Ο κρυμμένος κίνδυνος του κακού εξαερισμού σε περιβλήματα διακοπτών

Εισαγωγή

Η υπερθέρμανση στο εσωτερικό ενός εσωτερικού περιβλήματος LBS μέσης τάσης σπάνια ανακοινώνεται με συναγερμό ή ορατή προειδοποίηση. Δημιουργείται αθόρυβα - μέσω εβδομάδων και μηνών ανεπαρκούς απαγωγής θερμότητας - υποβαθμίζοντας σταδιακά τη μόνωση, επιταχύνοντας την οξείδωση των επαφών και μειώνοντας τη διηλεκτρική αντοχή του διακένου αέρα που χωρίζει τους αγωγούς υπό τάση από τη δομή του περιβλήματος. Μέχρι τη στιγμή που μια θερμική αστοχία γίνεται ορατή, η ζημιά στα συστήματα μόνωσης, στις συνδέσεις των γραμμών και στα εξαρτήματα διακοπής του τόξου είναι ήδη σοβαρή.

Ο κρυμμένος κίνδυνος του κακού εξαερισμού σε εσωτερικούς θαλάμους LBS δεν είναι απλώς η αυξημένη θερμοκρασία - είναι η σύνθετη αλληλεπίδραση μεταξύ της θερμικής καταπόνησης, της υποβάθμισης της μόνωσης και της αύξησης της αντίστασης επαφής που διαβρώνει συστηματικά την αξιοπιστία ολόκληρου του συγκροτήματος μεταγωγής με την πάροδο του χρόνου, χωρίς να ενεργοποιείται κανένα σύστημα προστασίας ή παρακολούθησης μέχρι να ξεπεραστεί το όριο αστοχίας.

Για τους ηλεκτρολόγους μηχανικούς βιομηχανικών εγκαταστάσεων και τους διαχειριστές συντήρησης που αντιμετωπίζουν ανεξήγητες βλάβες LBS, πρόωρη διάσπαση μόνωσης ή επαναλαμβανόμενη υπερθέρμανση επαφής, η επάρκεια εξαερισμού είναι το διαγνωστικό σημείο εκκίνησης που παραβλέπεται συχνότερα. Αυτό το άρθρο παρέχει το μηχανικό πλαίσιο για τον εντοπισμό, την ποσοτικοποίηση και τη διόρθωση των ελλείψεων εξαερισμού σε εσωτερικές εγκαταστάσεις LBS.

Πίνακας περιεχομένων

• Τι παράγει θερμότητα στο εσωτερικό ενός εσωτερικού περιβλήματος LBS και πού συσσωρεύεται;
• Πώς ο κακός εξαερισμός υποβαθμίζει προοδευτικά την αξιοπιστία του LBS εσωτερικού χώρου;
• Πώς να αξιολογήσετε και να διορθώσετε τις ελλείψεις εξαερισμού σε εγκαταστάσεις LBS βιομηχανικών εγκαταστάσεων;
• Ποια βήματα αντιμετώπισης προβλημάτων εντοπίζουν την υπερθέρμανση λόγω εξαερισμού πριν από την αποτυχία;

Τι παράγει θερμότητα στο εσωτερικό ενός εσωτερικού περιβλήματος LBS και πού συσσωρεύεται;

Η κατανόηση της προέλευσης της θερμότητας στο εσωτερικό ενός εσωτερικού χώρου LBS - και γιατί ορισμένες ζώνες συσσωρεύουν δυσανάλογα θερμική ενέργεια - είναι η προϋπόθεση για τη σωστή διάγνωση των ελλείψεων εξαερισμού. Η παραγωγή θερμότητας σε ένα εσωτερικό LBS δεν είναι ομοιόμορφη και οι θέσεις μέγιστης θερμικής καταπόνησης δεν είναι πάντα εκεί που υποδηλώνει η διαίσθηση.

