اتصالات و پایانه های کابل HV: مسائل رایج و بهترین روش ها

یک کابل ولتاژ بالا می تواند کیلومترها بدون حادثه کار کند. مفاصل و انتهایی که آن را به هم وصل می کنند داستان متفاوتی است. داده های صنعت به طور مداوم نشان می دهد که اکثریت قریب به اتفاق خرابی های سیستم کابل HV نه در خود کابل، بلکه در این نقاط اتصال رخ می دهد - جایی که طرز کار انسان، سازگاری مواد و قرار گرفتن در معرض محیطی تحت فشار شدید الکتریکی همگرا می شوند. درک اینکه چه چیزی اشتباه می‌کند، و چرا، اولین قدم برای ساختن سیستم‌هایی است که ماندگار هستند.

چرا اتصالات و پایانه ها آسیب پذیرترین نقاط در هر سیستم کابل HV هستند؟

کابل‌های برق مدرن XLPE طوری مهندسی شده‌اند که به مدت 30 تا 40 سال تحت شرایط رتبه‌بندی شده عملکرد قابل اعتمادی داشته باشند. سیستم‌های عایق آن‌ها توسط کارخانه کنترل می‌شوند، در کارخانه آزمایش شده‌اند و تا حد زیادی در برابر متغیرهای کار میدانی مصون هستند. مفاصل و پایانه ها نیستند. همه آنها با دست، در محل، در شرایطی که از پست های کنترل شده تا سنگرهای گل آلود در هوای سرد متغیر است، مونتاژ می شوند.

چالش به همان اندازه که فیزیکی است، الکتریکی است. در ولتاژ بالا، هرگونه فضای خالی میکروسکوپی، آلودگی سطحی، یا هندسه نامنظم در رابط کابل و لوازم جانبی، نقطه تمرکز تنش ایجاد می کند. تخلیه جزئی از این نقاط شروع می شود و با توجه به زمان کافی، عایق را تا زمانی که خرابی رخ دهد فرسایش می دهد. این یک فرضیه نیست - این مکانیزم شکست استاندارد است که در دهه‌ها تحقیقات میدانی مشاهده شده است. کابل مقاومت می کند؛ مفصل یا خاتمه راه می دهد.

این واقعیت، طرز کار و انتخاب مواد در سطح لوازم جانبی را به همان اندازه که مشخصات کابل مهم است، می سازد.

انواع اتصالات و پایانه های کابل HV

انتخاب نوع لوازم جانبی مناسب با درک برنامه شروع می شود. جدول زیر به طور خلاصه دسته بندی های اصلی مورد استفاده رایج را نشان می دهد.

برای پروژه های مربوط به چگونه عایق XLPE با سایر مواد کابل مقایسه می شود ، انتخاب نوع لوازم جانبی باید برای شیمی عایق در نظر گرفته شود - لوازم جانبی طراحی شده برای XLPE در EPR یا PILC رفتار متفاوتی دارد و مخلوط کردن آنها بدون اتصالات انتقالی یک منبع رایج خرابی زودرس است.

حالت های رایج شکست و علل ریشه ای

بررسی های پس از شکست در سیستم های HV به طور مکرر مکانیسم های خرابی یکسانی را شناسایی می کند. هیچ یک از آنها اجتناب ناپذیر نیستند - همه آنها در تصمیمات خاص و قابل پیشگیری اتخاذ شده در حین طراحی، تهیه یا نصب قابل ردیابی هستند.

1. حذف نادرست صفحه نمایش نیمه هادی
صفحه نیمه هادی (نیمه نماد) روی کابل XLPE باید قبل از نصب اتصال یا پایانه به ابعاد دقیق برداشته شود. برش بیش از حد عمیق و رشته های هادی بریده شده است. برش را در زاویه اشتباه انجام دهید و میدان الکتریکی در لبه پله متمرکز می شود و در عرض چند ساعت پس از انرژی، تخلیه جزئی را آغاز می کند. این تنها خطای نصب اغلب ذکر شده در خرابی لوازم جانبی هیت شرینک و سرمایش است.

2. نفوذ رطوبت و آب بندی ناکافی
آب در رابط کابل و لوازم جانبی از دو جهت مخرب است: مقاومت سطح را کاهش می دهد و تحت ولتاژ، درختان الکتروشیمیایی را از طریق مرز عایق به حرکت در می آورد. خرابی‌های آب‌بندی اغلب تدریجی هستند - یک پایان ممکن است سال‌ها قبل از اینکه یک چرخه دمایی فصلی شکافی را در مواد جمع‌شونده به اندازه کافی برای ورود رطوبت باز کند، عملکرد قابل قبولی داشته باشد. تاسیسات در فضای باز و اتصالات دفن مستقیم به ویژه در معرض این خطر هستند.

