التفريغ الجزئي: القاتل الصامت لملحقات الكابلات

تُعدّ ملحقات الكابلات - كالوصلات والوصلات النهائية والموصلات - أكثر نقاط الضعف في أي شبكة طاقة. فهي نقاط نهاية الكابلات وتوصيلها وتفرعها، كما أنها أكثر نقاط تشوه المجال الكهربائي. ومن بين التهديدات العديدة التي تُهدد عمرها الافتراضي، يبرز تهديد واحد باعتباره خبيثًا بشكل خاص:التفريغ الجزئي (PD)يُعرف التفريغ الجزئي (PD) غالبًا باسم "القاتل الصامت"، وهو عبارة عن شرارة كهربائية صغيرة تحدث داخل الفراغات أو الفجوات أو عند نقاط التلامس في الملحقات. لا يتسبب هذا التفريغ في عطل فوري، ولكنه يؤدي على مدى أشهر أو سنوات إلى تآكل العازل تدريجيًا حتى يتعطل الملحق بشكل كارثي. تشرح هذه المقالة ماهية التفريغ الجزئي، وسبب خطورته، وكيف يؤثر على ملحقات الكابلات، وكيفية اكتشافه والوقاية منه.

1. ما هو الخروج الجزئي؟

التفريغ الجزئي هو تفريغ كهربائي موضعي لا يوصل العازل بين الموصلات إلا جزئيًا. على عكس الانهيار الكامل (الدارة القصيرة)، لا يؤدي التفريغ الجزئي إلى توصيل الموصل الحي بالأرض مباشرةً. بل يحدث داخل فراغ صغير، أو جسيم ملوث، أو عند نقطة اتصال ضعيفة داخل الملحق.

تخيل فقاعة هواء صغيرة محصورة داخل عازل طرفي أو وصلة. قوة العزل الكهربائي للهواء أقل من قوة العزل الكهربائي للعازل الصلب المحيط به. عند تطبيق جهد كهربائي عالٍ، يصبح المجال الكهربائي داخل تلك الفقاعة شديدًا بما يكفي لتأيين الغاز، مما يُحدث شرارة صغيرة. هذه الشرارة هي تفريغ جزئي.

لا تدوم كل شرارة تفريغ جزئي إلا نانوثانية واحدة، وتطلق كمية ضئيلة من الطاقة. ولكن مع مرور الوقت - غالباً لسنوات - تتسبب ملايين الشرارات في تآكل العازل، مما يؤدي إلى تكوين مسارات متفحمة، وتوسيع الفجوة، وفي النهاية إلى انهيار كهربائي كامل.

2. لماذا تُعد ملحقات الكابلات عرضة بشكل خاص للتلف؟

على عكس الكابل نفسه - الذي يُصنع في بيئة مصنع نظيفة ومُراقبة - يتم تجميع ملحقات الكابلات في الغالب في الموقع. وهذا يجعلها بطبيعتها أكثر عرضة للعيوب التي يمكن أن تؤدي إلى التفريغ الجزئي.

واجهاتتحتوي الملحقات على نقاط اتصال متعددة: بين جسم الملحق وعازل الكابل، وبين طبقات مختلفة من مواد التحكم في الإجهاد، وبين الموصل والسلك. كل نقطة اتصال تمثل موقعًا محتملاً للفراغات أو التلوث.

تركيز الإجهادعند نقطة النهاية، يُقطع غلاف الكابل، مما يُنشئ نقطة تركيز مجال كهربائي شديد. يوجد في الوصلة نقطتا قطع من هذا القبيل. أي خلل في نظام التحكم بالإجهاد قد يؤدي إلى التفريغ الجزئي.

متغيرات التثبيت- يخضع التركيب الميداني للغبار والرطوبة ودرجة الحرارة والخطأ البشري. يمكن أن تتسبب بصمة الإصبع أو الخدش أو عدم محاذاة مخروط الإجهاد في حدوث مصدر للتفريغ الجزئي.

وبالتالي، فبينما يكون الكابل نفسه عادةً خالياً من التفريغ الجزئي، فإن الملحقات هي المكان الذي يبدأ فيه التفريغ الجزئي في أغلب الأحيان.

3. كيف يؤدي التفريغ الجزئي إلى إتلاف أحد الملحقات

آلية تلف الخلايا الصبغية هي سلسلة من الأحداث:

• بداية- يؤدي الفراغ أو الملوثات أو فجوة التداخل إلى تكوين منطقة ذات إجهاد عالٍ. وعندما يتجاوز الجهد الكهربائي قوة العزل الكهربائي المحلية، يحدث التفريغ الأول.

