בדיקת עמידות ועמידה במתח של כבלים מחברים

בדיקת העמידות והמתח של כבל החיבור היא החוליה המרכזית להערכת ביצועי הבידוד והאמינות שלו לטווח ארוך. הנקודות הטכניות הספציפיות הן כדלקמן:
1. מטרת הבדיקה
הערכת עמידות
זהה את הירידה בביצועים של הכבל לאחר שהושפע מגורמים כגון שדה חשמלי, מתח מכני, קורוזיה סביבתית, וכו. בפעולה לטווח ארוך, ולחזות את החיים שנותרו.
‌עמידה לאימות ביצועי מתח‌
ודא אם הכבל יכול לשמור על חוזק בידוד במתח גבוה או בתנאי תקלה כדי למנוע תאונות תקלות‌.

2. שיטת בדיקת ליבה
בדיקת מתח עמידה AC
עִקָרוֹן: הפעל מתח AC גבוה מהמתח הנקוב (כְּגוֹן 1.5 פעמים מהמתח הנקוב + 1kV), לדמות את מצב מתח היתר בפועל, ולזהות פגמים כמו פריקה חלקית ומרווח אוויר‌.
צִיוּד: מכשיר בדיקת תהודה סדרתי, מחלק מתח, מיקרו-אמפר, וכו.
תַהֲלִיך: הגדל לאט את המתח לערך היעד (כגון כבל 35kV יש להגדיל לערך שצוין ולשמור עליו 20 פּרוֹטוֹקוֹל)‌.
מעקב אחר זרם דליפה ואותות פריקה חלקית כדי לקבוע את מצב הבידוד‌.

בדיקת מתח עמידה DC (הוצא בהדרגה)‌
משמש בעיקר לבדיקת ציוד היסטורי, אבל כבלי פוליאתילן מוצלבים מוחלפים כיום בעיקר בבדיקות AC מכיוון ש-DC יכול בקלות לגרום נזק לבידוד.

ההבדל בין מתח עמידות AC למתח עמידות DC_CT, PT, בדיקת VT ומתח גבוה

יישום מתח גבוה:
מקור מתח גבוה מופעל על הכבל, הדמיית תנאים קיצוניים כדי להלחיץ ​​את הבידוד.
ניטור זרם דליפה:
הבדיקה עוקבת אחר זרם דליפה. אם כבל נכשל, זרם משמעותי יזרום, המעיד על תקלה בבידוד.
פרק זמן:
המתח מופעל בדרך כלל למשך זמן מסוים, כפי שמוגדר בסטנדרטים הרלוונטיים.

3. ציוד וטכנולוגיה לבדיקות מפתח
ציוד מיוחד
לְדוּגמָה, את “מכשיר לבדיקת מתח עמיד בכבל מינרלי גמיש” של דונג'ין, יונאן, משתמש בצילינדרים וחיישני עומס כדי להשיג בדיקת לחץ מדויקת כאשר הכבל נמתח ישר.

של גואנגג'ואו אנדיאן “מערכת בדיקה משולבת עמידה בתדר נמוך במיוחד במתח ובפריקה חלקית” משלב אלגוריתמי למידה רבים כדי לייעל את מקור העירור ובו זמנית להשלים עמידה במתח, איבוד דיאלקטרי וזיהוי פריקה חלקית.
ציוד עזר
גנרטור מתח גבוה, נגד מגן, מוט פריקה, וכו. כדי להבטיח את בטיחות הבדיקה ודיוק הנתונים.

כבלים ממוגנים:
כבלים מסוככים עלולים לסבך את הבדיקות בגלל הקיבול המוגבר בין המגן והמנצחים, במיוחד עם שטח פנים ואורך כבל מוגדלים.
מתח הפעלה:
מתח הבדיקה לא יעלה על מתח קו-קו של מערכת ההפעלה.
חומר ובנייה:
סוג הכבל, חומר הבידוד שלו, ובנייתו יכולה להשפיע על ביצועיו בבדיקה.

4. מפרטי תהליך בדיקה
הכנה לפני המבחן
בדוק את מראה הכבל ואת איטום החיבורים כדי לוודא שאין נזק או זיהום.

כיול פרמטרים של ציוד (כמו רמת מתח, לָנוּעַ), ולהציב שלטי אזהרה בטיחותיים.
שליטה במהלך הבדיקה
הגבר את המתח בשלבים ורשום את זרם הדליפה כדי לראות תופעות פריקה חריגות. לכבלים מרובי ליבות, יש לבדוק בנפרד את עמידות הבידוד של כל ליבה לליבות אחרות ולמעטה החיצוני.
עיבוד לאחר בדיקה
לאחר הפחתת המתח לאפס, הוא פרוק לחלוטין והתנגדות הבידוד נבדקת מחדש כדי לאשר שאין ירידה בביצועים‌.

