سلامة غُدد الكابلات عالية الجهد: كيف تحمي الغدد المعزولة الأفراد من المخاطر الكهربائية؟

تشكل منشآت الجهد العالي مخاطر جسيمة على الأفراد، ويمكن أن يؤدي عدم كفاية عزل غدة الكابل إلى تحويل الصيانة الروتينية إلى حالة تهدد الحياة.

توفر غدد الكابلات المعزولة عزلًا كهربائيًا حاسمًا و وميض القوس الكهربائي¹ الحماية في التطبيقات ذات الجهد العالي، مما يمنع التلامس الكهربائي الخطير ويقلل من خطر إصابة الأفراد أثناء عمليات التركيب والصيانة.

في الشهر الماضي فقط، تجنبت منشأة حسن للبتروكيماويات حالة وفاة محتملة عندما احتوت غدد الكابلات المعزولة التي تم تركيبها بشكل صحيح على عطل كهربائي كان من الممكن أن يعرض عمال الصيانة إلى 15 كيلو فولت.

جدول المحتويات

• ما الذي يجعل غدد الكابلات ذات الجهد العالي مختلفة عن الغدد القياسية؟
• كيف تحمي الغدد المعزولة من وميض القوس الكهربائي والتلامس الكهربائي؟
• ما هي مواد العزل والتصنيفات المطلوبة لمستويات الجهد المختلفة؟
• ما معايير السلامة ومتطلبات الاختبار التي تنطبق على الغدد عالية الجهد؟

ما الذي يجعل غدد الكابلات ذات الجهد العالي مختلفة عن الغدد القياسية؟

تتطلب التطبيقات ذات الجهد العالي غدد كبلات متخصصة ذات ميزات أمان محسّنة تتجاوز مجرد إحكام الإغلاق الأساسي.

تشتمل غدد الكابلات ذات الجهد العالي على حواجز عزل كهربائية، ممتدة مسافات الزحف²ومواد مقاومة للتتبع، وقوة ميكانيكية معززة لمنع حدوث وميض كهربائي وحماية الأفراد من مستويات الجهد الخطرة التي تزيد عادةً عن 1 كيلو فولت.

اختلافات التصميم الرئيسية

ميزات العزل الكهربائي:

• حواجز العزل: الفصل المادي بين الموصلات الحية والحاوية المعدنية
• مسافات الزحف الممتدة: مسارات سطحية أطول لمنع التتبع الكهربائي
• الدروع الواقية من كورونا: تقليل تركيزات الإجهاد الكهربائي
• أحكام التأريض: التبديد الآمن لتيارات الأعطال

المتطلبات المادية:

• تتبع المقاومة: تصنيفات مؤشر التتبع المقارن (CTI) التي تزيد عن 400 لخدمة الجهد العالي
• مقاومة القوس: المواد التي لا تتكربن تحت الضغط الكهربائي
• مثبطات اللهب: تصنيف UL94 V-0 UL94 V-0 كحد أدنى للامتثال للسلامة

دليل تصنيف الجهد الكهربائي

أتذكر قلق ديفيد عند ترقية منشأتهم إلى توزيع 11 كيلو فولت. لقد وفرنا غدد كبلات ذات تصنيف عزل 15 كيلو فولت وحماية شاملة من وميض القوس الكهربائي - من الأفضل الإفراط في المواصفات بدلاً من المخاطرة بسلامة الموظفين!

كيف تحمي الغدد المعزولة من وميض القوس الكهربائي والتلامس الكهربائي؟

يمكن أن تسبب حوادث وميض القوس الكهربائي حروقًا شديدة ووفيات، مما يجعل تصميم العزل المناسب أمرًا بالغ الأهمية لحماية الأفراد.

تعمل غدد الكابلات المعزولة على منع وميض القوس الكهربائي من خلال الحفاظ على العزل الكهربائي من خلال أنظمة العزل المتخصصة، بينما تعمل الأكمام العازلة الممتدة والأغطية غير الموصلة على إزالة مسارات التلامس المباشر بين الأفراد والموصلات المجهزة بالطاقة.

