I. مفهوم شائع الخلط

في اختيار الكابلات والموصلات، غالبًا ما يتم استخدام مجموعة من المفاهيم بالتبادل: الموصل العاري، والموصل المغطى، والموصل المعزول.

يتعامل العديد من موظفي الشراء والموظفين الفنيين مع "الموصل المغطى" و"الموصل المعزول" على أنهما نفس الشيء عند طلب عروض الأسعار. ومع ذلك، في التعريفات القياسية للهندسة الكهربائية، تختلف هذه الثلاثة بشكل أساسي.

يمكن أن يؤدي اختيار الخيار الخطأ إلى نفقات غير ضرورية أو خلق مخاطر على السلامة.

دعونا نوضح هذه التعاريف الثلاثة أولا.

ثانيا. التعريفات القياسية: ما هي الاختلافات بين الثلاثة؟

موصل العارية- مادة موصلة بدون أي غطاء أو عزل كهربائي. إنه ببساطة سلك معدني نقي معرض للهواء.

الموصل المغطى – مغطى بمادة عازلة، ولكن هذه المادة لا تتمتع بقوة عازلة مقدرة. بمعنى آخر، يحتوي على "غطاء"، لكن هذا الغطاء غير مصمم ومعتمد كعزل.

موصل معزول - مغطى بمادة عازلة ذات معدل قوة عازل محدد. إنه يحتوي على فئة عزل كاملة ويمكنه تحمل الفولتية المحددة دون أي عطل.

ولهذا التمييز تأثير كبير على الهندسة العملية.

ثالثا. الموصل العاري: الشكل الأبسط، ولكنه ليس "غير آمن"
الموصلات العارية هي الشكل الأكثر تقليدية والأكثر استخدامًا في خطوط النقل العلوية.

تشمل الأنواع الشائعة من الموصلات العارية ما يلي:

ACSR (أسلاك الألمنيوم المجدولة مع قلب فولاذي) - يتم لف سلك الألمنيوم المجدولة حول قلب فولاذي مجلفن، ويجمع بين الموصلية العالية والقوة الميكانيكية العالية، مما يجعله الدعامة الأساسية لنقل الجهد العالي لمسافات طويلة. يتحمل القلب الفولاذي التوتر الميكانيكي، بينما يحمل سلك الألمنيوم التيار.

AAC (موصل مصنوع بالكامل من الألومنيوم) – خفيف الوزن وعالي التوصيل، ولكن مع قوة شد منخفضة، ومناسب فقط للمسافات القصيرة أو الشبكات ذات الجهد المنخفض.

AAAC (موصل مصنوع بالكامل من سبائك الألومنيوم) - قوة شد أعلى ومقاومة أفضل للتآكل من AAC، بدون الهيكل المعقد للنواة الفولاذية.

تم استبدال الموصلات النحاسية - ذات الموصلية الأعلى (حوالي 58 مللي ثانية / م) - إلى حد كبير بالألمنيوم في نقل الجهد العالي بسبب وزنها وتكلفتها العالية وقابليتها للسرقة.

"عزل" الموصلات العارية هو الهواء. يتم استخدام الهواء كوسيط عازل عن طريق الحفاظ على مسافات كافية من الطور إلى الطور ومن الطور إلى الأرض. وطالما أن التباعد الجسدي كافٍ، فهو آمن.

رابعا. الموصلات المغطاة: "قشرة" على السطح، ولكن ليس "عازلة"

"طبقة التغطية" للموصل المغطى عبارة عن طبقة رقيقة من مادة عازلة. ليس لديها قوة عازلة مصنفة في المعايير.

ماذا يعني هذا؟

هذا يعني أنه لا يمكنك التعامل معه ككابل معزول حقيقي، على افتراض أنه يمكن أن يلمس أشياء أخرى أو أن يتم تأريضه دون مشاكل.

الغرض الأساسي من تصميم الموصلات المغطاة ليس "العزل"، بل:

تقليل الدوائر القصيرة الناتجة عن ملامسة الغطاء النباتي - لا يؤدي ملامسة فرع الشجرة للموصل المغطى بالضرورة إلى حدوث خطأ فوري من مرحلة إلى أخرى.

