فاصله خزشی مؤثر سرکابل‌های ۷٫۲، ۱۲، ۲۴ و ۳۶ کیلوولت در محیط‌های نرمال، آلوده و خیلی آلوده
تصویر سرکابل از مجموعه تصاویر محصولات پارس مفصل آسیا؛ طول بدنه و تعداد چترک‌ها به‌تنهایی معیار فاصله خزشی مؤثر نیستند.
۱۳ مهر ۱۴۰۵
واحد فنی و مهندسی پارس مفصل آسیا
انتخاب سرکابل فضای باز فقط با رده ولتاژ انجام نمی‌شود. شدت آلودگی محل نصب و عملکرد عایق خارجی نیز باید مشخص باشند. این مقاله، روش برآورد اولیه فاصله خزشی برای چهار رده بیشینه ولتاژ تجهیز Um برابر ۷٫۲، ۱۲، ۲۴ و ۳۶ کیلوولت را توضیح می‌دهد. دامنه اصلی جدول، سرکابل‌های AC فضای باز با عایق خارجی در معرض آلودگی است؛ جدول جایگزین طراحی نهایی و آزمون نوع سرکابل نیست. [۱، ۲، ۴]
فاصله خزشی چیست؟ فاصله خزشی، کوتاه‌ترین مسیر روی سطح عایق بین بخش برق‌دار و بخش زمین‌شده مرتبط است. مسیر سطحی بدنه و چترک‌ها با فاصله مستقیم در هوا و طول محوری بدنه تفاوت دارد. در سرکابل باید مرزهای واقعی برق‌دار و زمین‌شده طبق نقشه نصب مشخص شوند؛ اندازه‌گیری از ابتدا تا انتهای ظاهری تیوب، الزاماً فاصله خزشی معتبر نیست. [۳]
منظور از فاصله خزشی مؤثر چیست؟ در این مقاله، «مؤثر» به سهم کارآمد مسیر سطحی در تحمل آلودگی اشاره دارد؛ این عبارت یک ضریب ثابت برای کم‌کردن طول اندازه‌گیری‌شده ایجاد نمی‌کند. هندسه و فاصله چترک‌ها، قطر بدنه و رفتار سطح عایق باید در انتخاب بررسی شوند. افزودن چترک بدون بررسی پروفیل، به‌تنهایی اثبات افزایش تحمل آلودگی نیست. راهنمای اختصاصی عایق‌های پلیمری AC در IEC TS 60815-3 ارائه شده است. [۲]
تعریف محیط‌ها: «نرمال» یک طبقه رسمی مستقل در IEC نیست. در جدول این مقاله، نرمال به‌طور قراردادی معادل آلودگی سبک (b/Light)، آلوده معادل آلودگی سنگین (d/Heavy) و خیلی آلوده معادل آلودگی بسیار سنگین (e/Very heavy) انتخاب شده است. آلودگی متوسط (c/Medium) نیز برای جلوگیری از پرش بین طبقات نشان داده می‌شود. این تطبیق، فرض راهنمای مقاله است و طبقه واقعی محل باید طبق ارزیابی شدت آلودگی سایت تعیین شود. [۱، ۳]
دو مبنای محاسبه: در بیان قدیمی SCD، فاصله خزشی بر بیشینه ولتاژ فاز به فاز Um تقسیم می‌شود. در بیان USCD، مبنا ولتاژ مؤثر دو سر عایق است که برای عایق فاز به زمین در سیستم سه‌فاز متعادل، Um/√3 است. مقادیر مرجع متداول SCD برای آلودگی سبک، متوسط، سنگین و بسیار سنگین به‌ترتیب ۱۶، ۲۰، ۲۵ و ۳۱ میلی‌متر بر کیلوولت‌اند؛ USCD متناظر تقریباً ۲۷٫۸، ۳۴٫۷، ۴۳٫۳ و ۵۳٫۷ است. مبنای عددی این مقادیر در مرجع فنی [۳]، شکل ۴، آمده است.