3. آلودگی رابط
تمیزی سطح عایق در سطح مشترک بسیار مهم است. گرد و غبار، جمع شدن کابل ناشی از برش، یا درجه غلط روان کننده سیلیکونی می تواند مسیرهای رسانا یا تشکیلات خالی در زیر لوازم جانبی از پیش قالب گیری شده ایجاد کند. حتی روغن‌های اثرانگشت نیز آلاینده‌هایی وارد می‌کنند که ردیابی سطح را تحت تنش ولتاژ تسریع می‌کنند. نظم و انضباط اتاق تمیز همیشه در محل قابل دستیابی نیست، اما روش های کنترل شده - دستمال های تمیز، مناطق کار پوشیده، سطوح بازرسی شده - تفاوت قابل اندازه گیری ایجاد می کند.

4. اضافه بار حرارتی در مفصل
اتصالی که برای سطح مقطع هادی کمی کمتر است، یا با نیروی ناکافی فشرده شده است، مقاومت بالاتری نسبت به خود کابل دارد. در چرخه بار، این مقاومت تفاضلی گرما تولید می کند - که پیری عایق را تسریع می کند و مقاومت را بیشتر افزایش می دهد. این حلقه بازخورد می تواند باعث خرابی در بارهای بسیار کمتر از ظرفیت نامی کابل شود. ابزار فشرده سازی باید مطابق با ترکیب فرول و هادی که توسط سازنده لوازم جانبی مشخص شده است کالیبره شود.

5. خطاهای اتصال زمین و صفحه نمایش
اتصال نادرست صفحه نمایش در اتصالات باعث ایجاد جریان های در گردشی می شود که سیستم کابل را گرم می کند و در برخی از پیکربندی ها، ولتاژهای لمسی خطرناکی را روی غلاف های فلزی ایجاد می کند. هر دو طرح اتصال جامد و پیوند تک نقطه ای دارای الزامات خاصی هستند که به طول مسیر، ولتاژ سیستم و مشخصات بار بستگی دارد. خطاها در اینجا برای بازرسی معمول نامرئی هستند اما از طریق نظارت بر جریان غلاف قابل اندازه گیری هستند. برای راهنمایی دقیق در مورد ترتیبات ارتینگ، مراجعه کنید روش های مناسب زمین و زمین برای سیستم های کابلی .

بهترین روش های نصب که در واقع از شکست جلوگیری می کند

اقدامات زیر به طور مستقیم به علل ریشه ای فوق می پردازد. آنها صرف نظر از اینکه نوع لوازم جانبی انقباض حرارتی، جمع شوندگی سرد یا از قبل قالب گیری شده است، اعمال می شوند.

• از ابزارهای برش کالیبره شده با توقف عمق استفاده کنید. ابزارهای حذف نیمه نما با راهنماهای عمق قابل تنظیم، تنوع برش دستی را از بین می برند. سرمایه گذاری در مقایسه با هزینه عملیات اتصال مجدد پس از شکست حداقل است.
• قبل از سفارش لوازم جانبی، قطر خارجی کابل را بررسی کنید. OD کابل XLPE بر اساس تولید کننده حتی در همان رتبه ولتاژ متفاوت است. بسیاری از لوازم جانبی محدوده تلورانس را مشخص می‌کنند - کابل‌های لبه آن محدوده نیاز به انتخاب کیت تأیید شده دارند، نه فرضی.
• آماده سازی سطح عایق را دقیقاً همانطور که مشخص شده است اعمال کنید. این به معنای تمیز کردن مواد ساینده در جهت صحیح (معمولاً دور از مرحله نیمه‌کانون)، و به دنبال آن پاک‌کردن با حلال با درجه صحیح پاک‌کننده، در ترتیب صحیح است. معکوس کردن دستور باعث آلودگی مجدد سطح می شود.
• محیط نصب را کنترل کنید. در صورت امکان، یک پناهگاه موقت بر روی عملیات اتصال در فضای باز ایجاد کنید. رطوبت بالای 70 درصد و گرد و غبار موجود در هوا از عوامل اصلی ایجاد رابط های آلوده در حین نصب هستند. اگر آب و هوا مانع از شرایط سازگار شود، کار باید به تعویق بیفتد.
• بازیابی هیت شرینک را در یک پاس کنترل شده دنبال کنید. اعمال گرما به طور ناموزون - حرکت خیلی سریع یا استفاده از شعله خیلی غلیظ - باعث ایجاد فضای خالی در زیر مواد منقبض شده می شود. مشعل باید در گذرهای آهسته و پیوسته حرکت کند تا زمانی که مواد به طور کامل بازیابی شوند و چسب در حال جاری شدن از انتهای آن قابل مشاهده باشد.
• تمام اتصالات مکانیکی را مطابق مشخصات با گشتاور سفت کنید. اتصالات پیچ شده به بوشینگ های GIS یا ترانسفورماتور باید با یک ابزار کالیبره شده گشتاور شوند - هرگز با احساس تخمین زده نمی شوند. مقدار گشتاور را در گزارش نصب ثبت کنید.
• قبل از شروع کار، طرح پیوند روی یک نقشه را تأیید کنید. تصمیمات اتصال صفحه که در محل بدون ارجاع به طراحی شبکه گرفته می شود، خطاهای ارت که در بالا توضیح داده شد را ایجاد می کند. مشترک نباید به طور مستقل تصمیمات طرح پیوند را بگیرد.

