ما هو محتوى الرطوبة الحرج داخل القسم البارد الذي يؤدي إلى حدوث عطل أرضي في سخان PFA عند 480 فولت تيار متردد؟

في سخان PFA، يقع الإنهاء الكهربائي للنواة المعدنية مع كابل الطاقة في الجزء البارد فوق خط السائل. مع مرور الوقت، قد تتراكم الرطوبة في هذه المنطقة الباردة بسبب الاختراق أو التكثيف أو فشل الأختام. عند مستوى الرطوبة الحرج، فإنه يشكل مسارًا موصلاً من طرف الجهد العالي (480 فولت تيار متردد) إلى الأرض وذراع الرافعة، ويكون لديك خطأ أرضي. محتوى الرطوبة الأساسي هو 0.5 - 1.0 جم من الماء الحر في شريحة باردة نموذجية (الحجم 100 - 300 سم3). ويتوافق ذلك مع رطوبة نسبية تقترب من 100% وتكثيف مرئي. تيار التسرب من خلال طبقة الرطوبة عند 480 فولت تيار متردد هو 5-30 مللي أمبير، وهو ما يكفي لتعثر GFCI أو التسبب في تنبيه خطأ أرضي. ليس من الضروري أن تشكل الرطوبة غطاءً كاملاً للأطراف، فطبقة من 0.1-0.5 مم تربط العازل الطرفي كافية. تعتبر المجففات لمنع أو إزالة الرطوبة مهمة لموثوقية سخان الجهد العالي.

العلاقة بين تراكم الرطوبة وتسرب التيار
تيار التسرب I_leak=V/R حيث R هي مقاومة مرور الرطوبة. تباعد طرفي نموذجي يبلغ 10 مم يمنح طبقة مقاومة للماء اعتمادًا على جودة الماء. تبلغ موصلية الماء المكثف من الهواء الرطب 10-100 ميكرو سيميز/سم (المقاومة 0.01-0.1 MΩ سم). قل سمكها 0.1 مم ومساحة 10 مم × 5 مم. R=ρL / A=0.05 MΩ•سم × 1 سم / 0.5 سم2=0.1 MΩ . I_leak=480/100,000=4.8 مللي أمبير عند 480 فولت تيار متردد، أقل من المتوسط ​​برحلة GFCI تبلغ 30 مللي أمبير، ولكن يمكن اكتشافها. إذا جمع الماء شوائب أيونية (أملاح من بقايا الصهور ومنتجات التآكل)، تزداد الموصلية الكهربائية حتى 1000-10000 ميكرو سيميز/سم (المقاومة 0.0001-0.001 MΩ*cm)، مما يؤدي إلى حدوث تسرب I_leak=480 / 200=2.4 Aa قصير جدًا. ما يهم في محتوى الرطوبة الحاسم ليس كمية الماء، ولكن نقائه الأيوني.

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 مللي أمبير عند 480 فولت تيار متردد). يحدث هذا عند حوالي 0.5 جم من الماء الحر في قسم بارد مساحته 200 سم3 يكفي لتوليد طبقة مستمرة على الكتلة الطرفية.

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
بالنسبة لنظام 480 فولت تيار متردد نموذجي مع 30 مللي أمبير GFCI، يكون محتوى الرطوبة المطلوب هو 0.3-0.5 جم من الماء الحر مع تلوث خفيف (300-500 جزء في المليون مكافئ كلوريد الصوديوم). إذا كان المستوى أقل من 0.3 جم، فقد لا يتعثر GFCI. إذا تجاوزت 0.5 جرام، فقد يحدث تعثر مزعج.

مصادر الرطوبة في القسم البارد
هناك ثلاث طرق لدخول الرطوبة إلى القسم البارد:

التخلل من خلال PFA: لا يتم تسخين الجزء البارد بشكل نشط عند 480 فولت تيار متردد (وهو أعلى من خط السائل). يعمل عند درجة حرارة 40-80 درجة. تدفق بخار الماء عبر جدار PFA 0.1-0.5 جم/م2·يوم. بالنسبة لمساحة القسم البارد التي تبلغ 0.05 م 2، يكون هذا 0.005–0.025 جم يوميًا -1 . على مدار عام واحد (365 يومًا) يمكن أن تتراكم رطوبة تتراوح بين 2-9 جم أعلى بكثير من الحد الأقصى.

