قم بتنزيل كتالوج منتجاتنا لعام 2025 للحصول على رسومات تفصيلية ومعايير تقنية لجميع مكونات المفاتيح الكهربائية.
احصل على الكتالوج قم بتنزيل كتالوج منتجاتنا لعام 2025 للحصول على رسومات تفصيلية ومعايير تقنية لجميع مكونات المفاتيح الكهربائية.
احصل على الكتالوج
تفشل عمليات إنهاء الكابلات ذات الجهد المتوسط أكثر من الكابلات التي تربطها. في التقييمات الميدانية عبر أكثر من 75 محطة فرعية صناعية تعمل بجهد 6.6-35 كيلو فولت، يمثل التركيب المخروطي غير السليم لمخروط الإجهاد حوالي 401 تيرابايت من حالات فشل الإنهاء المبكر التي تؤدي إلى نشاط التفريغ الجزئي. يركز الإنهاء كل متغير من متغيرات التركيب - إعداد السطح، وتحمل الأبعاد، ونظافة الواجهة، والظروف البيئية - في نقطة تقاطع حيث تتضاعف الأخطاء بدلاً من أن تتلاشى.
يتناول هذا الدليل الأسئلة الثلاثة التي يطرحها المهندسون الميدانيون بشكل متكرر: ما هي العيوب التي تتسبب في فشل عمليات الإنهاء؟ كيف يتطور التفريغ الجزئي من هذه العيوب؟ ما هي اختبارات القبول التي تفصل بشكل موثوق بين التركيبات الجيدة والعيوب الكامنة؟
يقع مخروط الإجهاد في مركز كل سؤال. يقوم هذا المكون بإعادة توزيع شدة المجال الكهربائي عند طرف قطع الكابل، مما يقلل من ذروة الإجهاد من 20-30 كيلو فولت/مم (غير متدرج) إلى 2-3 كيلو فولت/مم (متدرج بشكل صحيح). عندما تضر عيوب التركيب بوظيفة تدرج المجال هذه، يتبع ذلك تفريغ جزئي - أحيانًا في غضون أيام، وغالبًا في غضون أشهر.
عندما يتم قطع كابل متوسط الجهد من أجل الإنهاء، تنتهي الطبقة شبه الموصلة بشكل مفاجئ. يركز هذا الانقطاع الهندسي المجال الكهربائي عند حافة قطع الدرع. يتحمل عزل XLPE 20-25 كيلو فولت/مم تحت ضغط قصير المدى، لكن الموثوقية على المدى الطويل تتطلب شدة مجال أقل من 3-5 كيلو فولت/مم. يعمل الإنهاء غير المتدرج عند حدود المادة أو خارجها من أول تنشيط.
يتبع مقدار المجال الكهربي عند قطع شبه الموصِّل العلاقة Eالحد الأقصى = U₀ / (r × ln(R/r))، حيث يمثل U₀ جهد الطور إلى الأرض، و r هو نصف قطر الموصل، و R هو نصف قطر العزل الخارجي. بدون تخفيف الضغط المناسب، Eالحد الأقصى يمكن أن تتجاوز القيم في منشآت 15 كيلو فولت 8-10 كيلو فولت/مم محليًا.
تحل مخاريط الإجهاد هذه المشكلة من خلال آليتين. يستخدم التدرج الهندسي الشكل الفيزيائي للمخروط لتمديد خطوط متساوية الجهد إلى الخارج من محور الكابل، مما يؤدي إلى نشر شدة المجال عبر سطح أكبر. ويستخدم التدرج السعوي مواد عالية السعة (ε ᵣ = 15-30) تمتص إجهاد الجهد من خلال خصائص المواد بدلاً من الهندسة وحدها.
