv eller resistiv lekkasje gjennom fuktighet.
Det tredje trinnet er å inspisere terminalkabinettet og plateoverflaten for fuktighet, forurensning eller skade. En våt terminalkapsling eller en forurenset plateoverflate kan forårsake lekkasje som slår ut beskyttelsen.
Reduserer kapasitiv lekkasje
Kapasitiv lekkasje kan reduseres ved å øke isolasjonstykkelsen, redusere elementdiameteren eller bruke en lavere dielektrisk konstant isolasjon. Dette er designendringer som må gjøres av plateprodusenten.
For en eksisterende plate kan den kapasitive lekkasjen reduseres ved å bruke en jordfeilanordning med høyere utløsningsterskel. En 100 mA-enhet er mindre følsom for kapasitiv lekkasje enn en 30 mA-enhet. Den høyere terskelen gir fortsatt beskyttelse mot reelle feil, som typisk produserer lekkasjestrømmer godt over 100 mA.
Eliminering av fuktighet-relaterte turer
Fuktrelaterte turer elimineres ved å forsegle terminalkabinettet og holde plateoverflaten ren. Et NEMA 4X-kapsling med riktig pakning og kabelgjennomføring hindrer fuktighet i å nå terminalene. Regelmessig rengjøring fjerner ledende forurensning fra plateoverflaten.
Hvis fuktighet allerede har kommet inn i den innvendige isolasjonen, kan platen tørkes ved å bruke lavspenning i flere timer. Tørkingen driver ut fuktigheten og gjenoppretter isolasjonsmotstanden. Hvis isolasjonsmotstanden ikke gjenopprettes, er fuktbanen permanent og platen bør skiftes ut.
Isolere elektrisk støy
Elektrisk støy fra tilstøtende utstyr kan elimineres ved å isolere varmekretsen. En dedikert forsyningskrets, atskilt fra likerettere og vekselrettere, reduserer støykoblingen. Skjerming av tilførselskabelen og jording av skjermen i den ene enden reduserer også støy.
| Årsak til plage tur | Korrigerende handling | Koste | Effektivitet |
|---|---|---|---|
| Terminal fuktighet | Forsegl innhegningen, tørk ut | Lav | Høy |
| Kapasitiv lekkasje | Høyere turterskel | Lav | Høy |
| Elektrisk støy | Isoler krets, skjermkabel | Moderat | Moderat – Høy |
| Forurenset overflate | Rengjør plateoverflaten | Lav | Høy |
| Lange kabeltrekk | Reduser kabellengden | Moderat | Moderat |
Korrigerende tiltak for plagsomme jordfeilturer
Når plagsomme turer indikerer et reelt problem
En plagsom tur som blir hyppigere over tid kan tyde på en feil under utvikling. Isolasjonsmotstanden bør trendes månedlig. En fallende trend indikerer at fuktighet eller forurensning samler seg. En stabil trend indikerer at turen virkelig er en plage og kan løses ved å justere beskyttelsesinnstillingene eller forbedre installasjonen.
Når plagsomme turer avslører et designproblem
En plate som forårsaker plagsomme turer til tross for et forseglet kabinett og en jordfeilenhet med riktig størrelse kan ha et designproblem-overdreven kapasitans, utilstrekkelig isolasjonstykkelse eller en fuktighets-utsatt konstruksjon. En tilpasset varmeplatekonfigurasjon med tykkere isolasjon, et forseglet kabinett og et element med lavere kapasitans løser grunnårsaken til plagsomme turer. Spesifikasjonsprosessen krever forsyningsspenningen, jordfeilenhetens vurdering, omgivelsesforholdene og den nødvendige effekten. For anlegg med plagsomme turproblemer, reduserer denne applikasjonsspesifikke-tilnærmingen falske turer og forlenger levetiden på platene.
