ความเสี่ยงที่ซ่อนอยู่ของการระบายอากาศที่ไม่ดีในตู้สวิตช์

บทนำ

การเกิดความร้อนสูงเกินไปภายในตู้ควบคุมแรงดันไฟฟ้าต่ำถึงปานกลาง (LBS) ที่ติดตั้งภายในอาคารมักไม่แสดงอาการเตือนด้วยสัญญาณเตือนหรือสัญญาณเตือนที่มองเห็นได้ การเกิดความร้อนสูงจะสะสมอย่างเงียบๆ ผ่านระยะเวลาหลายสัปดาห์หรือหลายเดือนของการระบายความร้อนที่ไม่เพียงพอ ซึ่งจะทำให้ฉนวนกันความร้อนเสื่อมสภาพลงอย่างค่อยเป็นค่อยไป ทำให้การออกซิเดชันของจุดสัมผัสเร่งตัวขึ้น และลดความแข็งแรงทางไฟฟ้าของช่องว่างอากาศที่แยกตัวนำไฟฟ้าที่มีกระแสไฟฟ้าจากโครงสร้างของตู้ควบคุม เมื่อความล้มเหลวทางความร้อนปรากฏให้เห็นได้ชัดเจนแล้ว ความเสียหายต่อระบบฉนวนกันความร้อน ข้อต่อบัสบาร์ และชิ้นส่วนการตัดไฟอาร์คก็รุนแรงมากแล้ว.

ความเสี่ยงที่ซ่อนอยู่ของการระบายอากาศที่ไม่ดีในตู้ LBS ภายในอาคารไม่ใช่เพียงแค่การเพิ่มอุณหภูมิเท่านั้น — แต่เป็นการปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างความเครียดจากความร้อน การเสื่อมสภาพของฉนวน และการเพิ่มขึ้นของความต้านทานการสัมผัส ซึ่งกัดกร่อนความน่าเชื่อถือของชุดสวิตช์ทั้งหมดอย่างเป็นระบบเมื่อเวลาผ่านไป โดยไม่กระตุ้นระบบป้องกันหรือการตรวจสอบใดๆ จนกว่าจะถึงจุดวิกฤตของความล้มเหลว.

สำหรับวิศวกรไฟฟ้าโรงงานอุตสาหกรรมและผู้จัดการฝ่ายบำรุงรักษาที่ทำการแก้ไขปัญหาการล้มเหลวของระบบไฟฟ้าแรงดันต่ำ (LBS) ที่ไม่สามารถอธิบายได้ การเสื่อมสภาพของฉนวนก่อนกำหนด หรือการเกิดความร้อนสูงเกินไปที่จุดสัมผัสอย่างต่อเนื่อง ความเพียงพอของการระบายอากาศเป็นจุดเริ่มต้นในการวินิจฉัยที่มักถูกมองข้ามมากที่สุด บทความนี้มอบกรอบการวิศวกรรมสำหรับการระบุ การวัดปริมาณ และการแก้ไขข้อบกพร่องของการระบายอากาศในระบบ LBS ที่ติดตั้งภายในอาคาร.

สารบัญ

• อะไรที่ทำให้เกิดความร้อนภายในตู้เก็บอุปกรณ์ LBS ในอาคาร และมันสะสมอยู่ที่ไหน?
• การระบายอากาศที่ไม่ดีทำให้ความน่าเชื่อถือของระบบ LBS ภายในอาคารเสื่อมลงอย่างต่อเนื่องได้อย่างไร?
• วิธีการประเมินและแก้ไขข้อบกพร่องของระบบระบายอากาศในโรงงานอุตสาหกรรมที่มีการติดตั้งระบบ LBS
• ขั้นตอนแก้ไขปัญหาใดที่สามารถระบุความร้อนสูงเกินที่เกิดจากระบบระบายอากาศก่อนเกิดความเสียหาย?

อะไรที่ทำให้เกิดความร้อนภายในตู้เก็บอุปกรณ์ LBS ในอาคาร และมันสะสมอยู่ที่ไหน?

การเข้าใจว่าความร้อนเกิดขึ้นจากที่ไหนภายในตู้ LBS ในอาคาร — และเหตุใดบางโซนจึงสะสมพลังงานความร้อนมากกว่าโซนอื่น ๆ อย่างไม่สมส่วน — เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการวินิจฉัยปัญหาการระบายอากาศอย่างถูกต้อง การเกิดความร้อนใน LBS ภายในอาคารไม่สม่ำเสมอ และตำแหน่งที่มีความเครียดความร้อนสูงสุดไม่ได้อยู่ในที่ที่สัญชาตญาณบอกเสมอไป.