پروتکل های تست و بازرسی

تکمیل نصب با تأیید آن یکسان نیست. سه مرحله تست برای لوازم جانبی کابل HV اعمال می شود: تست پس از نصب، تست تعمیر و نگهداری معمول و نظارت در حین سرویس.

تست مقاومت ولتاژ متناوب پس از نصب
تست استاندارد پس از نصب، سیستم کابلی تکمیل شده - شامل تمام اتصالات و پایانه ها - را برای مدت زمان مشخصی در معرض ولتاژ AC بالا قرار می دهد. برای سیستم های بالای 30 کیلو ولت، IEC 60840، استاندارد بین المللی حاکم بر روش های تست برای سیستم های کابل HV از 30 کیلو ولت تا 150 کیلو ولت ، هم سطح و هم مدت زمان ولتاژ تست را مشخص می کند. کابلی که این تست را پشت سر گذاشته است نشان داده است که هیچ نقص نصبی فاحشی وجود ندارد - اگرچه آزمایش تخلیه جزئی بررسی حساس تری برای خطاهای پنهان ارائه می دهد.

اندازه گیری تخلیه جزئی (PD).
تست PD تخلیه هایی را در محدوده پیکو کولن که در داخل حفره ها یا در رابط های آلوده قبل از ایجاد آسیب قابل مشاهده رخ می دهد، تشخیص می دهد. به ویژه برای اتصالات ولتاژ انتقال، اندازه گیری PD پس از نصب به شدت توسط IEC 60840 توصیه می شود و به یک روش استاندارد در پروژه های زیرساختی حیاتی تبدیل شده است. مفصلی که فعالیت PD را بالاتر از سطح پس زمینه نشان می دهد باید قبل از راه اندازی سیستم تحت بار بررسی شود.

ترموگرافی مادون قرمز
پس از روشن شدن سیستم، بررسی‌های ترموگرافی دوره‌ای از پایانه‌های قابل دسترسی، ناهنجاری‌های حرارتی را نشان می‌دهند که نشان‌دهنده اتصالات مقاومتی، پیچ‌خوردگی ناکافی، یا در حال توسعه تخریب عایق است. پایانه های تابلو برق در فضای باز به ویژه برای این تکنیک قابل دسترسی است. بررسی های انجام شده در شرایط بار معرف - نه بار سبک - بیشترین ارزش تشخیصی را ارائه می دهد.

تست یکپارچگی غلاف
غلاف بیرونی یک سیستم کابل مفصلی باید پس از نصب با اعمال ولتاژ DC بین صفحه فلزی و زمین آزمایش شود. مقاومت غلاف کم نشان‌دهنده آسیب فیزیکی به ژاکت بیرونی است - ناشی از فعالیت نصب، فشرده‌سازی پس‌پوش یا تداخل شخص ثالث - و مکان‌هایی را که نیاز به تعمیر قبل از دفن یا نصب دائمی دارند، شناسایی می‌کند.

انتخاب کابل مناسب برای پشتیبانی از اتصالات قابل اعتماد

عملکرد لوازم جانبی از کیفیت ساخت کابل جدا نیست. پایانه ای که به خوبی بر روی کابلی با ناهماهنگی ابعادی یا عیوب سطحی نصب شده باشد، همچنان عملکرد ضعیفی دارد. این باعث می شود که انتخاب کابل پایه یک نصب لوازم جانبی قابل اعتماد باشد.

برای کاربردهای انتقال ولتاژ بالا، کابل های برق XLPE ولتاژ بالا برای سیستم های انتقال دارای ولتاژ 66-500 کیلوولت برای حفظ هندسه خارجی و پرداخت سطحی یکنواخت مهندسی شده اند - پیش نیازی برای پایانه های از پیش قالب گیری شده و GIS که بر فشار رابط کنترل شده متکی هستند. برای پروژه های سطح توزیع، کابل های ولتاژ متوسط XLPE با ولتاژ 6-35 کیلوولت پایداری ابعادی و ساختار هادی را فراهم می کند که لوازم جانبی انقباض حرارتی و انقباض سرد برای آب بندی طولانی مدت قابل اعتماد به آن نیاز دارند.

برای شبکه های ولتاژ پایین که هر دو نوع کابل اعمال می شود، کابل های برق با عایق XLPE و PVC برای کاربردهای 6-1 کیلوولت در پیکربندی مناسب برای هر دو مورد نیاز پایان کار در داخل و خارج در دسترس هستند.

صرف نظر از سطح ولتاژ، کابل و لوازم جانبی باید با هم مشخص شوند - تأیید سازگاری نوع عایق، محدوده مقطع هادی و تحمل قطر خارجی. تولیدکنندگان لوازم جانبی داده های سازگاری کابل را منتشر می کنند. تأیید این داده‌ها قبل از خرید، یک گام ساده است که یکی از رایج‌ترین منابع عدم تطابق نصب در سایت را از بین می‌برد.