عیب یابی کابل های برق قدرت

ممکن است حین تولید محصولات سیم و کابل درون کارخانه و یا اینکه حین نصب سیم یا کابل عیوب کابل اعم از اتصال کوتاه رشته ها و یا قطعی یکی از فازها و … مشخص شود، که در صورت داشتن آگاهی و تجهیزات لازم تعمیر و عیب یابی کابل ها می توان جهت عیب یابی آن اقدام نمود.

از زمانی که استفاده از کابل های مدفون در زیرزمین مرسوم شد، سازندگان تجهیزات الکتریکی با مشکل عیب یابی کابل های قدرت زیر زمینی رو به رو شدند. جهت حل این مشکل سازندگان دستگاه های تست، راه های گوناگونی ارائه و روش های عیب یابی جدید برای رفع آنها ابداع کرده اند. گاهی در کارگاههای دورافتاده امکانات اندکی وجود دارد و برقکار باید با همین امکانات سعی کند تا محل معیوب کابل را بیابد.

شیوه های معمول تست و عیب یابی کابل که با اعمال ولتاژ فشار قوی به انواع خاصی از کابل های با عایق بندی در الکتریک جامد صورت می گیرد.

عیب یابی کابل یکی از قسمت های اساسی تعمیرات و نگهداری کابل می باشد که بدون استفاده از روش های عیب یابی مدرن شرکت های توزیع کننده برق نمی توانند خدمات قابل اطمینانی را به صنعت و مصارف عمومی ارائه دهند. چرا یک کابل معیوب می شود؟ کابل ها ممکن است در اثر عوامل مختلفی دچار آسیب شوند به طوری که حتی دیگر قابل استفاده نباشند. این عوامل متعدد می توانند ناشی از ضربه مکانیکی، اضافه ولتاژ یا جریان، تخریب عایق و حفاظ کابل توسط موجودات جونده و… باشند که در اثر این عوامل مختلف از جمله قطع شدن یک یا چند

رشته هادی در کابل، اتصال رشته ها به همدیگر، اتصال رشته های هادی به زمین و … ممکن است ایجاد گردد قبل از اینکه محل عیب مشخص شود باید نوع عیب کابل مشخص گردد.

الف: برای تشخیص نقطه معیوب یک کابل و تعیین محل آن بدون خاک برداری در ابتدا نیازمندیم که انواع عیب هایی که برای یک کابل ممکن است روی بدهد بشناسیم

1- اتصال کوتاه: وصل غیرمترقبه یک یا چند رشته کابل به همدیگر.

2- اتصال زمین: وصل غیرمترقبه یک یا چند رشته کابل به زمین.

3- پارگی: قطع غیرمترقبه یک یا چند رشته کابل.

ب: تشخیص نوع عیب و محل آن:

1- اتصال کوتاه:

برای تشخیص اتصال کوتاه در یک کابل باید از یک طرف به آن میگر وصل کرد و طرف دیگر کابل را بازگذاشت. اگر اتصال کوتاهی در خط نباشد میگر مقاومتی را نشان نمی‌دهد (مقدار بینهایت را نشان می‌دهد)، ولی اگر اتصال کوتاهی در خط وجود داشته باشد میگر مقداری مقاومت نشان خواهد داد که بسته به فاصله سرکابل و محل عیب این مقاومت زیاد می‌شود.

مقدمه

تقاضای توان الکتریکی به سرعت در حال افزایش است. در حال حاضر روزها، مقدار زیادی از انرژی الکتریکی برای انتقال از یک مکان به مکان دیگر برای تحقق این افزایش تقاضای برق لازم است. انتقال گسترده توان از طریق سیستم انتقال توان الکتریکی فشارقوی می تواند بسیار کارآمد باشد. از این رو، سیستم فشارقوی به ضروری ترین جزء انتقال توان تبدیل شده است. تجهیزات مورد استفاده در سیستم انتقال ولتاژ بالا، باید قادر به تحمل این فشار ولتاژ بالا باشد. اما علاوه بر توانایی مقاومت در برابر ولتاژ بالا، تجهیزات ولتاژ بالا باید در طول عمر عملیاتی خود نیز در برابر اضافه ولتاژهای مختلف مقاوم باشند. این اضافه ‌ولتاژ‌ها ممکن است در شرایط مختلف غیر عادی اتفاق بیفتد.

