شرح التأريض ونظام الأرضى وأنواعه ومكوناته وطرق قياس مقاومة الأرضي وتقليل قيمتها

 

اختبار الجهد العالي للكابلات 

و يفضل اجراء ذلك الاختبار علي كابلات الجهد العالي والمتوسط ولا يتم اجراء ذلك الاختبار علي كابلات الجهد المنخفض الا في اضيق الحدود حيث يتم تسليط جهد كهربي على احد اوجة الكابل ثم رفع هذا الجهد حتى أربعة أمثال جهد العزل المقنن لفترة زمنية تتراوح ما بين 15 الي 30 دقيقة كابل فاذا صمد الكابل ولم ينهار العزل دل ذلك علي جودة الكابل اما لو حدث تسرب للتيار فيدل ذلك علي وجود ضعف بعزل الكابل

الغرض من إختبار الجهد العالي للكابل

• التأكد من جودة الكابل لتحمله جهد وتيار التشغيل لفتره طويلة وللتاكد أيضا من جودة الوصلات (joints) التي تربط الكابلات ببعضها
• التاكد من عدم وجود اي تسرب لتيار من وجة الي الاخر وبالاخص عند عمل اكثر من وصلة بمسار الكابل
• يعتمد ذلك الاختبار على تسليط جهد عالي على الكابل لاظهار أي عيوب صناعيه مثلا تفريغات هوائيه أو ضعف وصلات أو شرخ بالعزل فيؤدي ذلك إلي إنهيار المكان وظهور عطل

فكرة إختبار الجهد العالي للكابل  HIPOT TEST

• ونستخدم فى هذا الاختبار جهاز الـ Hipot ، حيث يأخذ موصلين معزولين وغير متصلين ببعضهما Open Circuit ويطبق عليهما فولتية عالية جدا (تحدد طبقا لجهد العزل من المواصفات ) ، ويراقب سريان التيار بينهما بعناية . و في الحالة المثالية لن يسري تيار مطلقا ، فإذا مر تيار أكثر من اللازم فهذا يعني أن النقطتين أو الموصلين لم يتم عزلهما بصورة حسنة وهناك تسريب في نقطة ما ، و بذلك يفشلا في الاختبار.
• ويتم هذا الاختبار باستخدام جهاز يسمي Hipot Tester حيث يطبق على الكابل الجهد اللازم لعمل الاختبار ويعرض من خلال الشاشة الموجودة به قيمة التيار المتسرب Leakage Current  الذي يفترض أن يكون صغيرا جدا. 
• ويحتوي الجهاز أيضا على ( overload protection) حتى إذا زادت قيمة التيار عن حد معين يقوم بعملية الفصل . 
• مدة الاختبار تصل إلى 60 ثانية أو أكثر .

طرق إختبار الجهد العالي للكابل

يتم إجراء إختبار الجهد العالي للكابل بإستخدام أحد الطرق أو الإختبارات التالية :

1) إختبار الجهد العالي للكابل بإستخدام الجهد المستمر DC Hipot TEST

2) إختبار الجهد العالي للكابل بإستخدام الجهد المتغير  AC Hipot TEST

3) إختبار الجهد العالي ذو التردد المنخفض VLF Hipot TEST

1) إختبار الجهد العالي للكابل بإستخدام الجهد المستمر DC Hipot TEST

جهد الإختبار المناسب

لاختيار الجهد المناسب لإختبار الجهد العالي للكابل نتبع الآتي :

1) معرفة الجهد المستخدم (فاز – فاز)

2) تطبيق القاعدة التالية لحساب الجهد المناسب

Basic Test Voltage = [ 2*1.4*(Operating voltage) / 1.732]+ 1 KV

مثال لذلك كابل جهد 33 ك.ف

54 = 1 + 1.732 / (33 * 1.4 *2)

فيكون الجهد المستخدم لعمل أختبار جهد عالى لكبل 33 ك ف هو 54 ك. ف

زمن الإختبار المناسب

زمن الإختبار : 1 دقيقة 

خطوات إختبار الجهد العالى للكابل DC HIPOT

بعد تحديد الجهد يبدأ الاختبار بإتباع الآتي :
1) وجود ساعه زمنية
2) توصيل الجهاز كما بالشكل مع الكابل

3) عمل تشغيل من جهاز التحكم
4) حدد الفولت واعمل على زيادة الفولت من صفر إلي القيمة المحدده بتنحريك بطى للموشر وزيادة الجهد فى خلال 30 إلي 60 ثانية وعندما نصل إلي الجهد المحدد يكون بداية زمن الاختبار فيتم قياس المقاومة
5) انتظر دقيقه بعد الوصول للجهد المحدد ويتم قياس المقاومة من جهاز التحكم
6) انتظر 10 دقائق بعد استخدام الجهدد المحدد ويتم قياس المقاومة من جهاز التحكم
7) افصل الجهاز ليتم تفريغ الشحنه ونلاحظ ذلك من خلال الجهد ينقص على شاشة جهازالتحكم
8) ثم اعده الموشر إلي صفر
9) يتم تفريغ الشحنه عن طريق تقريب عصا من الكابل فيتم تفريغ للشحنه مع هبوط للفولت حتى نصل إلي 20 فولت فيتم عمل مسار موازى للأرض للتفريغ الكامل