الفكرة المهمة لاستكشاف الأعطال وإصلاحها: توفر مخاريط الإجهاد بالضبط التقدير الميداني المطلوب للتشغيل الموثوق به - لا يوجد هامش أمان. أي عيب في التركيب يستهلك هامش التصميم على الفور. تواجه فجوة الهواء 0.5 مم في واجهة مخروط الإجهاد إجهادًا ميدانيًا أعلى بمقدار 2.5-3 أضعاف من المواد المحيطة بسبب عدم تطابق السماحية بين الهواء (ε ᵣ = 1.0) و XLPE (ε ᵣ = 2.3).
تقدم كل تقنية من تقنيات مخروط الإجهاد نقاط ضعف مميزة في التركيب يجب على المهندسين الميدانيين التعرف عليها أثناء الفحص واستكشاف الأخطاء وإصلاحها.
| نوع مخروط الإجهاد | آلية التقدير | فئة الجهد | عامل التثبيت الحرج | وضع الفشل الشائع |
|---|---|---|---|---|
| هندسي (بورسلين/بوليمر) | الشكل المادي يمدد خطوط تساوي الجهد | 12-36 كيلو فولت | مقاعد خالية من الفراغات ومطابقة دقيقة الأبعاد | جيوب هوائية في واجهة العزل المخروطي |
| الانكماش البارد (EPDM/السيليكون) | أنبوب ممدود مسبقاً يرتد على الكابل | 6.6 - 36 كيلو فولت | التحجيم الصحيح ضمن نطاق قطر 3-5 مم | عدم كفاية الضغط البيني عند الحدود القصوى للنطاق |
| الانكماش الحراري | مركب مدمج عالي النفاذية (ε ᵣ = 20-30) | 6.6 - 24 كيلو فولت | تسخين موحد، استرداد كامل | انكماش غير مكتمل، انحباس الفراغات |
| مصبوب مسبقاً قابل للفصل | هندسة العاكس الدقيق | 15-36 كيلو فولت | الضغط البيني 0.05-0.15 ميجا باسكال | التلوث في الواجهة البينية القابلة للفصل |
غالبًا ما تحتوي نهايات الانكماش الحراري المركبة تحت درجة حرارة محيطة أقل من 5 درجات مئوية دون تسخين مسبق للمكونات على فراغات متعددة. تفقد أنظمة الانكماش البارد المثبتة عند الحافة القصوى لنطاق قطرها 30-501 تيرابايت 3 تيرابايت من ضغط الواجهة المصممة. هذه ليست مخاوف نظرية - فهي تمثل ظروف التركيب التي نواجهها مرارًا وتكرارًا أثناء تحقيقات الأعطال.
[رؤى الخبراء: ملاحظات ميدانية حول تحجيم مخروط الإجهاد]
- تحدد عمليات إنهاء الانكماش البارد نطاقات قطر الكابل من 3-5 مم لكل مقاس؛ تتفوق التركيبات متوسطة النطاق باستمرار على التركيبات على حافة النطاق في اختبار PD
- عندما يقع قطر الكابل في حدود 1 مم من حدود الحجم، حدد حجم الإنهاء الأصغر لضغط واجهة أعلى
- قياس قطر ما قبل التركيب في ثلاث نقاط على طول التجهيز لاصطياد الكابلات غير المستديرة التي تسبب تلامس مخروط الضغط غير المتساوي
تكشف الخبرة الميدانية عبر آلاف من عمليات إنهاء الكابلات ذات الجهد المتوسط عن أنماط فشل متسقة. وتمثل هذه العيوب الخمسة حوالي 80% من الأعطال المبكرة.
تلف الطبقة شبه الموصلة لإزالة الطبقة شبه الموصلة
غالبًا ما تنتج سكاكين الكابلات القياسية بدون توقفات عمق من 0.1-0.3 مم في سطح عزل XLPE. تُنشئ هذه الحفر تحسينات ميدانية محلية بمقدار 150-300% أعلى من القيم الاسمية. تترك الإزالة غير المكتملة لأشباه الموصلات جزرًا تخلق نقاط تقاطع ثلاثية حيث يلتقي الهواء والعزل والمواد شبه الموصلة - يحدث بدء التفريغ الجزئي في هذه المواقع أولاً، وعادةً ما يكون ذلك عند 60-80% من الجهد المقنن.
