Bilun í tengiblokkum við mikinn raka: Forvarnaraðferðir fyrir uppsetningar í hitabeltisloftslagi

TL;DR — Ef þú hefur bara 60 sekúndur

• Í raforkuverum við ströndina í hitabeltinu er bilunartíðni tengiklemma á bilinu 15-25% innan 18 mánaða samanborið við minna en 2% í tempruðum loftslagi — vegna þess að rakaþétting við 80%+ rakastig hraðar galvanískri tæringu á snertipunktum vírs og fjöðurs, sem eykur snertimótstöðu þar til hiti veldur rofi í rafrásinni. IP67-flokkaðar innsiglaðar tengiklemmur með sílikonþéttibúnaði eru nauðsynlegar fyrir uppsetningar utandyra í hitabeltinu.
• Hönnun á fjaðurklemmutengingum býr til rakaleiðir við inngangspunkt vírsins — ég tilgreini skrúfklemmutengingar með innsigluðum þjöppunartengingum fyrir notkun utandyra í hitabeltinu þar sem raki kemur inn í vírinn aðal bilunarferlið.
• Lokað kapalinntak með sílikonþéttistígvélum eða hitakrimpandi límslöngu við vírinntakspunkt tengiklemmunnar útilokar aðal rakaleiðina sem veldur tæringu milli vírs og tengiklemma.

Það sem ég lærði um rafmagnsbilanir í hitabeltinu eftir tuttugu ára framboð á tengiklemmum

Þegar ég byrjaði að útvega rafmagnstengibúnað til rafverktaka í Suðaustur-Asíu árið 2006, var algengasta kvörtunin sem ég heyrði um bilanir í tengiklemmum í virkjunum við suðrænar strendur. Rafverktakar kláruðu nýja uppsetningu, kerfið virkaði rétt fyrstu mánuðina og síðan fóru einstakar rafrásir að bila - fyrst með hléum, síðan smám saman oftar þar til rafrásin bilaði alveg. Þar sem bilanirnar voru dreifðar yfir margar rafrásir í einni uppsetningu frekar en einbeittar á einum stað, benti mynstrið til umhverfisþáttar frekar en vandamáls í uppsetningu. Þegar ég skoðaði bilaðar tengiklemmur sem komu til baka frá virkjunum við suðrænar strendur, var bilunarferlið óyggjandi: galvanísk tæring á tengifleti vírsins við snertingu, af völdum raka sem kom inn í tengiklemmuhúsið.

Þar sem rakastig í hitabeltissvæðum við ströndina fer venjulega yfir 80%, og vegna þess að dagleg hitastigsbreyting á ströndum við suðræna strönd veldur því að raki myndast á köldum fleti snemma morguns áður en sólin hitar loftið, verða rafmagnshús og innihald þeirra - þar á meðal tengiklemmur - fyrir daglegri rakaáhrifum. Þar sem tengiklemmuhúsið - jafnvel þótt það sé metið til að veita einhverja innstreymisvörn - leyfir litlu magni af raka gufu að komast inn með tímanum í gegnum dreifingu og öndunaráhrif af völdum hitastigsbreytinga, skapar uppsafnaður raki inni í tengiklemmunni aðstæður fyrir galvaníska tæringu á rafmagnstengingum.

Þar sem ég hef nú aðstoðað við forskrift tengiklemma fyrir meira en 60 rafmagnsuppsetningarverkefni í hitabeltisloftslagi víðsvegar um Suðaustur-Asíu, Mið-Austurlönd og Rómönsku Ameríku, er bilun í tengiklemmum vegna raka algengasta undirrót sem ég rekst á - og algengasta lausnin sem tilgreind er. Þar sem réttar forskriftir (IP67 innsiglaðar tengiklemmar með réttri vírþéttingu) og réttar uppsetningarvenjur (þétt kapalinngangur, rétt frárennsli í kassa) saman útrýma rakaþrengingarferlinu, er vandamálið með forskriftir um uppsetningu í hitabeltisloftslagi leysanlegt - en aðeins ef forskriftin og uppsetningarvenjurnar fjalla um undirrótina frekar en aðeins að meðhöndla einkennin með því að skipta út biluðum tengiklemmum fyrir eins óinnsiglaðar einingar.

