XLPE kabloları ile ilgili yaygın sorunlar nelerdir?
I. Kaçınılmaz dürüst bir soru
Yurtdışındaki projelerde, çapraz bağlantılı polietilen(XLPE)) kabloları orta ve yüksek gerilimli güç sistemlerinde neredeyse standart ekipmanlardır.ve kolay montajı onlarca yıldır kağıt yalıtımlı kabloların yerini almıştır..
Ancak yenilmez değiller.
Birkaç uluslararası enerji şirketinin operasyonel istatistiklerine göre, yalıtım hasarı, tüm arızaların yaklaşık% 86,7'sini oluşturan XLPE kablosu arızalarının ana nedenidir.Bunlardan, kısmi boşaltma yaşlanmasından, elektrikli yaşlanmaktan ve su ağaçlaşmasından kaynaklanan arızalar %65,7; termal yaşlanmadan ve termomekanik deformasyondan kaynaklanan arızalar %10,5;ve mekanik hasar ve elektromekanik birleşik yaşlanma nedeniyle oluşan arızalar kalan 10%5.
Başka bir deyişle, XLPE kablonuzun bir sorunu varsa, muhtemelen yalıtım yaşlanmasıyla ilgilidir.Üretim aşamasından kalan kusurlar, kurulum ve döşeme sırasında meydana gelen hasar ve işletme sırasında yavaş yavaş gelişen yaşlanma.
Aşağıda, açıklık için bu en yaygın sorunları parçalayacağız.
II. Ağaçlık İzolasyon Bozulmadan Önce Bir Uyarı İşareti
Öncelikle, temel bir kavramı anlamak çok önemlidir: Ağaçlama.
Güç kablosu mühendisliğinde, "ağaçlama" tam parçalanmadan önce katı yalıtım ortamında oluşan mikroskopik, ağaç benzeri çatlakları ve boşaltma kanallarını ifade eder.Ağaç oluşumu aslında bir çöküş öncesi bir olgudur.Bir ağaç bir elektrodan diğerine büyüdükten sonra yalıtım bozulur ve kablo bozulur.
Ağaç oluşumuna göre üç tipte sınıflandırılır:
Elektriksel ağaçlama: Uzun süreli çalışma voltajı altında hava boşlukları, kirlilikler veya iletken yüzeyinde çıkıntılar gibi yalıtım içinde küçük kusurlar olduğunda,Bu noktada elektrik alanı ciddi bir çarpıtmaya maruz kalır.Elektrikli ağaçlar hızlı büyür ve bir kez oluştuğunda tersine dönmek zordur, kablonun kalan ömrünü doğrudan kısaltır..
Değişim voltajı altında elektrik ağaçları iki tipik biçim gösterebilir: biri ağaç dallarına benzer bir dallama yapısı, diğeri ise daha yoğun, çalı benzeri bir yapıdır.çalı benzeri ağaçların oluşması daha kolaydır.
33kV XLPE kablolarında yalıtım arızası üzerine yapılan bir çalışma, elektrik ağaçlarının yüksek voltajlı kabloların erken arızalanmasına yol açan bir arıza öncesi fenomen olduğunu göstermiştir.tasarım ömrünü önemli ölçüde olumsuz etkileyenWeibull dağılımına dayalı başka bir çalışma, uygulanan voltajın ne kadar yüksekse, elektrik ağaçlarının yayılma hızı o kadar hızlı ve kablo yalıtım ömrünün o kadar kısa olduğunu buldu.
Su Ağaçları: Su ağaçlarının oluşması üç şart gerektirir: nem, bir elektrik alanı ve çözünür kirlilikler.
Yüksek bir elektrik alanının, belirli bir nem seviyesinin (nüfusun %70'in üzerinde göreceli nem) ve suda tuz veya kirleticilerin varlığının birleşik etkisi altında, çok küçük yoğun bir ağ,XLPE yalıtımının içinde su dolu boşluklar ve kanallar büyür.Su ağaçlarının kendileri boşaltma kanalları değildir, ancak yalıtım malzemesinin hacim direncini önemli ölçüde düşürürler, dielektrik kayıpları büyük ölçüde arttırırlar.ve mikroskopik düzeyde mekanik hasara neden olur..