แหล่งความร้อนหลักในชุดประกอบ LBS ภายในอาคาร

การสูญเสียแบบต้านทานที่จุดสัมผัสที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน เป็นแหล่งความร้อนหลักภายใต้สภาวะโหลดปกติ ทุกจุดสัมผัสในเส้นทางกระแสไฟฟ้า — จุดสัมผัสหลัก, ข้อต่อบัสบาร์ที่ขันน็อต, คลิปหนีบปลายสายเคเบิล และจุดสัมผัสฟิวส์ — จะสร้างความร้อนตามสัดส่วนของ I²R โดยที่ R คือ ความต้านทานการสัมผัส¹ ที่อินเทอร์เฟซนั้น ในระบบ LBS ที่ติดตั้งและบำรุงรักษาอย่างถูกต้องและรองรับกระแสไฟฟ้าตามค่าที่กำหนดไว้ การสูญเสียเหล่านี้จะอยู่ภายในงบประมาณความร้อนที่ออกแบบไว้ ในตู้ที่ระบายอากาศไม่เพียงพอ ความร้อนจะไม่สามารถระบายออกได้ในอัตราที่ผลิตขึ้น และอุณหภูมิที่สัมผัสจะสูงเกินขีดจำกัดที่ออกแบบไว้.

การสูญเสียกระแสไฟฟ้าจากกระแสไหลวนในโครงสร้างของตัวครอบ มีส่วนในการเพิ่มภาระความร้อนรองแต่มีความสำคัญในแผง LBS ที่ปิดด้วยเหล็ก แผงแม่เหล็กไฟฟ้าสลับจากบัสบาร์ที่นำกระแสไฟฟ้าจะเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าหมุนเวียนในผนังแผงเหล็ก ทำให้เกิดความร้อนกระจายทั่วโครงสร้างของแผงปิดแทนที่จะรวมตัวอยู่ที่จุดใดจุดหนึ่ง ผลกระทบนี้จะเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของกระแสไฟฟ้าในบัสบาร์และมีความสำคัญมากที่สุดในแอปพลิเคชันที่มีกระแสสูง (800 A ขึ้นไป).

เศษตกค้างจากความร้อนจากการตัดอาร์ก จากการสลับการทำงาน เงินฝากพลังงานความร้อนจะถูกส่งเข้าสู่ชุดรางอาร์คและปริมาตรของพื้นที่ล้อมรอบ ในกรณีการใช้งานโรงงานอุตสาหกรรมที่มีรอบการทำงานสูง การสลับการทำงานซ้ำๆ โดยไม่มีเวลาพักฟื้นความร้อนที่เพียงพอระหว่างการทำงานแต่ละครั้ง จะทำให้เกิดการสะสมความร้อนสะสมในบริเวณรางอาร์ค — ซึ่งเป็นสภาวะความร้อนสูงเฉพาะจุดที่เครื่องมือประเมินระบบระบายอากาศมักมองข้าม เนื่องจากเป็นสภาวะชั่วคราว ไม่ใช่สภาวะคงที่.

โซนการสะสมความร้อนและขีดจำกัดอุณหภูมิตามมาตรฐาน IEC

โซน	แหล่งความร้อน	IEC 62271-103 ขีดจำกัดอุณหภูมิ	ความเสี่ยงหากเกิน
การประกอบติดต่อหลัก	ความต้านทานการสัมผัส I²R	105°C (หน้าสัมผัสสีเงิน)	การสัมผัสออกซิเดชัน, การต้านทานเพิ่มขึ้น
ข้อต่อบัสบาร์แบบยึดด้วยน็อต	ความต้านทานร่วม I²R	90°C (ข้อต่อทองแดง-ทองแดง)	การเกิดความร้อนเกินควบคุม, การล้มเหลวของข้อต่อ
ชุดประกอบรางโค้ง	คราบตกค้างจากการตัดอาร์ก	300°C (ชั่วคราว หลังการปฏิบัติการ)	การเสื่อมสภาพของเรซินในวัสดุที่อยู่อาศัย
เขตสิ้นสุดสายเคเบิล	I²R + ความร้อนจากสายเคเบิลภายนอก	70°C (พื้นผิวฉนวนสายเคเบิล)	การเสื่อมสภาพก่อนกำหนดของฉนวนสายเคเบิล
อากาศภายในห้อง	การสะสมตัวแบบพาความร้อน	40°C เหนืออุณหภูมิแวดล้อม (สูงสุด)	การเสื่อมสภาพของฉนวนที่เร่งขึ้นในทุกส่วนประกอบ