Rafefnafræði rakavöldu tæringar á tengiblokkum

Galvanísk tæring sem veldur bilunum í tengiklemmum í hitabeltisloftslagi stafar af rafefnafræðilegri víxlverkun ólíkra málma í viðurvist raflausnar — í þessu tilfelli þunnrar vatnsfilmu sem þéttist á innra yfirborði tengiklemmuhússins. Þar sem snertipunktur tengiklemmunnar samanstendur af messing- eða koparvírleiðara og stálfjöðrum eða skrúfubúnaði, mynda þessir tveir ólíku málmar í viðurvist raka galvaníska tæringarfrumu sem veldur því að hvarfgjarnari málmurinn (venjulega sinkhúðað stál) tærist frekar við snertifleti.

Tæringarefnið sem myndast við tengiflöt vírs og snertis er yfirleitt sinkoxíð eða sinkhýdroxíð fyrir sinkhúðaða stáltengi og koparoxíð eða koparklóríð fyrir koparleiðara. Þar sem þessi tæringarefni eru lélegir rafleiðarar og eru ekki leiðandi, eykur uppsöfnun þeirra við tengiflötinn smám saman snertiviðnámið. Þar sem aukin snertiviðnám myndar hita samkvæmt sambandinu Afl = Straumur² × Viðnám, eykur hitinn við snertipunktinn tæringarhraðann og rýrir samtímis vírleiðarann ​​og klemmufjöðurinn eða skrúfubúnaðinn.

Mikilvægur viðnámsþröskuldur fyrir hitaupphlaup — þar sem hitinn sem myndast við snertipunktinn fer yfir varmadreifigetu tengiklemmunnar — er venjulega á bilinu 100-500 millióhm við straumstig sem eru algeng í byggingum á rafrásum (10-32 amper). Þar sem ég hef mælt snertiviðnám upp á 50-200 millióhm í tengiklemmum sem hafa verið í notkun í 12-18 mánuði í hitabeltisströndum, þýðir stigvaxandi aukning snertiviðnáms vegna tæringar að tengiklemmar í þessu umhverfi eru alltaf að nálgast þröskuld hitaupphlaups — og allir viðbótarþættir sem auka álagsstrauminn lítillega eða draga lítillega úr varmadreifingu (eins og hækkun umhverfishita í heitu veðri) geta kallað fram hitabilun.

Upplýsingar um innstreymisvörn (IP) fyrir hitabeltistengingar

Verndunarkerfið gegn innrás (IP), sem skilgreint er í IEC 60529, tilgreinir verndarstig rafmagnshúsa gegn innrás föstum hlutum og raka. Þar sem IP-einkunnin ákvarðar viðnám tengiklemmunnar gegn raka við tilteknar prófunaraðstæður, krefst val á viðeigandi IP-einkunn fyrir hitabeltisumhverfi þess að hún sé aðlöguð að tilteknum uppsetningaraðstæðum frekar en að beita almennri forskrift fyrir hitabeltið.

Fyrir rafmagnsuppsetningar utandyra í hitabeltinu þar sem tengiklemmar eru í beinu umhverfi fyrir rigningu, raka frá vindi og tímabundinni niðurdýfingu í vatn (eins og í skurðum sem flæða í mikilli rigningu), tilgreini ég tengiklemma með lágmarks IP67-flokkun. Þar sem IP67 tilgreinir vörn gegn rykinntöku (rykþétt) og vörn gegn áhrifum tímabundinnar niðurdýfingar í vatn (allt að 1 metra af vatni í 30 mínútur), nær þessi flokkun yfir mikla raka sem koma upp í uppsetningum utandyra í hitabeltinu. Þar sem IP67-flokkaðir tengiklemmar nota sílikonþéttingar og þétta húsahönnun til að ná þessari flokkun, kosta þeir um það bil 2-3 sinnum meira en venjulegar IP20 tengiklemmar - en kostnaðaraukningin er réttlætt með því að útiloka tæringarbilun af völdum raka.

Fyrir yfirbyggðar en opnar rafmagnsuppsetningar í hitabeltinu — eins og utandyra girðingar sem veita skugga og vernd gegn regni en eru ekki þéttar gegn raka eða þéttingu frá vindi — tilgreini ég lágmarks IP65-flokkun. Þar sem IP65 tilgreinir rykþétta vörn og vörn gegn vatnsúða úr hvaða átt sem er, nær hún yfir raka frá vindblásnu regni og þéttingu sem verður í yfirbyggðum en opnum uppsetningum. Þar sem IP65-flokkunin er náanleg með ódýrari þéttihönnun en IP67, er IP65-forskriftin hagkvæmari fyrir uppsetningar þar sem tímabundin dýfing er ekki raunhæf váhrifasviðsmynd.