تلوث الواجهة
تُدخل البصمة الواحدة طبقة تلوث بسماكة 1-5 ميكرومتر ذات خصائص عازلة مختلفة عن المواد المحيطة بها. في البيئات الرطبة، يمتص هذا التلوث الرطوبة، مما يؤدي إلى حدوث انقطاعات في السماحية الموضعية. يبدأ نشاط التفريغ السطحي عند السطح البيني - قد تُظهر قياسات PD الخارجية نشاطًا ضئيلًا بينما يتطور التدهور الداخلي.
تكوين الفراغ
تتحمل الفراغات الصغيرة التي يصل قطرها إلى 0.1 مم التفريغ الجزئي عند جهد التشغيل. تحتوي الفراغات المملوءة بالهواء على ε ε ᵣ = 1.0 مقارنة بـ 2.3-2.5 لمواد XLPE و3.0-4.0 للمواد المخروطية المجهدة. ومن ثم يكون المجال داخل الفراغ أعلى بمقدار 2.3-4.0× أعلى من المادة المحيطة. بالنسبة لفراغ 1 مم في إنهاء 11 كيلو فولت، يمكن أن يصل إجهاد الفراغ الداخلي إلى 8-12 كيلو فولت/مم - أي أعلى بكثير من قوة الانهيار 3 كيلو فولت/مم للهواء.
عدم تطابق الأبعاد
مخاريط الإجهاد ذات الحجم غير الصحيح لقطر الكابل تفشل في تحقيق ضغط الواجهة المناسب. تتمدد المكونات صغيرة الحجم بشكل مفرط، مما يقلل من سمك الجدار. تترك المكونات كبيرة الحجم فجوات هوائية مجهرية تعمل كفراغات موزعة، مما ينتج عنه توقيعات PD واسعة الطيف بدلاً من نبضات منفصلة.
أعطال توصيلات التأريض
تنشئ توصيلات الشاشة العائمة أو عالية المقاومة اختلافات في الجهد تدفع التيارات السعوية عبر مسارات غير مقصودة. يتطور تفريغ الهالة عند أطراف أسلاك الشاشة أو الفجوات في توصيلات التأريض - وهو عيب غالبًا ما يتم تفويته أثناء الفحص البصري ولكن يتم اكتشافه بسهولة أثناء قياس PD.
| نوع العيب | المؤشر المرئي | التحسين الميداني | مستوى مخاطر PD |
|---|---|---|---|
| ثقوب أشباه الموصلات | خدوش مرئية على العازل | 150-300% | عالية |
| التلوث | بصمات الأصابع، والغبار، وأغشية الرطوبة | 120-180% | متوسط-عالي |
| الفراغات > 0.1 مم | فقاعات في الانكماش الحراري، وفجوات في الانكماش البارد | 230-400% | عالية |
| عدم تطابق الأبعاد | التمدد المفرط أو الملاءمة الفضفاضة | 140-200% | متوسط |
| فشل التأريض | ضفائر فضفاضة، وصلات مفقودة | متغير | متوسط-عالي |
يحدث التفريغ الجزئي عندما يتجاوز المجال الكهربائي المحلي قوة انهيار تجويف مملوء بالغاز أو سطح ملوث، ولكن التفريغ لا يجسر سمك العزل الكامل. تهيمن ثلاثة أنواع من التفريغ الجزئي في النهايات المعيبة.
تفريغ الفراغ الداخلي يتطور داخل التجاويف المغلقة عند واجهة مخروط الإجهاد. يركز عدم تطابق السماحية المجال داخل الفراغ حتى يحدث التأين. ويؤدي كل تفريغ إلى ترسيب جسيمات الكربون على جدران الفراغ، مما يؤدي إلى توسيع المنطقة الموصلة تدريجيًا حتى يبدأ التشجير الكهربائي.
