مركبات كابلات الجهد العالي: متطلبات العزل لصانعي كابلات الطاقة

عندما يفشل كابل 132 كيلو فولت في شاشة التفريغ الجزئي الروتينية عند 5 بي سي، يتم فحص خط البثق أولاً ويتم فحص المركب أخيرًا. عادة ما يتم عكس الترتيب. يعود التفريغ الجزئي وفشل التسخين والانهيار في كابل الجهد العالي إلى ثلاث خصائص لا تظهرها الشهادة المركبة: النظافة والرطوبة واكتمال الارتباط المتشابك. بالنسبة لمصنع كابلات الطاقة الصناعية، يتم تحديد الثلاثة جميعًا في مواصفات الشراء، قبل أشهر من إخراج المقياس الأول.

ما يجب أن يقدمه مركب كابلات الجهد العالي

يجب أن يلبي مركب العزل لكابلات الجهد العالي أربعة متطلبات في نفس الوقت: انخفاض فقدان العزل الكهربائي، وقوة العزل الكهربائي التي تنجو من اختبارات التيار المتردد والنبض القياسية، والتحمل الحراري والميكانيكي عند درجة حرارة موصل التصميم، وسلوك المعالجة الذي لا يضيف أي عيوب أثناء البثق. الدرجة التي تفتقد أيًا منها تفشل في مرحلة اختبار الكابل، وليس في المرحلة المركبة.

• فقدان العزل الكهربائي: يجب أن يظل عامل التبديد منخفضًا ومستقرًا عبر نطاق درجة حرارة الخدمة، لأن الخسارة تحكم سمك العزل وتقييم التيار عند الطرف العلوي من نطاق الجهد.
• قوة العزل الكهربائي: يجب أن يحتفظ العزل المعالج باختبار جهد التيار المتردد ومستويات نبضات البرق لمعيار الكابل، ويدعم حد التفريغ الجزئي الروتيني، على سبيل المثال 10 بي سي بموجب المواصفة إيك 60502-2.
• التحمل الحراري والميكانيكي: درجة حرارة موصل مستمرة تبلغ 90 درجة مئوية و250 درجة مئوية خلال دائرة قصر، مع فحص التشوه عن طريق اختبار التثبيت الساخن في المواصفة إيك 60811-507.
• قابلية المعالجة: يجب أن يتم تشغيل المركب على الخط المؤهل عند درجة حرارة الذوبان والإخراج المؤهلين، وأن يظل خاليًا من التلوث من خلال النقل والتجفيف والتخزين.

فئة الجهد تقرر درجة المركب

تقسم معايير الكابلات السوق إلى ثلاثة أنظمة عزل: IEC 60502-2 يغطي 1 كيلو فولت إلى 30 كيلو فولت، ويغطي إيك 60840 ما يزيد عن 30 كيلو فولت إلى 150 كيلو فولت، ويغطي إيك 62067 ما يزيد عن 150 كيلو فولت إلى 500 كيلو فولت. يتغير مستوى التأهيل المركب عند كل حدود، وكذلك الأدلة التي يجب على المورد تقديمها.

أقل من 36 كيلو فولت، يكون جدار العزل رقيقًا نسبيًا والضغط الكهربائي معتدل، لذلك يظل XLPE المتشابك بالسيلان خيارًا عمليًا. فوق 36 كيلو فولت، يرتفع سمك الجدار والضغط عند واجهة الشاشة، ولا تناسب التصميم سوى درجات البيروكسيد فائقة النظافة مع مستويات المنتجات الثانوية الخاضعة للتحكم.

خط الأساس XLPE وأين يتوقف Silane Crosslinking

يعتبر XLPE المتشابك من البيروكسيد هو العزل الافتراضي الذي يزيد عن 30 كيلو فولت. يخدم Silane crosslinked XLPE 35 كيلو فولت أو أقل، حيث يكون العلاج بحمام مائي كافيًا وتزن تكلفة المعدات أكثر من هامش العزل الكهربائي.

الفرق هو الكيمياء وليس التسويق. يتحلل بيروكسيد الديكيوميل أثناء المعالجة إلى أسيتوفينون وكحول الكيوميل والميثان وألفا ميثيل ستايرين. ترفع هذه المخلفات عامل التبديد ويجب إزالتها عن طريق التفريغ قبل الوصول إلى حدود tan delta في الجزء العلوي من فئة الجهد. تعتمد موثوقية هذا الطريق على ظروف العلاج بقدر ما تعتمد على التركيبة، والتي يتم تناولها في هذه المذكرة ما الذي يجعل مركبات البيروكسيد XLPE موثوقة لكابلات الطاقة .

