Quelle est la teneur en humidité critique à l'intérieur de la section froide qui déclenche un défaut de terre dans un réchauffeur PFA à 480 V CA ?

Dans le réchauffeur PFA, la terminaison électrique du noyau métallique avec le câble d'alimentation est située dans la partie froide au-dessus de la conduite de liquide. Au fil du temps, de l'humidité peut s'accumuler dans cette région froide en raison de la pénétration, de la condensation ou de joints défaillants. À un niveau d'humidité critique, il forme un chemin conducteur depuis la borne haute tension (480 VAC) jusqu'à la terre et la flèche, vous avez un défaut à la terre. La teneur en humidité essentielle est de 0.5 - 1.0 g d'eau libre dans un segment froid typique (volume 100 - 300 cm3). Cela correspond à une humidité relative proche de 100 % et à une condensation visible. Le courant de fuite à travers le film d'humidité à 480 V CA est de 5 à 30 mA, suffisant pour déclencher un GFCI ou provoquer une alerte de défaut à la terre. L'humidité ne doit pas nécessairement recouvrir complètement les bornes, un film de 0,1 à 0,5 mm reliant l'isolant des bornes est suffisant. Les déshydratants destinés à prévenir ou éliminer l'humidité sont importants pour la fiabilité du réchauffeur haute tension.

Relation entre l'accumulation d'humidité et le courant de fuite
Le courant de fuite I_leak=V/R, où R est la résistance au passage de l'humidité. Un espacement typique des bornes de 10 mm donne une résistance du film d'eau en fonction de la qualité de l'eau. L'eau condensée de l'air humide a une conductivité de 10 à 100 µS/cm (résistivité de 0,01 à 0,1 MΩ cm). Disons 0,1 mm d'épaisseur, 10 mm x 5 mm de surface. R=ρL / A=0.05 MΩ•cm x 1 cm / 0,5 cm2=0.1 MΩ . I_fuite=480/100,000=4.8 mA à 480 VCA, déclenchement GFCI inférieur à la moyenne de 30 mA, mais détectable. Si l'eau collecte des impuretés ioniques (sels de résidus de flux, produits de corrosion), la conductivité augmente jusqu'à 1000-10000 µS/cm (résistivité 0,0001-0,001 MΩ*cm), ce qui entraîne une fuite I_= 480/200=2.4 Aa court-circuit. Ce qui est important dans la teneur en humidité cruciale n'est pas la quantité d'eau, mais sa pureté ionique.

The "critical moisture content" is defined as the quantity of water which, mixed with typical ionic contamination (5–50 µg of chlorides, sulphates, or salt) decreases resistance below 1 MΩ (leakage >0,5 mA à 480 VCA). Cela se produit avec environ 0,5 g d'eau libre dans une section froide de 200 cm3, suffisant pour générer une couche continue sur le bornier.

Critical Moisture Content by Voltage and Contamination Level Voltage (VAC) Insulation Resistance Trip Threshold (MΩ) Leakage Current at Trip (mA) Critical Free Water (g) in 200 cm³ Required Water Conductivity (µS/cm) Contamination Level (ppm NaCl equivalent) 120 1.0 120 2.0 >500 >300 240 1.0 240 1.5 >300 >200 480 1.0 480 1.0 >200 >100 480 (GFCI 30 mA) 16 30 0.3 >1,000 >500 480 (GFCI 5 mA) 96 5 0.1 >3,000 >1,500 480 (equipment protection) 10 48 0.5 >500 >300 690 1.0 690 0.8 >150 >80 1,000 1.0 1,0
Pour un système typique de 480 VCA avec un GFCI de 30 mA, la teneur en humidité requise est de 0,3 à 0,5 g d'eau libre avec une légère contamination (équivalent de 300 à 500 ppm NaCl). Si le niveau est inférieur à 0,3 g, le GFCI ne peut pas se déclencher. Si elle est supérieure à 0,5 g, des déclenchements intempestifs peuvent se produire.

