1 . مقدمه
از حدود صد سال پيش با توليد و نصب اولين كابل قدرت 10 كيلوولت در شهر لندن ، يكي از دلايل قابل توجه در عيوب نا بهنگام كابلها ، تخليه الكتريكي در آنهاست . طي سالهاي متمادي با بهبود كيفيت مواد دي الكتريك ( عايق ) ، طراحي ، تكنيكهاي پردازش و قابليت اطمينان كابل افزايش يافته است . همزمان با اين پيشرفتها پژوهشگران و مهندسين صنعت برق بحثهاي زيادي را به تحقيق درباره آشكار سازي و تعيين محل عيب كانال با استفاده از روشهاي مختلف انجام داده اند .كابلهاي دي الكتريك جامد با كلاس انتقال امروزه بطور وسيعي مورد استفاده قرار ميگيرند.
اين كابلها ساختاري شبيه كابلهاي توزيع دارند با اين تفاوت كه هميشه از غلاف فلزي ضد آب در آنها استفاده مي شود . در صورت نياز به كنترل كيفيت دقيق براي كابلهاي با دي الكتريك جامد تست تخليه الكتريكي (PD ) مي تواند مؤثرترين و غير مخربترين آزمايش براي تشخيص و جدا كردن كابلهاي با كيفيت ضعيف باشد . در اين مقاله آسيبهاي وارد شده به عايق كابل و روند سير تخليه جزيي در آنها بر اثر اعمال موجهاي ضربه مورد ارزيابي قرار گرفته است . اين بررسي مي تواند در مطالعات و طراحي كابلها مفيد واقع شود .
2 .كابل با عايق پلي اتيلن كرا سلينك شده (XLPE ) و مشخصات آن
پلي اتيلن از خانواده پليمرهاي با ساختار مولكولي خطي است و از آنجا كه گروهCH2 قطبي نيست نيروي بين مولكولي پلي اتيلن قوي نبوده و لذا ماده داراي نقطه ذوب تقريباً پايين و در حدود 115 درجه سانتي گردا و سختي آن نيز نسبتاً كم مي باشد . خواص بسيار خوب عايقي PE در پايين بودن ضريب تلفات آن ( حدود 3…/0) و داشتن عدد عايقي نسبي 3/2 و همچنين استقامت الكتريكي نسبتاً خوب آن در حدودcm /kv 300 مي باشد .
ضريب تلفات و عدد عايقي نسبي با تغييرات حرارت و فراكانس نوسانات غير قابل توجهي را نشان مي دهند. بدين خاطر اين عايق در صنعت كابل سازي كاربرد وسيعي نيز يافته است و با تكامل آن در سالهاي اخير جانشين خوبي براي كابلهاي فشار قوي كه از كاغذ – روغن استفاده مي شد گرديده است. نقص پلي اتيلن در پايين بودن نسبي نقطه ذوب آن است . از اين عايق بخاطر استقامت خوب آن در برابر افزايش فركانس در عايق خازنها نيز استفاده مي شود . مقاومت آن در برابر رطوبت اجازه ميدهد كه پوشش سربي كابلها را با پلي اتيلن تعويض نموده و از اين راه به ميزان قابل توجهي از وزن كابلها كاسته ميگردد . عليرغم خواص بسيار عالي عايقي PE مقاومت نسبتاً كم آن در برابر حرارت پيوسته مانعي براي استفاده از اين عايق در مهندسي فشار قوي بوده است .تا اينكه با برقراري ارتباطهاي طولي پيوند شيميايي پلي اتيلن در عرض ، تا حدود زيادي ساختمان زنجيري پليمر پايدارتر گرديده است.
بدين نحو،پلي اتيلن خاصيت ترمو پلاستيكي خود را از دست داده وغير قابل ذوب ميشود. چنين فرايندي را در تغيير ساختار پلي اتيلن ، پلي اتيلن كراسلينك شده (XLPE )مينامند و اين ماده داراي مقاومت حرارتي و استقامت الكتريكي و خنثي بودن در مقابل تاثير شيميايي است . كابل مورد استفاده در آزمايشها داراي مشخصات زير مي باشد ،اين كابلها تك فاز بر اساس استاندارد IEC502 ساخته شده اند:
mm 3 : ضخامت عايق XLPE روي هادي
mm 2/1 : ضخامت لايه گرافيتي
mm 85/1 : ضخامت پوسته
mm 55/0 : ضخامت شيلد
km / F233/0 : ضرفيت خازني
KV 8/13 : ولتاژ نامي كابل تك فاز
KV 20 : ولتاژ نامي شبكه
PVS /XLPE : نوع عايق
mm295 : سطح مقطع هادي
mm 30 : قطر خارجي
mm 11 : قطر هادي
m 5/1 : طول كابل