มาตรฐานการควบคุมความร้อนสำหรับระบบ LBS ภายในอาคารคือ IEC 62271-103² ข้อ 6.5 ซึ่งกำหนดขีดจำกัดการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิสำหรับแต่ละส่วนประกอบที่นำกระแสไฟฟ้าเหนืออุณหภูมิแวดล้อมอ้างอิงที่ 40°C ขีดจำกัดเหล่านี้ถูกกำหนดภายใต้สภาวะการพาความร้อนในอากาศอิสระในห้องปฏิบัติการทดสอบประเภท — สภาวะที่อาจไม่สามารถจำลองได้ในห้องสวิตช์ของโรงงานอุตสาหกรรมที่มีการระบายอากาศไม่ดี.

เหตุใดความร้อนจึงสะสมที่ด้านบนของตู้

การพาความร้อนตามธรรมชาติภายในตู้ LBS ที่ปิดสนิทหรือมีการระบายอากาศไม่ดี จะก่อให้เกิดการแบ่งชั้นความร้อนที่สามารถคาดการณ์ได้: อากาศร้อนจะลอยขึ้นและสะสมอยู่ด้านบนของตู้ ในขณะที่อากาศเย็นจะคงอยู่ด้านล่าง ในแผง LBS ภายในอาคารมาตรฐานที่มีบัสบาร์ติดตั้งด้านบนและช่องเข้าสายเคเบิลด้านล่าง หมายความว่าโซนที่มีอุณหภูมิสูงสุดจะตรงกับบริเวณที่เชื่อมต่อบัสบาร์ — ซึ่งเป็นตำแหน่งที่ความเครียดจากความร้อนส่งผลกระทบโดยตรงต่อความต้านทานของจุดเชื่อมต่อและความสมบูรณ์ของฉนวนมากที่สุด.

ตู้ที่มีช่องระบายอากาศด้านบนมีขนาดต่ำกว่าที่แนะนำในมาตรฐาน IEC 62271-103 สำหรับกระแสไฟฟ้าที่กำหนด จะทำให้ชั้นอากาศร้อนคงอยู่แทนที่จะระบายออก ส่งผลให้เกิดการสะสมความร้อนที่เสริมตัวเอง ซึ่งจะทำให้แย่ลงเมื่ออุณหภูมิแวดล้อมสูงขึ้นในระหว่างการใช้งานในฤดูร้อนหรือในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่มีอุณหภูมิสูง.

การระบายอากาศที่ไม่ดีทำให้ความน่าเชื่อถือของระบบ LBS ภายในอาคารเสื่อมลงอย่างต่อเนื่องได้อย่างไร?

การระบายอากาศที่ไม่ดีไม่ได้ทำให้เกิดความล้มเหลวในทันที — แต่จะเริ่มต้นกระบวนการเสื่อมสภาพที่ดำเนินไปอย่างต่อเนื่องเป็นเดือนหรือเป็นปี ทำให้การเชื่อมโยงระหว่างสาเหตุรากเหง้าและความล้มเหลวในที่สุดเป็นเรื่องยากที่จะระบุได้หากไม่มีการตรวจสอบความร้อนอย่างเป็นระบบ การเข้าใจแต่ละขั้นตอนของกระบวนการเสื่อมสภาพนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการแก้ไขปัญหาความน่าเชื่อถือของระบบ LBS ที่ไม่สามารถอธิบายได้ในโรงงานอุตสาหกรรม.

ขั้นตอนที่ 1: อุณหภูมิสัมผัสคงที่ขณะทำงานสูงขึ้น

เมื่อการระบายอากาศภายในตู้ไม่เพียงพอที่จะรักษาอุณหภูมิอากาศภายในให้อยู่ในขอบเขตที่ออกแบบตามมาตรฐาน IEC 62271-103 อุณหภูมิของหน้าสัมผัสจะเพิ่มขึ้นเกินขีดจำกัดที่กำหนดไว้ขณะทำงานภายใต้โหลดปกติ ในขั้นตอนนี้ อุปกรณ์ตัดวงจรแบบแรงดันสูง (LBS) ยังคงทำงานได้ตามปกติ — ไม่มีสัญญาณเตือน ไม่มีไฟแสดงสถานะ และไม่มีข้อผิดปกติในการทำงาน หลักฐานเพียงอย่างเดียวคืออุณหภูมิของหน้าสัมผัสที่สูงขึ้น ซึ่งสามารถตรวจพบได้เฉพาะโดย การถ่ายภาพความร้อน³ หรือเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิแบบฝังตัว.

