הסיכון הנסתר שב הצטברות אבק על מבודדים

מבוא

בחדר מתגי מתח בינוני במפעלים תעשייתיים — מפעלי מלט, מפעלי פלדה, מפעלי עיבוד כימי, מתקני כרייה — האבק אינו מהווה בעיה של ניקיון. זהו סיכון חשמלי ממשי המצטבר על משטחי המבודדים של מתגי AIS בכל שעת פעולה, ומפחית בהדרגה את היעילות מרחק זחילה¹ המפריד בין מוליכים חיים למארזים המוארקרים, ומוביל לאירוע של פריצת בידוד שהמקורי IEC 62271-200² מפרט תכנון שלא נלקח בחשבון מעולם, משום שהוא התבסס על ההנחה שמשטחי המבודדים נקיים. המבודד בלוח מיתוג מבודד באוויר מתוכנן עם מרחק זחילה המחושב עבור רמת זיהום מוגדרת — אך חישוב זה מניח שמשטח המבודד נשאר ברמת הזיהום שנקבעה בתכנון, ולא ברמת הזיהום המצטברת לאחר 18 חודשים של הצטברות אבק בלתי מבוקרת באולם טחינת מלט או בתחנת משנה לטיפול בפחם. הסיכון הסמוי שבצבירת אבק על מבודדי מתקני מיתוג AIS הוא ששכבת הזיהום אינה פוגעת בביצועי הבידוד באופן ליניארי וצפוי — אלא פוגעת בהם באופן קטסטרופלי ופתאומי, כאשר השילוב של אבק מוליך שהצטבר, לחות פני השטח הנובעת מתנודות לחות, והמעבר הבא או מתח יתר זמני יוצרים נתיב זליגה על פני השטח שמגשר על מרחק הזחילה המלא תוך אלפיות שנייה ויוצר פריצת מתח בין פאזה לאדמה, שהמארז של מתקן המיתוג לא תוכנן להכיל ללא שחרור קשת. מהנדסי חשמל במפעלים תעשייתיים, מנהלי תחזוקה ומנהלי בטיחות האחראים על מתקני מיתוג AIS במתח בינוני בסביבות מזוהמות, מדריך זה מספק ניתוח מקיף של מנגנוני הכשל, פרוטוקול אבחון לזיהוי הידרדרות בבידוד הנגרמת מזיהום עוד בטרם תתרחש תקלה, וכן נהלי תחזוקה לשחזור מרחק הזחילה של המבודד בהתאם למפרט התכנון.

תוכן העניינים

• כיצד הצטברות אבק על מבודדי מתקני מיתוג AIS מצמצמת את מרחק הזחילה היעיל ומובילה להיווצרות זרם זחילה על פני השטח?
• מהן דרגות חומרת הזיהום וכיצד סביבות מפעלים תעשייתיים מאיצות את השחיקה של מבודדים במתקני מיתוג מתח בינוני?
• כיצד לאבחן התדרדרות בבידוד הנגרמת מאבק במתקני מיתוג AIS לפני שמתרחש קשת חשמלית?
• אילו אמצעי תחזוקה ותכנון משחזרים ומגנים על ביצועי מבודדי מתגי AIS בסביבות מפעלים תעשייתיים?

כיצד הצטברות אבק על מבודדי מתקני מיתוג AIS מצמצמת את מרחק הזחילה היעיל ומובילה להיווצרות זרם זחילה על פני השטח?

המבודד בלוח מיתוג מבודד באוויר ממלא תפקיד קריטי אחד: שמירה על בידוד חשמלי בין מוליך תחת מתח בינוני לבין מארז הלוח המוארק, בכל תנאי ההפעלה — עומס רגיל, תנודות מיתוג ומתח יתר זמני. תפקיד זה תלוי כולו בשלמות משטח המבודד — משטח שהצטברות אבק פוגעת בו באמצעות מנגנון בן שלושה שלבים, שאינו נראה בבדיקה ויזואלית שגרתית עד שהשלב השלישי גורם ל"פלאשובר".

