Sissejuhatus
Tööstusettevõtted on elektriseadmete jaoks ühed kõige karmimad keskkonnad maailmas. Juhtiv tolm, söövitavad aurud, äärmuslikud kuumutsüklid ja halastamatu mehaaniline vibratsioon ei tee vahet - need ründavad iga komponenti õhuga isoleeritud jaotuskapis, sealhulgas tarvikuid, mida enamik hooldemeeskondi kunagi ei kontrolli.
Kui isolatsioonitarvikud lagunevad äärmuslikes tingimustes, ei lähe paneel valjult katki - see ebaõnnestub vaikselt, hiiliva osalise tühjenemise, mikrorõhkumise ja pinna jälgimise kaudu.1 mis koguneb aastate jooksul, kuni viga muutub vältimatuks.
Vananevate paneelide puhul, mis lähenevad elutsükli keskpaigale või töötavad tingimustes, mis ületavad nende algset projekteerimisulatust, on kõige kulutasuvam sekkumine sihipärane lisaseadmete uuendamine. Käesolevas juhendis selgitatakse, kuidas hinnata, kavandada ja teostada IEC nõuetele vastavat lisaseadmete uuendamist, mis pikendab paneeli elutsüklit ja taastab täieliku ohutusmarginaali.
Sisukord
- Millised paneelide tarvikud on kõige haavatavamad äärmuslikes tööstuskeskkondades?
- Kuidas kiirendavad äärmuslikud tingimused tarvikute lagunemist IEC standardite suhtes?
- Millised tööstusettevõtete keskkonnad nõuavad kõige suuremat lisaseadmete uuendamise prioriteeti?
- Kuidas planeerida ja teostada turvalise paneeli lisaseadmete uuendamist samm-sammult?
- KKK
Millised paneelide tarvikud on kõige haavatavamad äärmuslikes tööstuskeskkondades?
Kõik tarvikud ei lagune ühesuguse kiirusega. Mõistmine, millised komponendid on ekstreemsetes keskkondades kõige suurema koormusega, võimaldab hooldusinseneridel seada uuenduste ulatust ja eelarve jaotamist tõhusalt tähtsuse järjekorda.
Kõige haavatavamad õhku isoleeritud jaotusseadmete tarvikud rasketes tööstuslike seadmete tingimustes on:
- Koordinaatorite tugiisolaatorid - puutuvad kokku pideva termilise tsüklilisuse, vibratsiooniväsimuse ja pinnasaastega; esimene komponent, millel tekivad kõrge temperatuuriga keskkondades mikropragud.
- Faasitõkked ja kaarekilbid - polümeeripinnad kogunevad juhtivaid tolmukihte, mis vähendavad aja jooksul efektiivset hiilimiskaugust, isegi kui füüsilised mõõtmed jäävad muutumatuks.
- Kaabli sisenemise tihendussüsteemid - elastomeersed tihendid kõvenevad ja pragunevad UV-kiirguse ja keemilise rünnaku all, võimaldades niiskuse ja tahkete osakeste sisenemist kaabli lõpetamise kambrisse.
- Katuse isolatsioonipaneelid - korduvad mehaanilised tsüklid kõrge vibratsiooniga keskkondades põhjustavad pöördepunktide kulumist, mis ohustab IP-klassi isolatsiooni riiulitööde ajal.
- Mõõteriistade trafo isolatsioonitoed - soojuspaisumise mittevastavus metallkinnituste ja polümeerist isolaatorite vahel tekitab kinnituskohtades järkjärgulist mehaanilist pinget.2
Igal nimetatud komponendil on määratletud kasutusiga standard IEC 62271-200 tingimustel. Äärmuslikes tööstuskeskkondades võib tegelik kasutusiga olla 40-60% lühem kui projekteeritud kasutusiga, mistõttu on ennetav uuendamise planeerimine pigem oluline kui vabatahtlik.
Peamine ülevaade: Tsemenditehases või terasetehases kasutatav paneel võib oma lisaseadmete elutsükli ammendada 8-10 aastaga, isegi kui primaarne jaotusseade on arvestatud 25 aastaks. Lisaseadmete uuendamine elutsükli keskel ei ole remont - see on elutsükli pikendamise strateegia.
Kuidas kiirendavad äärmuslikud tingimused tarvikute lagunemist IEC standardite suhtes?
IEC standardid määratlevad toimivusnäitajad kontrollitud katsetingimustes. Äärmuslikes tööstuskeskkondades rünnatakse süstemaatiliselt tegeliku toimivuse ja nende võrdlusnäitajate vahelist varu. Kahjustusmehhanismide mõistmine aitab inseneridel valida õigeid uuendusspetsifikaate.