ผลที่ตามมาของอุณหภูมิการสัมผัสที่สูงอย่างต่อเนื่องคือการเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของพื้นผิวสัมผัส หน้าสัมผัสที่ทำจากเงินจะเกิดออกซิเดชันในอัตราที่เพิ่มขึ้นแบบทวีคูณเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 80°C เมื่อชั้นออกไซด์สะสมมากขึ้น ความต้านทานการสัมผัสจะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้เกิดความร้อน I²R มากขึ้น — ซึ่งเป็นวงจรที่เสริมตัวเองซึ่งวิศวกรด้านความร้อนเรียกว่า การเกิดความร้อนเกินควบคุม⁴ ที่ผิวสัมผัส.

ขั้นตอนที่ 2: การเร่งการเสื่อมสภาพทางความร้อนของฉนวน

ความสัมพันธ์ของ Arrhenius ที่ควบคุมการเสื่อมสภาพทางความร้อนของฉนวน — ซึ่งได้ถูกบัญญัติไว้ใน IEC 60216⁵ สำหรับวัสดุฉนวนไฟฟ้า — ระบุว่าอายุการใช้งานของฉนวนจะลดลงครึ่งหนึ่งทุก ๆ การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิการทำงานต่อเนื่อง 10°C เหนือขีดจำกัดของระดับอุณหภูมิที่กำหนด สำหรับชิ้นส่วน LBS ที่ฉนวนด้วยเรซินอีพ็อกซี่ซึ่งมีระดับอุณหภูมิที่กำหนดไว้ที่ระดับ B (130°C) การทำงานต่อเนื่องที่อุณหภูมิ 140°C จะทำให้อายุการใช้งานของฉนวนที่คาดหวังลดลง 50% เมื่อที่อุณหภูมิ 150°C จะลดลง 75%.

ในห้องสวิตช์ของโรงงานอุตสาหกรรมที่มีการระบายอากาศไม่ดี ซึ่งอุณหภูมิภายในตู้ควบคุมสูงกว่าอุณหภูมิแวดล้อมที่ออกแบบไว้ 15–20°C ส่วนประกอบฉนวนทั่วทั้งชุด LBS — ฉนวนรองรับ, ตัวเรือนรางป้องกันอาร์ค, ปลอกหุ้มปลายสายเคเบิล, และตัวเรือนตัวนำฟิวส์ — กำลังเสื่อมสภาพพร้อมกันในอัตราสองถึงสี่เท่าของอัตราที่ออกแบบไว้ สิ่งนี้แสดงออกมาเป็น:

• การลดลงอย่างต่อเนื่องของความทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าไดอิเล็กทริก
• การแตกร้าวขนาดเล็กในองค์ประกอบเรซินอีพ็อกซี่ภายใต้ความเครียดจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ
• การแข็งตัวและการเปราะของซีลยางและปลอกหุ้มปลายสายเคเบิล
• การลดลงของประสิทธิภาพระยะห่างการลัดวงจรเมื่อเกิดการติดตามบนพื้นผิวของฉนวนที่เสื่อมสภาพจากความร้อน

ขั้นตอนที่ 3: ความล้มเหลวของไดอิเล็กทริกภายใต้แรงดันไฟฟ้าในการทำงานปกติ

สถานะสุดท้ายของกระบวนการเสื่อมสภาพที่ขับเคลื่อนด้วยการระบายอากาศคือการล้มเหลวของไดอิเล็กทริก — เหตุการณ์แฟลชโอเวอร์หรือการคายประจุบางส่วนที่เกิดขึ้นภายใต้แรงดันไฟฟ้าปกติ ไม่ใช่ภายใต้สภาวะที่มีข้อผิดพลาด นี่คือลักษณะเฉพาะของการล้มเหลวของฉนวนที่ขับเคลื่อนด้วยความร้อน: LBS ล้มเหลวไม่ใช่ในระหว่างข้อผิดพลาด ไม่ใช่ในระหว่างการสลับการทำงาน แต่ในระหว่างการใช้งานที่มีพลังงานคงที่ — เมื่อไม่มีระบบป้องกันที่ออกแบบมาเพื่อตอบสนอง.

