تحليل أعطال الكابلات

Thread Content

يُستخدم كابلات الطاقة، التي تعمل على ربط المعدات الكهربائية المختلفة ونقل وتوزيع الطاقة الكهربائية، على نطاق واسع بفضل مزاياها مثل الأمان، وقلة حاجتها إلى صيانة، واستقرارها العالي، مما يساعد على تحسين جودة الطاقة الكهربائية. في الوقت الحالي، تشكل الأعطال الناتجة عن كابلات الطاقة نسبة كبيرة من جميع أعطال التغذية بالطاقة. أصبحت طريقة تحديد موقع نقطة العطل بسرعة ودقة، وتحديد نوع العطل، واحدة من التقنيات الحاسمة في استخدام كابلات الطاقة وتشغيلها. أسباب أعطال الكابلات: السبب المباشر لأعطال الكابلات هو انخفاض مستوى العزل، مما يؤدي إلى تلف الكابل. هناك العديد من العوامل التي تؤدي إلى انخفاض مقاومة العزل، ووفقًا للتجارب العملية، يمكن تلخيص هذه العوامل فيما يلي: 1.1 الأضرار الميكانيكية: الأضرار الناتجة أثناء عملية التركيب، مثل الإصابة بالكابل نتيجة الاصطدام العرضي، أو الضغط الميكانيكي الشديد الذي يؤدي إلى تلف الكابل، أو الانحناء المفرط للكابل مما يسبب تلفه ； التلف الناتج عن قوى خارجية مباشرة: يحدث ذلك نتيجة إجراء أعمال بناء في المسار الذي تمر به الكابلات أو بالقرب منها بعد تركيبها، مما يؤدي إلى تلف الكابلات نتيجة للقوى الخارجية المباشرة. التلف الناتج عن قوى خارجية غير مباشرة: يمكن أن تتسبب اهتزازات السيارات أو الأحمال الناتجة عن الصدمات في تشقق غلاف الرصاص (الألومنيوم) الذي يغطي الكابلات تحت الأرض ； الأضرار الناجمة عن الظواهر الطبيعية: مثل تمدد المادة العازلة داخل الموصلات أو الأطراف، مما يؤدي إلى تمزق الغلاف الخارجي للكابل ； بسبب الحركة الطبيعية للكابل، يحدث خدش في غلاف الكابل الموجود عند فتحات الأنابيب أو الدعامات ； يؤدي الانخفاض في مستوى الأرض إلى ظهور قوى شد كبيرة، مما يتسبب في تمزق الموصلات أو الوصلات الوسطى. 1.2 التعرض للرطوبة: يؤدي التعرض للرطوبة إلى حدوث أعطال في العزل. الأسباب الرئيسية لتعرض الكابلات للرطوبة هي: دخول الماء نتيجة عدم إغلاق صناديق التوصيل أو صناديق النهايات بشكل جيد، أو بسبب سوء تركيبها ； تصنيع الكابل غير جيد، ويوجد ثقوب أو شقوق في الغلاف المعدني ； الغلاف المعدني بسبب الإصابة بأشياء خارجية أو التآكل الذي يؤدي إلى حدوث ثقوب فيه ； 1.3 تدهور عزل الكابلات مع التقدم في العمر: يؤدي وجود فجوات هوائية داخل مادة العزل إلى حدوث طاقة حرة تحت تأثير المجال الكهربائي، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة العزل. عندما يتم تأين المواد العازلة، تتكون في الفجوة الهوائية مركبات كيميائية مثل الأوزون ونترات، مما يؤدي إلى تآكل المواد العازلة ； يؤدي الماء الموجود في المواد العازلة إلى تحلل ألياف العزل، مما يسبب انخفاض في خصائص العزل. يمكن أن يتسبب الحرارة الزائدة في تلف وتدهور المواد عازلة. يؤدي تكوّن فجوات هوائية داخل الكابل إلى حدوث تأين كهربائي، مما يسبب ارتفاع درجة الحرارة محليًا ويؤدي إلى تكربن العازل. يعتبر الحمل الزائد على الكابلات عاملاً مهماً في حدوث ارتفاع درجة حرارتها. يمكن أن تتعرض الكابلات الموجودة في المناطق التي يكثر فيها وجود الكابلات، أو في الأنفاق والقنوات المخصصة للكابلات حيث يكون التهوية ضعيفة، بالإضافة إلى الكابلات الموجودة داخل الأنابيب الجافة، والأجزاء التي تكون فيها الكابلات قريبة من الأنابيب الحرارية، للتلف السريع نتيجة الحرارة الزائدة. 1.4 الجهد الزائد: يشير الجهد الزائد بشكل أساسي إلى الجهد الزائد الناتج عن العواصف الرعدية، وكذلك الجهد الزائد داخل الكابلات. أظهر تحليل الأعطال الفعلية أن العديد من أعطال المحطات الخارجية ناتجة عن الجهود الكهربائية الزائدة في الغلاف الجوي. يؤدي التوتر الزائد إلى تلف طبقة العزل في الكابل، مما يسبب حدوث عطل، وعادةً ما يكون مكان التلف ناتجًا عن عيوب في المادة المستخدمة. 