مميزات وعيوب إختبار الجهد العالى للكابل بالجهد المستمر

مميزات استخدام الجهد المستمر

• يستخدم في حالة الكابلات الزيتية وهو فعال جداً في كشف عيوب هذة الكابلات
• المعدات المطلوبة ذات حجم مقبول وسهلة 
• الطاقة المطلوبة للاختبار صغيرة وملائمة لظروف الموقع

عيوب استخدام الجهد المستمر في الاختبار

• والعيوب الخاصة بإختبار الجهد المستمر هي بقاء الشحنه على الكابل بعد فتره من فصل جهاز الإختبار لذا يفضل عمل قصر على الأطراف بعد انهاء الإختبار وعدم إدخال الكابل الخدمة إلابعد فتره من انهاء الإختبار حتى زوال الشحنات المتراكمه داخل المادة العازله
• لا يوضح بعض الأعطال الخاصة مثل الفراغات داخل الوسط العازل, وهذة المشاكل تؤدي إلي حدوث تفريغً جزئي عند تطبيق الجهد المتردد بعد إدخال الكابل للخدمة مما يؤدي إلي انهيار الوسط العازل مع مرور الزمن

2) إختبار الجهد العالي للكابل بإستخدام الجهد المتردد AC Hipot TEST

جهد الإختبار المناسب

لاختيار الجهد المناسب لإختبار الجهد العالي للكابل نتبع الآتي :

1) معرفة الجهد المستخدم (فاز – فاز)

2) تطبيق القاعدة التالية لحساب الجهد المناسب

Basic Test Voltage = 2*(Operating voltage)+ 1 KV

مثال لذلك كابل جهد 33 ك.ف

67 = 1 +(33 *2)

فيكون الجهد المستخدم لعمل أختبار جهد عالى لكبل 33 ك ف هو 67 ك. ف

زمن الإختبار المناسب

زمن الإختبار : 1 دقيقة 

شكل الجهاز المستخدم فى الإختبار

خطوات إختبار الجهد العالى للكابل AC HIPOT

بعد تحديد الجهد يبدأ الاختبار بإتباع الآتي :

1) وجود ساعه زمنية
2) توصيل الجهاز كما بالشكل مع الكابل

3) عمل تشغيل من جهاز التحكم
4) حدد الفولت واعمل على زيادة الفولت من صفر إلي القيمة المحدده بتنحريك بطى للموشر وزيادة الجهد فى خلال 30 إلي 60 ثانية وعندما نصل إلي الجهد المحدد يكون بداية زمن الاختبار فيتم قياس المقاومة
5) انتظر دقيقه بعد الوصول للجهد المحدد ويتم قياس المقاومة من جهاز التحكم
6) انتظر 10 دقائق بعد استخدام الجهدد المحدد ويتم قياس المقاومة من جهاز التحكم
7) افصل الجهاز ليتم تفريغ الشحنه ونلاحظ ذلك من خلال الجهد ينقص على شاشة جهازالتحكم
8) ثم اعده الموشر إلي صفر
9) يتم تفريغ الشحنه عن طريق تقريب عصا من الكابل فيتم تفريغ للشحنه مع هبوط للفولت حتى نصل إلي 20 فولت فيتم عمل مسار موازى للأرض للتفريغ الكامل

مميزات وعيوب إختبار الجهد العالى للكابل بالجهد المتردد

مميزات استخدام الجهد المتغير

• من مميزات هذا الاختبار أنه يماثل الجهد الحقيقي لجهود الشبكة وهو الجهد المترد وبذلك يتم  التغلب على مشكله الشحن الفراغية (Space Charge) فهي تكاد ان تكون معدومة ولذا لا توثر على عمر الكابل 

عيوب استخدام الجهد المتغير في الاختبار

• تتمثل العيوب في كبر حجم المعدات المطلوبة لإجراء الاختبار إضافة إلي ان الطاقة المطلوبة للاختبار كبيرة بالاضافه إلي غلاء ثمن الجهاز 
• ومن ناحية أخرى معروف انه عند إستخدام جهد متردد على الكابل يتولد تيار سعوى يتناسب طرديا مع التردد المستخدم ويضاف هذا التيار إلي تيار التسرب الخاص بالكابل لوذا يوتم إسوتخدام ملف (توليف) مع الكابل حتى يتم التوصل إلي حالة الرنين Resonance وهذة صعوبه أخرى في إختبار الكابل 
• بالإضافه إلي انه يلزم للقضاء على مناطق التشجير المائى water tree بالكابل يلزم ترك جهاز الصلاحيه لمدة ساعه على كل وجه من الكابل أي يلزم 3 ساعات لإختبار صلاحية الكابل

مقارنة بين إختبار الجهد العالي للكابل بإستخدام AC و DC

.