שלב 1: שקיעת אבק יבש — צמצום גיאומטריית מרחק הזחילה

חלקיקי אבק שהצטברו על פני שטח מבודד אינם מוליכים זרם באופן מיידי — לאבק יבש יש התנגדות נפחית של 10⁶–10¹⁰ Ω·m, בהתאם להרכבו, והיא אינה מספיקה ליצירת נתיב מוליך ברמות מתח בינוניות. ההשפעה העיקרית של הצטברות אבק יבש היא גיאומטרית: שכבת האבק ממלאת את פרופיל גג המבודד — הגיאומטריה של המשטח הגלי או המחורץ המספקת את נתיב הזחילה המורחב — ומצמצמת את מרחק הזחילה היעיל מהערך התכנוני למרחק הקו הישר על פני המשטח המזוהם.

צמצום מרחק הזחילה הודות למילוי באבק:

$L_{effective} = L_{design} – \Delta L_{dust}$

איפה $L_{תכנון}$ הוא מרחק הזחילה התכנוני (מ"מ) ו- $\Delta L_{אבק}$ הוא מרחק הזחילה שאבד עקב מילוי אבק בפרופיל המרווח (מ"מ). עבור מבודד 12 קילו-וולט עם מרחק זחילה מתוכנן של 200 מ"מ, כאשר מילוי האבק מקטין את עומק המרווח היעיל ב-60%:

$L_{effective} = 200 – (200 × 0.6 × 0.4) = 200 – 48 = 152 מ"מ$

מרחק הזחילה היעיל צומצם מ-200 מ"מ ל-152 מ"מ — ירידה של 24% — בעוד שמשטח המבודד נראה שלם לעין והלוח ממשיך לפעול ללא התראה.

שלב 2: הפעלת לחות — היווצרות שכבת פני שטח מוליכה

המעבר מהצטברות אבק פסיבית לאיום פעיל על הבידוד מתרחש כאשר שכבת האבק סופגת לחות — כתוצאה מתנודות בלחות הסביבה, מעיבוי בעת ירידת הטמפרטורה או מחדירת אדי תהליך. הלחות ממיסה את המרכיבים היוניים המסיסים שבאבק — תרכובות סידן באבק מלט, תרכובות סולפט באבק פחם, תרכובות כלוריד באבק ממפעלים כימיים — ויוצרת שכבת אלקטרוליט מוליכה על פני שטח המבודד.

מוליכות פני השטח של שכבת האבק המופעלת:

$\sigma_{surface} = \frac{I_{leakage}}{U_{applied} \times \frac{w_{path}}{L_{effective}}}$

איפה $I_{דליפה}$ הוא זרם הדליפה הנמדד (A),$U_{יישומי}$ הוא המתח המופעל (V),$w_{path}$ הוא רוחב השביל (מ'), ו- $L_{אפקטיבי}$ הוא מרחק הזחילה האפקטיבי (מ'). ערכי מוליכות פני השטח העולים על 10⁻⁴ S (השווים לזרם זחילה ספציפי העולה על 1 mA/kV) מצביעים על רמות זיהום המתקרבות לסף ההתפרצות החשמלית באירוע מתח-יתר הבא.

שלב 3: היווצרות רצועה יבשה והיווצרות קשת על פני השטח

כאשר זרם זליגה עובר בשכבת פני השטח המוליכה, חימום התנגדותי מייבש את הקטעים בעלי ההתנגדות הגבוהה ביותר בשכבת הזיהום — ובכך נוצרים פסים יבשים המפריעים למסלול זרם הזליגה. מתח הקו המלא מופיע על פני הפס היבש — מרווח של כמה מילימטרים — וגורם ל- פריקה חלקית³ המחבר בין רצועת היובש ומשיב את מסלול זרם הדליפה. מחזור הקשת ברצועת היובש חוזר על עצמו בעוצמה הולכת וגוברת, עד שקשת מתמשכת מגשרת על כל מרחק הזחילה:

• אנרגית פריקה חלקית למחזור: 1–10 mJ — גורם לפיחוי פני השטח של המבודד, ובכך מפחית באופן קבוע את ההתנגדות הסגולית של פני השטח
• קצב התפשטות המעקב אחר פני השטח: 1–5 מ"מ לשעה בתנאי זיהום ולחות מתמשכים
• גורם להצתה פתאומית: מתח יתר חולף או זמני המוטל על פני השטח הפגומים של המבודד — מתח השיא עולה על מתח ההבזק המופחת של המשטח המזוהם