เส้นเวลาการเสื่อมสภาพ: การระบายอากาศที่เพียงพอ vs. การระบายอากาศที่ไม่เพียงพอ

สภาพการระบายอากาศ	อุณหภูมิภายในเพิ่มขึ้นเหนืออุณหภูมิแวดล้อม	อัตราการเสื่อมสภาพของฉนวน	อายุการใช้งานที่คาดหวัง
เพียงพอ (เป็นไปตามมาตรฐาน IEC)	≤ 40°C	1× (อัตราการออกแบบ)	20 – 30 ปี
ไม่เพียงพอเล็กน้อย	45 – 55°C	2 – 3×	8 – 15 ปี
ไม่เพียงพออย่างมีนัยสำคัญ	55 – 70°C	4 – 8×	3 – 7 ปี
ไม่เพียงพออย่างรุนแรง	> 70°C	> 10 เท่า	< 3 ปี

กรณีศึกษาในโลกจริง: โรงงานแปรรูปเหล็กในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้

วิศวกรด้านความน่าเชื่อถือที่โรงงานแปรรูปเหล็กขนาดใหญ่แห่งหนึ่ง — ขอเรียกเขาว่า Vincent — ติดต่อเรามาหลังจากประสบปัญหาฉนวน LBS ภายในอาคารล้มเหลวถึงสี่ครั้งภายในระยะเวลา 30 เดือนบนแผงจ่ายไฟมอเตอร์ 12 kV แต่ละครั้งถูกวินิจฉัยว่าเป็นการแตกของฉนวนและถูกระบุว่าเกิดจากข้อบกพร่องในการผลิตโดยซัพพลายเออร์ปัจจุบัน หน่วยที่เปลี่ยนใหม่ก็ล้มเหลวในระยะเวลาเดียวกัน.

การถ่ายภาพความร้อนระหว่างการหยุดซ่อมบำรุงตามกำหนดเผยให้เห็นอุณหภูมิภายในตู้ควบคุมสูงกว่าอุณหภูมิแวดล้อม 68°C ที่บริเวณบัสบาร์ — สูงกว่าขีดจำกัดการออกแบบตามมาตรฐาน IEC 62271-103 ถึง 28°Cสาเหตุหลักคือระบบ HVAC ในห้องสวิตช์ที่ถูกลดขนาดลงระหว่างการปรับปรุงสถานที่เมื่อสองปีก่อนที่ปัญหาจะเริ่มเกิดขึ้น ซึ่งทำให้ปริมาณการไหลของอากาศผ่านแผงสวิตช์ลดลงจากข้อกำหนดการออกแบบที่ 800 ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง เหลือเพียงประมาณ 320 ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง.

หลังจากที่ได้ทำการฟื้นฟูระบบระบายอากาศในห้องสวิตช์ให้ตรงตามข้อกำหนดและเปลี่ยนแผง LBS ที่ได้รับผลกระทบด้วยหน่วย Bepto ที่มีช่องระบายอากาศที่ปรับปรุงแล้วและฉนวนกันความร้อนระดับ F ทางศูนย์ของ Vincent ได้ดำเนินการมาเป็นเวลา 26 เดือนโดยไม่มีการล้มเหลวของฉนวนกันความร้อนบนแผงสวิตช์ที่ได้รับผลกระทบแม้แต่ครั้งเดียว.

วิธีการประเมินและแก้ไขข้อบกพร่องของระบบระบายอากาศในโรงงานอุตสาหกรรมที่มีการติดตั้งระบบ LBS

การประเมินระบบระบายอากาศสำหรับการติดตั้งระบบ LBS ภายในอาคารดำเนินการตามกระบวนการวิศวกรรมที่มีโครงสร้าง ซึ่งรวมการวัดอุณหภูมิ, การคำนวณการไหลของอากาศ, และการตรวจสอบการปฏิบัติตามมาตรฐาน IEC ไว้ด้วยกัน ต่อไปนี้คือกรอบการทำงานที่สมบูรณ์สำหรับการนำไปใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม.

ขั้นตอนที่ 1: กำหนดค่าพื้นฐานทางความร้อน

• ดำเนินการ การถ่ายภาพความร้อน ของแผง LBS ภายในอาคารทั้งหมดภายใต้สภาวะโหลดเต็มที่ โดยใช้กล้องอินฟราเรดที่มีความละเอียดอย่างน้อย 320×240 และความแม่นยำ ±2°C — บันทึกอุณหภูมิที่จุดสัมผัสหลัก, ข้อต่อบัสบาร์, จุดสิ้นสุดสายเคเบิล และพื้นผิวด้านบนของตู้
• วัด อุณหภูมิแวดล้อมในห้องสวิตช์ ที่ความสูงสามระดับ (พื้น, ระดับกลาง, เพดาน) พร้อมกับการถ่ายภาพความร้อน — การแบ่งชั้นอุณหภูมิที่มากกว่า 5°C บ่งชี้ถึงการหมุนเวียนของอากาศที่ไม่เพียงพอ
• เปรียบเทียบอุณหภูมิที่วัดได้ของจุดสัมผัสและข้อต่อกับ IEC 62271-103 ข้อ 6.5 ขีดจำกัด — การเกินค่าใด ๆ ถือเป็นความบกพร่องของระบบระบายอากาศที่ยืนยันแล้ว โดยไม่คำนึงถึงตัวชี้วัดอื่น ๆ