Termiline pinge ja dielektriline lagunemine
Standard IEC 62271-200 tüübikatsetused viiakse läbi kuni 40 °C ümbritseva õhu temperatuuril.3. Paljudes tööstusettevõtete keskkondades - ahjupesades, kompressoriruumides, turbiinide saalides - on pidevalt 55-70 °C keskkonnatemperatuur. Kõrgematel temperatuuridel:
- Polümeerisolatsioon pehmeneb ja kaotab mõõtmete stabiilsuse.
- Dielektriline tugevus väheneb ligikaudu 1-2% iga °C kohta, mis ületab nimisoojusklassi.
- Oksüdatiivne lagunemine kiireneb, vähendades pinnatakistust
Tarvikud tuleb nendes keskkondades uuendada termilise klassi F (155°C) või klassi H (180°C) materjalidega, et säilitada IEC-konformne dielektriline toimivus.
Keemiline ja juhtiv saastumine
Tööstuskeskkonda satuvad saasteained, mille vastu standardvarustus ei ole ette nähtud:
| Saasteaine tüüp | Allikas | Mõju tarvikutele |
|---|---|---|
| Süsiniku tolm | Terasetehased, valukojad | Juhtiv kiht isolaatori pinnal, vähendab CTI tulemuslikkust |
| Väävliühendid | Keemiatehased, rafineerimistehased | Kiirendab polümeeri oksüdeerumist, vähendab pinnatakistust |
| Tsemenditolm | Tsemenditehased | Hügroskoopiline kiht, mis imab niiskust, suurendab lekkevoolu |
| Soolane udu | Rannikuäärsed tööstusalad | Elektrolüütiline pinnakile, käivitab jälgimise vähendatud pingel |
| Hüdraulikaõli udu | Raskeveokite lahtrid | tungib mikropraodesse, vähendab polümeeri dielektrilist tugevust |
Iga saasteaineklassi puhul suureneb käitise tegelik saastatuse aste - sageli PD2 projekteeritud eelduselt PD3 või PD4 tegelike välitingimusteni. IEC 60664-1 lekkimisnõuded muutuvad vastavalt sellele ja tarvikud, mis olid kasutuselevõtu ajal nõuetele vastavad, ei pruugi kahe kuni kolme aasta pärast enam standardile vastata.
Vibratsioonist tingitud mehaaniline väsimus
Tööstusettevõtete keskkondades tekitavad mootorid, kompressorid ja rasketehnika pidevat madalsageduslikku vibratsiooni. Koondisolatsioonitugede isolaatorite ja kinnituskinnituste puhul esineb tsükliline mehaaniline koormus, mis põhjustab:
- Progressiivne mikropragunemine pingekontsentratsioonipunktides
- Kinnitusdetailide lõdvenemine, isolaatorite dünaamilise koormuse suurenemine
- Korrosioon metalli ja polümeeri piiripunktides
IEC 62271-200 ei näe standardina ette lisaseadmete vibratsioonikindluse katsetamist, mistõttu on tööstusrajatiste paneelide uuendamisel oluline määrata dokumenteeritud vibratsioonikindlusega lisaseadmed.
Klientide juhtum: Naftakeemiatehase operaator Pärsia lahe piirkonnas leidis, et 12-aastase 12 kV paneeli osalise tühjenemise tase oli 18 kuu jooksul tõusnud 15 pC tasemelt üle 800 pC. Termopildistamine näitas, et kolmel elektrisammaste tugiisolaatoril oli pinnatemperatuur 22 °C kõrgem kui naaberkomponentidel. H-klassi termilise hinnangu ja CTI I rühma materjalidega täiendatud tarvikud vähendasid PD-tasemeid ühe töötsükli jooksul alla 50 pC.
Millised tööstusettevõtete keskkonnad nõuavad kõige suuremat lisaseadmete uuendamise prioriteeti?
Mitte igas tööstusettevõttes ei ole uuendamine sama kiireloomuline. Prioriteetide seadmine peaks põhinema keskkonna tõsiduse ja paneelide vanuse kombinatsioonil võrreldes lisaseadmete elutsükliga.
Tase 1 - viivitamatu ajakohastamise prioriteet
Need keskkonnad ühendavad endas samaaegselt mitmeid lagunemismehhanisme ja nõuavad kõige kõrgema spetsifikatsiooniga tarvikuid:
- Terase- ja alumiiniumisulatajad - äärmuslik kuumus, juhtiv metallitolm, vibratsioon
- Keemia- ja naftakeemia rafineerimistehased - keemiline aururünnak, niiskuse tsüklilisus, potentsiaalsed plahvatusohtliku atmosfääri kokkupuutepunktid
- Tsemendi tootmisrajatised - hügroskoopilise tolmu kogunemine, kõrge ümbritsev temperatuur, vibratsioon.