Su ağaçlarının asıl tehlikesi "gecikmesindedir". Genellikle yavaş büyürler, çıplak gözle görünmezler ve hemen bozulmaya neden olmazlar.Su ağaçları yavaş yavaş elektrik ağaçlarına dönüşebilirSu ağacı bölgesinde yeterli miktarda nem ve kirlilik biriktiklerinde, elektrik alanı çarpıtması yoğunlaşır.Sonunda elektrikli ağaçların hızlı büyümesine neden olur ve operasyon sırasında ani yalıtım arızasına neden olur..
Kablo kurutmasının geçici olarak sorunu hafifletebileceğini, su ağaçlarının genellikle kalıcı olarak kabul edildiğini ve zamanla daha da kötüleşeceğini belirtmek önemlidir.
Gerçek bir durumda, tek bir su ağacı nihayetinde bir elektrik ağacının bozulmasına neden oldu ve bunun sonucunda 700 metrelik kabloyu değiştirmek için doğrudan 200.000 doları aştı.
Elektrokimyasal Ağaçlar
Elektrokimyasal ağaçlar tipik olarak yalıtım malzemesindeki kirliliklerle ilişkilidir.Organik olmayan kirlilikler ( tuzlar ve metal parçacıkları gibi) yalıtım veya yarı iletken katmanda kaldığındaBu kimyasal kirlilikler elektrik alanında ayrılır veİz miktarlarında nem ile birlikteYerel bozulmayı hızlandırır.
Mikroskopik analizler, yarı iletken katmanın içinde 15 ila 150 mikrometre boyutlarında boşluklar ortaya çıkardı.Bu boşluklar elektrokimyasal dendritlerin başlangıç noktalarıyla uzaysal olarak ilişkilidir., ve NaCl kirlilikleri de çevrelerinde mevcuttu.
III. Üretim sırasında ortaya çıkan ilk kusurlar
Üretim sırasında ortaya çıkan ilk kusurlar kablonun doğal zayıflıklarıdır.XLPE yalıtım ekstrüzyonu ve çapraz bağlantı sırasında yetersiz süreç kontrolü yalıtım içinde birkaç tipik sorun bırakabilir.
Boşluklar
Boşluklar, mikroskobik kusurların en yaygın türüdür.Çapraz bağlantı sırasında tamamen kaçmak içinBu kabarcıklar tipik olarak 15 ile 150 mikrometre arasında büyüklükte.
Araştırmalar, boşlukların büyüklüğünün, sayısının, alanının ve dağılımının kablonun elektrik kuvvetini doğrudan belirlediğini göstermektedir.Daha büyük boşluklar AC parçalanma gücünde daha önemli bir düşüşe neden olurÇalışma voltajı altında, boşluklarda kısmi boşluk oluşur ve çevredeki yalıtım malzemesini yavaş yavaş erod eder.
Kirlilikler (Kirletici maddeler)
Çapraz bağlama yan ürünleri iyice çıkarılmadıysa veya dış kirlilikler (toz veya metal parçacıkları gibi) yalıtım malzemesine karışırsa,Bu kirlilikler yalıtımdaki "zayıf noktalar" haline gelir.Elektrik alanının etkisi altında, yük kirliliklerin etrafında birikip, elektrik alanının yoğunlaşmasına neden olur ve böylece yerel yaşlanmayı hızlandırır.
İletken çıkıntıları ve yarı iletken katman düzensizlikleri
Eğer kablonun iletken koruyucu katmanında düzensizlikler veya çıkıntılar varsa, kendilerini izolasyon katmanına "tükler" gibi yerleştireceklerdir." çalıştırma voltajı altında son derece yüksek yerel elektrik alanı gücü üreten, elektrik ağaçlarının başlangıç noktası haline gelmektedir.ve kablo terminallerinin iç yarı iletken katmanında düzensizlikler bu kusurların elektrik alanı kuvvetinde önemli değişikliklere neden olacağını gösteriyorÖrneğin, 2 mm'lik bir hava boşluğu, iletkenin yakınında 2,45 × 106 V / mm kadar yüksek bir elektrik alanı gücü oluşturabilir.
