สิ่งที่ไม่มีใครบอกคุณเกี่ยวกับการติดตามพื้นผิวภายใต้ภาระหนัก

วิศวกรไฟฟ้าทุกคนที่ได้ระบุการใช้บุชชิ่งติดผนังสำหรับบริการสถานีย่อยทราบดีว่าการติดตามพื้นผิวเป็นปัญหาการปนเปื้อนและมลพิษ — ซึ่งสามารถแก้ไขได้โดยการเลือกระยะห่างที่เหมาะสมตาม IEC 60815¹ และติดตั้งระดับการประเมินมลพิษที่ถูกต้องสำหรับสภาพแวดล้อมของสถานที่ ความเข้าใจนั้นถูกต้องในขอบเขตที่มันครอบคลุม แต่สิ่งที่ขาดไปโดยสิ้นเชิงคือมิติของการติดตามพื้นผิวที่ขึ้นอยู่กับโหลดซึ่งทำงานอย่างอิสระจากความรุนแรงของมลพิษ ซึ่งมองไม่เห็นในการจำแนกระดับมลพิษมาตรฐาน และเป็นสาเหตุให้เกิดความล้มเหลวของบุชชิ่งผนังก่อนกำหนดในสถานีย่อยที่มีการระบุข้อกำหนดถูกต้องสำหรับสภาพแวดล้อมมลพิษ แต่ไม่เคยได้รับการประเมินโปรไฟล์โหลดความร้อนและไฟฟ้าภายใต้สภาวะโหลดหนัก พื้นผิวของบุชชิ่งผนังจะเผชิญกับการผสมผสานของอุณหภูมิที่สูงขึ้น ความหนาแน่นของกระแสไฟรั่วที่เพิ่มขึ้น และการหมุนเวียนของความชื้นที่เกิดจากอุณหภูมิ ซึ่งสร้างสภาวะเริ่มต้นของการเกิดการติดตามบนพื้นผิวที่ไม่เกิดขึ้นในสภาวะโหลดเบาหรือปานกลาง — ไม่ว่าสภาพแวดล้อมในการติดตั้งจะสะอาดเพียงใดก็ตามการติดตามพื้นผิวภายใต้ภาระหนักไม่ใช่ปัญหาการปนเปื้อนที่ต้องแก้ไขด้วยวิธีแก้ปัญหาการปนเปื้อน — แต่เป็นกลไกการเสื่อมสภาพทางเคมีไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยความร้อน ซึ่งต้องการการกำหนดฉนวนที่ตระหนักถึงภาระ การเลือกเคมีพื้นผิว และการตรวจสอบสภาพการทำงาน ซึ่งการปฏิบัติทางวิศวกรรมสถานีย่อยมาตรฐานไม่ได้ครอบคลุม และผู้จำหน่ายบุชชิ่งส่วนใหญ่ไม่ได้เปิดเผยข้อมูลสำหรับวิศวกรสถานีไฟฟ้าย่อย ผู้จัดการด้านความน่าเชื่อถือ และทีมแก้ไขปัญหาที่เผชิญกับปัญหาการเกิดการติดตามผิวหน้า (surface tracking) ที่ไม่สามารถอธิบายได้ในระบบติดตั้งที่ได้รับการกำหนดค่าอย่างถูกต้อง บทความนี้จะเปิดเผยภาพรวมทางเทคนิคอย่างครบถ้วนเกี่ยวกับวิธีที่โหลดหนักสร้างเงื่อนไขการติดตามผิวหน้า สาเหตุที่ข้อกำหนดมาตรฐานไม่สามารถตรวจจับได้ และวิธีการตอบสนองทางวิศวกรรมที่ถูกต้อง.

สารบัญ

• การติดตามพื้นผิวคืออะไรและน้ำหนักบรรทุกมากสร้างเงื่อนไขที่มาตรฐานทั่วไปไม่ครอบคลุมได้อย่างไร?
• กลไกที่ซ่อนอยู่ซึ่งเร่งการติดตามผิวภายใต้เงื่อนไขน้ำหนักหนักคืออะไร?
• คุณจะแก้ไขปัญหาและวินิจฉัยการติดตามพื้นผิวในบุชชิ่งผนังตู้สวิตช์ในสถานีย่อยที่มีโหลดหนักได้อย่างไร?
• ข้อกำหนดและแนวปฏิบัติในการดำเนินงานใดที่ป้องกันการติดตามพื้นผิวภายใต้ภาระหนัก?
• คำถามที่พบบ่อย

การติดตามพื้นผิวคืออะไรและน้ำหนักบรรทุกมากสร้างเงื่อนไขที่มาตรฐานทั่วไปไม่ครอบคลุมได้อย่างไร?

การติดตามพื้นผิวคือการก่อตัวของเส้นทางนำไฟฟ้าถาวรบนพื้นผิวของวัสดุฉนวนอย่างค่อยเป็นค่อยไป ซึ่งเกิดจากพลังงานความร้อนและเคมีของกระแสไฟฟ้ารั่วไหลอย่างต่อเนื่อง แตกต่างจากการเกิดแฟลชโอเวอร์ — ซึ่งเป็นการแตกตัวทางไดอิเล็กตริกที่เกิดขึ้นในเหตุการณ์เดียว — การติดตามพื้นผิวเป็นกระบวนการเสื่อมสภาพแบบสะสมที่เกิดขึ้นในช่วงหลายเดือนถึงหลายปี โดยลดความต้านทานพื้นผิวของวัสดุฉนวนลงอย่างต่อเนื่อง จนกระทั่งเส้นทางที่ติดตามสามารถรองรับการเกิดอาร์คไฟอย่างต่อเนื่องซึ่งจะทำลายบุชชิ่งได้.