V. ניתוח תוצאות ויישום ‌שיפוט מוסמך‌: זרם הדליפה יציב ואינו חורג מהסף, ואות הפריקה החלקית תקין.
מיקום פגום: נתח את נקודות התורפה או מיקומי התקלה של בידוד באמצעות אותות דופק פריקה חלקית‌.
החלטת תחזוקה: פתח תוכנית תחזוקה מונעת המבוססת על פרמטרים של אובדן דיאלקטרי ועמידה בנתוני מתח‌.

באמצעות הבדיקות השיטתיות הנ"ל, ניתן להעריך באופן מקיף את אמינות הכבלים בתנאי עבודה קיצוניים, מתן ערובה לפעולה בטוחה של מערכות חשמל‌.

8 סוגים של שיטות בדיקה וזיהוי של כבלי מתח גבוה

כגוף הרשת הבסיסי של מעגלי רכב, רתמת חיבור המסוף עדיין משחקת תפקיד שאין לו תחליף במערכת החשמל של הרכב.
רכב כבלי חיבור מופצים בפינות שונות של המכונית. לפי המבנה הראשי, ניתן לחלק אותו לרתמת חיווט של תא הנהג, רתמת חיווט שלדה ורתמת חיווט מנוע.
ביניהם, רתמת הדלת בתא הנהג פועלת תחת התרחבות והתכווצות חוזרות ונשנות במשך זמן רב;
• רתמת חיווט השלדה פועלת בטמפרטורה גבוהה ונמוכה ובסביבות טבולות בבוץ לאורך זמן;
• רתמת החיווט של המנוע פועלת ברוב הזמן בסביבת טמפרטורה גבוהה ושמן גבוה, ועליו לשאת את ההשפעה של זרם חולף ברגע שהמנוע מתניע.
אם רתמת החיווט של הרכב אינה יכולה להסתגל לעבודה בסביבות קיצוניות אלו, זה יוביל בהכרח לשריפה, קצר חשמלי, קורוזיה והזדקנות, וכו', מה שישפיע ישירות על בטיחות הנהיגה של המכונית ויוביל לתאונות. על מנת להבטיח את בטיחות המכוניות, הבדיקה והאימות של רתמות חיווט לרכב חשובות במיוחד. מהנדס רתמות החיווט של מאמר זה מציג בעיקר את המחקר על מאפייני העמידות ושיטות בדיקת ירידת מתח המגע של רתמות חיווט.
תקני רתמות החיווט העיקריים לרכב כוללים QCn29005-1990 "סיווג איכות של רתמות חוטי מתח נמוך לרכב"; QCn29009-1991 "תנאים טכניים עבור מחברי חוטי רכב"; QC/T29106-2014 "תנאים טכניים עבור רתמות חוטי רכב".
מבחינת בדיקת רתמות תיל, סין פועלת בעיקר לפי תקן QC/T29106-2014. אוּלָם, למערכת התקנים הזו יש חסרונות רבים בבדיקות ביצועים חשמליים:
לבדיקת נפילת מתח מגע בבדיקת ביצועים חשמליים, השיטה המוזכרת בתקן אינה ישימה בבדיקות בפועל, מכיוון ששיטה זו דורשת ציוד בדיקה רב וצריכה להימדד לאחר שיווי משקל תרמי. באשר למבחן מאפיין העמידות, אין אזכור בתקן.
מכוון לליקויים בשני פריטי הבדיקה הללו של מבחן הביצועים הסטנדרטי של CLP. מבוסס על QC/T 29106-2014 תֶקֶן, מאמר זה מציע בדיקות חדשות של מאפייני עמידות ושיטות בדיקת נפילות מתח מגע, ועורכת אימות ניסיוני בשתי שיטות הבדיקה הללו.

1 בדיקת עמידות
מטרת בדיקת מאפייני העמידות היא בעיקר להבטיח שטמפרטורת החוטים לא תעלה על טמפרטורת התקלה לאחר שרתמת החוטים מסוג עומס פועלת בעומס מלא למשך פרק זמן. וציוד חשמלי כמו נתיכים, מחברים, ואסור לשרוף ממסרים במעגל. אין אזכור לבדיקת מאפייני עמידות בתקן QC/T29106-2014.
על ידי התייעצות בספרות רלוונטית, שיטות הבדיקה המסורתיות של מאפייני העמידות הן:
לאחר הזנת זרם עומס יתר למעגל הבדיקה למשך פרק זמן מסוים, השתמש בחיישן טמפרטורה כדי למדוד את הטמפרטורה של החוט. שפוט אם הבדיקה כשירה על ידי התבוננות בטמפרטורה ובמראה של החוט.