Hönnun á fjöðurklemmum vs. skrúfklemmum fyrir hitabeltisumhverfi

Hönnun klemmufestingarinnar með fjöðrum — sem notar fjöðrunarkerfi til að viðhalda snertiþrýstingi á vírinn sem er settur inn — hefur orðið ríkjandi hönnun klemmufestinga í nútíma rafmagnslögnum vegna hraða tengingar (engin þörf á að stilla skrúfjárn) og viðhaldsfrjálsrar vírgeymslu. Hins vegar, fyrir uppsetningar utandyra í hitabeltinu þar sem raki er aðal bilunarferlið, hefur hönnun klemmufestingarinnar grundvallar veikleika: fjöðrunarkerfið býr til bil við vírinngangspunktinn sem gerir raka kleift að komast inn í tengihlutann með háræðaráhrifum eftir vírleiðaranum.

Rakaleiðin í fjaðurklemmutengingum myndast vegna þess að víreinangrunin sem fer inn í tengiklemmublokkinn er ekki vélrænt innsigluð þar sem hún fer út úr húsinu. Þar sem fjaðurvirknin þarfnast bils til að leyfa vírnum að komast inn og halda honum, og vegna þess að fjaðurkrafturinn heldur vírnum í snertingu við inngangsopið, getur raki sem nær ytra byrði vírsins sogað inn í tengiklemmuhúsið með háræðaráhrifum meðfram snertifletinum milli víreinangrunar og fjaðurvirkninnar. Þar sem þessi rakainnstreymisleið er eðlislæg í hönnun fjaðurklemmunnar og ekki er hægt að útrýma henni að fullu án þess að skerða virkni fjaðranna, mæli ég ekki með fjaðurklemmutengingum fyrir uppsetningar utandyra í hitabeltinu þar sem rakainnstreymi er aðal umhverfisáskorunin.

Skrúfklemmuhönnunin — sem notar skrúfu til að beita klemmuþrýstingi beint á vírleiðarann ​​— veitir framúrskarandi rakaþéttingu við vírinngangspunktinn þegar hann er rétt hert. Þar sem skrúfklemman beitir þrýstingi beint á vírleiðarann ​​(eftir að einangrunin hefur verið fjarlægð) og vegna þess að þjöppunartengingin milli vírsins og skrúfuhaussins býr til loftþétta samskeyti þegar hann er rétt hert, býr skrúfklemmutengingin ekki til háræðarrás við vírinngangspunktinn. Þar sem skrúfklemmutengingin gerir einnig kleift að sannreyna sjónrænt innsetningardýpt vírsins og gæði tengingarinnar, veitir hún viðbótar gæðatryggingu fyrir uppsetningu sem er verðmæt í hitabeltisumhverfi þar sem aðgengi að viðhaldi er erfitt.

Upplýsingar um kapalþéttingu fyrir uppsetningar á tengiklemmum utandyra í hitabeltinu

Þéttingarforskrift kapalsins er mikilvægasta uppsetningaraðferðin sem ákvarðar hvort IP-flokkað tengiklemmur nái rakaverndarkröfum sínum í hitabeltisumhverfi utandyra. Þar sem kapallinn sem fer inn í tengiklemmuna veitir leið fyrir raka ef þétting kapalsins er ófullkomin - sérstaklega í umskiptum frá ytri kapalhlífinni (sem er venjulega heil og rakagefandi) að afhýddum leiðara inni í tengiklemmunni - verður að þétta kapalinngangsstaðinn með aðferðum sem útiloka rakaleiðina við þessa umskiptum.

Sílikonþéttiaðferðin er áreiðanlegasta aðferðin við kapalþéttingu fyrir uppsetningar á tengiklemmum utandyra í hitabeltinu. Þar sem sílikonþéttiefnið veitir sveigjanlega, límþétta húðun yfir millistykkið á milli kapalhlífarinnar og tengiklemmuhússins, fyllir það öll eyður við innganginn og viðheldur þéttieiginleikum sínum þrátt fyrir hitastigsbreytingar og útfjólubláa geislunarskilyrði sem koma fyrir í hitabeltinu utandyra. Þar sem sílikon viðheldur sveigjanleika sínum og viðloðun á hitastigsbilinu -60°C til +200°C, harðnar það ekki eða springur við hitastigsbreytingar sem eiga sér stað í hitabeltinu utandyra.