แบบจำลองการติดตามพื้นผิวมาตรฐานและข้อจำกัดของมัน:

กลไกการติดตามพื้นผิวในบุชผนังของตำราเรียนดำเนินการดังนี้: การสะสมของสิ่งปนเปื้อนบนพื้นผิวฉนวน ความชื้นกระตุ้นชั้นสิ่งปนเปื้อนให้กลายเป็นฟิล์มนำไฟฟ้า กระแสไฟรั่วไหลผ่านฟิล์มนำไฟฟ้า การให้ความร้อนจากความต้านทานทำให้ความชื้นระเหยที่จุดที่มีความหนาแน่นของกระแสไฟสูงสุด สร้างแถบแห้ง แถบแห้งทำให้แรงดันไฟฟ้าที่เหลืออยู่เข้มข้นขึ้นบนเส้นทางพื้นผิวที่สั้นลง การคายประจุบางส่วนเริ่มต้นขึ้นข้ามแถบแห้งพลังงาน PD ทำให้พื้นผิวฉนวนเกิดการเผาไหม้เป็นคาร์บอน และเส้นทางที่เกิดการเผาไหม้เป็นคาร์บอนนี้จะกลายเป็นเส้นทางที่มีความต้านทานต่ำอย่างถาวร ซึ่งช่วยรองรับกระแสไฟฟ้ารั่วไหลที่สูงขึ้นอย่างต่อเนื่องในเหตุการณ์การเปียกชื้นครั้งถัดไป — เป็นวงจรการเสื่อมสภาพที่เสริมตัวเอง.

แบบจำลองนี้อธิบายการติดตามผิวหน้าในสภาพแวดล้อมที่ปนเปื้อนและมีความชื้นสูงได้อย่างถูกต้อง สิ่งที่แบบจำลองนี้ไม่ได้อธิบายคือสิ่งที่เกิดขึ้นกับกลไกนี้เมื่อบูชชิ่งทำงานภายใต้ภาระหนัก และความแตกต่างนั้นมีความสำคัญเพียงพอที่จะทำให้เกิดความล้มเหลวในการติดตามในกรณีติดตั้งที่แบบจำลองการปนเปื้อนมาตรฐานจะคาดการณ์ว่าไม่มีความเสี่ยง.

น้ำหนักบรรทุกที่หนักมากเปลี่ยนแปลงสมการการติดตามพื้นผิวอย่างไรในพื้นฐาน:

ภายใต้สภาวะโหลดหนัก — ซึ่งในที่นี้กำหนดไว้ว่าเป็นกระแสไฟฟ้าต่อเนื่อง ≥ 70% ของกระแสไฟฟ้าที่กำหนด — จะเกิดการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพสามประการที่ผิวหน้าของบุชชิ่งซึ่งไม่เกิดขึ้นในสภาวะโหลดเบาหรือปานกลาง:

• อุณหภูมิพื้นผิวที่สูงขึ้น: อุณหภูมิพื้นผิวของตัวบุชชิ่งภายใต้โหลดหนักจะสูงกว่าอุณหภูมิภายใต้โหลดเบา 15–35°C ขึ้นอยู่กับระดับกระแสไฟฟ้าและการออกแบบทางความร้อน อุณหภูมิพื้นผิวที่สูงขึ้นนี้เปลี่ยนแปลงการดูดซับและการระเหยของความชื้นในชั้นสิ่งปนเปื้อนในลักษณะที่ก่อให้เกิดสภาวะแถบแห้งที่ระดับการปนเปื้อนต่ำกว่าที่แบบจำลองมาตรฐานคาดการณ์ไว้
• ความหนาแน่นของกระแสรั่วที่เพิ่มขึ้น: สนามไฟฟ้าที่ผิวหน้าของบุชชิ่งไม่เปลี่ยนแปลงตามกระแสโหลด — มันถูกกำหนดโดยแรงดันไฟฟ้าที่นำมาใช้ ไม่ใช่กระแสโหลด อย่างไรก็ตาม ความนำไฟฟ้าของชั้นปนเปื้อนขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ และอุณหภูมิผิวหน้าที่สูงขึ้นภายใต้โหลดหนักจะเพิ่มความเคลื่อนไหวของไอออนในฟิล์มปนเปื้อน ทำให้ความหนาแน่นของกระแสรั่วเพิ่มขึ้น 20–60% เมื่อเทียบกับระดับปนเปื้อนเดียวกันภายใต้โหลดเบา
• การหมุนเวียนความชื้นที่ขับเคลื่อนด้วยความร้อน: ภายใต้ภาระหนัก อุณหภูมิพื้นผิวของบูชชิ่งจะหมุนเวียนระหว่างสถานะอุณหภูมิสูงในช่วงโหลดสูงสุดและสถานะอุณหภูมิต่ำในช่วงนอกเวลาโหลดสูงสุด การหมุนเวียนความร้อนนี้ขับเคลื่อนการควบแน่นและการระเหยของความชื้นบนพื้นผิวของบูชชิ่งซึ่งสอดคล้องกับวงจรโหลด — สร้างวงจรการเปียก-แห้งรายวันที่กระตุ้นชั้นการปนเปื้อนด้วยความถี่และความสม่ำเสมอที่เหตุการณ์การเปียกจากสภาพอากาศแบบสุ่มไม่สามารถสร้างได้

พารามิเตอร์ทางเทคนิคหลักที่ควบคุมความต้านทานการติดตามพื้นผิว:

• ดัชนีการติดตามเปรียบเทียบ (ซีทีไอ²): ≥ 600 V (กลุ่มวัสดุ I — IEC 60112) จำเป็นสำหรับการใช้งานในสถานีย่อยที่มีโหลดหนัก
• ค่าขีดจำกัดกระแสรั่ว (IEC 60507): < 1 mA อย่างต่อเนื่อง — เมื่อเกินค่าขีดจำกัดนี้ อัตราการเกิดแถบแห้งจะสูงกว่าอัตราการฟื้นตัวของพื้นผิว
• ความต้านทานผิว: > 10¹² Ω/ตารางนิ้ว (สะอาด แห้ง) — ผลกระทบจากความร้อนของโหลดหนักอาจลดความต้านทานผิวที่มีประสิทธิภาพลงเหลือ 10⁸–10¹⁰ Ω/ตารางนิ้ว ในสภาวะที่มีการปนเปื้อน
• ระยะห่างระหว่างส่วนนำไฟฟ้า (IEC 60815): ค่ามาตรฐานของระดับมลพิษ — แต่ต้องมีการปรับแก้ตามโหลดสำหรับการใช้งานที่มีโหลดหนัก
• ความไม่ชอบน้ำ (มุมสัมผัส): > 90° จำเป็นสำหรับการใช้งานที่มีน้ำหนักมาก — พื้นผิวที่ชอบน้ำที่อุณหภูมิสูงแสดงกระแสรั่วไหลสูงกว่าพื้นผิวที่ไม่ชอบน้ำ 3–5 เท่าที่ระดับการปนเปื้อนเดียวกัน
• มาตรฐาน: IEC 60112, IEC 60587, IEC 60815, IEC 60507, IEC 60270

กลไกที่ซ่อนอยู่ซึ่งเร่งการติดตามผิวภายใต้เงื่อนไขน้ำหนักหนักคืออะไร?