Pärast 8 aastat kasutatavaid 1. tasandi paneele tuleks hinnata lisaseadmete uuendamiseks, sõltumata nende nähtavast seisukorrast.
Tase 2 - planeeritud uuendamine 12-24 kuu jooksul
- Kaevandus- ja mineraalide töötlemise rajatised - abrasiivne tolm, niiskus, vibratsioon
- Tselluloosi- ja paberitehased - kõrge niiskus, kemikaalidega kokkupuude, auru sissetungi oht
- Toiduainete ja jookide töötlemine - puhastuskemikaalidega kokkupuude, kondensatsioonitsüklid
Tase 3 - seisundipõhine ajakohastamine
- Autotööstusettevõtted - mõõdukas tolm, kontrollitud temperatuur, vähene kokkupuude kemikaalidega
- Tekstiili- ja kergetööstus - vähene saastumine, standardne niiskusvahemik
- Andmekeskuste ja kaubanduslike HVAC seadmete ruumid - puhas keskkond, standardne soojusvahemik
Uuendamise vallandamise reegel: Kui isolatsioonitakistus langeb alla 500 MΩ, osaline tühjenemine ületab 100 pC või kui visuaalne kontroll näitab, et mis tahes polümeerist lisaseadmel on pinnajäljed.
Kuidas planeerida ja teostada turvalise paneeli lisaseadmete uuendamist samm-sammult?
Struktureeritud uuendamisprotsess tagab IEC nõuetele vastavuse, minimeerib seisakuaega ja välistab uute rikete tekkimise ohu sekkumise ajal. Järgnev järjekord kehtib tööstusettevõtete õhkuisoleeritud jaotusseadmete lisaseadmete uuendamise kohta.
Viige läbi täielik seisundi hindamine - tehke koormatud paneelil infrapunamõõtmine, PD kaardistamine ja soojuskujutiste tegemine. Dokumenteerige kõigi juurdepääsetavate tarvikute baasväärtused. Tehke kindlaks, milliste komponentide puhul on täheldatud halvenemist võrreldes IEC 62271-200 vastuvõtukriteeriumidega.
Paigalduskeskkonna klassifitseerimine - Määrake saastatuse aste vastavalt IEC 60664-1, mis põhineb praegustel kohapealsetel tingimustel.4, mitte algsed kasutuselevõtuandmed. Tööstusettevõtete keskkonda muudetakse sageli reostusklassi, kui tootmisprotsessid muutuvad.
Määratlege täiendatud lisaseadmete spetsifikatsioonid - iga asendamiseks määratud komponendi puhul täpsustage: minimaalne CTI-rühm, nõutav roomaväli, soojusklass, mehaanilise vastupidavuse klass ja kõik keskkonnale omased nõuded (UV-kindlus, kemikaalikindlus, vibratsioonikindlus).
Kontrollige mõõtmete ja elektrilise vahetatavuse vastavust - täiendatud tarvikud peavad vastama originaalkinnituse geomeetriale ja juhtmete vahekaugusele. Veenduge, et ajakohastatud lekkimismõõtmed ei vähenda faaside ja faaside ja maa vahelisi vahekaugusi mujal paneelis.
Hankige tarvikuid koos täieliku IEC-dokumentatsiooniga - nõudke, et tarnijad esitaksid enne ostutellimuse esitamist IEC 62271-200 tüübikatsetuste aruanded, IEC 60112 CTI sertifikaadid, termilise klassi sertifikaadi ja mõõtmete kontrollimise protokollid.
Planeerige kavandatud katkestus ja viige läbi uuendamine - lülitage vooluvõrk välja, maandage ja tõestage isolatsioon vastavalt kohalikele ohutusreeglitele. Vahetage kõik tuvastatud tarvikud võimaluse korral ühe katkestusega, et vältida korduvat juurdepääsu paneelile. Järgige kõigi kinnitusdetailide pöördemomendi spetsifikatsioone.
Valideerige uuendamisjärgne jõudlus - pärast taaspingestamist korrake IR-mõõtmist ja PD kaardistamist. Kinnitage, et PD-tasemed on alla 100 pC ja IR-väärtused ületavad 1000 MΩ. Dokumenteerige tulemused uuendatud paneeli uue elutsükli baastasemena.
Selle seitsmeastmelise protsessi järgimine muudab lisaseadmete uuendamise reaktiivsest hooldusülesandest proaktiivseks elutsükli haldamiseks - mis on täielikult kooskõlas IEC standardite ja tööstusettevõtete ohutusnõuetega.
