تحلیل خرابی کابل‌ها

Thread Content

کابل‌های برق، که به عنوان واسطه‌ای برای اتصال دستگاه‌های الکتریکی مختلف و انتقال و توزیع انرژی برق عمل می‌کنند، به دلیل ویژگی‌هایی مانند ایمنی، نیاز کم به تعمیرات، پایداری بالا و کمک به بهبود کیفیت انرژی برق، به طور فزاینده‌ای مورد استفاده قرار گرفته‌اند. در حال حاضر، خرابی‌های ناشی از کابل‌های برق، سهم قابل توجهی از کل خرابی‌های مربوط به تأمین برق را تشکیل می‌دهند. نحوه تعیین سریع و دقیق محل خرابی و تشخیص نوع آن، به یکی از فناوری‌های بسیار مهم در فرآیند استفاده و عملکرد کابل‌های برق تبدیل شده است. ۱. دلایل خرابی کابل: مستقیم‌ترین دلیل خرابی کابل، کاهش عایق‌بندی و در نتیجه شکستگی آن است. عوامل زیادی وجود دارد که منجر به کاهش عایق‌بندی می‌شوند؛ بر اساس تجربیات عملی، این عوامل را می‌توان در چند دسته زیر خلاصه کرد: ۱.۱ آسیب‌های مکانیکی: آسیب در هنگام نصب: برخورد تصادفی با کابل در حین نصب، کشش بیش از حد کابل که منجر به پارگی آن می‌شود، یا خم شدن بیش از حد کابل که باعث آسیب به آن می‌گردد ； آسیب مستقیم ناشی از نیروهای خارجی: انجام پروژه‌های عمرانی در مسیر کابل یا در نزدیکی آن پس از نصب، باعث آسیب مستقیم به کابل می‌شود.
آسیب غیرمستقیم ناشی از نیروهای خارجی: لرزش‌های ناشی از وسایل نقلیه یا بارهای ضربه‌ای، می‌تواند باعث ترک خوردن پوشش سربی (آلومینیومی) کابل‌های زیرزمینی شود ； آسیب‌های ناشی از پدیده‌های طبیعی: مانند ترک خوردن پوسته یا پوشش کابل به دلیل انبساط چسب عایق در اتصالات میانی یا انتهایی ； خراشیدگی پوسته کابل نصب‌شده بر روی دهانه لوله یا تکیه‌گاه، به دلیل حرکت طبیعی کابل ； به دلیل فرورفتگی زمین، کشش بیش از حدی ایجاد می‌شود که باعث پارگی اتصالات میانی یا رساناها می‌گردد. ۱.۲ عایق در معرض رطوبت قرار گرفتن؛ رطوبت باعث بروز اختلالات می‌شود. دلایل اصلی خیس شدن کابل‌ها عبارتند از: ورود آب به دلیل عدم ضدآب بودن ساختار جعبه‌های اتصال یا جعبه‌های پایانی یا نصب نادرست آن‌ها ； کابل به درستی ساخته نشده است؛ پوشش فلزی آن دارای سوراخ‌ها یا ترک‌هایی است ； پوشش فلزی به دلیل زخمی شدن توسط اجسام خارجی یا سوراخ شدن در اثر خوردگی ； ۱.۳ پیری و فرسودگی عایق: در اثر میدان الکتریکی، فاصله‌های هوایی موجود در داخل محیط عایق، باعث آزاد شدن الکترون‌ها می‌شوند که منجر به کاهش کارایی عایق می‌گردد. هنگامی که محیط عایق‌کننده یونیزه می‌شود، ترکیبات شیمیایی مانند ازون و نیتریک اسید در فاصله گازی تولید می‌شوند که باعث خوردگی عایق می‌گردند ； رطوبت موجود در عایق، باعث هیدرولیز الیاف عایق می‌شود و منجر به کاهش عایق‌بندی می‌گردد. گرمای بیش از حد باعث پیری و فرسودگی عایق می‌شود. فاصله هوایی درون کابل باعث الکترولیز می‌شود که منجر به گرمایش موضعی و کربنی شدن عایق می‌گردد. بار بیش از حد کابل، یکی از عوامل مهم گرم شدن بیش از حد کابل است. کابل‌هایی که در مناطق پر از کابل، کانال‌های کابل و تونل‌های کابل و سایر مکان‌هایی با تهویه ضعیف نصب شده‌اند، کابل‌هایی که در لوله‌های خشک قرار دارند، و همچنین بخش‌هایی از کابل‌ها که به لوله‌های حرارتی نزدیک هستند، همگی به دلیل گرمای بیش از حد، باعث خرابی سریع‌تر عایق‌بندی آن‌ها می‌شوند. ۱.۴ ولتاژ بیش از حد: ولتاژ بیش از حد عمدتاً به ولتاژ بیش از حد جوی (صاعقه) و ولتاژ بیش از حد در داخل کابل‌ها اشاره دارد. تحلیل خرابی‌های واقعی نشان می‌دهد که بسیاری از خرابی‌های ترمینال‌های فضای باز ناشی از ولتاژهای بیش از حد جوی هستند. ولتاژ بیش از حد باعث شکست لایه عایق کابل می‌شود و منجر به خرابی می‌گردد؛ نقطه شکست معمولاً در اثر نقص در مواد وجود دارد. ۱.