กลไกที่ทำให้สภาวะที่มีน้ำหนักมากเป็นอันตรายเฉพาะตัวสำหรับการติดตามบนพื้นผิวนั้น ไม่ได้เป็นสิ่งใหม่ในตัวเอง — แต่ละกลไกสามารถเข้าใจได้เมื่อพิจารณาแยกกัน สิ่งที่ยังไม่เป็นที่รับรู้กันอย่างกว้างขวางคือ กลไกเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไรภายใต้สภาวะที่มีน้ำหนักมาก เพื่อสร้างการเร่งกระบวนการเริ่มต้นการติดตามแบบเสริมฤทธิ์ซึ่งแตกต่างจากพฤติกรรมการติดตามในสภาวะที่มีน้ำหนักเบาอย่างมีนัยสำคัญ.

กลไกที่ซ่อนอยู่ 1 — กับดักการหมุนเวียนความชื้นและความร้อน

ภายใต้โหลดเบา อุณหภูมิผิวของบูชชิ่งจะใกล้เคียงกับอุณหภูมิแวดล้อม — การดูดซับและการคายความชื้นบนชั้นสิ่งปนเปื้อนจะตามวัฏจักรความชื้นในอากาศ ซึ่งในสภาพแวดล้อมของสถานีย่อยส่วนใหญ่หมายถึงเหตุการณ์การเปียกเพียงครั้งเดียวต่อวัน (น้ำค้างหรือหมอกในตอนเช้า) ตามด้วยเหตุการณ์การแห้งเพียงครั้งเดียว (การให้ความร้อนจากแสงอาทิตย์ในตอนกลางวันหรือลม) ชั้นสิ่งปนเปื้อนจะถูกกระตุ้นวันละหนึ่งครั้ง.

ภายใต้ภาระหนักที่มีรอบการโหลดซึ่งสูงสุดในช่วงกลางวันของการดำเนินงานอุตสาหกรรมและลดลงในช่วงนอกเวลาทำการตอนกลางคืน อุณหภูมิพื้นผิวของบุชชิ่งจะตามรอบการโหลด — เพิ่มขึ้น 20–30°C เหนืออุณหภูมิแวดล้อมในช่วงโหลดสูงสุดและลดลงกลับสู่ระดับอุณหภูมิแวดล้อมในช่วงนอกเวลาทำการสิ่งนี้สร้างวงจรความชื้นที่ขับเคลื่อนด้วยความร้อนซึ่งซ้อนทับกับวงจรความชื้นในบรรยากาศ: ในช่วงที่มีภาระสูงสุด อุณหภูมิพื้นผิวที่สูงขึ้นจะระเหยความชื้นจากชั้นสิ่งปนเปื้อน ทำให้เกลือที่ละลายอยู่เข้มข้นขึ้นและเพิ่มความนำไฟฟ้าของฟิล์มที่เหลืออยู่บนพื้นผิวในช่วงเวลาที่ไม่มีการใช้งาน พื้นผิวจะเย็นลงและดูดซับความชื้นกลับเข้าไปอีกครั้ง ทำให้ชั้นมลพิษที่เข้มข้นขึ้นกลับมาทำงานอีกครั้ง ผลลัพธ์คือเกิดการกระตุ้นสองถึงสี่ครั้งต่อวันแทนที่จะเป็นหนึ่งครั้ง — ทำให้การสัมผัสกับกระแสรั่วไหลรายวันและอัตราการเกิดแถบแห้งเพิ่มขึ้นตามปัจจัยเดียวกัน.

กลไกที่ซ่อนอยู่ 2 — การขยายความหนาแน่นของกระแสรั่วที่อุณหภูมิสูง

การนำไฟฟ้าแบบไอออนิกของฟิล์มปนเปื้อนเป็นไปตาม ความสัมพันธ์แบบอาร์เรเนียส³ พร้อมด้วยอุณหภูมิ:

$\sigma(T) = \sigma_0 \times e^{-E_a / k_B T}$

ที่ไหน $E_a$ คือพลังงานกระตุ้นสำหรับการนำไอออนในฟิล์มปนเปื้อน (โดยทั่วไปคือ 0.3–0.5 eV สำหรับการปนเปื้อนชายฝั่งที่มี NaCl เป็นหลัก) ที่อุณหภูมิพื้นผิวสูงกว่าอุณหภูมิพื้นฐานภายใต้โหลดต่ำ 25°C ความนำไฟฟ้าของไอออน — และดังนั้นความหนาแน่นของกระแสรั่วไหล — จะเพิ่มขึ้นเป็นเท่าตัว:

$\frac{\sigma(T + 25)}{\sigma(T)} = e^{E_a \times 25 / k_B T^2} \approx 1.8 – 2.4$

บูชชิ่งที่ทำงานที่กระแสไฟฟ้า 80% ของกระแสไฟฟ้าที่กำหนด โดยมีอุณหภูมิผิวสูงกว่าอุณหภูมิแวดล้อม 25°C มีค่าความหนาแน่นกระแสไฟฟ้ารั่วไหลสูงกว่าบูชชิ่งเดียวกันที่ทำงานภายใต้โหลดเบาภายใต้สภาวะการปนเปื้อนและความชื้นที่เหมือนกัน 1.8–2.4 เท่า การจัดระดับความสกปรกตามมาตรฐานและการเลือกระยะห่างตามมาตรฐานไม่คำนึงถึงการขยายตัวของกระแสไฟฟ้ารั่วไหลที่ขึ้นอยู่กับโหลดนี้.