1.5 تؤدي عمليات التصميم والتصنيع السيئة للوصلات الوسطى والنهائية، بالإضافة إلى عدم دقة تصميم توزيع المجال الكهربائي، واختيار المواد غير المناسبة، وسوء العمليات التصنيعية وعدم الالتزام بالمعايير المطلوبة، إلى حدوث أعطال في رؤوس الكابلات. 1.6 عيوب المواد تظهر عيوب المواد بشكل رئيسي في ثلاثة جوانب. أولاً، مشكلة تصنيع الكابلات، وهي العيوب الناتجة عن طبقة الحماية المصنوعة من الرصاص (الألومنيوم) ； أثناء عملية التغليف العازل، تظهر على العازل الورقي عيوب مثل التجاعيد والتشققات والشقوق والفجوات الناتجة عن التداخل ； الثاني هو عيوب في تصنيع ملحقات الكابلات، مثل وجود ثقوب في قطع الحديد المصبوب، وعدم كفاية القوة الميكانيكية للقطع الخزفية، بالإضافة إلى أن الأجزاء الأخرى لا تتوافق مع المواصفات المطلوبة، أو أنها لا تكون محكمة الإغلاق أثناء التجميع ； ثالثًا، سوء إدارة وصيانة المواد العازلة، مما يؤدي إلى تعرض عزل الكابلات للرطوبة والتلوث والتقادم. 1.7 تآكل الطبقة الواقية: يحدث التآكل بسبب التأثيرات الكيميائية للأحماض والقلويات في باطن الأرض، بالإضافة إلى التيارات الكهربائية المشوشة، مما يؤدي إلى تآكل الغلاف الخارجي للكابل المصنوع من الرصاص، ويظهر ذلك على شكل نقاط تآكل أو تشققات أو ثقوب، مما يسبب حدوث أعطال. فقدان عزل الكابلات من الزيت: عند تركيب كابلات العزل بالورق المغموس في الزيت، إذا كانت الأرضية غير مستوية، أو كان الكابل موجودًا على أعمدة كهربائية في الخارج، فإن الاختلافات في الارتفاعات تؤدي إلى تدفق زيت العزل من المناطق المرتفعة إلى المناطق المنخفضة، مما يقلل من قدرة العزل لدى الكابلات في المناطق المرتفعة، وبالتالي يؤدي ذلك إلى حدوث أعطال. 2. تصنيف الأعطال 2.1 التصنيف حسب مقاومة العطل وحالة الأسلاك • عطل الفتح (انقطاع السلك)، ويُعرف أيضًا بعطل الانقطاع؛ حيث إذا كانت مقاومة العزل بين أطوار الكابل أو بين الأطوار والأرض تصل إلى القيم المطلوبة وفق المواصفات، فإن الجهد الكهربائي لا يستطيع الوصول إلى الطرفين ； أو رغم وجود جهد على الطرف، إلا أن قدرته على تحمل الأحمال ضعيفة. عندما يكون مقاومة العزل = ∞، فهذا يعني وجود عطل في السلك. • عيوب المقاومة المنخفضة (التوصيل القصير)، تُعرف أيضًا باسم عيوب التوصيل القصير، وهي حالات يتضرر فيها عزل الأسلاك مع بعضها البعض أو مع الأرض، بحيث تصبح مقاومة العزل منخفضة لدرجة يمكن قياسها باستخدام طريقة النبضات ذات الجهد المنخفض. عندما يكون مقاومة العزل 100 كيلوأوم، فإنه يُعتبر نوعًا من الأعطال التي لا يمكن قياسها باستخدام طريقة النبضات المنخفضة الجهد، وهو يُقارن بالأعطال ذات المقاومة المنخفضة. يشمل نوعين: أعطال المقاومة العالية الناتجة عن التسرب، وأعطال المقاومة العالية الناتجة عن الانفجار. تهدف تصنيفات الأعطال المذكورة أعلاه أيضًا إلى تسهيل اختيار طرق الاختبار؛ فوفقًا لتقنيات قياس مسافة الأعطال الشائعة حاليًا، يمكن استخدام طريقة انعكاس النبضات ذات الجهد المنخفض لاختبار الأعطال الناتجة عن فصل الدائرة أو انخفاض المقاومة، بينما يتم استخدام طريقة الانفجار الكهربائي لاختبار الأعطال ذات المقاومة العالية، أما الأعطال الناتجة عن الانفجارات الكهربائية فيمكن اختبارها باستخدام طريقة الانفجار المباشر بالتيار المستمر. 2.2 التصنيف حسب الظواهر السطحية • أعطال مفتوحة • أعطال مغلقة
2.3 التصنيف حسب ظاهرة الأرضة • أعطال أرضة أحادية الطور • أعطال بين الأطوار • أعطال مختلطة بأرضة متعددة الأطوار
2.4 التصنيف حسب موقع العطل • أعطال في الموصلات • أعطال في جسم الكابل نفسه