تخلیه جزئی DC در سرکابل MVDC؛ اثر عیب در فصل مشترک EPDM و XLPE
شماتیک اختصاصی پارس مفصل آسیا بر اساس موضوع مقاله IEEE CMD 2024؛ این تصویر، شکل اصلی مقاله IEEE نیست.
۲۰ شهریور ۱۴۰۵
واحد فنی و مهندسی پارس مفصل آسیا
این مطلب خلاصه فنی مقاله «DC Partial Discharge Characteristics of MVDC Cable Terminations Considering Multi-Layer Interfaces Defect» است که در دهمین کنفرانس بین‌المللی Condition Monitoring and Diagnosis در سال ۲۰۲۴ ارائه و در IEEE Xplore منتشر شده است.
مسئله اصلی پژوهش، عیب خزشی در فصل مشترک چندلایه EPDM و XLPE در ناحیه سرکابل است. این فصل مشترک بخشی حساس از سامانه کنترل میدان محسوب می‌شود و تمرکز میدان در یک نقص سطحی می‌تواند شرایط شروع تخلیه جزئی و در ادامه تخریب عایقی را فراهم کند.
پژوهشگران برای شبیه‌سازی نقص واقعی، الکترودهای عیب مصنوعی با دو طول مسیر خزشی متفاوت در فصل مشترک EPDM/XLPE ساختند. پیش از اندازه‌گیری PD، ولتاژ شروع تخلیه جزئی یا PDIV و ولتاژ شکست یا BDV برای هر وضعیت تعیین شد و سپس رفتار پالس‌های تخلیه در چند سطح ولتاژ DC تحلیل شد.
نتایج گزارش‌شده نشان داد با افزایش ولتاژ اعمالی، احتمال وقوع تخلیه سطحی و میانگین بزرگی تخلیه افزایش می‌یابد. همچنین طول مسیر خزشی در فصل مشترک بر شدت فعالیت PD اثر داشته است، در حالی که شکل کلی موج پالس‌های ثبت‌شده در شرایط مختلف مشابه گزارش شده است.
برداشت مهندسی این پژوهش برای طراحی و نصب سرکابل روشن است: کیفیت تماس بین اجزای الاستومری و عایق کابل، تمیزی سطح، حذف فضای خالی، کنترل فشار تماس و آماده‌سازی صحیح سطح XLPE مستقیماً بر ریسک ایجاد نقاط تمرکز میدان و تخلیه جزئی اثر می‌گذارند.
این مطالعه به‌طور خاص روی شرایط DC و مدل عیب آزمایشگاهی تمرکز دارد؛ بنابراین اعداد PDIV یا BDV آن نباید به‌عنوان حد پذیرش عمومی برای سرکابل‌های AC یا محصولات دیگر استفاده شوند. ارزش اصلی مقاله در نشان‌دادن حساسیت فصل مشترک و روند تغییر رفتار PD با ولتاژ و هندسه نقص است.
برای تولید و کنترل کیفیت سرکابل، پیام عملی مقاله این است که ناحیه فصل مشترک کنترل میدان نباید صرفاً به‌عنوان یک اتصال مکانیکی دیده شود. این ناحیه بخشی از طراحی الکتریکی است و هر آلودگی، خراش، ناهمواری یا تماس ناقص می‌تواند توزیع میدان را تغییر دهد.
جمع‌بندی: پایش تخلیه جزئی در سرکابل‌های MVDC می‌تواند اطلاعات مستقیمی درباره نقص‌های فصل مشترک ارائه کند و برای تحلیل رفتار عایقی، توسعه روش‌های تشخیص و بهبود طراحی و نصب سرکابل ارزشمند باشد.