กลไกที่ซ่อนอยู่ 3 — อัตราการก่อตัวของแถบแห้งเกินอัตราการฟื้นตัวของพื้นผิว

การเกิดแถบแห้งต้องการให้อัตราการระเหยในท้องถิ่นสูงกว่าอัตราการจ่ายความชื้น ณ จุดใดจุดหนึ่งบนฟิล์มการปนเปื้อนภายใต้โหลดเบา แถบแห้งจะเกิดขึ้นเฉพาะที่จุดที่มีความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าสูงสุดเท่านั้น — โดยทั่วไปจะอยู่ใกล้ปลายตัวนำที่มีพลังงานของเส้นทางความลามกระแส — และพื้นผิวที่เหลือจะยังคงเปียกอยู่ ซึ่งจำกัดการเข้มข้นของแรงดันไฟฟ้าข้ามแถบแห้ง ภายใต้โหลดหนัก อุณหภูมิพื้นผิวที่สูงขึ้นจะเพิ่มอัตราการระเหยทั่วพื้นผิวของบุชชิ่งพร้อมกัน ทำให้เกิดแถบแห้งหลายแถบตามเส้นทางความลามกระแสแทนที่จะเป็นแถบแห้งเพียงแถบเดียวที่ปลายตัวนำแถบแห้งหลายแถบที่ทำงานพร้อมกันจะกระจายแรงดันไฟฟ้าที่นำไปใช้ไปยังหลายจุด PD — แต่ละเหตุการณ์ PD จะใช้พลังงานน้อยกว่า แต่พลังงาน PD รวมต่อหน่วยเวลาจะสูงกว่า และการกระจายตัวเชิงพื้นที่ของกิจกรรม PD หมายความว่า การติดตามจุดเริ่มต้นสามารถเกิดขึ้นได้ที่จุดใดก็ได้ตลอดเส้นทางครีปแทนที่จะเกิดขึ้นเฉพาะที่ปลายตัวนำเท่านั้น.

กลไกที่ซ่อนอยู่ 4 — การเสื่อมสภาพของพื้นผิวแบบไม่ชอบน้ำที่เร่งโดยภาระความร้อน

ยางซิลิโคนและ ไฮโดรโฟบิก⁴ พื้นผิวอีพ็อกซี่ที่ผ่านการบำบัดพื้นผิวจะคงความต้านทานต่อมลพิษผ่านคุณสมบัติการไม่ชอบน้ำ — หยดน้ำจะเกาะตัวเป็นหยดแทนที่จะรวมตัวกันเป็นฟิล์มต่อเนื่อง ป้องกันการก่อตัวของชั้นนำไฟฟ้าต่อเนื่องตลอดเส้นทางลัดวงจร คุณสมบัติการไม่ชอบน้ำนี้คงอยู่ได้เนื่องจากสายโซ่ซิลิโคนน้ำหนักโมเลกุลต่ำที่ย้ายไปยังพื้นผิวจากวัสดุหลัก — กระบวนการที่ขับเคลื่อนด้วยการแพร่กระจายซึ่งต้องการให้พื้นผิวปราศจากการปนเปื้อนเป็นระยะเพื่อให้สายโซ่สามารถเคลื่อนที่ได้.

ภายใต้ภาระหนัก อุณหภูมิพื้นผิวที่สูงขึ้นจะเร่งการเสื่อมสภาพทางความร้อนของสายซิลิโคนบนพื้นผิว — เพิ่มอัตราการแตกตัวของสายและระเหยที่ทำให้วัสดุที่ไม่ชอบน้ำถูกกำจัดออกจากพื้นผิวอย่างถาวร ในขณะเดียวกัน อุณหภูมิที่สูงขึ้นยังเร่งการดูดซับสิ่งปนเปื้อนเข้าสู่ชั้นพื้นผิว ซึ่งเป็นการปิดกั้นทางกายภาพสำหรับเส้นทางเคลื่อนย้ายของสายซิลิโคนใหม่ที่ไม่ชอบน้ำผลสุทธิคือ การเสื่อมสภาพของพื้นผิวแบบไม่ชอบน้ำภายใต้แรงกดดันหนักเกิดขึ้นที่อัตรา 2–3 เท่าของอัตราที่คาดการณ์โดยแบบจำลองการเสื่อมสภาพจากแสง UV และการเสื่อมสภาพตามธรรมชาติเพียงอย่างเดียว — การเร่งการเสื่อมสภาพที่ไม่ถูกบันทึกไว้ในประมาณการอายุการใช้งานของประสิทธิภาพการไม่ชอบน้ำตามมาตรฐาน.

เมทริกซ์ปัจจัยเสี่ยงการติดตามพื้นผิวภายใต้ภาระหนัก

ปัจจัยเสี่ยง	โหลดเบา (< 40% ที่กำหนด)	โหลดปานกลาง (40–70% กำหนด)	น้ำหนักบรรทุกมาก (> 70% ตามที่กำหนด)	ติดตามตัวคูณความเสี่ยง
อุณหภูมิพื้นผิวสูงกว่าอุณหภูมิโดยรอบ	บวกสองถึงห้าองศาเซลเซียส	+8–15°C	+20–35°C	กระแสรั่วไหล 1.0× → 2.5×
เหตุการณ์การกระตุ้นการปนเปื้อนรายวัน	1× (ขับเคลื่อนด้วยสภาพแวดล้อม)	1–2 ครั้ง	2–4 เท่า (ขับเคลื่อนด้วยความร้อน)	1.0× → 4.0× การสัมผัส PD รายวัน
อัตราการก่อตัวของแถบแห้ง	ต่ำ — โซนเดียว	ปานกลาง — 1–2 โซน	สูง — หลายโซน	พลังงาน PD 1.0× → 3.0× ต่อวัน
อัตราการเสื่อมสลายเนื่องจากไม่ชอบน้ำ	ค่าพื้นฐานของรังสี UV/สภาพอากาศ	1.3–1.5 เท่าของค่าพื้นฐาน	2.0–3.0 เท่าของค่าพื้นฐาน	อายุการใช้งาน 30–50% สั้นกว่า
ดัชนีความเสี่ยงการติดตามรวม	1.0 (อ้างอิง)	2.5–4.0	8.0–15.0	ต้องการการอัปเกรดสเปค

