ما هو التفريغ الجزئي
في كابل الجهد المتوسط يجلس عزل XLPE بين شاشتين شبه موصلتين: شاشة الموصل من الداخل، وشاشة العزل من الخارج، وفوقهما شريط نحاسي أو شاشة سلكية. وبينهما يكون المجال الكهربائي عاليًا، وفي الكابل الجيد سلسًا. وفراغ في العزل، أو جسيم ملوث، أو بروز حيث تلتقي شاشة بـXLPE، يركّز ذلك المجال. وحين يصبح قويًا بما يكفي تحدث تفريغات كهربائية صغيرة عبر العيب دون أن تجسر العزل كاملًا. ذلك هو التفريغ الجزئي (PD).
والتفريغ الجزئي لا يسبب فشلًا فوريًا، وهذا بالضبط سبب أهميته. فكل تفريغ يؤكل العزل حول العيب، ومع الوقت قد يكبر الضرر حتى ينهار الكابل في الخدمة. وقد يجتاز اختبار تحمّل جهد كابلًا بعيب صغير؛ أما اختبار PD فقد صُمم لاكتشافه. لهذا فقياس PD اختبار روتيني لكابل الجهد المتوسط المزوَّد بشاشة، يُجرى على كل طول مصنَّع. ولا تحمل كابلات الجهد المنخفض وفق IEC 60502-1 المتطلب نفسه، لأنها لا تملك مجالًا بشاشة مضبوطًا.
الاختبار الروتيني في IEC 60502-2
يغطي IEC 60502-2 كابلات الطاقة بالعزل المبثوق في فئات الجهد من 3.6/6 kV إلى 18/30 kV. واختبار PD الروتيني فيه يقاس بالطريقة في IEC 60885-3. ويرفع جهد الاختبار إلى 2 U0 ويستمر وقتًا قصيرًا، ثم ينخفض إلى 1.73 U0، حيث يجب ألا يُظهر الكابل تفريغًا فوق الحساسية المعلنة. وللاختبار الروتيني تكون تلك الحساسية 10 pC أو أفضل. وU0 هو الجهد المقنن بين الموصل والشاشة: 8.7 kV لكابل 8.7/15 kV.
وبجوار PD يطبَّق اختبار الجهد الروتيني 3.5 U0 لمدة 5 دقائق دون انهيار. والجدول أدناه يعرض تلك المضاعفات محسوبة لكل فئة، مقربة، للتوجيه فقط؛ فخطة الاختبار تأخذ قيمها دائمًا من المعيار ومن الطلب.
| فئة الجهد | U0 | قياس PD عند 1.73 U0 | اختبار الجهد عند 3.5 U0 لمدة 5 دقائق |
|---|---|---|---|
| 3.6/6 kV | 3.6 kV | نحو 6.2 kV | نحو 12.6 kV |
| 6/10 kV | 6 kV | نحو 10.4 kV | 21 kV |
| 8.7/15 kV | 8.7 kV | نحو 15.1 kV | نحو 30.5 kV |
| 12/20 kV | 12 kV | نحو 20.8 kV | 42 kV |
| 18/30 kV | 18 kV | نحو 31.1 kV | 63 kV |
ويغطي كتالوج المصنع الشريك خلف صفحة كابل الطاقة الجهد المتوسط الفئات حتى 8.7/15 kV، بتركيبة مرجعية 8.7/15 kV من نوع Cu/XLPE/CTS/PVC مقاس 3x95 mm2؛ وتُخصَّص الفئات الأعلى لمصنع مختلف بقدرة اختبار تناسبها.
لماذا الحساسية هي الرقم الذي تلاحظونه
نتيجة PD «لم يُرصد أي تفريغ» لا تعني شيئًا بذاتها. إنها تعني ألا تفريغ فوق ما استطاع النظام رصده في تلك اللحظة. فإذا كانت غرفة الاختبار مشوشة كهربائيًا، أو النظام معايَرًا معايرة رديئة، فقد يجلس عتبة الكشف أعلى من 10 pC بكثير فتمر عيوب حقيقية دون رصدها. لهذا يربط المعيار المتطلب بحساسية معلنة، ولهذا يذكرها التقرير الجيد.