IV. Kurulum ve yerleştirme sırasında ortaya çıkan kalite sorunları
Eğer üretim kusurları kabloların "özünde var olan eksiklikleri" ise,o zaman kurulum kalitesi sorunları "satın alınan yetersiz beslenme"dir ve bu sorunlar bakım personelinin günlük işinde daha yaygındır.Birçok uluslararası elektrik şebekesi şirketinin operasyonel istatistiklerine göre, kablo aksesuarları ve eklemleri en sık artan arıza kaynaklarıdır.
Aksesuar Arızaları: 2025 yılında yayımlanan 35kV XLPE kablo arızalarının nedenleri hakkında kapsamlı bir analiz raporu, terminal arızalarının tüm arıza olaylarının% 58'ini oluşturduğunu gösterdi.ana yalıtım arızası %32, ve dış faktörlerin %10'u.
Gerçek bir elektrik şebekesi operatöründen başka bir durumda, 24 alt istasyon 129 10kV ve 35kV XLPE güç kablosunu çalıştı.Operasyonel veri analizi, arızaların esas olarak elektrikli yaşlanmanın neden olduğunu gösterdi, termal yaşlanma ve mekanik hasar, bunların önemli bir kısmı doğrudan aksesuarların montaj kalitesi (bağlantılar ve bitişler) ile bağlantılıydı.
Başka bir istatistik de bu eğilimi doğruluyor: 6.214 kablo hatasını kapsayan bir anket raporunda (2010-2020),Kablo yalıtım hataları% 57'yi oluşturdu (bunlardan XLPE kabloları esas olarak su ağaçlarından kaynaklandı), kablo eklemleri arızası % 23'ü, üçüncü taraf kazı hasarı % 11'i ve ikincil alt istasyon arızası % 9'u oluşturdu.
Düzgün Yapılamayan Eklemler
Kablo eklemleri üretimi sırasında yanlış çalışma hatalara önemli ölçüde katkıda bulunan bir faktördür.XLPE yalıtım yüzeyinde çizikler veya yırtıklar, kalıntı yabancı maddenin eksik kaldırılması, yalıtım arayüzleri arasındaki hava boşlukları ve uygun olmayan iletken krimpleme.Bir çalışma, yalıtım yüzeyinde küçük çizikler veya kalıntı yarı iletken parçacıklar veya metal tozu bile yalıtım yüzeyinde yerel elektrik gerginliği konsantrasyonu yaratabileceğini gösterdi, böylece kısmi boşalmayı tetikler.
Nem Girmesi
Yeraltı ortamlarında, kablo kabuğu kurulum sırasında hasar görürse veya eklemler kötü mühürlenirse,Yeraltı suyu yavaş yavaş yalıtım katmanına sızabilirNitelik bir kez eklenmeye girdiğinde, elektrik alanıyla birleşerek elektrokimyasal korozyona ve su ağacının büyümesine neden olur.
Çalışmalar, XLPE yalıtımının nem içeriğinin %0,1'e ulaştığında, dielektrik kaybı faktörünün kuru durumdaki oranın üç katından fazla arttığını göstermiştir.enerji israfına ve anormal sıcaklık artışına yol açar.
Bu nedenle, yalıtım performans testleri kabloyu devreye sokmadan önce, uçları veya ara bağlantıları yeniden yaptıktan sonra ve kablo örtüsünün hasar gördüğünden ve suyun içeri girdiğinden şüphelenildikten sonra yapılmalıdır.Bakır kalkan direncinin iletken direncine oranını ölçmek çok önemli bir adımdır.
Yükleme kalitesi
Yerel döşeme süreci kablo ömrünü de etkiler. Kablo belirtilen minimum bükme yarıçapının ötesine döşeltildiğinde yalıtımda eşit olmayan gerginlik oluşabilir,Zamanla mekanik hasara ve elektromekanik kombinasyonlu yaşlanmaya yol açanAyrıca, bir kaza durumunda kablo sonunun yeniden yapılması için belirli bir kablo uzunluğunun saklanması gerekir.
V. İşlem sırasında karşılaşan çevresel stres
Termal Yaşlanma
Normal çalışma sırasında, XLPE kablolarının iletken çalışma sıcaklığı tipik olarak 90 °C'dir (XLPE'nin uzun süreli izin verilen çalışma sıcaklığı).Kablolar uzun süre aşırı yük koşullarında çalışırken, veya zayıf ısı dağılımı olan ortamlarda ( yoğun kanal tesisatları gibi), yalıtım sıcaklığı tasarım değerini sürekli olarak aştırabilir.