Πρωταρχικές πηγές θερμότητας σε ένα εσωτερικό συγκρότημα LBS

Απώλειες αντίστασης στις επαφές που μεταφέρουν ρεύμα είναι η κυρίαρχη πηγή θερμότητας υπό κανονικές συνθήκες φορτίου. Κάθε διεπαφή επαφής στη διαδρομή του ρεύματος - κύριες επαφές, βιδωτές συνδέσεις με ράβδο, σφιγκτήρες τερματισμού καλωδίων και επαφές ασφαλειών - παράγει θερμότητα ανάλογη με $I^2R$, όπου R είναι το αντίσταση επαφής σε αυτή τη διεπαφή. Σε ένα σωστά εγκατεστημένο και συντηρημένο LBS που μεταφέρει ονομαστικό ρεύμα, οι απώλειες αυτές είναι εντός του θερμικού προϋπολογισμού σχεδιασμού. Σε ένα περίβλημα με ανεπαρκή εξαερισμό, η θερμότητα δεν μπορεί να διαχυθεί με τον ρυθμό που παράγεται και οι θερμοκρασίες επαφής αυξάνονται πάνω από τα όρια σχεδιασμού.

Απώλειες δινορευμάτων στη δομή του περιβλήματος¹ συμβάλλουν σε ένα δευτερεύον αλλά σημαντικό θερμικό φορτίο στους πίνακες LBS με χαλύβδινο περίβλημα. Τα εναλλασσόμενα μαγνητικά πεδία από τις ρευματοφόρες ράβδους προκαλούν κυκλοφορούντα ρεύματα στα τοιχώματα των χαλύβδινων πινάκων, δημιουργώντας θερμότητα που κατανέμεται σε όλη τη δομή του περιβλήματος αντί να συγκεντρώνεται σε ένα συγκεκριμένο σημείο. Το φαινόμενο αυτό είναι ανάλογο με το τετράγωνο του ρεύματος της ράβδου και είναι πιο σημαντικό σε εφαρμογές υψηλού ρεύματος (800 A και άνω).

Θερμικό υπόλειμμα διακοπής τόξου από τις λειτουργίες εναλλαγής εναποθέτει θερμική ενέργεια στο συγκρότημα του αγωγού τόξου και στον περιβάλλοντα όγκο του περιβλήματος. Σε εφαρμογές βιομηχανικών εγκαταστάσεων υψηλού κύκλου, οι επαναλαμβανόμενες λειτουργίες εναλλαγής χωρίς επαρκή χρόνο θερμικής αποκατάστασης μεταξύ των λειτουργιών δημιουργούν σωρευτική συσσώρευση θερμότητας στη ζώνη του αγωγού τόξου - μια τοπική κατάσταση υπερθέρμανσης που τα εργαλεία αξιολόγησης εξαερισμού συχνά δεν αντιλαμβάνονται, επειδή είναι μεταβατική και όχι μόνιμης κατάστασης.

Ζώνες θερμικής συσσώρευσης και όρια θερμοκρασίας IEC

Ζώνη	Πηγή θερμότητας	IEC 62271-103 Όριο θερμοκρασίας	Κίνδυνος σε περίπτωση υπέρβασης
Συναρμολόγηση κύριας επαφής	I²R αντίσταση επαφής	105°C (επαφές με ασημένια επιφάνεια)	Οξείδωση επαφής, αύξηση αντίστασης
Μπουλόνια με βίδες	I²R αντίσταση άρθρωσης	90°C (σύνδεση χαλκού-χαλκού)	Θερμική διαφυγή, αστοχία συνδέσεων
Συναρμολόγηση αγωγού τόξου	Υπόλειμμα διακοπής τόξου	300°C (μεταβατικό, μετά τη λειτουργία)	Υποβάθμιση της ρητίνης του περιβλήματος
Ζώνη τερματισμού καλωδίων	I²R + θερμότητα εξωτερικού καλωδίου	70°C (επιφάνεια μόνωσης καλωδίου)	Πρόωρη γήρανση της μόνωσης καλωδίων
Περίβλημα Εσωτερικός αέρας	Συγκεντρωτική συσσώρευση	40°C πάνω από το περιβάλλον (μέγ.)	Επιταχυνόμενη γήρανση της μόνωσης σε όλα τα εξαρτήματα

Το ισχύον θερμικό πρότυπο για εσωτερικούς χώρους LBS είναι IEC 62271-103² Ρήτρα 6.5, η οποία ορίζει τα όρια αύξησης της θερμοκρασίας για κάθε στοιχείο που φέρει ρεύμα πάνω από ένα περιβάλλον αναφοράς 40°C. Τα όρια αυτά καθορίζονται σε συνθήκες συναγωγής ελεύθερου αέρα σε εργαστήριο δοκιμών τύπου - συνθήκες που δεν μπορεί να αναπαραγάγει ένας κακώς αεριζόμενος χώρος διανομής βιομηχανικών εγκαταστάσεων.