ขั้นตอนที่ 2: คำนวณปริมาณการไหลของอากาศที่ต้องการสำหรับการระบายอากาศ

ปริมาณการไหลเวียนของอากาศขั้นต่ำที่จำเป็นเพื่อรักษาอุณหภูมิภายในตัวเครื่องให้อยู่ภายในขีดจำกัดของมาตรฐาน IEC สามารถประมาณได้จากปริมาณความร้อนที่ระบายออกทั้งหมดของชุดประกอบ LBS:

• การระบายความร้อนทั้งหมด (วัตต์) = ผลรวมของค่าสูญเสีย I²R ที่ทุกจุดเชื่อมต่อที่มีกระแสไหลผ่านที่กระแสใช้งาน (สามารถหาได้จากเอกสารข้อมูลความร้อนของผู้ผลิต)
• ปริมาณการไหลของอากาศที่ต้องการ (ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง) = การกระจายความร้อนทั้งหมด (วัตต์) ÷ (0.34 × ΔT) โดยที่ ΔT คือการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิสูงสุดที่อนุญาตได้เหนืออุณหภูมิอากาศขาเข้า (โดยทั่วไปคือ 10–15°C สำหรับการออกแบบการระบายอากาศของตู้ LBS)
• เปรียบเทียบความต้องการที่คำนวณได้กับปริมาณการไหลของอากาศในห้องสวิตช์ที่วัดได้ — การขาดแคลนที่วัดได้ในหน่วยลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง (m³/h) เป็นพื้นฐานสำหรับการกำหนดขนาดการแก้ไข

ขั้นตอนที่ 3: ระบุและแก้ไขแหล่งที่มาของการกีดขวางการระบายอากาศ

สาเหตุทั่วไปของการขาดประสิทธิภาพการระบายอากาศในระบบติดตั้ง LBS ในโรงงานอุตสาหกรรม:

• ช่องระบายอากาศของตู้ที่ปิดกั้น: เกลียวเข้าสายเคเบิล ซีลท่อร้อยสาย และการดัดแปลงเพิ่มเติมมักจะทำให้ช่องเข้าด้านล่างและช่องระบายอากาศด้านบนที่การพาความร้อนตามธรรมชาติต้องพึ่งพาถูกปิดกั้น — ตรวจสอบและทำความสะอาดช่องทั้งหมด
• การติดตั้งระบบ HVAC ในห้องควบคุมขนาดเล็กเกินไปหรือเสื่อมสภาพ: ระบบ HVAC ที่ออกแบบตามโหลดเดิมและไม่ได้ประเมินใหม่หลังจากการขยายแผงไฟฟ้าหรือการเพิ่มขึ้นของโหลด — คำนวณใหม่และปรับปรุง
• การลดระยะห่างระหว่างตัวเรือนกับผนัง: แผงที่ติดตั้งใกล้กับผนังมากกว่าข้อกำหนดระยะห่างด้านหลังขั้นต่ำของผู้ผลิตจะจำกัดการไหลเวียนของอากาศพาความร้อนด้านหลังแผง — ตรวจสอบและแก้ไขให้ถูกต้อง
• การสะสมของสายเคเบิลระหว่างแผง การเดินสายเคเบิลที่มัดรวมกันระหว่างแผงในช่องว่างทางเดินจะจำกัดการไหลของอากาศผ่านด้านหน้าแผง — ให้เดินสายใหม่หรือติดตั้งระบบจัดการสายเคเบิลเพื่อคืนพื้นที่ว่าง