Hitakrimpandi slöngur með límhúð að innan býður upp á aðra þéttitækni sem hentar sérstaklega vel fyrir tengiklemma með hringlaga kapalinntökum. Þar sem hitakrimpandi slöngurnar dragast þétt saman utan um kapalinn og límfóðrið fyllir öll holrými á milli kapals og hylkis, myndast rakaþétt umskipti sem eru vélrænt sterk og rafmagnseinangrandi. Þar sem hitakrimpandi aðferðin krefst hitagjafa (heitloftbyssu eða brennara) við uppsetningu og er ekki eins auðveld í skoðun og sílikonhúðunaraðferðin, kýs ég sílikonhúðunaraðferðina fyrir notkun utandyra í hitabeltinu þar sem erfitt er að staðfesta gæði uppsetningar.

Algengar spurningar

Hvers vegna bila staðlaðar tengiklemmur fyrir tímann í rafmagnsuppsetningum í hitabeltisloftslagi?
Í suðrænum strandsvæðum er bilunartíðni tengiklemma á bilinu 15-25% innan 18 mánaða í tengiklemmum (samanborið við

Hvaða IP-flokkun gildir um tengiklemmur fyrir rafmagnsuppsetningar utandyra í hitabeltinu?
Fyrir uppsetningar utandyra í hitabeltinu þarf lágmarks IP67 (rykþétt, tímabundið vatnsdýfing) og lágmarks IP65 (rykþétt, vatnsúði úr hvaða átt sem er) fyrir uppsetningar sem eru yfirbyggðar en ekki lokaðar. IP-flokkun undir IP65 leyfir raka að komast inn og valda tæringarskemmdum innan 12-24 mánaða.

Hvernig hefur hönnun fjaðurklemmu samanborið við skrúfuklemma áhrif á rakaþol í hitabeltisumhverfi?
Fjaðurklemmutengingar mynda rakaleiðir við inngangspunkt vírsins sem ekki er hægt að útrýma að fullu. Skrúfklemmutengingar með innsigluðum þjöppunartengingum útiloka þessa leið. Sérstaklega er hægt að tilgreina skrúfklemmutengingar fyrir notkun utandyra í hitabeltinu þar sem raki er aðal bilunarorsökin.

Hvaða forskriftir um undirbúning og þéttingu víra gilda um tengiklemma utandyra í hitabeltinu?
Lokað kapalinntak með sílikonþéttistöngum eða hitakrimpandi límslöngu við vírinntak tengiklemmunnar útilokar rakaleiðina. Ef þéttingin er ófullkomin er umskiptin frá lokuðu kapalhlífinni yfir í afhýddan leiðara inni í tengiklemmunni þar sem raki kemst inn.

Hvernig styður Ningbo J-Guang Electronics forskrift að tengiklemmum fyrir hitabeltisuppsetningar?
J-Guang býður upp á DIN-skinntengiblokkir með IP65-IP67 vottun og sílikonþéttibúnaði fyrir rafmagnsuppsetningar utandyra og við ströndina í hitabeltinu. Sérstök ráðgjöf er í boði varðandi val á tengiblokkum, vírþéttingaraðferðir og uppsetningarvenjur fyrir rafmagnskerfi í hitabeltinu.

Innri tenglar: J-Guang PCT-211 DIN-skinn tengiklemmur fyrir innstunguvír | Vörulisti J-Guang rafeindabúnaðar

Utanaðkomandi tenglar: IEC | ISO-númer | NEI | UL | Alþjóða orkumálastofnunin (IEA) | EPRI

Um höfundinn

Ningbo J-Guang Electronics Co., Ltd. er faglegur framleiðandi rafmagnstengihluta, þar á meðal DIN-skinntengiblokkir, prentkortstengi og rafmagnstengi fyrir iðnaðar- og viðskiptarafmagnsvirki. J-Guang Electronics hefur mikla reynslu af því að útvega rafmagnsíhluti til virkjunar í hitabeltisloftslagi víðsvegar um Suðaustur-Asíu, Mið-Austurlönd og Rómönsku Ameríku og styður rafverktaka og iðnaðarkaupendur við val á tengiblokkum fyrir notkunarsvið þar sem raki er mikill og utandyra.