تقليل خطر التعرض لصدمة كهربائية للحيوانات البرية - توفر طبقة التغطية بعض الحماية عندما تتلامس الحيوانات مثل السناجب والثعابين في نفس الوقت مع كل من الموصل المغطى وقطب التأريض.

تقليل تكرار أخطاء الخط - في ظل ظروف معينة، يمكن لطبقة التغطية أن تمنع الأخطاء العابرة من التطور إلى أخطاء دائمة.

النقطة الأساسية هي: الأغطية ليست حواجز أمان.

وكما يشير تقرير فني صادر عن معهد أبحاث الطاقة الكهربائية (EPRI): "يُستشهد أحيانًا بالسلامة كسبب لاستخدام الموصلات المغطاة، ولكن هذه الأنظمة لا توفر بالضرورة ميزة السلامة؛ ففي بعض النواحي، تكون التغطية في الواقع عيبًا".

V. المخاطر الخفية للموصلات المغطاة قد يكون هذا شيئًا لم تدركه من قبل: يمكن للموصلات المغطاة أن تسبب أخطاء أكثر خطورة وتدميرًا من الموصلات العارية.

أولاً، يصعب اكتشاف الأخطاء.

عندما يتعطل موصل مكشوف، عادة ما يكون ذلك عبارة عن دائرة قصر مباشرة، مما ينتج عنه قوس مرئي وتعثر. تعمل أجهزة الحماية بسرعة، ويتم عزل الخطأ على الفور.

الوضع مختلف مع الموصلات المغطاة. يمكن أن يؤدي عيب صغير، مثل ثقب صغير أو شق في الغطاء، إلى خطأ عالي المقاومة. التيار في هذا النوع من الأخطاء ليس كبيرًا بما يكفي لتشغيل أجهزة حماية التيار الزائد التقليدية، لكن القوس والتسخين الموضعي يستمران. قد يستمر الخلل لساعات أو حتى أيام، ويتفاقم ببطء ويتطور في النهاية إلى فشل أكثر خطورة.

ثانياً: أن يكون الضرر مخفياً بالغطاء.

يمكن اكتشاف الأضرار السطحية للموصلات العارية - مثل التآكل والتآكل والشرائط المكسورة - من خلال الفحص البصري. يمكن لموظفي الصيانة رؤية المشكلة من الأرض باستخدام المنظار.

يقع الضرر الذي يلحق بالموصل المغطى أسفل طبقة التغطية. حتى عمليات الفحص الاحترافية غالبًا ما تفشل في اكتشاف تآكل الموصل الداخلي أو الخيوط المكسورة أو أي تدهور آخر. كشف أحد التحليلات أن أكثر من 70% من أعطال المجال في خطوط الموصلات المغطاة تنطوي على انهيار العزل بسبب التعرض للأشعة فوق البنفسجية، أو التآكل الميكانيكي، أو الاتصال بالحيوانات - وهي مشاكل سيكون اكتشافها وإصلاحها أسهل بكثير على الموصلات العارية.

ثالثا، قد يكون خطر الحريق أعلى.

هذا استنتاج غير بديهي: يمكن للموصل المغطى الساقط الذي يلامس الأرض أن يشكل خطر حريق أكبر من الموصل العاري.

والسبب هو أن تأريض الموصل العاري عادةً ما ينتج عنه قوسًا وشرارات ملحوظة، مما يؤدي في الواقع إلى "تحذير" الأشخاص القريبين من الابتعاد. تعمل الطبقة المغطاة للموصل المغطى على قمع القوس، مما يجعله أقل وضوحًا، لكن تيار الصدع لا يزال موجودًا، ويمكن أن يؤدي استمرار التسخين الموضعي إلى إشعال النباتات الجافة المحيطة.

يعد حريق Woolsey Wildfire لعام 2018 في كاليفورنيا مثالًا رئيسيًا على ذلك. توصل التحقيق إلى أن سلكًا فولاذيًا قد تلامس مع موصل حي مغطى بجهد 16 كيلو فولت في ظل ظروف الرياح العاتية. فشلت طبقة التغطية في منع الانحناء، مما تسبب في النهاية في حريق أحرق ما يقرب من 97000 فدان ودمر أكثر من 1600 مبنى.