این اضافه‌ ولتاژهای غیر عادی اجتناب ‌ناپذیرند، از این رو، سطح عایق تجهیزات به گونه ای طراحی و ساخته شده است که می تواند در برابر این همه شرایط غیر طبیعی مقاومت کند. جهت اطمینان از قابلیت‌های تحمل در برابر این اضافه ‌ولتاژهای غیرعادی، تجهیزات باید مراحل مختلف تست ولتاژ بالا را طی کنند.

برخی از این آزمایشات برای اطمینان از گذردهی، تلفات دی الکتریک بر واحد حجم و مقاومت دی الکتریک ماده عایق استفاده می شود. این آزمایشات معمولا بر روی نمونه ای از ماده عایق بندی انجام می شود. برخی دیگر از تست های ولتاژ بالا در تجهیزات کامل انجام می شود. به طور کلی این آزمایشات خازن‌ها، تلفات دی الکتریک، ولتاژ شکست، اضافه ولتاژ ناگهانی و غیره را اندازه گیری می‌کنند.

میگر (megger) یا تستر عایقی وسیله‌ای است برای اندازه گیری مقاومت‌های بسیار بزرگ معمولاً تا 2 گیگا اهم با ولتاژ تست تا 5 کیلوولت می‌باشد و جهت سنجش مقاومت عایقی کابل ها، موتورها، ترانسفورماتور‌ها، ژنراتور‌ها و سایر تجهیزات الکتریکی استفاده می‌شود. برای اندازه گیری چنین مقاومت‌هایی معمولاً به ولتاژ زیادی نیاز است. در بعضی از این نوع دستگاه‌ها، ولتاژ تست به 10kv نیز می‌رسد ولتاژ معمول این نوع دستگاه‌های اندازه گیری، بین 100 ولت تا 10 کیلو ولت است. دستگاه میگر از یک دستگاه نسبت سنج تشکیل شده است.

بطور عمده مقاومت عایقی با ضخامت عایق نسبت مستقیم و با سطح مقطع هادی نسبت معکوس دارد. تست مقاومت عایقی جهت اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی عایق یک محصول یا تجهیز استفاده می شود. انجام این تست معمولا به عنوان یک بررسی سریع پس از تولید، نصب یا تعمیر یک محصول است. تغییرات در این اندازه گیری مقاومت عایق می تواند در پیش بینی این امور (تعمیر یا تعویض) کمک کننده باشد.

اگرچه تولیدکنندگان سیم، کابل، تجهیزات الکتریکی و... هر روزه عایق بندی محصولات خود را بهبود می بخشند. با این وجود، امروزه عایق ها می تواند تحت تاثیر برخی عوامل آسیب ببیند مانند آسیب مکانیکی، ارتعاش، گرما بیش از حد و یا سرد، خاک، روغن، خوردگی، رطوبت حاصل از فرایندها و یا فقط رطوبت در روز مه آلود.

مقادیر مجاز مقاومت عایقی کابل:

این جدول حداقل ولتاژ تزریقی به کابل و مقاومت عایقی قابل قبول را نشان می دهد.

اندیس پلاریزاسیون در تست میگر(Polarization Index )
تست مقاومت عایقی برحسب زمان یکی از رایج ترین و اساسی ترین تست تشخیص عایقی مواد است. در طول مدت انجام تست یعنی وقتی که دستگاه میگر را به تجهیز وصل نموده و استارت تست را می زنیم در واقع ولتاژ و جریان کوچک برقرار شده و در طول مدت تست آن تجهیز در حال شارژ قرار می گیرد و جریان کوچکی در آن بوجود می آید. و جریان دیگری که ما آنرا بعنوان جریان نشتی می شناسیم نیز برقرار است که توسط مواد ناخالص و یا رطوبت و یا فرسودگی عایق ایجاد می شود و یک جریان مدت دار خواهد بود. این تست به تست PI (اندیس یا اندیکس پلاریزاسیون) معروف است که در آن ما دو مقدار مقاومت در زمانهای 15 ثانیه و 60 ثانیه و یا در موارد مشکوک تر در زمانهای 1 دقیقه و 10 دقیقه مقادیر را ثبت می نماییم. از تقسیم مقدار مقاومت در زمان دوم به زمان اول یک نتیجه عددی بدست می آید که مستقل از هر آیتم دیگری حتی دمای عایق خواهد بود.