Termal yaşlanma, moleküler zincirin kırılması, serbest radikal oluşumu, moleküler ağırlığın azalması ve polimer parçalanması da dahil olmak üzere yalıtım malzemesinde yapısal değişikliklere neden olur.Fiziksel ve fiziksel hasarın geri dönüşü olmayan bir şekilde bozulmasına yol açar.Uzay yükü birikimi, termal yaşlanmanın yalıtım kalitesini etkilediği kilit mekanizmalardan biridir: Uzay yükü elektrik alanı dağılımını çarpıtır,Elektrik alanının homojenliğini arttırır., böylece kablo yalıtımının yaşlanmasını hızlandırır ve daha erken bozulmasına neden olur.
Çalışmalar, nemli yaşlanma sıcaklığında 160°C'de, polimer yalıtımdaki uzay yük dağılımının kimyasal bozulma ile doğrudan ilişkili olduğunu bulmuştur.,Hem kapama seviyesi yoğunluğu hem de alan yük yoğunluğu önemli ölçüde artıyor, bu da yalıtım malzemesinin yükü yakalama yeteneğinin arttığı anlamına geliyor ve yalıtım performansını daha da kötüleştiriyor.
Nem ve Kimyasal Korozyon
Daha önce bahsedilen su ağacının yanı sıra, nemin girmesi de başka bir doğrudan sonuç getirir: bakır iletkenlerin korozyonu.
Kıyı endüstriyel tesislerde veya yüksek nemli bölgelerde çalışan yeraltı kablolarında,Bakır iletkenler sülfatla ilişkili korozyon nedeniyle karalayabilir veya nem girmesi nedeniyle yeşil bir oksit tabakası (verdigris) oluşturmak için oksitlenebilir.
Çeşitli Streslerle Birleştirilmiş Yaşlanma
Gerçek çalışmada, XLPE kablolarının yaşlanmasına genellikle tek bir faktör neden olmaz, ancak birden fazla gerginliğin birleşik etkileri: ısı, elektrik, mekanik gerginlik ve nem.
XLPE kabloları yarı kristalin bir polimer olarak, operasyon sırasında kaçınılmaz olarak kademeli olarak yaşlanmaya maruz kalır.Nem maruz kalmasıZamanla, bu faktörler dielektrik özellikleri yavaş yavaş zayıflatır ve sonunda yalıtım arızasına yol açar.
VI. XLPE kablolarının sağlığını nasıl tespit edilebilir ve değerlendirilebilir?
Gerçek işletme ve bakımda, XLPE kablolarının yukarıda belirtilen sorunlara sahip olup olmadığını belirlemeye yardımcı olmak için birkaç yöntem vardır.
AC Alt Voltaj Denemesi ve Kısmi Serbestleme tespiti
Çok önemli bir hatırlatma: XLPE kabloları aynı anda yüksek voltaj kullanılarak test edilmemelidir.
Bunun nedeni, DC dayanıklılık voltaj testi sırasında, kablo yalıtımındaki mevcut "ağaçlar" aracılığıyla yalıtım katmanına uzay yükü enjekte edilebilmesidir.XLPE yalıtım malzemesi son derece yüksek dirençlidir, bu da geri kalan yükün boşaltmadan sonra dağılmasını zorlaştırır. Bu geri kalan yük, çalışan AC elektrik alanına üst üste gelen bir elektrik alanı oluşturur,Kabloyu DC gerilim testinden geçtikten ve çalışmaya verildikten sonra bozulmaya daha duyarlı hale getirmek.
Bu nedenle, XLPE güç kabloları için, değerlendirme için AC gerilim testini ve kısmi boşaltma algılamasını kullanmak önerilir.
İzolasyon Direnci Ölçümü: Ana kablo yalıtımının yalıtım direncini ölçmek, yalıtımın genel nem emilimini, genel bozulmasını,ve penetrasyon kusurlarıBununla birlikte, doğrudan gömülmüş bir kablonun PVC dış örtüsünün yeraltı suyuna veya dış kuvvetlere uzun süre daldırılmasına maruz kalması, ancak tamamen bozulmadığı zaman,Yalnızca yalıtım direncinin azalması, dış kabuğun hasar gördüğünü ve su ile sızdığını doğrudan belirleyemez..