Kokkuvõte
Äärmuslikud tööstuskeskkonnad nõuavad õhkisolatsiooniga jaotusseadmete lisaseadmetelt rohkem, kui standardsed IEC katsetingimused ette näevad. Termiline koormus, keemiline saastumine, juhtiv tolm ja mehaaniline vibratsioon lühendavad lisaseadmete elutsüklit ja vähendavad töötajate ja tootmisvahendite kaitseks vajalikke ohutusmarginaale. Kõige usaldusväärsem strateegia paneelide terviklikkuse säilitamiseks ilma täieliku jaotusseadme väljavahetamiseta on struktureeritud, IEC-suunaline uuendamisprotsess, mis on suunatud õigetele komponentidele, õigete spetsifikatsioonidega ja paneeli elutsükli õiges punktis.
Bepto Electricu AIS-i lisaseadmete uuendamise lahendused on mõeldud kõige nõudlikumate tööstuskeskkondade jaoks, mida toetab täielik IEC standardite dokumentatsioon ja elutsükli tugi alates spetsifikatsioonist kuni kasutuselevõtmiseni.
Korduma kippuvad küsimused paneelide lisaseadmete täiendamise kohta ekstreemsetes keskkondades
K: Kuidas ma tean, millal vajavad tööstusliku tehase paneelide tarvikud pigem uuendamist kui tavapärast hooldust?
A: uuendamine on näidustatud, kui PD-tasemed ületavad 100 pC, isolatsioonitakistus langeb alla 500 MΩ või kui soojuskujutis näitab polümeersete tarvikute temperatuurianomaaliaid tavalise koormuse korral.
K: Milline IEC-standard reguleerib õhksuletavate jaotusseadmete paneelide lisaseadmete uuendamise nõudeid?
V: IEC 62271-200 reguleerib vahelduvvoolu metallkattega jaotusseadmete toimivust, sealhulgas lisaseadmete nõudeid. IEC 60664-1 määratleb reostusastme klassifikatsiooni, mis määrab kindlaks täiustatud roomamiskauguse spetsifikatsioonid.
K: Kas ajakohastatud lisaseadmed võivad pikendada vananeva paneeli elutsüklit ilma peamist jaotusseadet välja vahetamata?
V: Jah. Sihtotstarbelised lisaseadmete uuendused taastavad IEC-le vastavad isolatsioonimarginaalid ja võivad pikendada paneelide kasutusiga 10-15 aasta võrra, kui need teostatakse enne esmase isolatsiooni rikke tekkimist.
K: Millisele CTI- ja soojusklassile peaksid ajakohastatud vooluahela tugiisolaatorid vastama terasetehase keskkonnas?
A: Terasetehase keskkonnas on nõutav vähemalt CTI grupp I (≥ 600 vastavalt IEC 60112) ja termiline klass F (155°C) või klass H (180°C), et taluda kombineeritud termilist ja juhtivale saastumisstressile.
K: Kui kaua kestab tööstusettevõttes tavaliselt plaaniline paneelide lisaseadmete uuendamise katkestus?
V: Standardse õhksoojustatud paneeli täielik täiendav uuendamine nõuab tavaliselt 4-8 tundi planeeritud tööseisakut, sõltuvalt paneeli suurusest, vahetatud komponentide arvust ja juurdepääsutingimustest.
-
“Osaline tühjendamine”,
https://en.wikipedia.org/wiki/Partial_discharge. Selgitab kõrgepinge isolatsioonisüsteemide hiiliva lagunemise mehhanismi aja jooksul. Tõendite roll: mehhanism; Allikatüüp: teadusuuringud. Toetab: Kinnitab, et rikutud isolatsioon tekitab enne täielikku lagunemist osalise tühjenemise ja pinna jälgimise. ↩ -
“Elektriisolatsioonimaterjalid”,
https://www.nema.org/standards/view/electrical-insulating-materials. Tööstuse suunised elektriliste sõlmede termilise sobimatuse kohta. Tõendusmaterjali roll: mehhanism; Allikatüüp: tööstus. Toetab: Kinnitab, et metalli ja polümeeri erinev paisumise kiirus põhjustab progresseeruvat mehaanilist pinget. ↩ -
“IEC 62271-200 väljaanne 3.0”,
https://webstore.iec.ch/publication/6059. Määratleb standardsed keskkonnatemperatuuri piirväärtused kõrgepinge lülitusseadmete katsetamiseks. Tõendite roll: statistika; Allikatüüp: standard. Toetab: Kinnitab, et standardsed tüübikatsetused piiravad ümbritseva keskkonna temperatuuripiirid 40 °C juures. ↩ -
“IEC 60664-1 väljaanne 3.0”,
https://webstore.iec.ch/publication/2744. Määratleb parameetrid keskkonnareostuse mõju hindamiseks elektrilisele hiilimisele. Tõendusmaterjali roll: general_support; Allikatüüp: standard. Toetab: Juhendab reaalse keskkonnakoha tegurite alusel reostusastmete klassifikatsioonide määramist. ↩