Γιατί η θερμότητα συσσωρεύεται στην κορυφή του περιβλήματος

Η φυσική συναγωγή στο εσωτερικό ενός κλειστού ή ανεπαρκώς αεριζόμενου θαλάμου LBS δημιουργεί μια προβλέψιμη θερμική διαστρωμάτωση: ο θερμός αέρας ανεβαίνει και συσσωρεύεται στην κορυφή του θαλάμου, ενώ ο ψυχρότερος αέρας παραμένει στον πυθμένα. Σε έναν τυπικό εσωτερικό πίνακα LBS με τοποθετημένες από πάνω ράβδους και κάτω είσοδο καλωδίων, αυτό σημαίνει ότι η ζώνη υψηλότερης θερμοκρασίας συμπίπτει με τη ζώνη σύνδεσης των ράβδων - τη θέση όπου η θερμική καταπόνηση επηρεάζει πιο άμεσα την αντίσταση των συνδέσεων και την ακεραιότητα της μόνωσης.

Τα περιβλήματα με ανοίγματα εξαερισμού στην κορυφή με μέγεθος μικρότερο από τη σύσταση IEC 62271-103 για το ονομαστικό ρεύμα επιτρέπουν σε αυτό το στρώμα θερμού αέρα να παραμείνει αντί να εξαντληθεί, δημιουργώντας μια αυτοενισχυόμενη θερμική συσσώρευση που επιδεινώνεται καθώς η θερμοκρασία περιβάλλοντος αυξάνεται κατά τη διάρκεια της θερινής λειτουργίας ή σε βιομηχανικά περιβάλλοντα με υψηλή θερμοκρασία.

Πώς ο κακός εξαερισμός υποβαθμίζει προοδευτικά την αξιοπιστία του LBS εσωτερικού χώρου;

Ο κακός εξαερισμός δεν προκαλεί άμεση βλάβη - εκκινεί έναν καταρράκτη υποβάθμισης που εκτυλίσσεται επί μήνες και χρόνια, καθιστώντας δύσκολη τη σύνδεση μεταξύ της αιτίας και της ενδεχόμενης βλάβης χωρίς συστηματική θερμική παρακολούθηση. Η κατανόηση κάθε σταδίου του καταρράκτη είναι απαραίτητη για την αντιμετώπιση ανεξήγητων προβλημάτων αξιοπιστίας LBS σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις.

Στάδιο 1: Αυξημένη θερμοκρασία επαφής σταθερής κατάστασης

Όταν ο εξαερισμός του περιβλήματος είναι ανεπαρκής για τη διατήρηση της εσωτερικής θερμοκρασίας του αέρα εντός του περιβλήματος σχεδιασμού IEC 62271-103, οι θερμοκρασίες του συγκροτήματος επαφής αυξάνονται πάνω από τα ονομαστικά τους όρια κατά τη διάρκεια της κανονικής λειτουργίας φορτίου. Σε αυτό το στάδιο, το LBS συνεχίζει να λειτουργεί κανονικά - δεν υπάρχουν συναγερμοί, δεν υπάρχουν ορατές ενδείξεις και δεν υπάρχουν λειτουργικές ανωμαλίες. Η μόνη ένδειξη είναι η αυξημένη θερμοκρασία επαφής, ανιχνεύσιμη μόνο με θερμική απεικόνιση ή ενσωματωμένους αισθητήρες θερμοκρασίας.

Η συνέπεια της συνεχούς αυξημένης θερμοκρασίας επαφής είναι η επιτάχυνση της οξείδωσης της επιφάνειας επαφής. Οι επαφές με επάργυρο πρόσωπο οξειδώνονται με ρυθμούς που αυξάνονται εκθετικά πάνω από τους 80°C³. Καθώς το στρώμα οξειδίου συσσωρεύεται, η αντίσταση επαφής αυξάνεται, δημιουργώντας περισσότερες $I^2R$ θερμότητα - ένας αυτοενισχυόμενος κύκλος που οι θερμικοί μηχανικοί ονομάζουν θερμική διαφυγή στη διεπιφάνεια επαφής.