מקרה של לקוח: מנהל תחזוקה במפעל מלט במחוז חביי, סין, פנה לחברת Bepto לאחר שפריצת מתח בין פאזה לאדמה הרסה את לוח הכניסה של מערך מתגי AIS ב-10 קילוואט, המשרת את מערכת ההנעה של טחנת הגלם. בדיקה שנערכה לאחר התקרית גילתה כי משטחי המבודדים בכל ששת הלוחות של המערכת היו מצופים בשכבת אבק מלט בעובי 3–5 מ"מ — מערכת האוורור בחדר המיתוג לא פעלה במשך ארבעה חודשים עקב תקלה במנוע המאוורר, שתיקונה לא הועמד בראש סדר העדיפויות. הפריצה החשמלית התרחשה במהלך רצף ההפעלה הבוקר, כאשר הלחות הסביבתית הייתה 87% — הפעלת הלחות של שכבת אבק המלט הפחיתה את מתח הפריצה החשמלית האפקטיבי של המבודד מתחת לשיא המעבר המיתוגי שנוצר על ידי התנעת מנוע טחנת הגלם. לוח הכניסה ההרוס נדרש להחלפה מלאה בעלות של 380,000 ין; טחנת הגלם הייתה מושבתת למשך 9 ימים.

מהן דרגות חומרת הזיהום וכיצד סביבות מפעלים תעשייתיים מאיצות את השחיקה של מבודדים במתקני מיתוג מתח בינוני?

IEC 60815-1⁴ מגדיר ארבע דרגות חומרת זיהום לצורך בחירת מבודדים — וכן את מרחק הזחילה המינימלי הנדרש בכל דרגה עבור יישומים במתח בינוני. בסביבות של מפעלים תעשייתיים חורגות באופן שגרתי מההנחות לגבי חומרת הזיהום המשמשות בבחירת מבודדים למתקני מיתוג AIS סטנדרטיים.

IEC 60815-1 סיווג חומרת הזיהום

שיעור בנושא זיהום	תיאור הסביבה	מרחק זחילה ספציפי מינימלי (מ"מ/קילו-וולט)	יישום תעשייתי טיפוסי
SPS A (קל)	פעילות תעשייתית מועטה — ללא אבק מוליך	27.8 מ"מ/קילו-וולט	תחנת משנה פנימית נקייה
SPS B (בינוני)	תעשייה בינונית — עיבוי מדי פעם	31.9 מ"מ/קילו-וולט	מפעל לייצור קל
SPS C (כבד)	תנאי תעשייה קשים — אבק מוליך, עיבוי תכוף	36.9 מ"מ/קילו-וולט	מלט, כימיקלים, עיבוד מזון
SPS D (כבד מאוד)	תנאים קיצוניים — אבק מוליך + ערפל מלח או אדי כימיקלים	44.4 מ"מ/קילו-וולט	מפעל כימי בחוף, כרייה, מפעל פלדה

לוח מיתוג AIS של 12 קילוואט:

• SPS מרחק זחילה מינימלי: $27.8 × 12 = 334 מ"מ$
• מרחק זחילה מינימלי לפי תקן SPS D: $44.4 × 12 = 533 מ"מ$

לוח המותאם לדרישות SPS A, עם מרחק זחילה של 334 מ"מ, המותקן בסביבה מסוג SPS D (הדורשת 533 מ"מ), סובל מחוסר במרחק הזחילה של 37% כבר מהיום הראשון — לפני שהצטבר אבק.

מאפייני אבק במפעלים תעשייתיים המאיצים את השחיקה של חומרי בידוד

סוגי אבק תעשייתי שונים מציגים רמות סיכון שונות לזיהום, בהתאם למוליכות היונית שלהם כאשר הם מופעלים על ידי לחות:

• אבק מלט (CaO, Ca(OH)₂): אלקליניות גבוהה — pH פני השטח 12–13 כאשר החומר מופעל על ידי לחות; אלקטרוליט בעל מוליכות גבוהה; מוליכות ספציפית 500–2,000 μS/cm
• אבק פחם (פחמן + תרכובות גופרית): חלקיקי פחמן מוליכים מספקים נתיב הולכה ישיר לאלקטרונים, שאינו תלוי בלחות; ההתנגדות הסגולית של פני השטח היא 10²–10⁴ Ω·m — בסדר גודל נמוך בהרבה מזה של פני שטח מבודד נקי
• אבק ממפעלי כימיקלים (תרכובות כלוריד וסולפט): יוני כלוריד הם המזהם האגרסיבי ביותר במבודדים — הם היגרוסקופיים בלחות יחסית של מעל 35%, ויוצרים שכבה מוליכה ברמות לחות נמוכות יותר בהשוואה לסוגי אבק אחרים
• אבק מלטוש מתכת (חלקיקי ברזל ואלומיניום): חלקיקים מתכתיים מוליכים מגשרים על פערים מיקרוסקופיים בשכבת הזיהום — ההתנגדות הסגולית של המשטח מתקרבת להתנגדות הסגולית של המתכת במצב צבירה מוצק כאשר צפיפות ההשקעה גבוהה

גורמים סביבתיים המגבירים את הסיכון לזיהום מאבק

• מחזורי לחות: תחנות משנה הסמוכות לאזורי ייצור שבהם יש שימוש בקיטור או באדי מים — מחזורי העיבוי היומיים גורמים לזיהום חוזר ונשנה מאבק
• אוורור לקוי: בחדרי מיתוג שבהם האוורור חסום או מקולקל, ריכוז האבק מצטבר ללא דילול — קצב ההשקעה גבוה פי 3–5 בהשוואה לחדרים מאווררים
• הפרש הטמפרטורות: חדרי המיתוג קרירים יותר מאזורי הייצור הסמוכים — אוויר חם ולח הנכנס לחדר המיתוג מתעבה על משטחי הבידוד הקרירים יותר, וגורם לאבק שהצטבר להתעורר

כיצד לאבחן התדרדרות בבידוד הנגרמת מאבק במתקני מיתוג AIS לפני שמתרחש קשת חשמלית?

ניתן לאתר את התדרדרות הבידוד הנגרמת מאבק במתקני מיתוג AIS בכל שלב של התקדמותה — אך רק אם כלי האבחון מותאמים לשלב הכשל הנבדק. בדיקת התנגדות בידוד אחת המתבצעת מדי שנה במהלך הפסקת חשמל מתוכננת אינה מזהה את התדרדרות בשלב 2 ובשלב 3, המתפתחת בין הפסקות חשמל תחת הצטברות אבק מתמשכת.

כלי אבחון 1: ניטור זרם זליגה (רציף — תחת מתח)

מדידת זרם זליגה על פני השטח במבודדי מתקני מיתוג AIS מספקת אינדיקציה בזמן אמת לחומרת הזיהום, ללא צורך בניתוק מתח:

סף הפעולה של זרם זליגה:

רמת זרם זליגה	סטטוס הזיהום	פעולה נדרשת
פחות מ-0.5 mA	נקי — מקביל ל-SPS A	מרווח ניטור רגיל
0.5–1.0 מילי-אמפר	בינוני — גבול SPS B/C	להגדיל את תדירות הבדיקות
1.0–3.0 מילי-אמפר	כבד — גבול SPS C/D	קבעו מועד לניקוי בתוך 30 יום
> 3.0 מילי-אמפר	קריטי — סכנת התלקחות פתאומית	יש לנתק את החשמל ולנקות מיד

כלי אבחון 2: זיהוי פריקה חלקית באמצעות אולטרסאונד (במצב פעיל)

ניצוצות חשמליים בין רצועות יבשות על משטחי מבודדים מזוהמים מייצרים פליטות קוליות בטווח של 20–100 קילוהרץ — הניתנות לזיהוי דרך קירות מארז לוח ה-AIS באמצעות גלאי קול אווירי, ללא צורך בפתיחת הלוח:

• סף הזיהוי: אותות העולים ב-6 dB על רעש הרקע במיקום מסוים בלוח מצביעים על פריקה חלקית פעילה
• לוקליזציה: יש לבדוק את החלק החיצוני של הלוח באופן שיטתי במרווחים של 100 מ"מ — המיקום שבו נמדד אות השיא מצביע על מיקום המבודד הפגום
• סיווג דחיפות: אותות העולים ב-20 dB על הרקע מצביעים על קשת חשמלית מתמשכת ברצועה היבשה — יש לנתק את הזרם ולבצע בדיקה מיידית

כלי אבחון 3: תרמוגרפיה אינפרא-אדומה (במצב פעיל — לוח פתוח)