۵ طراحی و فرآیند ساخت نامناسب اتصالات میانی و انتهایی، طراحی ناکافی برای عایق‌بندی و توزیع میدان الکتریکی، انتخاب نامناسب مواد، فرآیندهای ضعیف و ساخت نکردن طبق استانداردها، منجر به خرابی اتصالات کابل می‌شود. ۱.۶ نقص‌های مواد: نقص‌های مواد عمدتاً در سه جنبه ظاهر می‌شوند. یکی، مشکلات مربوط به تولید کابل‌ها؛ نقص‌های ناشی از لایه محافظ سربی (آلومینیومی) ； در فرآیند پوشاندن با عایق، نقص‌هایی مانند چروک، ترک، شکستگی و فاصله‌های تداخلی در عایق کاغذی ایجاد می‌شود ； دوم، نقص‌های موجود در تولید لوازم جانبی کابل؛ مانند وجود سوراخ‌های ریز در قطعات چدنی، استحکام مکانیکی ناکافی قطعات سرامیکی، عدم تطابق سایر قطعات با استانداردها، یا عدم اتصال درست آن‌ها هنگام مونتاژ ； سوم، مدیریت نامناسب مواد عایق، منجر به مرطوب شدن، کثیف شدن و پیر شدن عایق کابل‌ها می‌شود. ۱.۷ خوردگی لایه محافظ: به دلیل خوردگی ناشی از اسید و بازهای زیرزمینی و تأثیر جریان‌های الکتریکی ناخواسته، پوسته سربی سیم‌کابل دچار خوردگی شده و لکه‌ها، ترک‌ها یا سوراخ‌هایی ایجاد می‌شود که منجر به بروز اختلالات می‌گردد. در کابل‌های عایق‌شده با روغن، در هنگام نصب، اگر کانال‌های مربوط به کابل‌ها ناهموار باشند، یا اگر انتهای کابل در فضای بیرونی و روی تیرهای برق قرار داشته باشد، به دلیل تفاوت‌های ارتفاعی، روغن عایق از نقاط بالاتر به سمت نقاط پایین‌تر جریان پیدا کرده و باعث کاهش عایق‌بندی کابل در نقاط بالاتر می‌شود؛ این امر منجر به بروز خرابی‌ها می‌گردد. ۲. طبقه‌بندی خرابی‌ها ۲.۱ طبقه‌بندی بر اساس مقاومت خرابی و وضعیت سیم‌های هسته‌ای • خرابی باز (قطع سیم) خرابی باز، که به آن خرابی قطع سیم نیز گفته می‌شود، زمانی رخ می‌دهد که مقاومت عایق‌بندی بین فازهای کابل یا بین فازها و زمین به مقدار مورد نیاز استانداردها برسد، اما ولتاژ کاری نتواند به انتهای کابل منتقل شود ； یا اگرچه ولتاژ در ترمینال وجود دارد، اما ظرفیت باردهی آن ضعیف است. وقتی مقاومت عایق‌بندی = ∞، به معنای خرابی در سیم است. • خرابی با مقاومت پایین (خاموشی): خرابی با مقاومت پایین، که به عنوان خرابی خاموشی نیز شناخته می‌شود، نوعی خرابی است که در آن عایق بین فازهای کابل یا بین فازها و زمین آسیب می‌بیند و مقاومت عایقی آن آنقدر کم است که می‌توان آن را با روش پالس‌های ولتاژ پایین اندازه‌گیری کرد. نوعی خرابی که در آن مقاومت عایق‌بندی ۱۰۰ کیلواهم است و نمی‌توان آن را با روش پالس‌های ولتاژ پایین اندازه‌گیری کرد؛ این نوع خرابی در مقایسه با خرابی‌های با مقاومت پایین قرار دارد. شامل دو نوع خطا با مقاومت بالا و نشتی و خطا با مقاومت بالا و شوک الکتریکی می‌شود. دسته‌بندی فوق اختلالات نیز برای سهولت انتخاب روش‌های آزمایش در نظر گرفته شده است؛ بر اساس فناوری‌های رایج اندازه‌گیری فاصله اختلالات، اختلالات نوع خط باز و مقاومت پایین را می‌توان با روش بازتاب پالس‌های ولتاژ پایین آزمایش کرد، اختلالات نوع مقاومت بالا نیازمند روش شوک و لوچ هستند، و اختلالات نوع لوچ را می‌توان با روش لوچ جریان مستقیم آزمایش کرد. ۲.۲ طبقه‌بندی بر اساس پدیده‌های سطحی • خرابی‌های باز • خرابی‌های بسته
۲.۳ طبقه‌بندی بر اساس پدیده‌های زمین‌گیری • خرابی زمین‌گیری تک‌فاز • خرابی بین فازها • خرابی‌های ترکیبی زمین‌گیری چندفاز
۲.۴ طبقه‌بندی بر اساس محل خرابی • خرابی در اتصالات • خرابی در بدنه کابل