ขั้นตอนที่ 4: จับคู่โซลูชันการระบายอากาศกับสภาพแวดล้อมการใช้งาน

• ห้องสวิตช์อุตสาหกรรมมาตรฐาน: การพาความร้อนตามธรรมชาติด้วยช่องเปิดที่มีขนาดถูกต้อง — ตรวจสอบให้แน่ใจว่าพื้นที่ช่องเปิดเป็นไปตามคำแนะนำในภาคผนวก B ของมาตรฐาน IEC 62271-103 สำหรับกระแสไฟฟ้าที่กำหนด
• สภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่มีอุณหภูมิสูง (>40°C): การระบายอากาศแบบบังคับด้วยช่องลมเข้าที่มีตัวกรอง — ระบุหน่วยพัดลมกรองอากาศ (fan-filter units) ที่ได้รับการรับรองมาตรฐาน IP54 และออกแบบสำหรับใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีฝุ่นอุตสาหกรรมและไอระเหยของสารเคมี
• โรงหล่อ / โรงงานเหล็ก การระบายอากาศด้วยแรงดันบวกพร้อมการกรอง HEPA — การเข้าสู่ฝุ่นนำไฟฟ้าเข้าไปในตู้ LBS เป็นความเสี่ยงทั้งการปนเปื้อนฉนวนและการเกิดความร้อนสูงเกินไป
• โรงงานแปรรูปทางเคมี: ตู้ที่ผ่านการล้างและอัดแรงดัน (IEC 60079-13) หากมีบรรยากาศที่ติดไฟได้ — ต้องจัดการข้อกำหนดด้านการระบายอากาศและการป้องกันการระเบิดพร้อมกัน
• สถานีไฟฟ้าย่อยสำหรับโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในทะเลทราย: การระบายอากาศแบบบังคับด้วยตัวกรองทรายและเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน — อุณหภูมิแวดล้อมที่สูงกว่า 50°C จำเป็นต้องมีการทำความเย็นแบบแอคทีฟ ไม่ใช่เพียงแค่เพิ่มการไหลของอากาศเท่านั้น

ขั้นตอนแก้ไขปัญหาใดที่สามารถระบุความร้อนสูงเกินที่เกิดจากระบบระบายอากาศก่อนเกิดความเสียหาย?

รายการตรวจสอบปัญหาการระบายอากาศและความร้อน

1. กำหนดเวลาการถ่ายภาพความร้อนภายใต้สภาวะการทำงานเต็มกำลัง — การถ่ายภาพความร้อนแบบโหลดบางส่วนประเมินอุณหภูมิที่จุดสัมผัสต่ำเกินไป; การถ่ายภาพต้องดำเนินการที่หรือสูงกว่า 75% ของกระแสไฟฟ้าที่กำหนดเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่เป็นตัวแทน
2. วัดความต้านทานของฉนวน ที่ทุกสถานี LBS โดยใช้เครื่องทดสอบความต้านทานฉนวนไฟฟ้า 2,500 V DC — เปรียบเทียบกับค่าพื้นฐานเมื่อเริ่มใช้งาน; หากค่าลดลงมากกว่า 50% จากค่าพื้นฐาน แสดงว่าส่วนประกอบฉนวนมีการเสื่อมสภาพจากความร้อน
3. ตรวจสอบช่องระบายอากาศของตู้ สำหรับการอุดตันโดยเกลียวสายเคเบิล, การสะสมของฝุ่น, หรือการปรับเปลี่ยนเพิ่มเติม — ให้ทำความสะอาดสิ่งกีดขวางทั้งหมดและวัดอุณหภูมิภายในใหม่ภายใน 48 ชั่วโมง
4. ตรวจสอบผลการทำงานของระบบ HVAC ในห้องควบคุม ไม่สอดคล้องกับข้อกำหนดการออกแบบ — วัดปริมาณการไหลของอากาศจริงที่หน้าตู้สวิตช์บอร์ดโดยใช้เครื่องวัดความเร็วลม และเปรียบเทียบกับข้อกำหนดที่คำนวณได้จากขั้นตอนที่ 2 ของกรอบการประเมิน
5. ตรวจสอบความต้านทานของจุดเชื่อมต่อบัสบาร์ ใช้ไมโครโอห์มมิเตอร์ที่แต่ละจุดเชื่อมต่อแบบยึดน็อต — หากค่าความต้านทานของจุดต่อสูงกว่าข้อกำหนดของโรงงานผู้ผลิตสำหรับสภาพใหม่เกิน 20% แสดงว่าเกิดความเสียหายจากการออกซิไดซ์ทางความร้อนและจำเป็นต้องซ่อมแซมจุดต่อใหม่