เรื่องราวของลูกค้า — สถานีไฟฟ้าย่อยอุตสาหกรรม, ยุโรปเหนือ:
วิศวกรด้านความน่าเชื่อถือที่โรงงานผลิตเหล็กแห่งหนึ่งได้ติดต่อ Bepto Electric หลังจากพบการติดตามพื้นผิวที่ใช้งานอยู่ ณ ตำแหน่งบุชชิ่งผนังสี่ตำแหน่งในสถานีย่อย 24 kV ที่ให้บริการระบบจ่ายไฟเตาหลอมอาร์กของโรงงาน — ซึ่งเป็นโหลดที่มีลักษณะการทำงานต่อเนื่องที่กระแสไฟฟ้า 85–95% ของกระแสไฟฟ้าที่กำหนด พร้อมกับการเปลี่ยนแปลงโหลดอย่างรวดเร็วทุก 4–8 นาทีบูชชิ่งได้ถูกกำหนดไว้ที่ระดับมลภาวะ III โดยมีการกระจายตัว 25 มม./กิโลโวลต์ ซึ่งถูกต้องสำหรับการวัดค่า ESDD ของสถานที่ที่ 0.08 มิลลิกรัม/ตารางเซนติเมตร/วัน ซึ่งโดยปกติจะบ่งชี้ถึงระดับมลภาวะ IIการติดตามได้พัฒนาขึ้นภายใน 26 เดือนหลังจากการเริ่มใช้งาน การตรวจสอบของ Bepto ยืนยันว่าวงจรการโหลดเตาหลอมไฟฟ้าอาร์คทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิพื้นผิวที่ ±28°C ซึ่งสอดคล้องกับวงจรเตาหลอม 4–8 นาที — สร้างเหตุการณ์การกระตุ้นความชื้นทางความร้อน 180–270 ครั้งต่อวัน แทนที่จะเป็น 1–2 ครั้งต่อวันตามที่ระบุไว้ในข้อกำหนดระดับมลพิษ IIIดัชนีความเสี่ยงการติดตามที่มีประสิทธิภาพอยู่ที่ 11 เท่าของค่าอ้างอิงสำหรับโหลดเบา Bepto ได้จัดหาบูชชิ่งทดแทนที่มีโครงประกอบซิลิโคน (มีคุณสมบัติกันน้ำในตัวเอง, CTI > 600 V), การลามไฟ 40 มม./กิโลโวลต์, และฉนวนกันความร้อนระดับ F — ซึ่งกำจัดกลไกการหมุนเวียนความชื้นที่ขับเคลื่อนด้วยความร้อนผ่านความต้านทานของพื้นผิวที่กันน้ำต่อการก่อตัวของฟิล์มต่อเนื่องโดยไม่คำนึงถึงความถี่ในการกระตุ้น.

คุณจะแก้ไขปัญหาและวินิจฉัยการติดตามพื้นผิวในบุชชิ่งผนังตู้สวิตช์ในสถานีย่อยที่มีโหลดหนักได้อย่างไร?

การวินิจฉัยการติดตามผิวในบูชผนังที่รับน้ำหนักมากต้องใช้ลำดับการวินิจฉัยที่ตรวจสอบกลไกที่ขึ้นกับน้ำหนักโดยเฉพาะ — ไม่ใช่เพียงแค่พารามิเตอร์การปนเปื้อนและมลภาวะที่โปรโตคอลการตรวจสอบการติดตามมาตรฐานครอบคลุม.

ขั้นตอนที่ 1: การวิเคราะห์ลักษณะของโปรไฟล์การโหลด

ก่อนการตรวจสอบทางกายภาพของบูช ให้กำหนดลักษณะของโปรไฟล์โหลดที่ตำแหน่งที่ได้รับผลกระทบ:

• วัดและบันทึก: กระแสโหลดสูงสุด, กระแสโหลดต่ำสุด, ช่วงเวลาของรอบโหลด, ชั่วโมงโหลดสูงสุดต่อวัน, และค่า THD ของกระแสโหลด
• คำนวณการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิพื้นผิว: ประมาณค่าอุณหภูมิพื้นผิวของบูชชิ่งที่โหลดสูงสุดและโหลดต่ำสุดโดยใช้แบบจำลองความต้านทานความร้อน — การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ > ±15°C แสดงถึงความเสี่ยงในการเกิดวงจรความชื้นที่ขับเคลื่อนด้วยความร้อนอย่างมีนัยสำคัญ
• ประเมินความถี่ของรอบการทำงาน: รอบการทำงานที่มีช่วงเวลา < 30 นาที จะสร้างอัตราการกระตุ้นความชื้นที่การจัดประเภทมลพิษมาตรฐานไม่ครอบคลุม — ระบุเพื่อประเมินความเสี่ยงที่ขึ้นอยู่กับปริมาณงาน

ขั้นตอนที่ 2: การตรวจสอบด้วยสายตาและทางกายภาพ

การตรวจสอบด้วยสายตาในเวลากลางวัน (ระหว่างช่วงเวลาที่มีการใช้งานสูงสุด):

• ตรวจสอบพื้นผิวบูชชิ่งเพื่อหาคราบไหม้ — รอยเส้นสีน้ำตาลเข้มหรือดำที่วิ่งตามแนวเส้นทางระยะห่างจากปลายตัวนำไปยังขอบหน้าแปลน
• หมายเหตุตำแหน่งราง: รางที่มีจุดเริ่มต้นที่ปลายด้านตัวนำแสดงถึงการติดตามแบบมาตรฐานที่ขับเคลื่อนด้วยมลภาวะ; รางที่กระจายตามเส้นทางการเคลื่อนตัวแสดงถึงการติดตามที่ขับเคลื่อนด้วยความร้อนจากโหลดหนัก
• ถ่ายภาพร่องรอยที่มองเห็นได้ทั้งหมดพร้อมการอ้างอิงขนาด — ความกว้างและความลึกของร่องรอยบ่งชี้ถึงระยะความก้าวหน้า