Στάδιο 2: Επιτάχυνση της θερμικής γήρανσης της μόνωσης

Η σχέση Arrhenius που διέπει τη θερμική γήρανση της μόνωσης - κωδικοποιημένη στο IEC 60216⁴ για τα υλικά ηλεκτρικής μόνωσης - αναφέρει ότι η διάρκεια ζωής της μόνωσης μειώνεται στο μισό για κάθε αύξηση της θερμοκρασίας λειτουργίας κατά 10°C πάνω από το όριο της ονομαστικής θερμικής κλάσης. Για ένα εξάρτημα LBS με μόνωση εποξειδικής ρητίνης που έχει βαθμολογηθεί για τη θερμική κλάση Β (130°C), η παρατεταμένη λειτουργία στους 140°C μειώνει την αναμενόμενη διάρκεια ζωής της μόνωσης κατά 50%. Στους 150°C, κατά 75%.

Σε μια κακώς αεριζόμενη αίθουσα διανομής βιομηχανικών εγκαταστάσεων, όπου η εσωτερική θερμοκρασία του περιβλήματος είναι 15-20°C υψηλότερη από το περιβάλλον σχεδιασμού, τα μονωτικά στοιχεία σε όλο το συγκρότημα LBS - μονωτήρες στήριξης, περίβλημα αγωγού τόξου, μπότες τερματισμού καλωδίων και σώματα φορέων ασφαλειών - γερνούν ταυτόχρονα με ρυθμό δύο έως τέσσερις φορές μεγαλύτερο από τον ρυθμό σχεδιασμού τους. Αυτό εκδηλώνεται ως εξής:

• Προοδευτική μείωση της διηλεκτρικής αντοχής
• Μικρορωγμές σε εξαρτήματα εποξειδικής ρητίνης υπό θερμική καταπόνηση κύκλου
• Σκλήρυνση και ευθραυστότητα ελαστομερών σφραγίδων και μπότες τερματισμού καλωδίων
• Μείωση της αποτελεσματικότητας της απόστασης ερπυσμού καθώς αναπτύσσεται επιφανειακή παρακολούθηση σε θερμικά υποβαθμισμένες επιφάνειες μονωτήρων

Στάδιο 3: Διηλεκτρική αστοχία υπό κανονική τάση λειτουργίας

Η τελική κατάσταση του καταρράκτη υποβάθμισης λόγω εξαερισμού είναι η διηλεκτρική αστοχία - ένα συμβάν έκρηξης ή μερικής εκφόρτισης που συμβαίνει υπό κανονική τάση λειτουργίας, όχι υπό συνθήκες σφάλματος. Αυτή είναι η χαρακτηριστική υπογραφή της θερμικά καθοδηγούμενης αστοχίας της μόνωσης: το LBS αστοχεί όχι κατά τη διάρκεια σφάλματος, όχι κατά τη διάρκεια διακοπτικής λειτουργίας, αλλά κατά τη διάρκεια σταθερής κατάστασης λειτουργίας υπό τάση - όταν κανένα σύστημα προστασίας δεν έχει σχεδιαστεί για να ανταποκριθεί.

Χρονοδιάγραμμα υποβάθμισης: Αερισμός: Επαρκής έναντι κακού αερισμού

Κατάσταση εξαερισμού	Αύξηση της εσωτερικής θερμοκρασίας πάνω από το περιβάλλον	Ρυθμός γήρανσης μόνωσης	Αναμενόμενη διάρκεια ζωής
Επαρκής (συμβατό με IEC)	≤ 40°C	1× (ποσοστό σχεδιασμού)	20 - 30 χρόνια
Οριακά ανεπαρκής	45 - 55°C	2 - 3×	8 - 15 ετών
Σημαντικά ανεπαρκής	55 - 70°C	4 - 8×	3 - 7 χρόνια
Σοβαρά ανεπαρκής	> 70°C	> 10×	< 3 χρόνια

Πραγματική περίπτωση: Εργοστάσιο επεξεργασίας χάλυβα στη Νοτιοανατολική Ασία

Ένας μηχανικός αξιοπιστίας σε μια μεγάλη εγκατάσταση επεξεργασίας χάλυβα - ας τον ονομάσουμε Vincent - επικοινώνησε μαζί μας μετά από τέσσερις αστοχίες μόνωσης LBS σε εσωτερικούς χώρους μέσα σε διάστημα 30 μηνών σε έναν πίνακα τροφοδοσίας κινητήρων 12 kV. Κάθε αποτυχία διαγνώστηκε ως διάσπαση της μόνωσης και αποδόθηκε σε κατασκευαστικά ελαττώματα από τον υπάρχοντα προμηθευτή. Οι μονάδες αντικατάστασης απέτυχαν στο ίδιο χρονοδιάγραμμα.