ตัวชี้วัดหลักของการเกิดความร้อนเกินจากการระบายอากาศในระบบ LBS อุตสาหกรรม

• จุดร้อนจากการถ่ายภาพความร้อนที่จุดเชื่อมต่อบัสบาร์ ที่ไม่ได้ปรากฏในจุดสัมผัสหลัก — บ่งชี้ถึงการเพิ่มขึ้นของความต้านทานร่วมที่เกิดจากการออกซิเดชันทางความร้อนมากกว่าการสึกหรอจากการสัมผัส ซึ่งชี้ให้เห็นถึงอุณหภูมิที่สูงเกินไปอย่างต่อเนื่องมากกว่าการเสื่อมสภาพจากวงจรการสวิตช์
• การเปลี่ยนสีของฉนวนกันความร้อนอย่างสม่ำเสมอ ข้ามหลายส่วนประกอบในตัวเครื่องเดียวกัน — การเสื่อมสภาพที่เกิดจากอุณหภูมิส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนสีที่สม่ำเสมอทั่วพื้นผิวฉนวนทั้งหมดที่สัมผัส ซึ่งแตกต่างจากความเสียหายจากอาร์คเฉพาะจุดที่ส่งผลต่อส่วนประกอบเฉพาะ
• การแข็งตัวของซีลยางยืดที่จุดเข้าสายเคเบิล — ซีลกันน้ำเข้าสายเคเบิลที่แข็งตัวและแตกร้าวบ่งชี้ถึงอุณหภูมิที่สูงกว่าอุณหภูมิการใช้งานที่กำหนดของอีลาสโตเมอร์อย่างต่อเนื่อง ซึ่งยืนยันถึงอุณหภูมิภายในตู้ที่เกินค่าที่กำหนด
• กิจกรรมการปลดปล่อยประจุบางส่วนที่เกิดขึ้นซ้ำ ตรวจพบโดยการตรวจสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงระหว่างช่วงเวลาการบำรุงรักษา — การคายประจุบางส่วนที่กลับมาภายในไม่กี่เดือนหลังการทำความสะอาดพื้นผิวบ่งชี้ถึงการเสื่อมสภาพทางความร้อนของพื้นผิวฉนวนอย่างต่อเนื่องมากกว่าการปนเปื้อนเพียงอย่างเดียว

สรุป

การระบายอากาศที่ไม่ดีในตู้ LBS ภายในอาคารเป็นภัยคุกคามต่อความน่าเชื่อถือที่ทำงานอยู่ใต้เกณฑ์ของระบบป้องกันและตรวจสอบมาตรฐานโดยสิ้นเชิง — มองไม่เห็นจนกว่าการเสื่อมสภาพจะลุกลามถึงจุดที่เกิดการล้มเหลวของฉนวน สำหรับวิศวกรโรงงานอุตสาหกรรมที่แก้ไขปัญหาความล้มเหลวของ LBS ที่ไม่สามารถอธิบายได้หรือวางแผนการปรับปรุงความน่าเชื่อถือเชิงรุก การถ่ายภาพความร้อน การวัดการไหลของอากาศ และการตรวจสอบขีดจำกัดอุณหภูมิตามมาตรฐาน IEC 62271-103 เป็นเครื่องมือวินิจฉัยที่เผยให้เห็นสิ่งที่รีเลย์ป้องกันและการตรวจสอบตามปกติไม่สามารถตรวจพบได้. ในระบบจ่ายไฟฟ้าแรงดันปานกลาง สภาพแวดล้อมภายในตู้ควบคุมมีความสำคัญเทียบเท่ากับอุปกรณ์ที่อยู่ภายใน — และการระบายอากาศเป็นปัจจัยที่กำหนดว่าสภาพแวดล้อมนั้นจะสนับสนุนหรือทำลายความน่าเชื่อถือในระยะยาว.

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการระบายอากาศและการป้องกันความร้อนเกินในตู้ระบบ LBS ภายในอาคาร

1. เข้าใจความสำคัญของการวัดความต้านทานการสัมผัสเพื่อป้องกันการเกิดความร้อนสูงเกินในชุดประกอบไฟฟ้า. ↩

2. เรียนรู้เกี่ยวกับมาตรฐาน IEC อย่างเป็นทางการสำหรับขีดจำกัดการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของอุปกรณ์สวิตช์เกียร์และอุปกรณ์ควบคุมแรงดันสูง. ↩

3. ค้นพบแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการใช้เทอร์โมกราฟีอินฟราเรดเพื่อตรวจจับข้อบกพร่องที่ซ่อนอยู่ในอุปกรณ์แรงดันปานกลาง. ↩

4. สำรวจสาเหตุทางเทคนิคและการป้องกันภาวะความร้อนเกินในระบบการไฟฟ้าที่มีกำลังสูง. ↩

5. เข้าถึงข้อมูลทางเทคนิคเกี่ยวกับวิธีที่อุณหภูมิที่สูงขึ้นเร่งกระบวนการเสื่อมสภาพของวัสดุฉนวนไฟฟ้า. ↩