การตรวจสอบด้วยสายตาในเวลากลางคืน (ในช่วงนอกเวลาทำการ)

• ดำเนินการตรวจสอบในเวลากลางคืนด้วยกล้องที่ไวต่อแสง UV หรือเครื่องตรวจจับการปลดปล่อยประจุโคโรนา — การติดตามพื้นผิวแบบแอคทีฟจะสร้างการปลดปล่อยโคโรนาที่มองเห็นได้และการปล่อยรังสี UV ในตำแหน่งของแถบแห้ง ซึ่งไม่สามารถมองเห็นได้ในเวลากลางวัน
• การเกิดโคโรนาแบบแอคทีฟที่หลายจุดตามเส้นทางของระยะห่างไฟฟ้าสถิต (ไม่ใช่เฉพาะที่ปลายตัวนำ) เป็นลักษณะเฉพาะที่บ่งชี้ถึงการเกิดการติดตามแบบขับเคลื่อนด้วยความร้อนจากโหลดหนัก

ขั้นตอนที่ 3: การทดสอบวินิจฉัยระบบไฟฟ้า

การวัดกระแสไฟรั่วไหล:

• ติดตั้งเครื่องตรวจจับกระแสรั่วที่จุดเชื่อมต่อระหว่างหน้าแปลนบุชชิ่งกับพื้นดิน — วัดกระแสรั่วอย่างต่อเนื่องเป็นระยะเวลาอย่างน้อย 48 ชั่วโมง โดยครอบคลุมทั้งช่วงโหลดสูงสุดและช่วงนอกเวลาโหลดสูงสุด
• กราฟการรั่วไหลของกระแสไฟฟ้าเทียบกับเวลา — กระแสไฟฟ้าที่รั่วไหลซึ่งมีค่าสูงสุดพร้อมกับการไหลของกระแสไฟฟ้าโหลด (แทนที่จะเป็นค่าสูงสุดพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงของความชื้น) ยืนยันการกระตุ้นที่เกิดจากอุณหภูมิมากกว่าการกระตุ้นที่เกิดจากสภาพอากาศ
• กระแสรั่วต่อเนื่อง > 1 mA บ่งชี้ว่าเกิดการก่อตัวของแถบแห้งแบบแอคทีฟ — ต้องดำเนินการทันที

การวัดการคายประจุบางส่วน (IEC 60270):

• วัด การคายประจุบางส่วน⁵ ทั้งในสภาวะโหลดสูงสุดและนอกเวลาโหลดสูงสุด — PD ที่สูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญในช่วงโหลดสูงสุดเมื่อเทียบกับช่วงนอกเวลาโหลดสูงสุดที่แรงดันไฟฟ้าเดียวกัน ยืนยันการเกิดการกระตุ้นผิวหน้าแบบขึ้นกับโหลด
• PD > 100 pC ระหว่างช่วงโหลดสูงสุด โดยมีค่า < 20 pC ในช่วงนอกเวลาโหลดสูงสุด เป็นลักษณะเฉพาะในการวินิจฉัยการติดตามพื้นผิวที่เกิดจากอุณหภูมิ

ตารางตัดสินใจแก้ไขปัญหา

การค้นหา	การวินิจฉัย	ความเร่งด่วน	การดำเนินการที่แนะนำ
รอยไหม้ < 20% ความยาวการลัดวงจร	การติดตามในระยะเริ่มต้น	ติดตาม — ช่วงเวลา 3 เดือน	เพิ่มระยะห่างไฟฟ้า; ทาเคลือบ RTV
รอยทางคาร์บอน 20–50% ความยาวการลาม 5 มม.	การติดตามแบบเรียลไทม์	ด่วน — 4 สัปดาห์	กำหนดการเปลี่ยน; ใช้ RTV ฉุกเฉิน
รอยทางที่ผ่านการคาร์บอไนซ์ > ความยาวการลามไฟ 50%	การติดตามขั้นสูง	ฉุกเฉิน	ถอดพลังงานออกและเปลี่ยนทันที
กระแสรั่ว > 1 mA อย่างต่อเนื่อง	การก่อตัวของแถบแห้งแบบแอคทีฟ	ด่วน — 4 สัปดาห์	เปลี่ยนเป็นดีไซน์คอมโพสิตซิลิโคน
พีดีพีคสอดคล้องกับโหลดพีค	การกระตุ้นที่ขับเคลื่อนด้วยความร้อน	สืบสวน	อัปเกรดสู่การออกแบบพื้นผิวที่ต้านน้ำ
โคโรนาที่จุดหลายจุดของเส้นทางครีป	กลไกการติดตามน้ำหนักบรรทุกหนัก	ด่วน	อัปเกรดระยะห่างและการใช้วัสดุผิวหน้า

ข้อกำหนดและแนวปฏิบัติในการดำเนินงานใดที่ป้องกันการติดตามพื้นผิวภายใต้ภาระหนัก?

การป้องกันการติดตามของผิวหน้าภายใต้ภาระหนักต้องใช้การปฏิบัติการระบุที่ครอบคลุมมากกว่าการจำแนกระดับมลพิษมาตรฐาน — โดยต้องรวมปัจจัยเสี่ยงที่ขึ้นอยู่กับภาระเข้าไปในคำนวณระยะการครีบ, การเลือกวัสดุผิวหน้า, และกรอบการติดตามการปฏิบัติการ.