• تآكل– كل عملية تفريغ تُطلق حرارة، وأشعة فوق بنفسجية، وغازات نشطة كيميائياً (الأوزون، وأكاسيد النيتروجين). هذه الغازات تهاجم البوليمر المحيط، مما يؤدي إلى كسر الروابط الجزيئية.

• عملية التفحيمبمرور الوقت، يتحول سطح البوليمر إلى كربونات، مكوناً مساراً موصلاً. يزيد هذا المسار من المجال الموضعي، مما يجعل عمليات التفريغ اللاحقة أكثر كثافة.

• التكاثر– يزداد الفراغ، ويطول مسار الكربون، ويقل سمك العزل بشكل فعال.

• انفصالفي النهاية، لا تستطيع العازلية المتبقية تحمل الجهد الكهربائي. يحدث انهيار كهربائي كامل - وميض قوس كهربائي، ودائرة قصر، وغالبًا ما ينجم عنه حريق.

قد تستغرق هذه العملية شهورًا أو عقودًا، ولكن بمجرد أن تبدأ، فإنها تكون دائمًا تقريبًا عملية تقدمية.

4. مواقع التفريغ الكهربائي الشائعة في ملحقات الكابلات

في حالات الإنهاء:

• عند قطع الدرع، حيث تنتهي طبقة أشباه الموصلات.

• عند طرف الموصل أو الموصل، إذا كان التثبيت ضعيفاً.

• عند نقطة التقاء عنصر التحكم في الإجهاد وعزل الكابل.

• عند مدخل غلاف الكابل، إذا تسربت الرطوبة.

في المفاصل:

• عند نقطتي قطع الدرع.

• حول موصل السلك، إذا كانت هناك فراغات في طبقة العزل المتراكمة.

• عند نقطة التقاء جسم الوصلة وعازل الكابل.

• داخل الغلاف الخارجي، إذا لم يملأ الراتنج أو الجل الفراغ بالكامل.

يمكن أن يكون أي من هذه المواقع نقطة انطلاق لبرنامج التطوير المهني.

5. لماذا يُطلق على الشرطة لقب القاتل الصامت؟

يُطلق على التفريغ الجزئي هذا الاسم لأنه يحدث بشكل شبه كامل دون أن يتم اكتشافه:

• صامت– تُنتج هذه التفريغات موجات صوتية فوق صوتية، لكنها أعلى من مستوى السمع البشري. الشخص الذي يقف بجوار جهاز PD النشط لا يسمع شيئًا.

• خفي– الشرارات مجهرية ومدفونة داخل العازل أو داخل غلاف الملحق. لا يمكن رؤيتها.

• متقطع- غالباً ما يحدث التفريغ الجزئي فقط عند نقاط معينة على موجة جهد التيار المتردد (عادةً بالقرب من الذروة). وقد يظهر ويختفي مع تغير الحمل أو درجة الحرارة أو الرطوبة.

• بطيءقد يستغرق الأمر سنوات حتى يتسبب التلف الناتج عن الشرارة الكهربائية في حدوث عطل. وبحلول الوقت الذي يتعطل فيه الجهاز الملحق، غالباً ما يكون دليل التلف الناتج عن الشرارة قد اختفى بفعل القوس الكهربائي.

ولأن مرض باركنسون لا يعطي أي إنذار مبكر، فإنه غالباً ما يتم تجاهله حتى فوات الأوان.

6. الكشف عن التفريغ الجزئي

على الرغم من أن مرض باركنسون لا يُسمع من قبل آذاننا، إلا أنه يُصدر إشارات قابلة للكشف:

تتيح أجهزة الكشف المحمولة عن التفريغ الجزئي للطواقم فحص الملحقات دون الحاجة إلى إيقاف تشغيل الطاقة. ويمكن للأنظمة الحديثة مراقبة الملحقات الحيوية باستمرار وإطلاق الإنذارات عند ارتفاع مستويات التفريغ الجزئي.

7. قياس شدة مرض باركنسون

يستخدم المهندسون العديد من المقاييس:

• الشحنة الظاهرية (pC)- كمية الشحنة المنقولة لكل عملية تفريغ. عادةً ما يكون أقل من 10 بيكو كولوم مقبولاً؛ أما ما يزيد عن 100 بيكو كولوم فيشير إلى عيب خطير.

