اندازه‌گیری تخلیه جزئی؛ منبع اطلاعات برای ارزیابی وضعیت کابل‌های PILC فشار متوسط
شکل ۴ — تعداد مقاطع کابل آزمایش‌شده بر حسب ولتاژ شروع تخلیه جزئی. منبع تصویر: Noske و Rakowska، مقاله 0383، کنفرانس CIRED 2013، صفحه ۳.
۲۰ شهریور ۱۴۰۵
واحد فنی و مهندسی پارس مفصل آسیا
این مقاله، خلاصه فنی و ترجمه مفهومی مقاله «Partial Discharge Measurements as a Source of Information About the Technical Condition of PILC Insulated MV Cables» نوشته Sławomir Noske و Aleksandra Rakowska است که با شماره مقاله 0383 در بیست‌ودومین کنفرانس بین‌المللی توزیع برق CIRED، استکهلم، سال ۲۰۱۳ ارائه شد. نمودارهای استفاده‌شده در این مطلب مستقیماً از همان مقاله استخراج شده‌اند و شماره شکل و صفحه منبع در زیرنویس هر تصویر آمده است.
شبکه کابل فشار متوسط یک تجهیز یکنواخت نیست؛ بلکه از قطعات کابل با سن، سازنده و وضعیت عایقی متفاوت و نیز مفصل‌ها و سرکابل‌ها تشکیل می‌شود. تعمیرات، توسعه شبکه و پیرشدن ناهمگون اجزا باعث می‌شود ارزیابی یک خط به‌عنوان یک جسم واحد کافی نباشد. اندازه‌گیری تخلیه جزئی می‌تواند درباره وضعیت هر قطعه کابل و هر نقطه تمرکز تخلیه، اطلاعات جداگانه فراهم کند.
مطالعه در شبکه ۱۵ کیلوولت شرکت ENERGA-OPERATOR لهستان و طی سال‌های ۲۰۰۵ تا ۲۰۱۰ انجام شد. محدوده پژوهش حدود ۹۵۰ خط کابل شهری با طول کل ۵۹۰ کیلومتر بود که ۶۶ درصد آن را کابل‌های عایق کاغذی با غلاف سربی یا PILC تشکیل می‌دادند. اندازه‌گیری‌ها با سامانه تشخیصی OWTS-25 و ولتاژ AC میرا انجام شد.
پارامترهای ثبت‌شده شامل ولتاژ شروع تخلیه جزئی Ui، مقادیر متوسط و حداکثر بار ظاهری PD در ولتاژ شروع و در Uo، شدت یا تعداد وقوع پالس‌ها، رفتار PD در ولتاژهای بین Uo و 2Uo و توزیع مکانی تخلیه در طول کابل بود. توزیع مکانی اهمیت ویژه دارد، زیرا تمرکز پالس‌ها می‌تواند محل مشکوک در کابل، مفصل یا سرکابل را نشان دهد.
از مجموعه اندازه‌گیری‌ها، ۱۸ مقطع کابل PILC انتخاب شدند که پس از آزمون دچار خرابی الکتریکی شده بودند و داده‌های قبل از خرابی و بعد از تعمیر برای آنها وجود داشت. در همه این مقاطع، ولتاژ شروع PD در سطح Uo یا پایین‌تر از آن گزارش شد. با این حال در چند مورد، کمترین ولتاژ شروع در محل دیگری از خط دیده شد و در سه محل خرابی آینده هیچ PD ثبت نشده بود؛ بنابراین آزمون PD ابزار بسیار مفیدی است، اما همه خرابی‌ها را به‌تنهایی و با قطعیت پیش‌بینی نمی‌کند.
نتیجه کلیدی پژوهش آن است که هرچه ولتاژ شروع تخلیه جزئی پایین‌تر باشد، سهم مقاطعی که شدت بالای PD دارند بیشتر می‌شود. مقاله این وضعیت را با افزایش ریسک بالقوه خرابی و افت کیفیت عایق مرتبط می‌داند. به بیان عملی، شروع تخلیه در ولتاژ پایین‌تر می‌تواند علامت هشدار جدی‌تری نسبت به مشاهده یک مقدار لحظه‌ای و منفرد از بار ظاهری باشد.