ขั้นตอนที่ 1: นำการแก้ไขระยะห่างตามโหลดมาใช้

สำหรับการใช้งานบุชชิ่งผนังที่มีกระแสโหลดต่อเนื่องเกิน 70% ของกระแสที่กำหนด ให้ใช้ปัจจัยการแก้ไขตามโหลดกับข้อกำหนดระยะห่างการลัดวงจรตามมาตรฐาน IEC 60815:

• โหลด 70–80% ของที่กำหนด: ใช้ค่าสัมประสิทธิ์การแก้ไข 1.15 × ค่า IEC 60815 USCD
• โหลด 80–90% ของที่กำหนด: ใช้ค่าสัมประสิทธิ์การแก้ไข 1.25 × ค่า IEC 60815 USCD
• โหลด > 90% ของค่าที่กำหนด: ใช้ค่าสัมประสิทธิ์การแก้ไข 1.40 × ค่า IEC 60815 USCD
• การโหลดซ้ำอย่างรวดเร็ว (ช่วงเวลาการวนรอบ < 30 นาที): ใช้ปัจจัยการแก้ไขเพิ่มเติม 1.20 × สำหรับการวนรอบความชื้นที่ขับเคลื่อนด้วยความร้อน

ขั้นตอนที่ 2: ระบุวัสดุพื้นผิวสำหรับความต้านทานการติดตามน้ำหนักมาก

วัสดุพื้นผิว	CTI (IEC 60112)	ความไม่ชอบน้ำ	การต้านทานการติดตามน้ำหนักมาก	การใช้งานที่แนะนำ
อีพ็อกซี่มาตรฐาน APG (ไม่ผ่านการบำบัด)	175–250 โวลต์	ไฮโดรฟิลิกหลังการบ่ม	แย่ — ไม่แนะนำ > 70% ภาระ	ใช้ในร่มเท่านั้นและรับน้ำหนักเบา
เอพ็อกซี่ APG + การเคลือบ RTV	175–250 โวลต์ (ฐาน)	ดีในตอนแรก; เสื่อมสภาพ	ปานกลาง — จำเป็นต้องทำการรักษาซ้ำ	โหลดปานกลาง เข้าถึงได้สำหรับการบำรุงรักษา
ไซโคลอะลิฟาติกอีพ็อกซี่	400–500 โวลต์	มีคุณสมบัติไม่ชอบน้ำปานกลาง	ดี — เหมาะกับโหลด 80%	มาตรฐานสำหรับงานหนักในอาคาร
ซิลิโคนยางคอมโพสิต (HTV)	> 600 โวลต์	ยอดเยี่ยม — ฟื้นตัวได้เอง	ยอดเยี่ยม — แนะนำ > 80% แรงกด	การใช้งานสถานีย่อยสำหรับโหลดหนักทั้งหมด

ขั้นตอนที่ 3: ดำเนินการตรวจสอบสภาพแบบซิงโครไนซ์โหลด

ช่วงเวลาการตรวจสอบประจำปีมาตรฐานไม่เพียงพอสำหรับปลั๊กผนังตู้ไฟฟ้าแรงสูงที่มีภาระหนัก ซึ่งการติดตามที่เกิดจากอุณหภูมิสามารถก้าวหน้าจากระยะเริ่มต้นไปสู่ระยะขั้นสูงภายใน 12–18 เดือน ให้ดำเนินการโปรแกรมการตรวจสอบที่สอดคล้องกับโหลดดังต่อไปนี้:

1. การตรวจสอบกระแสรั่วไหลอย่างต่อเนื่อง: ติดตั้งเครื่องตรวจสอบกระแสรั่วไหลถาวรที่ตำแหน่งบูชทั้งหมดที่มีโหลด > 70% ของค่าที่กำหนด — บันทึกกระแสรั่วไหลและกระแสโหลดพร้อมกัน; ตั้งค่าเตือนที่ 0.5 mA อย่างต่อเนื่อง
2. การถ่ายภาพความร้อนในช่วงโหลดสูงสุด: ดำเนินการถ่ายภาพความร้อนในช่วงเวลาที่มีโหลดสูงสุดทุก 6 เดือน — การติดตามพื้นผิวจะสร้างลายเซ็นความร้อนเฉพาะที่มองเห็นได้เฉพาะในสภาวะที่มีโหลดสูงสุดเท่านั้น
3. การตรวจสอบด้วยแสงยูวี/โคโรนาในเวลากลางคืน: ดำเนินการตรวจสอบด้วยกล้องยูวีในช่วงเวลาที่ไม่มีการใช้งานสูงสุดทุก 12 เดือน — สถานที่ที่มีการติดตามอย่างต่อเนื่องจะปล่อยรังสียูวีที่สามารถมองเห็นได้เฉพาะในความมืด
4. การประเมินความไม่ชอบน้ำ: วัดมุมสัมผัสของน้ำบนพื้นผิวบูชทุก 24 เดือน — มุมสัมผัส < 80° บนการออกแบบคอมโพสิตซิลิโคนบ่งชี้ว่าพื้นผิวมีการปนเปื้อนต้องทำความสะอาด; มุมสัมผัส < 60° ต้องตรวจสอบทันที

ขั้นตอนที่ 4: จับคู่การรับรอง IEC กับข้อกำหนดการใช้งานสำหรับโหลดหนัก

ทดสอบ	มาตรฐาน	ข้อกำหนดสำหรับสถานีย่อยสำหรับโหลดหนัก
การติดตามและการต้านทานการกัดเซาะ	IEC 60587	วิธี 1 (ระนาบเอียง) — 4.5 kV, 6 ชั่วโมง, ไม่มีร่องรอย
ดัชนีการติดตามเปรียบเทียบ	IEC 60112	CTI ≥ 600 โวลต์ (กลุ่มวัสดุ I)
ทนต่อหมอกเกลือ	IEC 60507	80 กก./ลบ.ม. NaCl, 1000 ชั่วโมง, ไม่เกิดการลุกไหม้ทันที
ประสิทธิภาพการกันน้ำ	IEC TS 62073	คลาส HC1–HC2 หลังการทดสอบแสง UV เป็นเวลา 1,000 ชั่วโมง
ความทนทานต่อความร้อน	IEC 60216	คลาส F (155°C) สำหรับโหลด > 80% ที่ค่าเรตติ้ง
การปลดปล่อยประจุบางส่วน	IEC 60270	< 5 pC ที่ 1.2 × Un หลังจากการทำวงจรความร้อน

