ヒートトレース配線: 回路設計、接続、NEC コンプライアンス

ケーブルの選択よりも配線設計が重要な理由

ケーブルが間違っていたためにヒート トレース回路が故障することはほとんどありません。これが失敗するのは、ケーブルをパイプに通す前に、その背後にある配線計画 (回路の長さ、ブレーカーのサイズ、実行中の電圧降下) が策定されていなかったためです。技術者がマルチメーターを持ってパネルの前に立っている時点で、間違いはすでにレイアウトに組み込まれています。

ケーブルのタイプとワット数は、計画の議論で最も注目されるのですが、それには十分な理由があります。 ヒートトレースシステムのコンポーネントと選択に関する広範なガイド その地を覆います。この部分はより狭いままです。つまり、配線自体、回路がどのようにレイアウトされ、電力がどのように接続され、誰かがブレーカーを落とす前にどのようなコードが必要になるかです。

回路レイアウトと電源接続の計画

ヒート トレース回路は通常、120V、208V、240V、または 277V の単相電源で動作しますが、より大きな産業用負荷では、回路長を管理しやすくし、消費電流を妥当な範囲内に保つために、多くの場合三相に移行します。あ 定ワット三相トレースヒーター 単相回路が長時間動作する必要がある場合、または 1 つのブレーカーで過大な電流を消費する必要がある場合に通常選択されます。

すべての回路には、ケーブルの抵抗とブレーカーのトリップ定格によって設定される最大長があり、それを超えると、回路は遠端で最高温度に達しないか、ケーブルが最大の突入電流を流すコールドスタート条件下で迷惑な障害をトリップします。ケーブルを敷設する前に、実際のルートを歩きます。エルボ、バルブ、サポートの数を数え、配線がその電圧とワット数に対するメーカーの最大長を超える場合は回路の中断を追加します。

電源接続ポイントは、断熱材の下や恒久的な構造物の後ろに埋もれず、アクセス可能な場所に計画してください。寒冷地での故障時にレンチやはしごが必要なジャンクションボックスは、回線が凍結するまで誰もチェックしないボックスです。

電源を接続する

電源接続は、現場で用意したスプライスではなく、メーカーが提供する終端キットに依存します。これには正当な理由があります。ヒート トレース ケーブルの 2 本のバス ワイヤと編組オーバーシールドは、それぞれ特定の終端点に接続する必要があり、これを誤ると、熱出力とグランド パスの両方が危険にさらされます。通常、NEMA 4X 規格に準拠した耐水性エントリとして評価されたキットは、ほとんどの長期故障の原因となるジャンクション ボックスへの湿気の侵入を防ぎます。

ボックス内では、終端処理の前に、錫メッキ銅のオーバーブレイドを 2 本の内部バスバーから完全に分離する必要があります。ここでのショートカットは、試運転から数か月後に迷惑な地絡トリップが発生する最も一般的な原因の 1 つです。使用する トレースヒーター取り付けキットと付属品 特定のケーブル タイプに一致させることで、インストール後のサービス コールで不釣り合いに頻繁に発生するコネクタの不一致の問題を回避できます。

各終端点に 12 ～ 18 インチの余分なケーブルを残しておきます。メンテナンス中に回線の再終端処理が行われる頻度は、ほとんどの設置業者の予想よりも高く、最初に配線をきつく切断しすぎると、5 分間の修理がケーブル全体の交換になってしまいます。

地絡機器の保護要件

NEC 第 427.22 条では、電気ヒート トレースを供給する分岐回路に地絡機器保護 (GFEP) を要求しています。 GFEP は標準の GFCI よりもはるかに高い電流しきい値 (5 mA に対して約 30 mA) でトリップします。これは、ヒート トレース ケーブルには設計上固有の漏れ電流があり、GFCI レベルのトリップ設定では迷惑なシャットダウンが継続的に発生するためです。

産業施設はわずかな例外となります。設備に回路のトリップではなく地絡を示すアラームが含まれており、資格のある担当者がシステムを保守し、安全なプロセス動作のために回路の継続的な動作が必要であるという 2 つの条件が当てはまる場合、GFEP はトリップの代わりにアラームを設定できます。これを誤解することは、コンプライアンスの問題だけではありません。それは、重要なプロセスラインにおける制御されたシャットダウンと計画外のシャットダウンの違いであり、この違いについては、次の記事でさらに詳しく説明されています。 IAEIによるヒートトレースシステムの地絡監視に関する技術レビュー .

通電する前に回路をテストする

すべてのヒート トレース回路は、ライン電力を供給する前に誘電絶縁抵抗テストに合格する必要があります。メガオーム計（最小試験電圧は 500 Vdc と定格され、ポリマー絶縁ケーブルでは通常最大 2500 Vdc で動作します）は、ケーブルの導電性コアとその外側の編組またはケーブルが取り付けられている金属パイプの間の抵抗をチェックします。

このステップのテスト手順と許容しきい値は、その前に行われる接続間隔と終端順序とともに、詳細に説明されています。 電熱トレースの施工技術と検査基準 。抵抗式トレース加熱設備の同じテスト手順と一般的な設計手法は、次の文書で成文化されています。 IEEE 515 、この作業の最も標準的な工業仕様のリファレンスです。

このテストに合格しないケーブルには、目に見える損傷がほとんど見られません。設置中に湿気が侵入したジャケットの傷は、回路が絶縁体の下に埋められ、すでに通電されているまでは気付かれません。まさにこれが、絶縁が完了する前ではなく、絶縁が完了する前にテストが行​​われる理由です。

フィールド障害を引き起こす一般的な配線ミス

ヒート トレースの配線障害のほとんどは、特殊な原因ではなく、反復可能な間違いの短いリストに遡ります。

• 定格最大長を超えて回路を実行すると、遠端の熱が枯渇し、コールドスタート時にブレーカーにストレスがかかります。
• ケーブルの入力タイプに対応していないジャンクション ボックスで終端し、湿気の侵入経路を残す
• 結線時にオーバーブレイドをバスバーから完全に分離できないと、迷惑な地絡トリップが頻繁に発生します。
• フィッティング付近でケーブルを最小曲げ半径よりきつく曲げると、目に見える兆候もなく絶縁体に亀裂が入ります。
• 通電前のメガオーム計テストを省略し、絶縁体を取り付けた後でのみケーブルの損傷を発見する

地絡保護で繰り返しトリップする回路は、ほとんどの場合、ブレーカーの故障ではなく、これらの配線の問題のいずれかを示しています。私たちの 自己調整型ヒートトレースのトラブルシューティングおよびメンテナンス ガイド 回路全体を切り離す前に、実際に問題があるものを特定する方法を説明します。

危険場所での設置のための配線

ヒートトレースが分類された危険領域（製油所、化学工場、海洋プラットフォームが最も一般的な環境）に入る場合、配線規則は大幅に厳格化されます。ここでは、標準のジャンクション ボックスとコントロール パネルはオプションではありません。ケーブル エントリ、スプライス キット、およびエンクロージャはすべて、ゾーンに適した ATEX または IECEx 認定を必要とします。

これが最も顕著に現れるのは制御配線です。あ 危険場所のヒートトレース回路用に構築された制御キャビネット は、より優れたガスケットを備えた汎用エンクロージャではなく、密閉されたエントリと認定された内部コンポーネントを使用します。標準パネルを現場で変更する（新しいケーブルの差し込み口を穴あけしたり、事後にグランドを交換したりする）と、たとえ配線自体が適切に認証されたものと同一に見えたとしても、認証が無効になり、準拠した設置が責任に変わります。