سادسا. متى تختار الموصلات العارية مقابل الموصلات المغطاة

ليس المقصود من هذه المعلومات منعك من استخدام الموصلات المغطاة. الموصلات المغطاة لها قيمة واضحة في سيناريوهات محددة. المفتاح هو اختيار الحل الصحيح.

السيناريوهات التي يفضل فيها الموصلات العارية:

خطوط النقل الهوائية ذات الجهد العالي لمسافات طويلة (69 كيلو فولت وما فوق)

خطوط يسهل صيانتها وفحصها

المشاريع الحساسة من حيث التكلفة (الموصلات العارية أرخص)

الحالات التي يكون فيها انقطاع التيار الكهربائي المباشر مقبولاً في حالة حدوث خطأ

السيناريوهات التي ينبغي فيها مراعاة الموصلات المغطاة:

المناطق ذات الغطاء النباتي الكثيف وأخطاء الاتصال المتكررة بفروع الأشجار
المناطق ذات نشاط الحياة البرية المرتفع وارتفاع معدلات أعطال الصدمات الكهربائية
خطوط الكهرباء الحرجة ذات المتطلبات العالية لتحمل الأخطاء العابرة
الخطوط في المناطق المعرضة لخطر الحريق (تتطلب تدابير وقائية إضافية)

سابعا. ثلاثة تذكيرات هندسية أساسية

1. الموصلات المغطاة ≠ الموصلات المعزولة
لا تفترض أن الموصلات المغطاة يمكن أن تتعرض مباشرة لأشياء أخرى أو مدفونة تحت الأرض مثل الكابلات المعزولة. لم يتم تصنيف قوة العزل الكهربائي لطبقة التغطية واعتمادها. 1. للحصول على حماية حقيقية للعزل، اختر الموصلات المعزولة المتوافقة مع المعايير (مثلXLPEالكابلات المعزولة).

2. يجب ألا تقلل الموصلات المغطاة من متطلبات تصريح السلامة.

تتطلب NESC صراحة أن يتم التعامل مع الموصلات المغطاة كموصلات عارية من حيث تصريح السلامة. لا تقم بتقليل المسافات من مرحلة إلى مرحلة أو من مرحلة إلى الأرض لمجرد وجود غطاء.

3. في حالة استخدام الموصلات المغطاة، فإن طرق الكشف المناسبة ضرورية.

تشكل الأخطاء الخفية في الموصلات المغطاة خطرًا حقيقيًا. يجب أن تكون الخطوط التي تستخدم الموصلات المغطاة مجهزة بطرق الكشف المبكر عن الأخطاء مثل مراقبة التفريغ الجزئي، والتصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء، والاختبار بالموجات فوق الصوتية. وبخلاف ذلك، قد تتفاقم الأخطاء ببطء دون أن يلاحظها أحد، مما يؤدي في النهاية إلى حوادث أكبر.

ثامنا. ملخص
يكمن الاختلاف الأساسي بين الموصلات العارية والموصلات المغطاة في ما إذا كانت طبقة التغطية تتمتع بقوة عازلة مقدرة.

تعتمد الموصلات العارية على عزل الهواء؛ أوضاع خطأها بسيطة ومباشرة، مما يجعل من السهل اكتشافها وصيانتها.

تحتوي الموصلات المغطاة على طبقة عازلة رقيقة، والتي يمكن أن تقلل من الأخطاء العابرة الناجمة عن العوامل الخارجية، ولكنها يمكنها أيضًا إخفاء الضرر، وإخفاء الأخطاء، وزيادة صعوبة الكشف.

من ناحية أخرى، تتمتع الموصلات المعزولة بطبقة عزل كاملة ويمكنها تحمل جهود معينة دون انقطاع.

إن مفتاح قرارات الاختيار ليس "أيهما أفضل"، ولكن "أيهما أكثر ملاءمة لشروط التقديم المحددة الخاصة بك".

إذا لم تكن متأكدًا مما إذا كان يجب أن يستخدم الخط موصلات عارية أو موصلات مغطاة، قم أولاً بتجميع المعلمات التالية: مستوى الجهد، وطول الخط، وبيئة الممر (كثافة الغطاء النباتي، وتوافر الحياة البرية)، وظروف الصيانة، ومعدل الفشل المقبول. هذه المعلومات سوف ترشدك إلى الاختيار الصحيح.