חימום התנגדותי הנובע מזרם זליגה העוברת דרך משטח המבודד המזוהם יוצר חתימה תרמית הניתנת לזיהוי באמצעות תרמוגרפיה אינפרא-אדומה במהלך גישה לחלון הבדיקה של הלוח:

• מפרט מצלמת תרמית: רזולוציה מינימלית של 320×240 פיקסלים; רגישות של ≤ 0.1°C; מקדם פליטה מכויל עבור שרף אפוקסי (0.93) או פורצלן (0.90)
• סף הפעולה: עלייה בטמפרטורה של יותר מ-10°C ביחס למשטח מבודד נקי סמוך, בעומס זרם מקביל, מעידה על מסלול זרם זליגה משמעותי
• הגבלה: התרמוגרפיה מזהה התדרדרות בשלב 2 ובשלב 3 — הצטברות אבק יבש (שלב 1) אינה מייצרת חתימה תרמית עד להתעוררות הלחות

כלי אבחון 4: מדידת התנגדות בידוד (במצב מנותק)

מדידת מגה-אוהם ב-2.5 קילו-וולט זרם ישר (למערכות של 12 קילו-וולט) או ב-5 קילו-וולט זרם ישר (למערכות של 24 קילו-וולט ומעלה) במהלך הפסקת חשמל מתוכננת:

$R_{בידוד} = \frac{U_{בדיקה}}{I_{זליגה_DC}}$

קריטריוני קבלה:

• ערך בסיס חדש למבודד: > 1,000 MΩ במתח הבדיקה
• סף לפעולת תחזוקה: < 100 MΩ — יש לתאם ניקוי לפני ההפעלה הבאה
• סף להחלפה מיידית: < 10 MΩ — פיחון על פני השטח של המבודד מעיד על נזק בלתי הפיך כתוצאה מהיווצרות מסלולים חשמליים

לוח זמנים לאבחון מתקני מיתוג AIS במפעלים תעשייתיים

שיטת אבחון	מרווח	מצב	עדיפות
זיהוי PD באמצעות אולטרסאונד	חודשי	כל החלקים החיצוניים של הלוח — מחוברים לחשמל	סטנדרטי
תרמוגרפיה אינפרא-אדומה	מדי שלושה חודשים	חלון בדיקה פתוח — עומס של 40% ומעלה	סטנדרטי
בדיקת זרם זליגה	מדי חצי שנה	Energized — מד זרם עם תפס לחיבור להארקה	סטנדרטי
התנגדות בידוד	כל הפסקת חשמל מתוכננת	מנותק מחשמל — כל המבודדים	מתוכנן
בדיקה ויזואלית של אבק	חודשי	פנים הפאנל — שימו לב לעומק האבק על גגות הבידוד	סטנדרטי

מקרה של לקוח נוסף: קצין בטיחות במסוף לטיפול בפחם בשנדונג, סין, פנה לחברת Bepto לאחר שמבקר הביטוח של המתקן סימן את מתקן המיתוג AIS בהספק 6 קילו-וולט, המשרת את מנועי המסועים, כסיכון בטיחותי — המבקר הבחין בהצטברות אבק פחם גלויה לעין על משטחי המבודדים מבעד לחלונות הבדיקה של הלוח במהלך ביקור שגרתי באתר. צוות התמיכה הטכנית של Bepto סיפק ייעוץ לאבחון מרחוק — צוות החשמל באתר ביצע סריקת PD אולטראסונית על כל 14 הלוחות וזיהה אותות פריקה חלקית פעילים מעל 15 dB בשלושה לוחות. שלושת הלוחות המושפעים נותקו מהחשמל במהלך חלון תחזוקה מתוכנן, המבודדים נוקו באוויר דחוס יבש ולאחר מכן נמחקו באלכוהול איזופרופיל, ו ציפוי סיליקון RTV⁵ הוחל על כל משטחי המבודדים. מדידות התנגדות הבידוד שבוצעו לאחר התחזוקה אישרו כי כל המבודדים עומדים בדרישה של מעל 800 MΩ. לא התרחשו אירועי פריצת מתח ב-30 החודשים שחלפו מאז הטיפול.

אילו אמצעי תחזוקה ותכנון משחזרים ומגנים על ביצועי מבודדי מתגי AIS בסביבות מפעלים תעשייתיים?