عادة ما تتوقف محافظ العزل التي تستهدف المشاريع الصناعية ومشاريع التوزيع عند سقف 35 كيلو فولت، وبالتالي فإن قائمة الدرجات التي يشتريها المصنع منها تكون أضيق مما يقترحه النطاق القياسي. ومن الأمثلة التمثيلية على ذلك درجة XLPE من البيروكسيد لعزل الكابلات حتى 35 كيلو فولت، حيث يكون سلوك التشابك وقيم الضبط الساخن هي معايير الشراء بدلاً من أرقام العزل الكهربائي الرئيسية.

مركب عازل ML-YJ35 بيروكسيد XLPE لكابلات 35 كيلو فولت بيروكسيد XLPE insulation compound for power cables up to 35 kV, listed to JB/T 10437-2004; a representative grade when crosslinking and hot-set values guide specification. عرض المنتج →

التلوث والرطوبة وتفريغ الغازات: ما تحذفه ورقة البيانات

تحدد ثلاثة مصادر للعيوب ما إذا كان المركب المتوافق سيصبح كبلًا متوافقًا: التلوث المحتفظ به، والرطوبة الممتصة، والتفريغ غير الكامل للغاز. ولا يظهر أي منها في ورقة بيانات نموذجية، لذا يجب كتابة الثلاثة جميعًا في مواصفات الشراء.

• التلوث: الجسيمات التي تزيد عن الحجم المتفق عليه تخلق تركيزات إجهادية تبدأ الأشجار والتفريغ الجزئي. يتم تحديد درجات الجهد العالي حسب الحد الأقصى لحجم الجسيمات ويتم فحصها عن طريق فحص الحبيبات أو الشريط، وليس عن طريق العد المتوسط.
• الرطوبة: يشكل الماء الممتص فراغات أثناء البثق ويغذي تشجير المياه أثناء الخدمة. قم بتعيين حد رطوبة Karl Fischer في المواصفات واطلب تعبئة حاجز الرطوبة، لأن كيس رقائق معدنية مفتوح على أرضية رطبة يعود إلى التوازن بسرعة.
• تفريغ الغاز: يجب إزالة المنتجات الثانوية المتبقية من البيروكسيد بعد المعالجة، ويعتمد المستوى المقبول على فئة الجهد وسمك العزل. يتم التحقق منه على الكابل النهائي، وليس على الكريات أبدًا.

الشاشات شبه الموصلة هي نصف نظام العزل

تتحكم شاشة الموصل وشاشة العزل في الضغط الكهربائي في كلا الواجهتين العازلتين. فوق 30 كيلو فولت، تؤثر نعومة الشاشة والترابط وقابلية التجريد على أداء الدفع والتفريغ الجزئي بقدر ما يؤثر على مركب العزل نفسه.

مركبات الشاشة عبارة عن تركيبات قابلة للربط محملة باللون الأسود الكربوني. ما يهم في الشراء ليس المحتوى الأسود بل السطح النهائي: تعمل النتوءات الموجودة في واجهة العزل كنقاط ضغط، ويجب أن تظل مقاومة الحجم منخفضة بدرجة كافية لمساواة المجال على طول الموصل، ويجب أن تكون شاشة العزل قابلة للتجريد عند المفصل دون تمزيق العزل الموجود تحتها. يعد البثق المتزامن ثلاثي الطبقات ممارسة قياسية لسبب ما، لأنه لا يمكن إنشاء واجهة سلسة بعد ذلك.

شاشة موصل شبه موصلة ML-PSD لكابلات XLPE بقدرة 10 كيلو فولت شاشة موصلة شبه موصلة وقابلة للربط لكابلات الطاقة XLPE حتى 10 كيلو فولت، مدرجة في JB/T 10738؛ ذات صلة عند تحديد مركبات الشاشة والشيكات الواردة. عرض المنتج →

التفتيش الوارد قبل البثق

تغطي أربعة اختبارات واردة معظم المخاطر في مركب عالي الجهد: التسخين الساخن، والرطوبة، والتلوث، واتساق الكريات. ولكل منها طريقة محددة يمكن كتابتها في أمر الشراء وتكرارها عند استلام البضائع.