3) إختبار الترددات المنخفضة جدا للكابل VLF Hipot TEST

تبين حتى الآن عدم ملائمة إستخدام DC Supply وعدم ملائمة AC Supply للأسباب السابق ذكرها والحل الأمثل حل وسطي بينهما وهو إختبار Very Low Frequency (VLF) وبما أنه AC فلن تظهر مشاكل الـ DC السابقة وبما انه منخفض التردد جدا فسيسحب تيار منخفض لإنخفاض التردد حسب المعادلة (I=V/Xc =2πfCV) 

إختيار الجهد المناسب وزمن وتردد الإختبار

جهد الإختبار المناسب

يوضح الجدول التالي جهود الإختبار المناسبة عند جهود تشغيلية مختلفة للكابلات طبقا لمواصفة IEEE :

ونجد من الجدول السابق جهود الإختبار المناسبة للكابل فى حالات إختبار مختلفة :

إختبار التركيب Installation Test  : وهو إختبار VLF يتم إجراؤه على الكابل بعد تركيبه ولكن قبل تركيب إكسسواراته مثل النهايات وغيرها للتأكد من صلاحية الكابل وعدم تعرضه لأي مشاكل إثناء النقل والتخزين

إختبار القبول Acceptance Test  : وهو إختبار VLF يتم إجراؤه على الكابل بعد تركيبه و تركيب إكسسواراته ولكن قبل إطلاق التيار على الكابل ودخوله الخدمة

إختبار الصيانة Maintenance Test  : وهو إختبار VLF يتم إجراؤه على الكابل في الخدمة لقياس صلاحية الكابل وخصوصا بعد الأعطال أي فى الحالة الطبيعية لتشغيل الكابل

زمن الإختبار Test Duration

وفقا لمواصفة IEEE يتم تسليط الجهد العالى على الكابل المراد اختباره لمدة تتراوح من 30 إلى 60 دقيقة وفى الغالب يتم إجراء الإختبار لمدة 30 دقيقة بينما في المواصفات الأوروبية تصل مدة الاختبار إلى ساعة

تردد الإختبار Test Frequency

يكون التردد القياسي الذي يتم إجراء الإختبار به هو 0.1 هرتز (0.1HZ)
ومن الممكن في الكابلات الطويلة ذات الاحمال السعوية العالية يمكن تقليل التردد ليصل حتى 0.01 HZ

لماذا تردد 0.1 هرتز ؟

كلما قل التردد الذي يتم إجراء الإختبار به كلما قل التيار المسحوب أثناء الإختبار وبالتالي الطاقة المسحوبة
يقل التيار المسحوب حيث من العلاقة I=V/Xc =2πfCV نجد أنه كلما قل التردد f كلما قل التيار المسحوب I
وتقل الطاقة المسحوبة حيث من العلاقة P=(2πfC) V2 فكلما قل التردد قلت الطاقة المسحوبة

شكل الجهاز المستخدم فى الإختبار

خطوات إجراء إختبار VLF HIPOT للكابل

بعد تحديد الجهد يبدأ الاختبار بإتباع الآتي :

توصيل الجهاز كما بالشكل مع الكابل : 

• قبل إجراء الإختبار يلزم تأريض جهاز الإختبار بشكل جيد قبل توصيل أية كابلات حيث يتم توصيل كابل الأرضي الخاص بجهاز الإختبار وأيضا سلك الأرضي الخاص بالكابل المراد إختباره (الموصل بشيلد أو تسليح الكابل) بنقطة التأريض (الأرضي الرئيسي)
• ويتم أيضا توصيل الكابل الرئيسي الخاص بجهاز الإختبار بموصل الكابل تحت الإختبار وأيضا توصيل طرف أرضي من الكابل الرئيسي بنقطة التأريض (موصل بشيلد كابل الأختبار)
• يتم تأريض باقى الفازات في حالة الكابلات متعددة القلوب Multi core
• يتم تطبيق الجهد المناسب للكابل حسب الجداول السابقة ولمدة 30 دقيقة
• فى حالة إجتياز الكابل للإختبار بنجاح يتم تقليل الجهد المسلط على الكابل تدريجيا حتي يصل إلى الصفر ثم يتم تفريغ الشحنه من على رأس الكابل وأيضا من على جهاز الإختبار وبعد ذلك يتم تأريض الكابل
• فى حالة فشل الكابل فى إجتياز الإختبار أى إنهيار عزل الكابل سوف يقوم الجهاز تلقائيا بتقليل الجهد المسلط على الكابل إلى الصفر ويتم تفريغ الشحنه من على الكابل وجهاز الإختبار وتأريض الكابل تحت الإختبار