תחזוקה מתקנת: נוהל ניקוי מבודדים

כאשר זיהום במבודד מאושר באמצעות בדיקות אבחון, נוהל הניקוי הבא מחזיר את ההתנגדות השטחית של המבודד למפרט התכנון במהלך חלון תחזוקה שבו המערכת מנותקת מהחשמל:

שלב 1: ניקוי יבש (זיהום בדרגה 1 — אבק יבש בלבד)

• ניפוח באוויר דחוס בלחץ של 0.3–0.5 MPa — זרימת אוויר ישירה לאורך קווי המתאר של גג המבודד
• מברשת רכה עם זיפים טבעיים להסרת חומר המילוי מפרופיל הגג — לעולם לא להשתמש בזיפים סינתטיים (הגורמים להיווצרות מטען סטטי)
• שאיבת אבק שהתרופף — מניעת הצטברותו מחדש על מבודדים סמוכים
• אין להשתמש במים או בממס על אבק יבש — הפעלת תרכובות יוניות שיוריות על ידי לחות מחמירה את רמת הזיהום

שלב 2: ניקוי רטוב (זיהום בדרגה 2 — שכבת אבק המופעלת על ידי לחות)

• ניגוב באלכוהול איזופרופיל (IPA) באמצעות מטלית נטולת מוך — מפרק את שכבת הזיהום היוני מבלי להשאיר שאריות מוליכות
• לאחר מכן, יש לנגב בעזרת מטלית נקייה ויבשה — להסיר את ה-IPA ואת שאריות הזיהום המומסות
• יש להמתין לייבוש מלא של המשטח לפני חיבור מחדש לחשמל — לפחות שעתיים בטמפרטורת סביבה של מעל 20°C

שלב 3: בדיקת התנגדות הבידוד לאחר הניקוי

• בדיקת מגה-אוהם במתח בדיקה נקוב — יש לוודא שהערך עולה על 100 MΩ לפני חיבור מחדש לחשמל
• אם התנגדות הבידוד נשארת נמוכה מ-100 MΩ לאחר הניקוי — קיימת פחמת על פני המבודד כתוצאה מנזק כתוצאה מ"עקבות חשמליים"; יש להחליף את המבודד לפני חיבור מחדש לחשמל

הגנה מונעת: יישום ציפוי סיליקון RTV

ציפוי סיליקון מסוג RTV (Room Temperature Vulcanizing) המוחל על משטחי מבודדים נקיים מספק הגנה הידרופובית המונעת הפעלה של משקעי אבק עתידיים על ידי לחות:

• מנגנון: משטח הסיליקון ההידרופובי גורם למים להתגלגל בטיפות במקום ליצור שכבה מוליכה רציפה — דבר המונע הפעלה על ידי לחות בשלב 2, אפילו בתנאים של הצטברות אבק רבה
• יישום: יש למרוח באמצעות ריסוס או מברשת על משטח מבודד נקי ויבש — עובי שכבה יבשה של 0.3–0.5 מ"מ
• אורך חיי השירות: 3–5 שנים בסביבות SPS C; 2–3 שנים בסביבות SPS D — יש למרוח מחדש כאשר זווית המגע עם המים יורדת מתחת ל-90°
• תאימות: יש לוודא את תאימות ציפוי ה-RTV לחומר הבסיס של המבודד (שרף אפוקסי או פורצלן) לפני היישום

אמצעי תכנון למפרטי מתקני מיתוג AIS חדשים במפעלים תעשייתיים

מדד עיצוב	בקשה	יתרון
ציין את מרחק הזחילה של SPS C או SPS D	כל מתקני החשמל של מפעלים תעשייתיים	מבטל את הגירעון בזרם הזחילה כבר מהיום הראשון
יש לציין דירוג אטימות מינימלי של IP54	מפעל מלט, פחם, כימיקלים	מפחית את קצב חדירת האבק ב-60–80%
ציינו תנורי חימום נגד עיבוי	כל מתקני המפעלים התעשייתיים	מונע הפעלה של לחות כתוצאה משינויי לחות
ציינו אטמי כניסת כבלים אטומים	תאי כבלים עם כניסה תחתונה	מונע חדירת אבק דרך פתח הכבלים
ציין אוורור בלחץ חיובי	תכנון חדר מתקני חשמל	שומר על לחץ אוויר נקי — מונע חדירת אבק