التكثيف من الهواء المحيط: إذا برد الجزء البارد إلى نقطة الندى (على سبيل المثال، بالتوقف طوال الليل)، يتكثف الهواء الرطب في الداخل. يمكن لحدث تكثيف واحد أن يودع من 0.5 إلى 2 جرام من الماء.

تسرب موانع التسرب: يؤدي فشل الحلقات أو الحشيات- إلى تسرب كميات كبيرة من المياه. يساهم تسرب قطرة واحدة في الساعة (0.05 جم/ساعة) في الحصول على 1.2 جم/يوم

الكشف والوقاية
يمكن وضع مستشعر الرطوبة أو مسبار التوصيل داخل المنطقة الباردة لتحديد محتوى الرطوبة الأساسي قبل حدوث خطأ أرضي. تعمل الرطوبة النسبية التي تزيد عن 80% أو الموصلية التي تزيد عن 10 ميكروسيمنز/سم بين طرفين معزولين على تنشيط إنذار يمكن من خلاله إجراء الصيانة قبل رحلات GFCI.

استراتيجيات الوقاية:

حزمة المجففة: ضع المنخل الجزيئي (الزيوليت) في القسم البارد. تغيير كل 6-12 شهرا. سوف تتطلب عبوة 10 جرام 2-3 جرام من الماء حتى تصبح مشبعة.

تطهير النيتروجين: التدفق المستمر للنيتروجين الجاف عبر القسم البارد عند 0.1 بار. الرطوبة النسبية < 10% تحافظ على الأبخرة المخترقة وتزيلها.

الختم المحكم. استخدم سدادة زجاجية-إلى-معدنية أو سيراميكية-إلى-سدادة معدنية لقناة التغذية الطرفية، مما يمنع تسرب البوليمر.

تسخين القسم البارد حافظ على القسم البارد عند درجة حرارة 50-60 درجة، فوق نقطة الندى، باستخدام سخان صغير (5-10 واط) لمنع التكثيف.

حقل المثال
يتعطل سخان 480 VAC PFA في خط طلاء رطب (80٪ رطوبة نسبية محيطة) أسبوعيًا بسبب إزعاج GFCI بعد 6 أشهر من التشغيل. أظهر الفحص وجود 0.8 جرام من الماء الحر في المنطقة الباردة (بالوزن). كانت موصلية الماء 800 ميكرو سيميز/سم (من السحب الحمضية الممتصة). تم تجفيف المدفأة وتم وضع عبوة مجففة. توقفت الرحلات لمدة 8 أشهر ثم عادت. تم تطهير المنشأة بشكل مستمر باستخدام N2 بمعدل 0.5 لتر/دقيقة. لم يكن هناك المزيد من الرحلات لمدة 3 سنوات.

الخلاصة: خطأ أرضي بسبب 0.3-0.5 جرام من الماء الحر عند 480 فولت تيار متردد
بالنسبة لسخان PFA، فإن محتوى الرطوبة المطلوب في القسم البارد للخطأ الأرضي عند 480 فولت تيار متردد هو 0.3-0.5 جم من الماء الحر مع تلوث أيوني نموذجي (300-500 جزء في المليون مكافئ ملح). تولد الرطوبة طبقة موصلة على الكتلة الطرفية، مما يقلل من مقاومة العزل إلى أقل من 1 ميجا أوم ويخلق تيار تسرب يزيد عن 5-30 مللي أمبير، مما يؤدي إلى تعثر GFCI.Is أو إنذار العطل الأرضي. يحدث دخول الرطوبة عن طريق التخلل (2-9 جم/السنة)، أو التكثيف (0.5-2 جم/الحدث) أو تسرب الختم. قم بتركيب عبوات المجففة أو تطهير النيتروجين أو إضافة قسم التسخين البارد لمنع حدوث أعطال أرضية. راقب الرطوبة أو موصلية الرطوبة قبل أن تصل إلى المستويات الحرجة. بضع قطرات من الماء عند 480 فولت تيار متردد يمكن أن تقتل عمليتك. لا تبلل الجزء البارد، وإلا. قياس الرطوبة، وتجنب الخطأ الجزء البارد هو نقطة الضعف. اعتني به.