חיישני טמפרטורה משמשים בבדיקות מאפייני עמידות מסורתיות למדידת טמפרטורת חוט. שיטה זו יכולה לשקף רק את הטמפרטורה של נקודת מדידה מסוימת של המוליך, אך אינו יכול לשקף את הטמפרטורה של המוליך כולו. לָכֵן, מאמר זה מציע שיטה למדידת טמפרטורת חוט באמצעות מדמיה תרמית אינפרא אדום. שיטה זו יכולה לבחון באופן אינטואיטיבי ומהיר את הטמפרטורה של רתמת התיל הנמדדת בכללותה. דְמוּת 1 הוא תרשים סכמטי של בדיקת מאפייני העמידות של רתמת התיל המשופרת. נוסחת החישוב לזרם עומס יתר היא:

(1) בנוסחה: Io הוא זרם עומס יתר; K הוא מקדם זרם עומס יתר; IA הוא הזרם הנקוב של הנתיך. מקדם זרם העומס K קשור לסוג הפתיל: K עבור Jcase ומגה נתיכים הוא 135%; לנתיכים של Midi ו-BF, K הוא 145%.איור 2 הוא דיאגרמת הדמיה תרמית של בדיקת מאפייני העמידות של רתמת החיווט של הקופסה החשמלית של דגם רכב מסוים, ואיור 3 הוא דיאגרמת מגמת טמפרטורה של רתמת החיווט. נתיך לולאת רתמת החיווט הוא א 20 נתיך Jcase, וזרם עומס יתר הוא:

דרך בדיקות, נמצא שהטמפרטורה המקסימלית של החוטים ברתמת החיווט של קופסת החשמל לא עלתה על 98 מעלות צלזיוס לאחר שזרם עומס היתר עבר במשך 30 פּרוֹטוֹקוֹל, שהיה פחות מטמפרטורת התקלה של החוטים של 105 מעלות צלזיוס. תוצאות הבדיקה מראות כי רתמת החיווט של קופסת החשמל עברה את מבחן מאפייני העמידות. שיטה זו יכולה לבדוק ביעילות את מאפייני העמידות של רתמות תיל.

טמפרטורת החוט T קשורה לערך הקלורי של החוט Q. הערך הקלורי Q מחושב לפי הנוסחה (2):

(2) בנוסחה: I הוא הערך המחושב של זרם החוט; R הוא הערך המחושב של התנגדות החוט; t הוא זמן האנרגיה של החוט; ρ היא ההתנגדות של נחושת; l הוא אורך החוט; s הוא שטח החתך של החוט.

הפרמטרים של חוטים 101, 102, וכן 108 בבדיקה זו מוצגים בטבלה 1. בהתבסס על הנתונים בטבלה 1, ערכי I2R של חוטים 101, 102, וכן 108 מחושבים להיות 22.7, 293.6, וכן 317.3 בהתאמה, כלומר, החום שנוצר מהחוטים הוא Q108>Q102>Q101. ניתן להסיק כי טמפרטורת החוט T108>T102>T101 תואם את מגמת טמפרטורת החוט הנמדדת על ידי הדמיה התרמית (דְמוּת 3).

2 בדיקת נפילת מתח במגע של מסופי רתמת החיווט
1. שיטת בדיקה ישירה
תקן QC/T29106-2014 קובע את שיטת הבדיקה של ירידת המתח של מגעי מסוף רתמת החיווט:
רֵאשִׁית, חבר את המעגל לפי התרשים הסכמטי (דְמוּת 4), חפש בטבלה 2 כדי לקבוע את זרם הבדיקה, ולאחר מכן להעביר זרם קבוע דרך המעגל. כאשר ההבדל בקריאות הטמפרטורה של חמש נקודות מדידת טמפרטורה רצופות קטן מ-±2°C, הושג מצב שיווי המשקל התרמי. בשלב זה, למדוד את המתח בין נקודה A לנקודה B, נקודה A ונקודה C, נקודה C ונקודה D בהתאמה. ירידת המתח באזור כיווץ המוליכים מחושבת לפי הנוסחה (3):
(3) בנוסחה: UAB היא ירידת המתח באזור כיווץ החוטים; UAC היא ירידת המתח בין נקודת המדידה A לנקודה C; UCD היא ירידת המתח בין נקודת המדידה C לנקודה D. על פי הדרישות של QC/T29106-2014, ירידת המתח המחושבת UAB לא צריכה להיות גדולה ממפל המתח המופיע בטבלה 2.