فرمول جدول: Lref = SCD × Um. بیان متناظر آن Lref ≈ USCD × (Um/√3) است. اختلاف جزئی حاصل از اعداد گرد‌شده USCD طبیعی است؛ تمام اعداد جدول با SCD محاسبه شده‌اند. برای مثال، در رده Um = ۲۴ کیلوولت و آلودگی سنگین، Lref = ۲۵ × ۲۴ = ۶۰۰ میلی‌متر؛ برای آلودگی بسیار سنگین، Lref = ۳۱ × ۲۴ = ۷۴۴ میلی‌متر. ضریب USCD را نباید مستقیماً در ولتاژ فاز به فاز ضرب کرد. [۳؛ محاسبات مقاله]
ولتاژهای جدول چه معنایی دارند؟ اعداد ۷٫۲، ۱۲، ۲۴ و ۳۶ در این جدول Um هستند، نه ولتاژ نامی شبکه U. برای کابل‌های متداول ۳٫۶/۶(۷٫۲)، ۶/۱۰(۱۲)، ۱۲/۲۰(۲۴) و ۱۸/۳۰(۳۶) کیلوولت، عدد داخل پرانتز مبنای جدول است. بنابراین برای شبکه نامی ۲۰ کیلوولت با تجهیز Um = ۲۴ کیلوولت، ردیف ۲۴ کیلوولت انتخاب می‌شود. تطبیق تجهیز با کابل و شرایط شبکه باید جداگانه کنترل شود. [۴، ۵]
حدود اعتبار جدول: جدول زیر «طول خزشی مرجع اولیه» بر پایه ضرایب متداول است؛ حد اجباری و نهایی برای هر سرکابل پلیمری محسوب نمی‌شود. مبنای عددی آن مرجع فنی سال ۲۰۱۷ [۳] است و به‌عنوان جدول نقل‌شده از ویرایش ۲۰۲۵ استاندارد معرفی نمی‌شود. نسخه‌های جاری IEC TS 60815-1:2025 و IEC TS 60815-3:2025 برای ارزیابی محل و انتخاب عایق مرجع‌اند؛ طراحی نهایی باید با متن کامل استاندارد پروژه، اصلاحات قابل اعمال، تجربه بهره‌برداری و آزمون محصول تطبیق داده شود. [۱، ۲]
چرا طول بیشتر به‌تنهایی کافی نیست؟ دو عایق با طول خزشی یکسان می‌توانند در آلودگی عملکرد متفاوتی داشته باشند، چون شکل پروفیل بر رفتار جریان نشتی و قوس اثر می‌گذارد. برای سرکابل، فاصله خزشی اندازه‌گیری‌شده باید همراه با هندسه چترک‌ها و کیفیت عایق بررسی شود. [۳]
نقش آنتی‌ترک: IEC 60587:2022 روش ارزیابی مقاومت نمونه مواد عایقی در برابر ترکینگ و فرسایش را مشخص می‌کند. نتیجه این آزمون، عملکرد ماده را در شرایط آزمون نشان می‌دهد و گواهی آزمون نوع کل سرکابل نیست. وجود مواد مقاوم به ترکینگ، نیاز به فاصله خزشی مناسب و کنترل نصب را حذف نمی‌کند. [۶]
استاندارد محصول و آزمون: IEC 60502-4:2023 الزامات آزمون نوع متعلقات کابل در محدوده ۳٫۶/۶(۷٫۲) تا ۱۸/۳۰(۳۶) کیلوولت را پوشش می‌دهد؛ IEC 61442:2023 روش‌های آزمون این متعلقات را ارائه می‌کند. IEC TS 60815 راهنمای انتخاب عایق در آلودگی است و جای این استانداردهای آزمون سرکابل را نمی‌گیرد. [۴، ۵]
کاربرد در سفارش و کنترل فنی: برای انتخاب سرکابل، Um تجهیز، نوع کابل، نصب داخلی یا هوایی، طبقه آلودگی محل، طول خزشی واقعی طبق نقشه، پروفیل چترک‌ها و مدارک آزمون محصول باید مشخص باشند. عبارت کلی «مناسب محیط آلوده» بدون طبقه آلودگی و مشخصات قابل بررسی، مبنای کافی برای پذیرش محصول نیست. این بند، راهنمای مهندسی پارس مفصل آسیا بر پایه تفکیک انتخاب محیطی و آزمون محصول در مراجع [۱، ۲، ۴، ۵] است.