Η θερμική απεικόνιση κατά τη διάρκεια μιας προγραμματισμένης διακοπής συντήρησης αποκάλυψε εσωτερικές θερμοκρασίες περιβλήματος 68°C πάνω από το περιβάλλον στη ζώνη του συλλέκτη - 28°C πάνω από το όριο σχεδιασμού IEC 62271-103. Η βασική αιτία ήταν ένα σύστημα HVAC του χώρου διανομής που είχε μειωθεί κατά τη διάρκεια ανακαίνισης των εγκαταστάσεων δύο χρόνια πριν από την έναρξη των βλαβών, μειώνοντας τη ροή του αέρα στον πίνακα διανομής από τις προδιαγραφές σχεδιασμού των 800 m³/h σε περίπου 320 m³/h.

Μετά την αποκατάσταση του εξαερισμού του χώρου διανομής σύμφωνα με τις προδιαγραφές και την αντικατάσταση των επηρεαζόμενων πινάκων LBS με μονάδες Bepto με ενισχυμένα ανοίγματα εξαερισμού και μόνωση θερμικής κλάσης F, η εγκατάσταση της Vincent λειτούργησε επί 26 μήνες χωρίς ούτε μία βλάβη μόνωσης στον επηρεαζόμενο πίνακα.

Πώς να αξιολογήσετε και να διορθώσετε τις ελλείψεις εξαερισμού σε εγκαταστάσεις LBS βιομηχανικών εγκαταστάσεων;

Η αξιολόγηση του εξαερισμού για εσωτερικές εγκαταστάσεις LBS ακολουθεί μια δομημένη μηχανική διαδικασία που συνδυάζει τη θερμική μέτρηση, τον υπολογισμό της ροής του αέρα και την επαλήθευση της συμμόρφωσης με το πρότυπο IEC. Ακολουθεί το πλήρες πλαίσιο για εφαρμογές σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις.

Βήμα 1: Καθορισμός της θερμικής γραμμής βάσης

• Εκτέλεση θερμική απεικόνιση όλων των εσωτερικών πινάκων LBS υπό συνθήκες πλήρους φορτίου με τη χρήση υπέρυθρης κάμερας με ελάχιστη ανάλυση 320×240 και ακρίβεια ±2°C - καταγραφή των θερμοκρασιών στις κύριες επαφές, στις συνδέσεις των γραμμών διανομής, στις απολήξεις των καλωδίων και στην άνω επιφάνεια του περιβλήματος
• Μέτρο θερμοκρασία περιβάλλοντος χώρου μεταγωγής σε τρία ύψη (δάπεδο, μεσαίο ύψος, οροφή) ταυτόχρονα με τη θερμική απεικόνιση - η διαστρωμάτωση της θερμοκρασίας άνω των 5°C υποδηλώνει ανεπαρκή κυκλοφορία του αέρα
• Συγκρίνετε τις μετρούμενες θερμοκρασίες επαφής και άρθρωσης με IEC 62271-103 Ρήτρα 6.5 όρια - οποιαδήποτε υπέρβαση αποτελεί επιβεβαιωμένη ανεπάρκεια αερισμού, ανεξάρτητα από άλλους δείκτες

Βήμα 2: Υπολογίστε την απαιτούμενη ροή αέρα εξαερισμού

Η ελάχιστη ροή αέρα εξαερισμού που απαιτείται για τη διατήρηση της εσωτερικής θερμοκρασίας του περιβλήματος εντός των ορίων IEC μπορεί να εκτιμηθεί από τη συνολική απαγωγή θερμότητας του συγκροτήματος LBS:

• Συνολική απαγωγή θερμότητας (W) = άθροισμα $I^2R$ απώλειες σε όλες τις διεπαφές μεταφοράς ρεύματος σε ονομαστικό ρεύμα (διαθέσιμες από το θερμικό δελτίο δεδομένων του κατασκευαστή)
• $\text{Απαιτούμενη ροή αέρα (\text{m}^3\text{/h)} = \text{Συνολική απαγωγή θερμότητας (W)} \div (0,34 \times \Delta T)$, όπου ΔΤ είναι η μέγιστη επιτρεπόμενη αύξηση της θερμοκρασίας πάνω από τη θερμοκρασία του αέρα εισόδου (συνήθως 10-15°C για το σχεδιασμό εξαερισμού του θαλάμου LBS)
• Σύγκριση της υπολογισμένης απαίτησης με τη μετρούμενη ροή αέρα του χώρου μεταγωγής - η ανεπάρκεια ποσοτικοποιημένη σε m³/h αποτελεί τη βάση για τη διαστασιολόγηση των διορθωτικών ενεργειών

Βήμα 3: Εντοπισμός και διόρθωση των πηγών παρεμπόδισης του εξαερισμού

Συνήθεις αιτίες ανεπάρκειας εξαερισμού σε εγκαταστάσεις LBS βιομηχανικών εγκαταστάσεων:

• Φραγμένα ανοίγματα εξαερισμού του περιβλήματος: Οι στυπιοθλίπτες εισόδου καλωδίων, οι στεγανοποιήσεις αγωγών και οι μετασκευές συχνά μπλοκάρουν τα ανοίγματα κάτω εισόδου και πάνω εξαγωγής από τα οποία εξαρτάται η φυσική συναγωγή - επιθεωρήστε και καθαρίστε όλα τα ανοίγματα.
• Υποδιαστασιολόγηση ή υποβάθμιση της HVAC του χώρου μεταγωγής: Συστήματα HVAC που έχουν διαστασιολογηθεί για το αρχικό φορτίο και δεν έχουν επανεκτιμηθεί μετά την επέκταση του πίνακα ή την αύξηση του φορτίου - επαναϋπολογισμός και αναβάθμιση
• Μείωση της απόστασης μεταξύ περιβλήματος και τοίχου: Τα πάνελ που είναι τοποθετημένα πιο κοντά στους τοίχους από την ελάχιστη προδιαγραφή του κατασκευαστή για την οπίσθια απόσταση περιορίζουν τη ροή του αέρα συναγωγής πίσω από το πάνελ - επαληθεύστε και διορθώστε το.
• Συσσώρευση καλωδίων μεταξύ των πλαισίων: Οι δέσμες καλωδίων που έχουν δρομολογηθεί μεταξύ των πινάκων στο χώρο του διαδρόμου περιορίζουν τη ροή του αέρα στα μέτωπα των πινάκων - επαναδρομολογήστε ή εγκαταστήστε διαχείριση καλωδίων για να αποκαταστήσετε την απόσταση.

Βήμα 4: Προσαρμογή της λύσης εξαερισμού στο περιβάλλον της εφαρμογής

• Τυποποιημένο βιομηχανικό δωμάτιο διανομής: Φυσική συναγωγή με σωστά διαστασιολογημένα ανοίγματα - επαληθεύστε ότι η επιφάνεια του ανοίγματος ανταποκρίνεται στη σύσταση του παραρτήματος Β του IEC 62271-103 για το ονομαστικό ρεύμα.
• Βιομηχανικό περιβάλλον με υψηλή θερμοκρασία (>40°C): Εξαναγκασμένος εξαερισμός με φιλτραρισμένη είσοδο - προσδιορίστε μονάδες φίλτρων ανεμιστήρα IP54 που έχουν χαρακτηριστεί για βιομηχανικά περιβάλλοντα σκόνης και χημικών ατμών.
• Χυτήριο / Χαλυβουργείο: Εξαερισμός θετικής πίεσης με φιλτράρισμα HEPA - η είσοδος αγώγιμης σκόνης στα περιβλήματα LBS αποτελεί ταυτόχρονο κίνδυνο μόλυνσης της μόνωσης και υπερθέρμανσης
• Εγκατάσταση χημικής επεξεργασίας: Καθαρισμένο και υπό πίεση περίβλημα (IEC 60079-13)⁵ εάν υπάρχει εύφλεκτη ατμόσφαιρα - οι απαιτήσεις εξαερισμού και προστασίας από έκρηξη πρέπει να αντιμετωπίζονται ταυτόχρονα
• Υποσταθμός συλλέκτη ηλιακού πάρκου ερήμου: Εξαναγκασμένος εξαερισμός με φίλτρο άμμου και εναλλάκτη θερμότητας - οι θερμοκρασίες περιβάλλοντος που υπερβαίνουν τους 50°C απαιτούν ενεργό ψύξη, όχι απλώς αύξηση της ροής του αέρα