שיטת בדיקה עקיפה
המהות של נפילת המתח במגע מסוף רתמת החוט היא התנגדות המגע שנוצרת כאשר המסוף והחוט מכווצים. התנגדות למגע כוללת שלושה חלקים: התנגדות להתכווצות, התנגדות מוליכים, והתנגדות שכבת הסרט.
לָכֵן, מאמר זה מציע שיטה למדידה עקיפה של מפל המתח של מגע מסוף רתמת החיווט - שיטת מדידת התנגדות. שיטת בדיקה זו פשוטה לתפעול וניתן להשלים אותה רק עם מיליאוהממטר בעל דיוק גבוה. במאמר זה, מדידת ההתנגדות של רתמת החוטים משתמשת בבודק ההתנגדות הנמוכה TH2516B עם דיוק של 1 mΩ. דְמוּת 5 הוא תרשים סכמטי של שיטת המדידה העקיפה. AB באיור הוא אזור הכיווץ בין החוט למסוף. במהלך המבחן, ניתן לחשב את התנגדות המגע של אזור הכיווץ לפי נוסחה (4) פשוט על ידי מדידת ההתנגדות בין AC ו-CD.

(4) בנוסחה: RAB היא התנגדות המגע של אזור כיווץ החוטים; RAC היא ההתנגדות בין נקודת המדידה A לנקודה C; RCD היא ההתנגדות בין נקודת המדידה C לנקודה D.

בהתבסס על נפילות המתח וזרמי הבדיקה המתאימים לחוטים בעלי שטחי חתך שונים הניתנים ב-QC/T29106-2014, שהם הערכים בטבלה 2, ניתן לחשב את התנגדות המגע של נקודות הלחיצה המתאימות של חוטים שונים. כפי שמוצג בטבלה 3. על פי הדרישה בתקן שמפל המתח UAB לא יהיה גדול ממפל המתח המופיע בטבלה 2, התנגדות המגע של נקודת הכיווץ שנמדדה ומחושבת במבחן שיטת מדידה עקיפה זו לא צריכה להיות גדולה מהדרישות בטבלה 3.

לוּחַ 4 מציג את תוצאות המדידה של כמה חוטים מדגם רכב מסוים. ניתן לראות שהתנגדות המגע RAB של כל נקודות חיתוך החוט קטנה מהערך בטבלה 3, כלומר, מפל המתח בין החוט למגע המסוף עומד בדרישות התקן QC/T29106-2014. תוצאות הבדיקה מראות כי נפילת מתח המגע של רתמת התיל עומדת בדרישות, ושיטה זו יכולה לבצע ביעילות בדיקת נפילות מתח מגע.

3 מַסְקָנָה
לוקח QC/T29106-2014 כתקן הבדיקה, מוצעת שיטת בדיקה חדשה כדי לטפל בחסרונות של שיטת בדיקת הביצועים החשמליים הסטנדרטית, ומסקנות הבאות:
1) בדיקת מאפייני עמידות מסורתית משתמשת בחיישני טמפרטורה כדי לתעד את טמפרטורת רתמת החוט. שיטה זו יכולה למדוד את הטמפרטורה רק בנקודה מסוימת על החוט. השימוש בדימוי תרמי למדידת טמפרטורת החוטים המוצעת במאמר זה יכול לצפות באופן דינמי ואינטואיטיבי את הטמפרטורה של כל מערכת רתמת החוטים כולל מחברים, חוטים, וציוד חשמלי, ויכול למצוא במהירות את נקודת הטמפרטורה הגבוהה ביותר כדי לנתח את מאפייני העמידות של רתמת התיל;
2) בדיקת נפילת מתח המגע המסורתית משתמשת בשיטת מדידה ישירה, מה שדורש הרבה ציוד בדיקה וצריך להתבצע לאחר הפעלת זרם קבוע כדי להגיע לשיווי משקל תרמי. השיטה המוצעת במאמר זה למדידה עקיפה של נפילת מתח במגע על ידי מדידת התנגדות למגע דורשת רק מיליאוהםמטר ואינה מצריכה בניית מעגל בדיקה. יותר תמציתי ויעיל משיטות מסורתיות.