Sources d'humidité dans la section froide
Il existe trois méthodes pour la pénétration de l'humidité dans la partie froide :

Perméation via PFA : La partie froide n'est pas chauffée activement à 480 VAC (elle est au dessus de la ligne liquide). Cela fonctionne à 40 -80 degrés. Flux de vapeur d'eau à travers le mur PFA 0,1-0,5 g/m2·jour. Pour une zone de section froide de 0,05 m 2 , cela représente 0,005 à 0,025 g par jour -1 . Sur 1 an (365 jours), une humidité de 2 à 9 g peut s'accumuler bien au-dessus du seuil.

Condensation de l'air ambiant : Si la partie froide refroidit jusqu'au point de rosée (par exemple en s'arrêtant toute la nuit), l'air humide se condense à l'intérieur. Un seul événement de condensation peut déposer de 0,5 à 2 g d'eau.

Fuites des joints : des joints toriques ou des joints défectueux entraînent une infiltration massive d'eau. Une fuite de 1 goutte par heure (0,05 g/h) contribue à 1,2 g/jour

Détection et prévention
Un capteur d'humidité ou une sonde de conductance peut être placé à l'intérieur de la zone froide pour identifier la teneur en humidité essentielle avant qu'un défaut à la terre ne se produise. Une humidité relative supérieure à 80 % ou une conductivité supérieure à 10 µS/cm entre deux broches isolées active une alarme par laquelle la maintenance peut être effectuée avant le déclenchement du GFCI.

Stratégies de prévention :

Pack déshydratant : Placer un tamis moléculaire (zéolite) dans la partie froide. Changer tous les 6 à 12 mois. Un paquet de 10 g nécessitera 2 à 3 g d’eau pour être saturé.

Purge à l'azote : débit continu de N 2 sec à travers la partie froide à 0,1 bar. HR < 10% Maintient et élimine les vapeurs pénétrées.

Joint hermétique. Utilisez un joint en verre-sur-métal ou en céramique-sur-métal pour le passage du terminal, éliminant ainsi les fuites de polymère.

Chauffage de la section froide Maintenez la section froide à 50-60 degrés, au-dessus du point de rosée, avec un petit chauffage (5-10 W) pour éviter la condensation.

Exemple de champ
Un réchauffeur PFA de 480 VCA dans une ligne de placage humide (80 % d'humidité relative ambiante) s'est déclenché chaque semaine sur un GFCI intempestif après 6 mois de fonctionnement. L'inspection a montré 0,8 g d'eau libre dans la région froide (par pesée). La conductivité de l'eau était de 800 µS/cm (provenant des brouillards acides absorbés). Le radiateur a été séché et un pack déshydratant a été appliqué. Les voyages se sont arrêtés pendant 8 mois puis ont repris. L'installation a été purgée en continu avec du N2 à raison de 0,5 L/min. Il n'y a plus eu d'excursions pendant 3 ans.

Conclusion : Défaut à la terre dû à 0,3-0,5 g d'eau libre à 480 VAC
Pour un réchauffeur PFA, la teneur en humidité requise dans la section froide pour un défaut à la terre à 480 VCA est de 0,3 à 0,5 g d'eau libre avec une contamination ionique typique (équivalent sel de 300 à 500 ppm). L'humidité génère un revêtement conducteur sur le bornier, réduisant la résistance d'isolement à moins de 1 MΩ et créant un courant de fuite de plus de 5 à 30 mA, déclenchant le GFCI.I ou l'alarme de défaut de terre. La pénétration d'humidité se produit par perméation (2 à 9 g/an), condensation (0,5 à 2 g/événement) ou par fuites de joints. Installez des packs déshydratants, une purge à l'azote ou ajoutez un chauffage à la section froide pour éviter les défauts à la terre. Surveillez l’humidité ou la conductance avant qu’elle n’atteigne des niveaux critiques. Quelques gouttes d'eau à 480 VAC peuvent tuer votre processus. Ne mouillez pas la partie froide – sinon. Mesure d'humidité, prévention des pannes La partie froide est le point vulnérable. Prenez-en soin.