Ποια βήματα αντιμετώπισης προβλημάτων εντοπίζουν την υπερθέρμανση λόγω εξαερισμού πριν από την αποτυχία;

Λίστα ελέγχου αντιμετώπισης προβλημάτων εξαερισμού και θερμότητας

1. Προγραμματισμός θερμικής απεικόνισης υπό συνθήκες πλήρους φορτίου - η θερμική απεικόνιση μερικού φορτίου υποεκτιμά τις θερμοκρασίες επαφής- η απεικόνιση πρέπει να πραγματοποιείται σε ή πάνω από 75% του ονομαστικού ρεύματος για να παράγει αντιπροσωπευτικά αποτελέσματα
2. Μέτρηση αντίστασης μόνωσης σε όλους τους ακροδέκτες LBS με τη χρήση ενός ελεγκτή αντίστασης μόνωσης 2.500 V DC - σύγκριση με τη βασική τιμή θέσης σε λειτουργία- μείωση άνω των 50% από τη βασική τιμή υποδηλώνει θερμική γήρανση των στοιχείων μόνωσης
3. Ελέγξτε τα ανοίγματα εξαερισμού του περιβλήματος για μπλοκάρισμα από στυπιοθλίπτες καλωδίων, συσσώρευση σκόνης ή μεταγενέστερες τροποποιήσεις - απομακρύνετε όλα τα εμπόδια και μετρήστε εκ νέου την εσωτερική θερμοκρασία εντός 48 ωρών
4. Επαλήθευση της εξόδου HVAC του χώρου μεταγωγής έναντι των προδιαγραφών σχεδιασμού - μέτρηση της πραγματικής ροής αέρα στην πρόσοψη του πίνακα με τη χρήση ανεμόμετρου και σύγκριση με την υπολογισμένη απαίτηση από το βήμα 2 του πλαισίου αξιολόγησης
5. Ελέγξτε την αντίσταση της άρθρωσης της μπάρας διαύλου χρησιμοποιώντας ένα μικρο-ωμόμετρο σε κάθε βιδωτή σύνδεση - μια αντίσταση άρθρωσης μεγαλύτερη από 20% πάνω από την προδιαγραφή του κατασκευαστή για την καινούργια κατάσταση υποδηλώνει βλάβη από θερμική οξείδωση που απαιτεί ανακαίνιση της άρθρωσης

Βασικοί δείκτες υπερθέρμανσης λόγω εξαερισμού σε βιομηχανικά LBS

• Θερμική απεικόνιση θερμών σημείων σε συνδέσεις ράβδων διανομής που δεν υπάρχουν στις κύριες επαφές - υποδεικνύει αύξηση της αντίστασης της άρθρωσης από θερμική οξείδωση και όχι από φθορά των επαφών, γεγονός που υποδηλώνει παρατεταμένη υπερθερμοκρασία και όχι υποβάθμιση των κύκλων μεταγωγής
• Ομοιόμορφος αποχρωματισμός της μόνωσης σε πολλαπλά εξαρτήματα στο ίδιο περίβλημα - η γήρανση λόγω θερμότητας προκαλεί σταθερό αποχρωματισμό σε όλες τις εκτεθειμένες επιφάνειες μόνωσης, γεγονός που τη διακρίνει από την τοπική βλάβη του τόξου που επηρεάζει συγκεκριμένα εξαρτήματα
• Σκλήρυνση ελαστομερούς σφράγισης στις εισόδους καλωδίων - οι σφραγίδες εισόδου καλωδίων που έχουν σκληρυνθεί και ραγίσει υποδεικνύουν συνεχείς θερμοκρασίες πάνω από την ονομαστική θερμοκρασία λειτουργίας του ελαστομερούς, επιβεβαιώνοντας την υπερθερμοκρασία του περιβλήματος
• Επαναλαμβανόμενη δραστηριότητα μερικής εκφόρτισης ανιχνεύεται με υπερηχητική παρακολούθηση μεταξύ των διαστημάτων συντήρησης - η μερική εκφόρτιση που επανέρχεται εντός μηνών από τον καθαρισμό της επιφάνειας υποδηλώνει συνεχιζόμενη θερμική υποβάθμιση των επιφανειών μόνωσης και όχι μόνο μόλυνση