سرکابل داخلی و ارتفاع: اعداد این جدول را نباید بدون بررسی به سرکابل داخلی در محفظه بسته تعمیم داد. شرایط رطوبت، میعان، آلودگی و حفاظت محفظه باید در مشخصات پروژه دیده شوند. همچنین جدول حاضر هیچ ضریب تصحیح ارتفاعی را شامل نمی‌شود و به‌تنهایی فاصله هوایی یا تحمل عایقی نصب در ارتفاع را تعیین نمی‌کند. [۱؛ حدود کاربرد جدول]
راهنمای خواندن جدول: همه طول‌ها بر حسب میلی‌مترند. مقدار ۱۱۵٫۲ نباید برای سفارش به عددی کوچک‌تر گرد شود؛ در صورت نیاز به عدد صحیح، رو به بالا گرد کنید. انتخاب فاصله بیشتر یا محصول خاص باید با الزامات پروژه و مدارک فنی توجیه شود. به‌ویژه در شرایطی که طبقه آلودگی هنوز تعیین نشده است، جدول فقط برای مقایسه اولیه کاربرد دارد. [محاسبات و راهنمای مهندسی مقاله]
Lref (mm) = SCD (mm/kV) × Um (kV) ≈ USCD × Um / √3
| Um تجهیز (kV) | نرمال: سبک b — 16 mm/kV | متوسط c — 20 mm/kV | آلوده: سنگین d — 25 mm/kV | خیلی آلوده: بسیار سنگین e — 31 mm/kV |
|---|---|---|---|---|
| ۷٫۲ | ۱۱۵٫۲ mm | ۱۴۴ mm | ۱۸۰ mm | ۲۲۳٫۲ mm |
| ۱۲ | ۱۹۲ mm | ۲۴۰ mm | ۳۰۰ mm | ۳۷۲ mm |
| ۲۴ | ۳۸۴ mm | ۴۸۰ mm | ۶۰۰ mm | ۷۴۴ mm |
| ۳۶ | ۵۷۶ mm | ۷۲۰ mm | ۹۰۰ mm | ۱۱۱۶ mm |
منابع و استانداردهای مرجع
- [۱] IEC TS 60815-1:2025 — Selection and dimensioning of high-voltage insulators intended for use in polluted conditions — Part 1: Definitions, information and general principles. مرجع اصول انتخاب و ارزیابی آلودگی؛ لینک رسمی IEC.
- [۲] IEC TS 60815-3:2025 — Part 3: Polymer insulators for AC systems. راهنمای انتخاب و ابعاد عایق پلیمری AC در آلودگی؛ لینک رسمی IEC.
- [۳] Jean Marie George (2017), Pollution of AC overhead transmission lines: Definitions, mitigation methods and field experience. TSDOS Symposium, Sediver. بخش ۱ و شکل ۴: تعریف فاصله خزشی و مقادیر مرجع USCD/SCD؛ بخش ۲: اثر شکل عایق. سند سازنده درباره عایق خطوط هوایی؛ مبنای عددی برآورد اولیه مقاله، نه استاندارد آزمون سرکابل.
- [۴] IEC 60502-4:2023 — Power cables with extruded insulation and their accessories — Part 4: Test requirements on accessories for cables from 6 kV (Um = 7.2 kV) up to 30 kV (Um = 36 kV). الزامات آزمون نوع سرکابل و سایر متعلقات؛ لینک رسمی IEC.
- [۵] IEC 61442:2023 — Test methods for accessories for power cables from 6 kV (Um = 7.2 kV) up to 30 kV (Um = 36 kV). روش‌های آزمون متعلقات کابل؛ لینک رسمی IEC.
- [۶] IEC 60587:2022 — Electrical insulating materials used under severe ambient conditions — Test methods for evaluating resistance to tracking and erosion. آزمون مقاومت ماده در برابر ترکینگ و فرسایش؛ لینک رسمی IEC.