• التفريغ الجزئي المُحلل طورياً (PRPD)– نمط يوضح متى تحدث التفريغات الكهربائية بالنسبة لدورة التيار المتردد. تشير الأنماط المختلفة إلى أنواع مختلفة من العيوب (الفراغ، الهالة، التفريغ السطحي).

• عدد مرات التفريغ لكل دورة– تشير حالات التفريغ المتكررة إلى تدهور سريع.

يمكن للاختبارات المنتظمة (مثل الاختبار السنوي) تتبع ما إذا كان مرض باركنسون مستقرًا أم متفاقمًا.

8. منع التفريغ الجزئي

إن أفضل طريقة للتعامل مع مرض باركنسون هي منعه من البدء في المقام الأول:

• منتجات عالية الجودة- استخدم ملحقات من شركات مصنعة ذات سمعة طيبة تتميز بتصميم مثبت للتحكم في الإجهاد واختبارات PD في المصنع.

• التركيب الصحيح– اتبع تعليمات الشركة المصنعة بدقة. استخدم أبعاد التجريد الصحيحة، ونظف الأسطح جيدًا، وقم بتطبيق عناصر التحكم في الإجهاد بدقة.

• مكافحة التلوث- حافظ على نظافة منطقة العمل. استخدم المناديل المبللة التي توفرها الشركة المصنعة وتجنب لمس أسطح العزل المُجهزة.

• تجنب زيادة الجهد- قد تؤدي الارتفاعات المفاجئة في التيار الكهربائي إلى حدوث خلل في التوصيل الكهربائي في الأجهزة الملحقة السليمة. استخدم مانعات الصواعق عند الضرورة.

• فحص دوري– بالنسبة للملحقات الحيوية، قم بإجراء اختبارات دورية للتفريغ الجزئي. إن اكتشاف التفريغ الجزئي مبكراً يسمح باتخاذ الإجراءات التصحيحية قبل حدوث العطل.

9. دور تقنيات التحكم في الإجهاد المختلفة

يؤثر نوع التحكم في الإجهاد المستخدم في أحد الملحقات على مقاومته للتفريغ الجزئي:

• هندسي (مخروط الإجهاد)– موثوق به إذا تم وضعه في مكانه الصحيح، ولكنه حساس لأخطاء التركيب.

• Hi-K (ثابت عزل كهربائي عالي)- أكثر تسامحاً مع أخطاء تحديد المواقع الطفيفة، ولكن قد تتدهور جودتها بمرور الوقت.

• المقاومة غير الخطية (NLR)– ذاتية التنظيم وممتازة في كبح مرض باركنسون، ولكنها أغلى ثمناً.

غالباً ما تجمع الملحقات الحديثة ذات الجهد العالي بين اثنين أو ثلاثة من هذه العناصر لتحقيق الأداء الأمثل في مجال الحماية من التفريغ الجزئي.

يُعدّ التفريغ الجزئيّ قاتلاً صامتاً لملحقات الكابلات، إذ يعمل بشكل خفيّ وبطيء ودون سابق إنذار. ومع ذلك، يمكن رصد آثاره من خلال النبضات الكهربائية والضوضاء فوق الصوتية والانبعاثات الكهرومغناطيسية. وباستخدام اختبار التفريغ الجزئيّ كفحص دوريّ لسلامة الوصلات والوصلات الحيوية، تستطيع شركات المرافق والمشغلون الصناعيون اكتشاف الأعطال مبكراً، والتخطيط للإصلاحات، وتجنّب انقطاعات التيار الكهربائي الكارثية.

في عالم ملحقات الكابلات، الصمت ليس ذهباً، بل هو خطر. يكمن سرّ الموثوقية على المدى الطويل في الإصغاء قبل أن يُصدر الملحق صوتاً عالياً.

ملحقات كابلات مجموعة رويانغ <<<<<<<<<<

إنهاء الانكماش البارد 10 كيلو فولت

إنهاء الكابلات الجاهز المتكامل (الجاف)

مفصل Y جاف متوسط

وصلة وسيطة قابلة للانكماش البارد بجهد 35 كيلو فولت

وصلة وسيطة قابلة للانكماش البارد بجهد 10 كيلو فولت

طرف غلاف من البورسلين

وصلة لحام

ملحقات الكابلات القابلة للانكماش الحراري

طرف توصيل من النوع الجاف (قابل للتوصيل)

إنهاء الغلاف المركب

صندوق تأريض وقائي

صندوق التأريض المباشر

المفصل المتوسط

إنهاء الانكماش البارد 35 كيلو فولت