เรื่องราวของลูกค้า — สถานีไฟฟ้าย่อย, ตะวันออกกลาง:
ผู้จัดการฝ่ายบำรุงรักษาสถานีย่อยได้ติดต่อ Bepto Electric หลังจากการตรวจสอบตามปกติพบการเกิดรอยติดตามบนพื้นผิวที่ตำแหน่งบุชชิ่งผนังหกตำแหน่งในสถานีย่อย 12 kV ที่ให้บริการโรงงานผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเล — ซึ่งเป็นสถานที่ที่มีลักษณะการใช้งานโหลดฐานต่อเนื่องที่ 88–94% ของกระแสไฟฟ้าที่กำหนด 24 ชั่วโมงต่อวัน 365 วันต่อปีบูชได้ถูกกำหนดให้มีตัวทำจากอีพ็อกซี่มาตรฐาน APG และระยะห่างการลามกระแส 31 มม./กิโลโวลต์ — ซึ่งถูกต้องตามการจัดประเภทสภาพแวดล้อมชายฝั่งทะเลระดับมลพิษ IIIการติดตามได้พัฒนาขึ้นในทั้งหกตำแหน่งภายในระยะเวลา 34 เดือนหลังจากการเริ่มใช้งาน การวิเคราะห์ของ Bepto ยืนยันว่าการทำงานต่อเนื่องภายใต้ภาระหนักสามารถรักษาอุณหภูมิพื้นผิวของบูชให้สูงกว่าอุณหภูมิแวดล้อม 28–32°C อย่างต่อเนื่อง — ซึ่งช่วยขจัดช่วงเวลาการระบายความร้อนและการฟื้นฟูความชื้นที่แบบจำลองการเสื่อมสภาพแบบไฮโดรโฟบิกมาตรฐานได้สมมติไว้สารเคลือบ RTV ที่ใช้ในระหว่างการติดตั้งได้เสื่อมสภาพจนมีมุมสัมผัส 600 V, การลามไฟ 40 มม./กิโลโวลต์, และคุณสมบัติกันน้ำที่ฟื้นตัวได้เอง — ยืนยันที่มุมสัมผัส > 105° หลังจากการทดสอบการเสื่อมสภาพด้วยความร้อนและ UV ร่วมกันเป็นเวลา 1000 ชั่วโมง การตรวจสอบกระแสรั่วไหลหลังการเปลี่ยนแสดงให้เห็นว่ามีการลดลงของกระแสรั่วไหลสูงสุด 94% ภายใต้สภาวะโหลดและการปนเปื้อนที่เทียบเท่ากัน.

สรุป

การติดตามพื้นผิวภายใต้ภาระหนักเป็นรูปแบบความล้มเหลวของบุชชิ่งผนังสถานีย่อยที่การปฏิบัติทางวิศวกรรมมาตรฐานมีความพร้อมน้อยที่สุดในการป้องกัน — เนื่องจากมันทำงานผ่านกลไกที่มองไม่เห็นในระดับการปนเปื้อน ไม่สามารถตรวจพบได้ในช่วงเวลาการตรวจสอบมาตรฐาน และไม่สามารถแก้ไขได้โดยการเลือกระยะห่างตามการปนเปื้อนเพียงอย่างเดียวการหมุนเวียนความชื้นที่ขับเคลื่อนด้วยความร้อน ความหนาแน่นของกระแสรั่วที่เพิ่มขึ้นตามภาระ การก่อตัวของแถบแห้งหลายโซน และการเสื่อมสภาพแบบไม่ชอบน้ำที่เร่งขึ้น รวมกันภายใต้สภาวะที่มีภาระหนักเพื่อสร้างดัชนีความเสี่ยงการเกิดรอยติดตามที่สูงกว่าค่าอ้างอิงของมาตรฐานที่กำหนดไว้โดยนัยถึง 8–15 เท่าการตอบสนองทางวิศวกรรมที่ถูกต้องคือกรอบข้อกำหนดที่นำปัจจัยการแก้ไขระยะห่างตามการพึ่งพาโหลดมาใช้ กำหนดให้ใช้วัสดุพื้นผิวที่เป็นคอมโพสิตซิลิโคนหรืออีพ็อกซี่ไซโคลอะลิฟาติกที่มีค่า CTI ≥ 600 V สำหรับโหลดที่เกิน 70% ของกระแสไฟฟ้าที่กำหนด และดำเนินการตรวจสอบกระแสรั่วไหลอย่างต่อเนื่องให้สอดคล้องกับรอบการโหลดที่ Bepto Electric ทุกบัสซิ่งผนังที่เราจัดหาสำหรับการใช้งานในสถานีย่อยที่มีน้ำหนักบรรทุกสูง ได้รับการระบุด้วยการคำนวณระยะห่างตามน้ำหนักบรรทุก การรับรองความต้านทานการติดตาม IEC 60587 และโปรโตคอลการตรวจสอบสภาพที่สอดคล้องกับน้ำหนักบรรทุกอย่างสมบูรณ์ — เนื่องจากการติดตามพื้นผิวภายใต้ภาระหนักสามารถป้องกันได้อย่างสมบูรณ์เมื่อข้อกำหนดระบุถึงสภาพการใช้งานจริงแทนที่จะเป็นสภาพที่สมมติขึ้นตามการจัดประเภทมลพิษมาตรฐาน.

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการติดตามพื้นผิวภายใต้โหลดหนักในปลั๊กผนังตู้สวิตช์ไฟฟ้า

1. ให้มาตรฐานสากลสำหรับการเลือกและการกำหนดขนาดของฉนวนไฟฟ้าแรงสูงตามระดับมลพิษทางสิ่งแวดล้อม. ↩

2. กำหนดวิธีการทดสอบมาตรฐานสำหรับการหาดัชนีการติดตามเปรียบเทียบของวัสดุฉนวนแข็ง. ↩

3. อธิบายความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ระหว่างอุณหภูมิและอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีหรือการเคลื่อนที่ของไอออนในฟิล์มนำไฟฟ้า. ↩

4. อธิบายการวัดทางกายภาพที่ใช้ในการวัดคุณสมบัติการกันน้ำของวัสดุผิวฉนวน. ↩

5. สรุปมาตรฐานสากลหลักสำหรับการวัดการปลดปล่อยประจุบางส่วนในอุปกรณ์ไฟฟ้าและระบบฉนวน. ↩