آنالیز اثرات الکتریکی در الکتروموتورها به عنوان یکی از تکنیک‌های CM نقش مهمی در پایش وضعیت الکتروموتورهای القایی دارد که‌علاوه بر تشخیص عیوب الکتریکی بسیاری از عیوب مکانیکی را نیز در مراحل ابتدایی خرابی نمایان می‌کند. در واقع آنالیز اثرات الکتریکی (Electrical Signature Analysis) روشی بسیار دقیق و کامل، برای پایش وضعیت هر چه بهتر تجهیزات دوار است.

مجموعه تست‌های آنالیز اثرات الکتریکی به عنوان یک روش نامتداخل‌گر در روند کاری الکتروموتورها شناخته شده است. این تکنیک با نمونه گیری از جریان و ولتاژ تغذیه الکتروموتورها و به کارگیری ابزارهای پردازش سیگنال در حوزه‌های زمان و فرکانس متناسب با مشخصات الکتروموتورها سلامت الکتروموتور را بررسی می‌کند.

این تکنیک به دو بخش تست‌های ONLINE و OFFLINE تقسیم می‌شود که در نهایت با تلفیق مجموعه تست‌ها با یکدیگر، تبدیل به تکنیکی قدرتمند جهت پایش و نگهداری تجهیزات دوار می‌گردد.

نمونه تست‌های ONLINE عبارتند از:

آنالیز اثر جریان

کیفیت توان

آنالیز گشتاور

آنالیز بردار پارک

آنالیز مولفه های ولتاژ

آنالیز ولتاژ شافت

و …

نمونه تست‌های OFFLINE عبارتند از:

تستهای مقاومت عایقی

تست اندازه گیری مقاومت DC

تست اندازه گیری امپدانس و اندوکتانس

تست RIC

تست PDCA

تست سرژ

تست تانژانت دلتا

تست HIPOT DC

تست HIPOT AC

تست تخلیه جزئی

و …

برخی عیوب قابل شناسایی توسط انجام تست‌های فوق:

عدم تقارن فاصله هوایی

مشکلات استاتور

مشکلات روتور

عیوب عایقی از قبیل رطوبت، آلودگی و …

عیوب اتصالات

ارتعاشات پیچشی

عیوب تغذیه

و …

انواع تجهیزات و ماشین آلات دواری که آنالیز اثرات الکتریکی برای آنها قابل انجام است:

الکتروموتورهای AC,DC با هر توانی

ژنراتورهای سنکرون (قطب صاف و قطب برجسته) و آسنکرون (توربین های بادی)

الکتروپمپهای مستغرق

الکتروموتورهایی با بارهایی چون فن، پمپ، گیربکس و انواع بارهای متنوع دیگر

و...

به علت تغییر مرتب پلاریته شکل موج اعمالی، نیازی به افزایش آهسته ولتاژ نیست.

پس از اتمام تست نیازی به تخلیه الکتریکی تجهیز مورد تست نیست.

این تست در هر دو پلاریته به عایق استرس اعمال می کند.

تفاوت بین شکل موج های AC وDC ما را مجبور به اعمال روشهای متفاوت برای انجام تست می کند. اصول انجام تست با روشهای فوق یکسان است و کافیست اپراتور رابطه بین شکل موج DC و معادل AC آنرا محاسبه کند.شکل موج AC غالباً به صورت مقدار موثر (RMS: Root Mean Squared) بیان می شود. توسط این مقدار موثرAC، مقدار انرژی موثر مشابهی مانند شکل موج شکل موج DC در یک ولتاژ مشابه فراهم می شود.به عنوان مثال مقدار انرژی موثر یک منبع 25 ولت DC و یک منبع ولتاژ AC با مقدار ولتاژ موثر 25 ولت مشابه است.

مقدار کمی شکل موج RMS در برق AC در نقطه Peak شکل موج سینوسی به مراتب بیشتر است. در حقیقت بین ولتاژ پیک اندازه گیری شده و مقدار RMS رابطه زیر وجود دارد:

√ * Vrms

از آنجا این تست همواره با خطر همراه است، قبل از انجام تست لازم است برای ایمنی بیشتر شخص و تجهیزات تدابیری اندیشیده شود. و برای انجام تست طبق دستورالعمل کارخانه سازنده آن دستگاه خاص عمل گردد.