التفريغ السطحي تنتشر على طول الواجهات الملوثة بين المواد. يزيد امتصاص الرطوبة من التوصيلية السطحية، مما يخلق مسارات تفريغ تفضيلية. غالبًا ما تُظهر الأنماط المحلولة الطورية نشاطًا غير متماثل يتأثر بتغيرات التوصيلية السطحية.
تفريغ كورونا يتطور عند الحواف الحادة أو أسلاك الشاشة المؤرضة بشكل سيء. على عكس التفريغ الفراغي، يحدث الاكليل في البيئة المحيطة وقد يكون مسموعًا أو ينتج عنه رائحة الأوزون أثناء ظروف الرطوبة العالية.
يختلف الجدول الزمني للتدهور بشكل كبير بناءً على شدة العيب. قد تبقى الإنهاءات التي تعمل عند 90% من جهد بدء التفريغ الجزئي (PDIV) على قيد الحياة لعقود. أما تلك التي تعمل عند 150% من جهد بدء التفريغ الجزئي (PDIV) فقد تفشل في غضون أشهر. يتبع التطور تسلسلًا ثابتًا: البداية (أسابيع إلى أشهر من النشاط منخفضة الحجم)، والانتشار (من أشهر إلى سنوات من زيادة الحجم)، والتسارع (من أسابيع إلى أشهر من النمو السريع للشجرة)، والفشل (من ساعات إلى أيام من الهروب الحراري).
[رؤى الخبراء: التعرف على أنماط PD في الاختبار الميداني]
- عادةً ما تشير أنماط PD المتماثلة في الربعين 1 و3 إلى وجود تفريغ داخلي للفراغات - تتطلب معالجة التفريغ الداخلي استبدال الإنهاء
- تشير الأنماط غير المتماثلة إلى وجود تلوث سطحي - بعض النجاح في التنظيف وإعادة الإنهاء إذا كان التدهور في مرحلة مبكرة
- يشير نشاط PD الذي يزداد مع زيادة الرطوبة إلى دخول الرطوبة في واجهات الختم
- يشير ارتفاع حجم PD على قياسات متتالية إلى تدهور نشط يتطلب تدخلاً عاجلاً
أكمل عملية التحقق هذه قبل تنشيط أي إنهاء لكابل الجهد المتوسط. تتناول كل نقطة تحقق آلية فشل محددة تم تحديدها في التحقيقات الميدانية.
التحقق من الأبعاد
تقييم حالة السطح
السلامة الميكانيكية
التوثيق البيئي
ثلاثة اختبارات تكميلية لتقييم جودة الإنهاء. يكتشف كل منها أنواع العيوب المختلفة بحساسية متفاوتة.
اختبار تحمل الجهد العالي
قم بتطبيق جهد اختبار التيار المتردد أو التردد المنخفض جدًا عند 2.0-3.0 × وحدة حرارية لمدة 30-60 دقيقة [التحقق من المعيار: IEC 60502-2 مستويات جهد اختبار التشغيل المحددة وأوقات الانتظار]. يقلل اختبار الترددات المنخفضة جدًا عند 0.01-0.1 هرتز من متطلبات تيار الشحن بالسعة، مما يتيح الاختبار الميداني باستخدام المعدات المحمولة. يؤكد اختبار الصمود سلامة العزل الإجمالية ولكنه قد لا يكتشف العيوب الأولية التي تعمل تحت عتبة الانهيار.
قياس التفريغ الجزئي
يوفر اختبار PD دليلًا مباشرًا على وجود العيب. متطلبات الحساسية: ≤10 جزء من البوصة الميكانيكية في موقع الإنهاء. عتبة القبول: عادةً <5 pC للتركيبات الجديدة، على الرغم من اختلاف المتطلبات الخاصة بالمرافق. القياس أثناء زيادة الجهد لتحديد PDIV؛ والقياس أثناء خفض الجهد لتأكيد جهد انقراض PD (PDEV). يتطلب الإنهاء الذي يُظهر PDIV أقل من 1.5 × U₀ فحصًا بغض النظر عن مقدار PDV المطلق.