Dielektrik Kayıp Ölçümü: Daha önce belirtildiği gibi, nem içeriği% 0,1'e ulaştığında XLPE yalıtım malzemesinin dielektrik kayıp faktörü önemli ölçüde artar.Düzenli dielektrik kaybı ölçümü, yalıtımın nem emilimini ve yaşlanma durumunu izlemek için önemli bir araçtır..
VII. Yurtdışından Müşterilerin Neden Bu Konulara Dikkat Etmeleri Gerekiyor
Şimdiye kadar, XLPE kablolarının pratik uygulamalarda karşılaşabileceği çeşitli sorunları ayrıntılı olarak tartıştık.
Bu konuları anlamak, XLPE kablolarını kullanmaktan "korku" duymak anlamına gelmez. Aksine, deneyimli bir kablo üreticisinin müşterilerine sunması gereken mühendislik bilgisi..Gerçek profesyonellik, bir ürünü mükemmel bir şekilde paketlemekle değil, hangi koşullarda ürünün başarısız olacağını, neden başarısız olacağını bilmek ve müşterilerin bu sorunları önlemelerine yardımcı olmaktır.
Yurtdışındaki müşteriler için, XLPE kabloları satın alırken, endişeniz "Bu kablo kusurlu mu?" değil, "Eğer özelliklerine göre kurup kullanırsam,Beklenen ömrü nedir??", "Operasyon sırasında hangi anormal sinyallere dikkat etmem gerekiyor?" ve "Ne zaman önleyici testler yapılmalı?"
Bu soruları cevaplayabilen bir tedarikçi uzun vadede güvenilmeye layıktır.
VIII. Özet
XLPE kabloları ile ilgili yaygın sorunlar birkaç seviyeye özetlenebilir.
En temel sorun ağaçlar elektrik ağaçları, su ağaçları ve elektrokimyasal ağaçlar yalıtım bozulmasından önceki bozulma sinyalleridir;İzolasyon malzemesinin bütünlüğünü mikroskopik düzeyde yavaş yavaş bozarlar..
Üretim aşamasında, hava boşlukları, kirlilikler ve yarı iletken katmandaki düzensizlikler gibi başlangıç hataları kablolarda özgün zayıflıklardır.Bu kusurların kaynağı, çapraz bağlantı süreci veya malzeme temizliği üzerindeki yetersiz kontrol ile izlenebilir..
Kurulum ve yerleştirme aşamasında, kablo aksesuarları ve eklemleri arızalar için en çok etkilenen alanlardır.Düzgün olmayan eklem üretimi, nem girişi ve aşırı küçük kablo bükme yarıçapları yaygın katkıda bulunan faktörlerdir.
İşleme aşamasında, termal yaşlanma yalıtım bozulmasını hızlandırırken, nem ve kimyasal korozyon koruyucu katmanı ve iletkeni daha da bozar.Çeşitli streslerin birleştirilmiş etkisi, sonunda bozulmaya yol açar..
XLPE kablosunun ömrü boyunca, yalıtım hasarı, tüm arızaların% 86.7'sini oluşturan XLPE kablosunun arızalanmasının temel nedenidir.XLPE yalıtım malzemelerinin ana arıza modları yüzey sürünmesi.
Test açısından, XLPE kablolarının DC dayanıklılık voltaj testinden kaçınılmalıdır; bunun yerine, kısmi boşaltma testi ile birlikte AC dayanıklılık voltaj testi daha güvenilirdir.
Şu anda XLPE kabloları kullanıyorsanız veya satın almak üzereyseniz, üç ana noktaya odaklanmanız önerilir:Teslimattan önce kalite denetim raporu (özellikle kısmi boşaltma testi sonuçları), montaj sırasında aksesuarların kalitesi (kwalifikasyonlu bir inşaat ekibi seçimi),ve çalışma sırasında durum izleme yöntemleri (infra kırmızı termal görüntüleme ve kısmi boşaltma tespiti gibi düzenli denetimler).