آليات الحماية من وميض القوس الكهربائي

حواجز الحماية الأولية:

1. أكمام العزل: تغطية أجزاء الموصلات المكشوفة أثناء التركيب
2. ألواح الحواجز: الفصل المادي بين مدخل الكابل والوصلات الداخلية
3. العلب غير الموصلة: التخلص من مسارات التلامس المعدنية
4. واجهات محكمة الغلق: منع دخول الرطوبة التي يمكن أن تسبب التعقب

ميزات الحماية الثانوية:

• تخفيف الضغط: التنفيس المتحكم به في حالة القوس الداخلي
• حواجز اللهب: منع انتشار الحرائق
• التعزيز الميكانيكي: تحمل قوى الانفجار القوسي

مثال على الحماية في العالم الحقيقي

تعرضت منشأة حسن لعطل في كابل أثناء عاصفة رعدية. احتوت غدد الكابلات المعزولة التي قمنا بتركيبها القوس الكهربائي داخل نظام العازل، مما منع حدوث وميض في الضميمة. وبدون العزل المناسب، كان من الممكن أن يؤدي ذلك إلى تنشيط اللوحة بأكملها، مما يخلق خطرًا مميتًا على طاقم الصيانة الذي يستجيب للإنذار.

مناطق السلامة الحرجة:

• المنطقة 1: تلامس الموصل المباشر (يتم التخلص منه بواسطة أكمام العزل)
• المنطقة 2: منطقة التعرض لوميض القوس الكهربائي (يتم تقليلها عن طريق تصميم الحاجز)
• المنطقة 3: منطقة احتمال الخطوة (يتم معالجتها بالتأريض المناسب)

بروتوكولات سلامة التركيب

عند العمل مع الغدد المعزولة:

• تحقق دائمًا من إلغاء التنشيط قبل التركيب
• استخدم معدات الوقاية الشخصية المناسبة مصنفة لمستوى الجهد
• اتبع إجراءات الإغلاق/التعليق³
• اختبار سلامة العزل بعد التثبيت
• تثبيت المستند لسجلات الصيانة

ما هي مواد العزل والتصنيفات المطلوبة لمستويات الجهد المختلفة؟

يؤثر اختيار المواد تأثيراً مباشراً على سلامة وموثوقية تركيبات غدة الكابلات عالية الجهد.

يوفر راتنجات الإيبوكسي والبولي إيثيلين المتصالب (XLPE) والعوازل الخزفية العزل الأساسي، مع اختيار المواد حسب مستوى الجهد والظروف البيئية ومتطلبات مقاومة التتبع التي تتراوح بين 400 فولت/مم للجهد المنخفض إلى 3 كيلو فولت/مم لتطبيقات النقل.

مقارنة مواد العزل

أنظمة راتنجات الإيبوكسي:

• نطاق الجهد: حتى 35 كيلو فولت
• المزايا: مقاومة ممتازة للتتبع، وقابلة للتشكيل، وفعالة من حيث التكلفة
• التطبيقات: لوحات التوزيع، مراكز التحكم في المحركات
• تصنيف CTI: 400-600 (مقاومة تتبع ممتازة)
• توصيتنا: إيبوكسي إيبوكسي سيكلواليفاتي للتطبيقات الخارجية

البولي إيثيلين المتصالب (XLPE):

• نطاق الجهد: 1-25 كيلو فولت
• المزايا: مرن ومقاوم للمواد الكيميائية وذاتي الإطفاء
• التطبيقات: وصلات الكابلات والتوصيلات المرنة
• تصنيف درجة الحرارة:: التشغيل المتواصل من -40 درجة مئوية إلى +90 درجة مئوية
• ميزة خاصة: مقاومة ممتازة للرطوبة

عوازل السيراميك:

• نطاق الجهد: 15 كيلو فولت وما فوق
• المزايا: مقاومة التتبع الفائقة، والقدرة على تحمل درجات الحرارة العالية
• التطبيقات: معدات المحطات الفرعية وخطوط النقل
• القيود: هش، يتطلب التعامل معه بعناية
• الأفضل لـ: الظروف البيئية القاسية

المتطلبات الخاصة بالجهد الكهربي

تطبيقات 1-5 كيلو فولت 1-5 كيلو فولت:

• الحد الأدنى لسُمك العزل: 2-3 مم
• تصنيف CTI: 400 كحد أدنى
• تصنيف اللهب: UL94 V-1 أو أفضل
• المواد الشائعة: نايلون معدّل، إيبوكسي

تطبيقات 5-15 كيلو فولت 5-15 كيلو فولت:

• الحد الأدنى لسُمك العزل: 5-8 مم
• تصنيف CTI مطلوب أكثر من 500
• مسافات زحف محسّنة: 8-12 مم لكل كيلو فولت
• المواد المفضلة: راتنجات الإيبوكسي، XLPE

تطبيقات بجهد 15 كيلو فولت+:

• حلول مصممة خصيصاً حسب الطلب
• أنظمة الحواجز المتعددة
• متطلبات الاختبار المتخصصة
• المواد: سيراميك عالي الجودة وبوليمرات متخصصة

الاعتبارات البيئية

التطبيقات الخارجية:

• المواد المقاومة للأشعة فوق البنفسجية ضرورية
• المعالجات السطحية الكارهة للماء
• مقاومة التتبع المحسّنة
• القدرة على تدوير درجة الحرارة

البيئات الداخلية الخاضعة للرقابة الداخلية:

• مواد العزل القياسية مقبولة
• التركيز على مقاومة القوس الكهربائي
• مثبطات اللهب حرجة
• التوافق الكيميائي مهم للتوافق الكيميائي

ما معايير السلامة ومتطلبات الاختبار التي تنطبق على الغدد عالية الجهد؟

يضمن الامتثال لمعايير السلامة أن توفر غدد الكابلات المعزولة حماية موثوقة للأفراد.