دلتا تان / عامل التبديد
قم بالقياس عند 0.5 × وحدة ₀، و1.0 × وحدة ₀، و1.5 × وحدة ₀. يشير الارتفاع (زيادة في تان δ مع الجهد) إلى وجود تلوث أو فراغ. القبول النموذجي لأنظمة XLPE الجديدة: تان δ < 0.1% مع زيادة في الطرف < 0.05% بين خطوات الجهد. يقوم هذا الاختبار بتقييم حالة العزل الكلية بما في ذلك النهايات ولكن لا يمكنه تحديد العيوب الموضعية.
| طريقة الاختبار | الكشف الأولي | عتبة القبول | تحديد موقع العيب |
|---|---|---|---|
| تحمل الجهد العالي | فشل العزل الإجمالي | لا يوجد انهيار في جهد الاختبار | لا شيء |
| قياس PD | الفراغات، والتلوث، والتلوث، والتتبع | <5 pC عند 1.5 × 1.5 × وحدة ₀ | جيد (مع أجهزة استشعار متعددة) |
| تان دلتا | التدهور الموزع، الرطوبة | <0.1%، طرف لأعلى <0.05% | فقير |
تكلفة الوقاية أقل من تكلفة المعالجة. تقلل هذه الضوابط من معدلات العيوب بشكل ملموس.
المتطلبات البيئية
حافظ على درجة الحرارة المحيطة بين 10-35 درجة مئوية أثناء التركيب. أقل من 10 درجات مئوية، قم بالتسخين المسبق لمكونات الانكماش البارد وأطراف الكابلات وفقًا لتعليمات الشركة المصنعة. حافظ على الرطوبة النسبية أقل من 70% في موقع العمل - استخدم مزيلات الرطوبة المحمولة أو العبوات المؤقتة عند الضرورة. قم بإنشاء منطقة نظيفة محددة مع التحكم في الوصول إليها؛ حظر الأكل والتدخين وحركة المرور غير الضرورية.
معايير الأدوات
أدوات تجريد الكابلات الدوارة المزودة بأدوات تجريد الكابلات الدوارة المزودة بمحددات عمق قابلة للتعديل تقضي على تآكل العزل. تعمل أدوات التجريد شبه الموصلة على إنشاء حواف متناسقة ومتعامدة. استخدم فقط مذيبات التنظيف المحددة من الشركة المصنعة والمناديل الخالية من الوبر. استخدم مواد تشحيم معتمدة بكميات محددة - يسبب التشحيم الزائد مشاكل كثيرة مثل عدم كفاية مواد التشحيم.
تأثير شهادة المُثبِّت
يقلل فنيو التركيب المعتمدون من معدلات العيوب بنسبة 60-80% مقارنةً بالموظفين غير المعتمدين. تقدم الشركات المصنعة الرئيسية لعمليات الإنهاء برامج اعتماد تتطلب تدريبًا في الفصول الدراسية، وتركيبًا عمليًا تحت الإشراف، وفحصًا عمليًا، وإعادة اعتماد دورية كل 2-3 سنوات. بالنسبة للبنية التحتية الحيوية، حدد عمال التركيب المعتمدين في مستندات الشراء: “يجب تركيب جميع عمليات إنهاء الكابلات ذات الجهد المتوسط من قبل موظفين حاصلين على شهادة حالية من الشركة المصنعة لعمليات الإنهاء.”
تتفاعل وصلات الكابلات MV مباشرةً مع بطانات مجموعة المفاتيح الكهربائية ومقصورات الكابلات. إن XBRELE's قواطع الدائرة الكهربائية الفراغية تم تصميمها مع مراعاة توافق إنهاء الكابلات كأولوية تصميمية - أبعاد الجلبة والخلوصات وأحكام التركيب تستوعب أنظمة الإنهاء القياسية دون تعديل ميداني.
لدينا مكونات المفاتيح الكهربائية دعم السلامة طويلة الأجل التي يؤسس لها تركيب الإنهاء السليم. عندما تتصل أنظمة الكابلات بالمعدات المصممة للوصلات البينية الموثوقة، فإن الاستثمار في أعمال الإنهاء عالية الجودة يحقق قيمة خدمتها الكاملة.