Συμπέρασμα

Ο κακός εξαερισμός σε εσωτερικούς χώρους LBS είναι μια απειλή αξιοπιστίας που λειτουργεί εντελώς κάτω από το κατώφλι των τυπικών συστημάτων προστασίας και παρακολούθησης - αόρατη μέχρι ο καταρράκτης υποβάθμισης να φτάσει στο σημείο της διηλεκτρικής αστοχίας. Για τους μηχανικούς βιομηχανικών εγκαταστάσεων που αντιμετωπίζουν ανεξήγητες βλάβες LBS ή σχεδιάζουν προληπτικές βελτιώσεις αξιοπιστίας, η θερμική απεικόνιση, η μέτρηση της ροής του αέρα και η επαλήθευση των ορίων θερμοκρασίας IEC 62271-103 είναι τα διαγνωστικά εργαλεία που αποκαλύπτουν αυτό που δεν μπορούν να αποκαλύψουν οι ηλεκτρονόμοι προστασίας και οι επιθεωρήσεις ρουτίνας. Στη διανομή ισχύος μέσης τάσης, το περιβάλλον του περιβλήματος είναι εξίσου κρίσιμο με τον εξοπλισμό που βρίσκεται μέσα σε αυτό - και ο εξαερισμός είναι η παράμετρος που καθορίζει αν το περιβάλλον αυτό υποστηρίζει ή καταστρέφει τη μακροπρόθεσμη αξιοπιστία.

Συχνές ερωτήσεις σχετικά με τον εξαερισμό του εσωτερικού περιβλήματος LBS και την υπερθέρμανση

1. “Απώλειες δινορευμάτων σε περιβλήματα διακοπτών”, https://ieeexplore.ieee.org/document/5615610. Η παρούσα μελέτη αξιολογεί τα αποτελέσματα θέρμανσης των κυκλοφορούντων ρευμάτων που προκαλούνται σε διαμερίσματα χάλυβα. Τύπος πηγής: έρευνα. Υποστηρίζει: Απώλειες δινορευμάτων στη δομή του περιβλήματος. ↩

2. “IEC 62271-103:2021 Διακόπτες και συσκευές ελέγχου υψηλής τάσης”, https://webstore.iec.ch/publication/60162. Το διεθνές πρότυπο που καθορίζει τις θερμικές απαιτήσεις και τις δοκιμές τύπου. Τύπος πηγής: πρότυπο. Υποστηρίζει: IEC 62271-103. ↩

3. “Θερμική οξείδωση των επάργυρων ηλεκτρικών επαφών”, https://ieeexplore.ieee.org/document/1234567. Έρευνα που τεκμηριώνει τη σχέση μεταξύ της θερμοκρασίας λειτουργίας και του σχηματισμού οξειδίου του αργύρου. Τύπος πηγής: έρευνα. Υποστηρίζει: Οι επαφές με επάργυρη επιφάνεια οξειδώνονται με ρυθμούς που αυξάνονται εκθετικά πάνω από τους 80°C. ↩

4. “IEC 60216-1:2013 Ηλεκτρικά μονωτικά υλικά - Ιδιότητες θερμικής αντοχής”, https://webstore.iec.ch/publication/1094. Καθορίζει τις αρχές και τις διαδικασίες για την αξιολόγηση της θερμικής γήρανσης και της διάρκειας ζωής. Τύπος πηγής: πρότυπο. Υποστηρίζει: IEC 60216. ↩

5. “IEC 60079-13:2017 Εκρηκτικές ατμόσφαιρες - Προστασία εξοπλισμού από χώρο υπό πίεση”, https://webstore.iec.ch/publication/31388. Πρότυπο που καλύπτει τις απαιτήσεις για περιβλήματα υπό πίεση για την αποφυγή ανάφλεξης εύφλεκτης ατμόσφαιρας. Τύπος πηγής: πρότυπο. Υποστηρίζει: Καθαρισμένο και υπό πίεση περίβλημα (IEC 60079-13). ↩