تست HiPot چیست؟

این تست با اعمال یک ولتاژ بالا به مدار اصلی و هادی ها و متعلقات آنها انجام می گیرد و طور کلی به منظور تشخیص قدرت عایقی بین قسمتهای حامل جریان و غیر حامل جریان بکار می رود و همچنین برای بررسی شرایط عایق در اثر فشارهای وارده به صورت (تصادفی و ناخواسته) به مراتب بیشتر از مقدار ولتاژ کارکرد نرمال تابلو ها، دستگاه یا تجهیزات صورت می پذیرد. تست HiPot و یا تست فشارقوی، در واقع یک روش اندازه‌گیری نیست بلکه پروسه‌ای است که مقاوم بودن عایق در برابر ولتاژ بالا را مشخص می کند.

همانگونه که می دانید این گونه ازدیاد ولتاژها سیستم بنا به دلایل مختلف از قبیل سوئچینگ و صاعقه و… در شرایط کار نرمال بوجود می آیند.

این تست با تعیین ولتاژ و زمان مشخص پیوستگی عایقی مناسب تولیدات را مشخص می کند بدین گونه که، آیا شکست دی الکتریک در مجموعه تجهیزات یا هادی وجود دارد یا اتفاق خواهد افتاد یا خیر؟که طبق استاندارد در صورت عدم رویت آرک آنرا تحمل می کند و در خصوص تابلوهای برق می توان گفت نتیجه آزمون هنگامی رضایت بخش است که در عایق بندی تابلو خرابی از قبیل شکستگی مقره، شکست عایقی و یا جرقه زدن بر روی تجهیزات اتفاق نیفتد.

آنگاه تجهیز مورد تست در شرایط کار نرمال خود بدون هیچ مشکلی راه اندازی می گردد.ضمنا این تست برای آشکارشدن اشتباهات صورت گرفته توسط نفرات خط تولید،مشکلات طراحی و نیز همچنین فضای نامناسب بین قطعات ایده آل است.

طبق قانون سازمان برق ایران و تصویب نامه هیات وزیران در سال 1347 حریم خطوط انتقال عبارتست از:الف: حریم درجه یک، دو نوار موازی خط انتقال در طرفین آن و متصل به تصویر فاز کناری روی زمین است که عرض هر یک از این دو نوار در سطح افقی در توضیحات ذیل آمده است.ب: حریم درجه دو، دو نوار در طرفین حریم درجه یک و متصل به آن است.فواصل افقی حد خارجی حریم درجه دو از محور خط (محور خط، خط واصل بین مراکز دو پایه مجاور است) در هر طرف مطابق ذیل می باشد.

در زیر خط و حریم درجه یک اقدام به هر گونه عملیات ساختمانی و ایجاد تاسیسات مسکونی و تاسیسات دامداری یا باغ و درختکاری و انبارداری تا هر ارتفاع ممنوع است و فقط ایجاد زراعت فصلی و سطحی و حفر چاه و قنات و راهسازی و شبکه آبیاری با رعایت اصول حفاظتی مشروط بر این که سبب ایجاد خسارت برای تاسیسات خطوط انتقال نگردد مجاز است البته برای حفر چاه و قنات و راهسازی اجازه وزارت آب و برق لازم است.در حریم درجه دو فقط ایجاد تاسیسات ساختمانی اعم از مسکونی و صنعتی و مخازن سوخت تا هر ارتفاع ممنوع می باشد.

حریم شبکه های برق فشار قوی در مناطق شهری (درجه 1) برای شبکه های 63، 132، 230 و 400 کیلوولت به ترتیب برابر 13، 15، 17 و 20 متر از تصویر قائم سیم کناری روی زمین بوده و حریم درجه 2 در مناطق غیر شهری به ترتیب برابر 20، 30، 40 و 50 متر از محور شبکه در هر طرف می باشد.

حریم درجه یک با توجه به مشخصات فنی شبکه از 10 تا 30 درصد قابل کاهش می باشد.

سوال: مناطق شهری به کدام نواحی شهر اطلاق می شود:

مناطقی از شهر که در محدوده شهر بوده و یا طبق نظر کارشناس فنی شرکت برق به محدوده شهر تسری پیدا نماید(از نظر نوع حریم درجه 1 یا 2).

سوال: چه فعالیتهایی در حریم شبکه برق مجاز است؟

فعالیتهای از قبیل کشت فصلی کاشت درختچه های کوتاه حفر چاه و احداث استخر با رعایت برخی نکات فنی مربوط به شبکه برق مجاز است.

سوال: دیوار کشی در حریم برق مجاز است؟

دیوار کشی و احداث حصار با ارتفاع محدود با هماهنگی شرکتهای برق منطقه ای در برخی موارد مجاز است.