Comparative Tracking Index (CTI) materiału izolacyjnego — dlaczego stopień zanieczyszczenia określa wymaganą odległość upływu

Poradnik o formach separacji rozdzielnic niskiego napięcia opisuje wewnętrzną separację między szynami zbiorczymi, jednostkami funkcjonalnymi i zaciskami wewnątrz rozdzielnicy. Ten artykuł opisuje inny, mniej widoczny aspekt tej samej serii IEC 61439: właściwość samego materiału izolacyjnego, która określa, jak blisko siebie mogą znajdować się części czynne wzdłuż powierzchni — Comparative Tracking Index.

Czym jest tracking

W warunkach zanieczyszczenia i wilgoci na powierzchni materiału izolacyjnego między dwiema częściami czynnymi może powstać cienka, przewodząca, zwęglona ścieżka — tracking (śladowanie). Dzieje się tak, ponieważ wilgotna, zanieczyszczona warstwa na powierzchni pozwala na lokalny przepływ prądu upływu; wydzielające się ciepło zwęgla materiał w mikroskopijnej skali, tworząc trwałą przewodzącą ścieżkę, która przy powtarzaniu może się dalej rozszerzać, aż do przebicia, a nawet pożaru.

Test CTI według IEC 60112

IEC 60112 opisuje metodę badania: na powierzchnię badanego materiału nanosi się krople rozcieńczonego roztworu chlorku amonu między dwiema elektrodami platynowymi, do których przyłożone jest napięcie. CTI to najwyższe napięcie (w woltach), przy którym materiał wytrzymuje ustaloną liczbę kropli bez utworzenia się przebijającej ścieżki śladowej.

Grupy materiałowe według IEC 61439-1

Na podstawie wartości CTI IEC 61439-1 dzieli materiały izolacyjne na cztery grupy materiałowe:

• Grupa materiałowa I: CTI ≥ 600 — najlepsza odporność na tracking.
• Grupa materiałowa II: 400 ≤ CTI < 600.
• Grupa materiałowa IIIa: 175 ≤ CTI < 400.
• Grupa materiałowa IIIb: 100 ≤ CTI < 175 — najniższa odporność na tracking wśród wciąż dopuszczonych materiałów.

Im wyższa grupa materiałowa, tym mniejsza wymagana odległość upływu przy tym samym napięciu roboczym i stopniu zanieczyszczenia — dzięki materiałowi wyższej klasy producent może więc budować bardziej kompaktowo bez uszczerbku dla bezpieczeństwa.

Stopień zanieczyszczenia: drugi czynnik w równaniu

Wymagana odległość upływu zależy nie tylko od materiału, ale także od stopnia zanieczyszczenia (PD) środowiska, w którym instaluje się rozdzielnicę:

• PD1: brak zanieczyszczeń lub wyłącznie suche, nieprzewodzące zanieczyszczenie bez wpływu — na przykład szczelnie zamknięta obudowa.
• PD2: wyłącznie zanieczyszczenie nieprzewodzące, z okazjonalną tymczasową przewodnością spodziewaną wskutek kondensacji — typowa sytuacja dla zwykłej rozdzielnicy instalowanej wewnątrz budynku.
• PD3: zanieczyszczenie przewodzące lub suche nieprzewodzące, które staje się przewodzące wskutek spodziewanej kondensacji — typowe dla środowisk przemysłowych oraz pomieszczeń z dużą ilością pyłu, wilgoci lub (w środowisku ogrodniczym) pozostałości nawozów.
• PD4: trwała przewodność, na przykład wskutek przewodzącego pyłu lub opadów — najsurowsza kategoria.

Przy wyższym stopniu zanieczyszczenia wymagana jest większa odległość upływu przy tym samym napięciu roboczym i tym samym materiale, ponieważ prawdopodobieństwo powstania przewodzącej warstwy zanieczyszczeń na powierzchni jest większe.

Dlaczego ma to znaczenie

Rozdzielnica, która bezproblemowo działa w czystym środowisku biurowym (PD2), może po zainstalowaniu w zapylonym, wilgotnym lub obciążonym chemicznie pomieszczeniu (PD3) — na przykład w oborze, myjni samochodowej lub pomieszczeniu technicznym ogrodnictwa z oparami nawozów — wymagać odległości upływu większej niż ta, dla której obudowa została pierwotnie zaprojektowana, nawet jeśli klasa IP tej samej obudowy jest identyczna dla obu środowisk. IP opisuje ochronę przed wnikaniem pyłu i wilgoci z zewnątrz; CTI i stopień zanieczyszczenia opisują, co dzieje się, gdy zanieczyszczenie mimo to znajdzie się na powierzchni izolacyjnej wewnątrz obudowy lub powstanie tam wskutek kondensacji.

Uwaga: dokładne minimalne odległości upływu przepisane dla danego poziomu napięcia i stopnia zanieczyszczenia są zawarte w tabelach w IEC 60664-1 i IEC 61439-1; ten artykuł opisuje leżącą u podstaw zasadę, a nie pełne wartości tabelaryczne.

Znaczenie praktyczne

Przy specyfikowaniu rozdzielnicy dla środowiska o podwyższonym zanieczyszczeniu — na przykład pomieszczenia technicznego ogrodnictwa z oparami nawozów i wysoką wilgotnością — warto nie tylko sprawdzić klasę IP obudowy, ale także zapytać o grupę materiałową użytych materiałów izolacyjnych (listwy zaciskowe, wsporniki szyn zbiorczych, płytki drukowane) oraz czy producent zwymiarował odległości upływu dla rzeczywistego stopnia zanieczyszczenia docelowej lokalizacji, a nie dla domyślnego założenia PD2.

Częste błędy

1. Zakładanie, że wysoka klasa IP wyklucza tracking — IP chroni przed zanieczyszczeniem z zewnątrz, a nie przed śladowaniem na powierzchniach materiałów wewnątrz poza tym prawidłowo uszczelnionej obudowy, gdzie mimo to występuje kondensacja lub zanieczyszczenie.
2. Stosowanie rozdzielnicy zwymiarowanej dla czystego (PD2) środowiska bez ponownej oceny w środowisku zanieczyszczonym (PD3/PD4).
3. Stosowanie grupy materiałowej IIIb (niskie CTI) w środowisku o wysokim stopniu zanieczyszczenia bez weryfikacji odpowiednio większej wymaganej odległości upływu.
4. Mylenie CTI z napięciem przebicia dielektrycznego — są to dwie odrębne właściwości materiału: napięcie przebicia opisuje odporność na przebicie przez materiał, CTI opisuje odporność na śladowanie wzdłuż powierzchni.

Powiązane

• Formy separacji (Form 1 do 4b) rozdzielnic niskiego napięcia
• IEC 61439 a NEN 1010 — norma wyrobu a norma instalacyjna
• Klasy IP (IEC 60529)
• 10 najczęstszych błędów w instalacjach szklarniowych