بالإضافة إلى بيانات الاختبار، اطلب حزمة التقرير وحالة معايرة الأدوات الموجودة خلفها. المورد الذي ينشر معدات الاختبارات المعملية الخاصة بها وبيئة الإنتاج أسهل في التدقيق من تلك التي ترسل شهادة بدون طريقة يمكن تتبعها.

أداء الغمد واللهب على الطرق الصناعية

لا يحمل الغلاف الزائد أي واجب عازل ولكنه يقرر ما إذا كان الكابل سينجو من دخول الماء والتآكل والقوارض والتعرض للحريق. يتم اختيار مركبات الغلاف وفقًا لمعايير التثبيت وفئة الحماية للكابل النهائي، وليس وفقًا لدرجة العزل.

في المواقع الصناعية، تهيمن ثلاث عائلات غمد. يتم استخدام البولي إيثيلين المثبط للهب في طرق الجهد العالي حيث تكون مقاومة الرطوبة وانخفاض نقل بخار الماء أكثر أهمية من المرونة. تظل درجات PVC عند 70 درجة مئوية و90 درجة مئوية شائعة حيث تدفع التكلفة والمتانة الميكانيكية القرار. تظهر أغلفة خالية من الهالوجين حيث يتم التحكم في كثافة الدخان والتآكل على الكابل، وليس على المركب. في كل حالة، الكمية المركبة التي سيتم تحديدها هي تلك الموجودة في الرسم: سمك الغلاف، والالتصاق بالشاشة، وفئة اختبار الحريق للكابل النهائي.

غمد البولي إيثيلين المقاوم للهب ML-ZRPE-H للكابلات ذات الجهد العالي مركب غمد PE خالي من الهالوجين ومنخفض الدخان ومثبط للهب للكابلات ذات الجهد العالي، مذكور في GB/T 11017 ST12 وحزمة الاحتراق A/B؛ ذات صلة عندما يتم تحديد أداء حريق الغمد. عرض المنتج →

أسئلة عملية من الشركات المصنعة للكابلات

أي مركب يناسب مغذي صناعي 33 كيلو فولت؟

توجد وحدة تغذية بقدرة 33 كيلو فولت داخل المواصفة IEC 60502-2، والتي تصل إلى 30 كيلو فولت و36 كيلو فولت. يتم استخدام كل من البيروكسيد والسيلان المتشابك XLPE في هذا المستوى: البيروكسيد حيث يكون هامش التفريغ الجزئي ضيقًا، والسيلان حيث تعتمد معدات المعالجة على الماء. تحديد خصائص التسخين والرطوبة والشاشة كحزمة واحدة، لأن درجة العزل وحدها لا تحدد نتيجة الاختبار.

كيف يتم التحقق من التفريغ بدلا من افتراضه؟

لا يوجد حد رقمي واحد ينطبق على فئات الجهد. يتم التحقق من تفريغ الغاز على الكابل النهائي من خلال قياس عامل التبديد عند تردد الطاقة وعند درجة حرارة مرتفعة، بالإضافة إلى المنتج الثانوي المتبقي أو اختبارات تطور الغاز المتفق عليها مع العميل. تحدد سماكة الجدار ودرجة حرارة المعالجة وقت التفريغ المطلوب، وبالتالي فإن الجدول الزمني ينتمي إلى مواصفات العملية.

هل تنطبق تقييمات B2ca أو Cca على مركب العزل؟

تم تخصيص فئات رقم EN 13501-6 مثل B2ca وCca للكابل النهائي من نتائج اختبار الحريق، ويتم تشغيلها بشكل أساسي بواسطة الغلاف والبنية الشاملة. ويساهم العزل من خلال محتوى الهالوجين والدخان والحموضة، ولكن الفئة هي خاصية كابل، وليست خاصية مركبة.

ما الذي ينتمي إلى مواصفات الشراء التي تتجاوز قوة العزل الكهربائي؟

كحد أدنى: حد الرطوبة بطريقة الاختبار، وحدود التلوث وطريقة الفحص، وقيم الضبط الساخن وفقًا للمواصفة IEC 60811-507، ومقاومة حجم الشاشة شبه الموصلة ونعومة السطح، وظروف التغليف والتخزين، وحزمة تقرير الاختبار لكل عملية تسليم. هذه هي العناصر التي تقرر ما إذا كان المركب سينجو من اختبار التفريغ الجزئي الروتيني عند 10 بيكو كربون.