טעויות תחזוקה נפוצות המאיצות את בלאי המבודדים

• שגיאה 1 — ניקוי באוויר דחוס ללא יניקה: ניפוח אבק ממבודד אחד גורם להצטברותו על המבודדים הסמוכים — רמת הזיהום הכוללת נותרת ללא שינוי; רק שאיבה באמצעות ואקום מסירה את האבק מהלוח
• שגיאה 2 — שטיפת מבודדים תחת מתח במים: שטיפת מבודדים חיים במים בסביבות תעשייתיות יוצרת נתיב מוליך זמני על פני השטח במתח מלא של המערכת — סיכון לניתוק חשמלי במהלך פעולת הניקוי עצמה
• שגיאה 3 — מריחת ציפוי RTV על משטח מזוהם: ציפוי RTV המוחל ללא ניקוי מקדים אוטם את שכבת הזיהום על פני שטח המבודד — דבר המאיץ את היווצרות השריטות מתחת לציפוי במקום למנוע אותן
• שגיאה 4 — תדירות הניקוי השנתית בסביבות SPS D: ניקוי שנתי בסביבות תעשייתיות כבדות מאפשר הצטברות אבק בלתי מבוקרת במשך 12 חודשים — התדרדרות בדרגה 2 ובדרגה 3 מתפתחת תוך 3–6 חודשים בתנאי SPS D; יש לבצע ניקוי רבעוני לפחות

סיכום

הצטברות אבק על מבודדי מתקני מיתוג AIS בסביבות מפעלים תעשייתיים היא תהליך דטרמיניסטי של כשל בבידוד — ולא אירוע אקראי — המתקדם מהפחתת מרחק הזחילה הגיאומטרי, דרך מוליכות פני השטח המופעלת על ידי לחות, ועד להיווצרות קשת חשמלית ברצועה יבשה ופריצת מתח, על ציר זמן הנקבע על ידי קצב הצטברות האבק, המוליכות היונית של האבק ותדירות מחזורי הלחות בסביבת ההתקנה. ניתן לאתר כל שלב בהתקדמות זו לפני התפרצות הברק — באמצעות סריקת פריקה חלקית באמצעות אולטרה-סאונד, תרמוגרפיה אינפרא-אדומה, ניטור זרם זליגה ומדידת התנגדות בידוד — וכל שלב ניתן לתיקון באמצעות ניקוי נכון וציפוי RTV לפני שהפיח על פני השטח הופך את הנזק לקבוע. יש לקבוע את מרחק הזחילה המתאים לדרגת חומרת הזיהום לפי תקן IEC 60815-1 עבור סביבת ההתקנה לפני הרכישה, לבצע סריקת PD אולטראסונית חודשית ובדיקה תרמוגרפית רבעונית על כל לוח מתגים AIS במתקנים תעשייתיים, לבצע ניקוי מבודדים באמצעות יניקה ואלוף-הידרוקסיל (IPA) בכל הפסקת חשמל מתוכננת, והחילו ציפוי סיליקון RTV לאחר כל מחזור ניקוי — מכיוון שתוכנית התחזוקה בעלות של 28,000 ין המונעת התלקחות במבודד היא ההשקעה שתמנע את החלפת הלוח בעלות של 380,000 ין, את השבתת הייצור למשך 9 ימים ואת תאונת הבטיחות שהצטברות האבק על משטח מבודד שאינו מנוטר תביא בסופו של דבר ובאופן בלתי נמנע.

שאלות נפוצות בנושא הצטברות אבק במבודדי מתקני מיתוג AIS ובטיחות

1. מדידה מדויקת של הדרך הקצרה ביותר לאורך פני השטח של חומר מבודד בין שני חלקים מוליכים. ↩

2. דרישות תכנון ובטיחות מקיפות למתקני מיתוג ובקרה במתח גבוה. ↩

3. פריקת חשמל מקומית, המגשרת רק באופן חלקי על הבידוד בין המוליכים, ומעידה על כשל בבידוד. ↩

4. בחירה ותכנון מידות של מבודדי מתח גבוה המיועדים לשימוש בסביבות מזוהמות. ↩

5. הגנה הידרופובית מתקדמת המשמשת למניעת זליגת זרם על פני השטח, המופעלת על ידי לחות, במבודדים מזוהמים. ↩