وسجل PD قابل للاستخدام لكل بكرة يُظهر:
- رقم البكرة وتسمية الكابل والطول المختبر.
- معايرة بشحنة معلومة قبل الاختبار، والحساسية الناتجة بوحدة pC.
- مستوى الضوضاء الخلفية أثناء الاختبار.
- منحنى الجهد: خطوة 2 U0 والقياس عند 1.73 U0.
- مستوى PD المقاس، وبيان النجاح أو الرسوب مقابل الحساسية المعلنة.
- تاريخ الاختبار وتعريف الجهاز وتوقيع المسؤول.
ونتيجة PD راسبة تستحق أيضًا إجراءً واضحًا. فقد يعيد المصنع الاختبار بعد تنظيف أو إعادة صنع الترمينات المستخدمة للاختبار، لأن التفريغ عند ترمين اختبار معدّ تجهيزًا رديئًا قد يبدو كتفريغ في الكابل. وهذا مشروع، لكن السجل ينبغي أن يُظهر النتيجتين وسبب إعادة الاختبار. وإذا استمر التفريغ فينبغي رفض الطول أو تحديد المقطع المعيب وقصّه، مع إعادة اختبار الأطوال المتبقية وتسجيلها بأرقام بكرات جديدة. اسألوا المصنع كم مرة ترسب الأطوال في PD وكيف تُعالج؛ فالإجابة الموثوقة، بالسجلات، تقول عن خط العزل أكثر من أي كتيّب.
من أين تأتي عيوب PD
معظم مصادر PD تُخلق في الإنتاج، ولهذا تدقق مراجعة مصنع الجهد المتوسط في خط العزل. فالتلوث في مركب XLPE، والتداول الرديء للمركب في منطقة مفتوحة، والسطح غير المنتظم بين الشاشات والعزل، والرطوبة أو الفراغات من معالجة غير مكتملة، كلها أسباب نمطية. والضرر بعد الإنتاج مهم أيضًا: كابل انثنى دون حد الانثناء الأدنى، أو انسحق على بكرة مخزنة بشكل رديء، أو تُركت أطرافه غير مغلقة فدخلت الرطوبة إلى الشاشة، قد يطوّر تفريغًا لاحقًا حتى بعد اجتيازه اختبار المصنع. ويسرد قائمة تدقيق المصانع ما يجب مراقبته في الموقع، ويغطي منع تلف البكرات جانب التخزين.
المشاهدة واختبارات الموقع
في مشاريع المرافق والمشاريع الهندسية من الشائع مشاهدة اختبارات PD والجهد على بكرات مختارة قبل الشحن. وتنجح المشاهدة أفضل عندما تختار البكرات المشتري في اليوم نفسه، وتُشاهد خطوة المعايرة، ويأخذ الفاحص نسخة من النتائج الخام. خصصوا يوم اختبار في الجدول؛ فزمن اختبار PD يعتمد على عدد البكرات والغرفة، ويُخطط مع المصنع.
وبعد التركيب قد يجري المشروع اختبارات التشغيل الخاصة به مع الوصلات والترمينات في مواضعها. وتلك منفصلة عن الاختبار الروتيني في المصنع، ويحددها مهندس المشروع ومالك الشبكة. وسجل PD نظيف من المصنع يعطي خط أساس: فإذا أظهرت اختبارات الموقع لاحقًا تفريغًا، فالأرجح أن المشكلة في ملحق أو في التركيب لا في الكابل نفسه. وتغطي صفحة المرافق والشبكة كيف يدخل كابل الجهد المتوسط في مشروع توزيع.
إدخال PD في الطلب
اكتبوا متطلب PD في ورقة المواصفات صراحة: اختبار PD روتيني على كل بكرة وفق IEC 60502-2، مقاسًا وفق IEC 60885-3، مع الحساسية المعلنة وسجلات كاملة تُسلَّم مع مستندات الشحن. وأضيفوا المشاهدة إذا احتاجها المشروع. ومدة التسليم لكابل الجهد المتوسط تعتمد على حجز النحاس وجدول خط العزل والاختبارات الروتينية، وتؤكَّد كتابيًا لكل طلب؛ انظر MOQ ومدة التسليم. ولتحديد نطاق طلب جهد متوسط، أرسلوا قائمة الكميات عبر نموذج عرض السعر.