للاستشارة الفنية بشأن توافق الإنهاء مع مجموعة المفاتيح الكهربائية XBRELE، أو لمناقشة تقنية قاطع التفريغ لتطبيقاتك ذات الجهد المتوسط، اتصل بفريقنا الهندسي. نحن نقدم إرشادات حول التركيبات الداخلية مقابل التركيبات الخارجية حيث تختلف متطلبات الإنهاء بشكل كبير.
ما الذي يسبب معظم حالات فشل إنهاء الكابلات MV؟
يمثل تلوث السطح البيني وتكوين الفراغات معًا 60-70% من الأعطال المبكرة استنادًا إلى بيانات تحليل الأعطال من مرافق متعددة. وينتج كلا العيبين عن عدم كفاية إعداد السطح أو التركيب غير السليم للمكونات بدلاً من أوجه القصور في المواد.
ما مدى سرعة تعطل الإنهاء المعيب بعد التركيب؟
يمكن أن تفشل عمليات الإنهاء المعيبة بشدة مع وجود فراغات أكبر من 1 مم أو تلوث جسيم في غضون أسابيع. وتتطلب العيوب الهامشية عادةً من 2-5 سنوات للتقدم خلال تسلسل التدهور الكامل، مع جدول زمني فعلي يعتمد على جهد التشغيل بالنسبة لـ PDIV والظروف البيئية.
هل يمكن أن يكشف اختبار التفريغ الجزئي عن جميع عيوب الإنهاء؟
يكشف اختبار PD بشكل موثوق عن الفراغات والتلوث وتتبع العيوب التي بدأت نشاط التفريغ. ومع ذلك، قد لا تؤدي العيوب التي تعمل تحت جهد البدء - مثل عدم تطابق الأبعاد الهامشية - إلى اكتشاف نشاط التفريغ الجزئي القابل للاكتشاف حتى يزداد ضغط الجهد أو تتغير الظروف البيئية.
ما هو نطاق درجة الحرارة المقبول لتركيب وصلات الإنكماش البارد؟
تحدد معظم الشركات المصنعة درجة حرارة محيطة تتراوح بين 10 و35 درجة مئوية. تتطلب التركيبات التي تقل درجة حرارتها عن 10 درجات مئوية تسخين المكونات وأطراف الكابلات مسبقًا لضمان استرداد المواد بشكل مناسب وضغط واجهة مناسب. قد تتسبب التركيبات التي تزيد عن 35 درجة مئوية في استرداد الأنبوب قبل الأوان قبل التموضع المناسب.
ما مدى صغر حجم الفراغ يسبب مشاكل التفريغ الجزئي؟
يمكن للفراغات الصغيرة التي يصل قطرها إلى 0.1 مم أن تحافظ على نشاط PD عند جهد التشغيل النموذجي للجهد الفائق عند وجودها في مناطق عالية الضغط. لا يكمن العامل الحاسم في حجم الفراغ وحده بل في الجمع بين موقع الفراغ وشدة المجال المحلي وتكوين الغاز داخل الفراغ.
هل اختبار الترددات المنخفضة جداً المنخفضة جداً يعادل اختبار تردد الطاقة للتشغيل التجريبي؟
يُقبل اختبار الترددات المنخفضة جدًا عند 0.01-0.1 هرتز على نطاق واسع على أنه مكافئ لاختبار تردد الطاقة لأنظمة العزل المبثوق بما في ذلك كابلات XLPE ونهايات الكابلات. يوفر معيار IEEE 400.2 إرشادات بشأن إجراءات اختبار الترددات المنخفضة جداً ومعايير القبول للاختبار الميداني لأنظمة كابلات الطاقة المحمية.
مرجع خارجي: IEEE 48-2009, المواصفة القياسية لإجراءات الاختبار ومتطلبات إنهاء الكابلات ذات التيار المتناوب — جمعية معايير IEEE