در داده‌های گزارش‌شده، برای Ui برابر ۳٫۵ کیلوولت، ۶۲ درصد کابل‌های دارای شدت بالای PD دچار خرابی شده بودند؛ این عدد برای کل گروه همان ولتاژ ۴۲ درصد گزارش شد. برای Ui برابر ۴٫۲ کیلوولت نیز سهم خرابی در گروه دارای شدت بالای PD حدود ۵۰ درصد و در کل گروه ۲۹ درصد بود. این درصدها فقط به جمعیت آماری و شرایط همین مطالعه مربوط‌اند و نباید به‌عنوان حد پذیرش عمومی برای شبکه‌های دیگر استفاده شوند.
پژوهش ارتباط قابل اتکایی میان بزرگی بار ظاهری PD به‌تنهایی و احتمال خرابی پیدا نکرد. محل خرابی‌ها نیز همیشه همان نقطه‌ای نبود که بیشترین مقدار پیکوکولن را نشان می‌داد. بنابراین تصمیم نگهداری نباید فقط بر مبنای «بزرگ‌ترین عدد pC» گرفته شود؛ ولتاژ شروع و خاموشی، شدت تکرار پالس‌ها، روند زمانی، الگوی توزیع در طول کابل و سابقه هر قطعه باید با هم تحلیل شوند.
افزایش عمر کابل‌های PILC با افزایش احتمال افت عایق و خرابی همراه بود، اما سن به‌تنهایی معیار کافی نیست. برخی گروه‌های سنی رفتار متفاوتی نشان دادند و این موضوع نقش شرایط بهره‌برداری، کیفیت نصب، نوع مفصل و سرکابل، تعمیرات گذشته، رطوبت و وضعیت اطلاعات دارایی‌های شبکه را برجسته می‌کند.
برای استفاده مؤثر از تشخیص PD، پایگاه داده شبکه باید دقیق و به‌روز باشد: طول و مسیر هر قطعه کابل، نوع عایق، سال نصب، محل و نوع مفصل‌ها و سرکابل‌ها، سوابق تعمیر و خرابی و نتایج آزمون‌های قبلی باید ثبت شوند. بدون این اطلاعات، حتی یک اندازه‌گیری خوب نیز ممکن است به تصمیم نگهداری نادرست منجر شود.
جمع‌بندی: در کابل‌های PILC فشار متوسط، ترکیب ولتاژ شروع پایین، شدت بالای تخلیه و تمرکز مکانی PD می‌تواند برای اولویت‌بندی تعمیر یا تعویض مفید باشد؛ اما مقدار pC به‌تنهایی شاخص قطعی خرابی نیست. نتیجه هر آزمون باید توسط کارشناس، همراه با شرایط آزمون، نویز، نوع کابل و متعلقات و سوابق شبکه تفسیر شود.
یادداشت علمی: بخش منابع نسخه PDF ارائه‌شده شامل متن نمونه قالب کنفرانس است و منابع واقعی پژوهش را فهرست نکرده است. برای جلوگیری از انتساب نادرست، در انتهای این خلاصه فقط خود مقاله اصلی و استانداردها و راهنماهای معتبر مرتبط با روش اندازه‌گیری PD معرفی شده‌اند.
| شاخص تشخیصی | برداشت مطالعه | محدودیت تفسیر |
|---|---|---|
| ولتاژ شروع PD یا Ui | کاهش Ui با افزایش نشانه‌های افت عایق و ریسک خرابی همراه بود | باید نسبت به Uo و شرایط آزمون همان خط سنجیده شود |
| شدت یا تراکم PD | نواحی با شدت بیشتر، احتمال خرابی بالاتری نشان دادند | نیازمند تفکیک نویز و مکان‌یابی معتبر است |
| بزرگی بار ظاهری بر حسب pC | به‌تنهایی همبستگی روشنی با خرابی نشان نداد | بزرگ‌ترین عدد الزاماً محل خرابی آینده نیست |
| توزیع مکانی PD | برای شناسایی تمرکز فعالیت در کابل یا متعلقات مفید است | کیفیت داده‌های طول، مفصل‌ها و سرکابل‌ها حیاتی است |
منابع و استانداردهای مرجع
- S. Noske and A. Rakowska, “Partial Discharge Measurements as a Source of Information About the Technical Condition of PILC Insulated MV Cables,” 22nd International Conference on Electricity Distribution (CIRED 2013), Stockholm, Paper 0383, 10–13 June 2013.
- IEC 60270:2025 — High-voltage test techniques: Charge-based measurements of partial discharges.
- IEEE Std 400.3-2022 — Guide for Partial Discharge Field Diagnostic Testing of Shielded Power Cable Systems.