يجب أن تفي غدد الكابلات ذات الجهد العالي بما يلي IEC 6244444⁴ومعايير IEEE 386، ومعايير UL لتنسيق العزل، مع إجراء اختبارات إلزامية تشمل قوة العزل الكهربائي، ومقاومة التتبع، ومقاومة القوس، والتحقق من القوة الميكانيكية عند مستويات الجهد المحددة.

معايير السلامة الرئيسية

المعايير الدولية:

• IEC 6244444: غدد الكابلات للتركيبات الكهربائية
• IEC 60529: تصنيفات حماية IP
• IEC 60112: اختبار مؤشر التتبع المقارن
• IEC 61984: موصلات لتطبيقات الجهد العالي

معايير أمريكا الشمالية:

• IEEE 386: أنظمة الموصلات المعزولة القابلة للفصل
• UL 514B: التركيبات الخاصة بالقناة وصناديق المخارج
• NEMA CC 1: توصيل الطاقة الكهربائية للمحطات الفرعية
• ANSI C119.4: توصيلات الجهد العالي

بروتوكولات الاختبار المطلوبة

الاختبارات الكهربائية:

1. قوة العزل الكهربائي:: 2.5 ضعف الجهد المقنن لمدة 1 دقيقة
2. دفعة الصمود الاندفاع: اختبارات الصواعق والتبديل المفاجئ
3. التفريغ الجزئي⁵: <10pC <10pC عند 1.1x الجهد المقنن
4. تتبع المقاومة: اختبار CTI وفقًا للمواصفة IEC 60112

الاختبارات الميكانيكية:

• قوة السحب للخارج: 500 نيوتن كحد أدنى لمعظم التطبيقات
• مقاومة الاهتزازات: التوافق مع المواصفة القياسية IEC 60068-2-6
• مقاومة الصدمات: الحماية الميكانيكية IEC 62262
• تدوير درجة الحرارة:: -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية كحد أدنى

الاختبارات البيئية:

• رذاذ الملح:: التعرض لمدة 96 ساعة وفقاً للمواصفة IEC 60068-2-11
• التعرض للأشعة فوق البنفسجية: 1000 ساعة كحد أدنى
• التقادم الحراري: الشيخوخة المتسارعة في درجات حرارة مرتفعة
• مقاومة المواد الكيميائية: خاصة ببيئة التطبيق

متطلبات التصديق

اختبار الطرف الثالث:
نضمن خضوع جميع غدد الكابلات عالية الجهد لدينا لاختبارات صارمة من طرف ثالث في مختبرات معتمدة. ويشمل ذلك:

• شهادة TUV للأسواق الأوروبية
• قائمة UL لتطبيقات أمريكا الشمالية
• موافقة وكالة الفضاء الكندية للمنشآت الكندية
• شهادة ATEX للأجواء القابلة للانفجار

توثيق الجودة:

• شهادات اختبار فردية لكل دفعة
• سجلات تتبع المواد
• كتيبات التركيب والصيانة
• إقرارات الامتثال

التحقق من التركيب

متطلبات الاختبار الميداني:
بعد التثبيت، تحقق من:

• مقاومة العزل: 1000MΩ كحد أدنى عند جهد الاختبار
• اختبار الاستمرارية: سلامة مسار التأريض
• التحقق من عزم الدوران: التجميع الميكانيكي السليم
• الفحص البصري: لا ضرر أو تلوث

يقوم فريق ديفيد الآن بإجراء اختبار العزل الروتيني كل ستة أشهر، حيث يقوم باكتشاف المشاكل المحتملة قبل أن تصبح مخاطر على السلامة. وقد أدى هذا النهج الاستباقي إلى القضاء على الانقطاعات غير المخطط لها وحوادث السلامة.

الخاتمة

يعد الاختيار والتركيب السليم لغدد الكابلات المعزولة أمرًا ضروريًا لمنع الحوادث الكهربائية وضمان سلامة الأفراد في بيئات الجهد العالي.

الأسئلة المتداولة حول غدد الكابلات المعزولة عالية الجهد