كيفية تحديد الأعطال تحت الأرض في الكابلات الكهربائية

المقدمة

تعد الكابلات تحت الأرضية جزءًا أساسيًا في أنظمة التوزيع الكهربائي، لكنها معرضة للأعطال بسبب عوامل مثل التلف العازلي، الرطوبة، الحفر الخاطئ، أو التآكل الكيميائي. تحديد موقع العطل بدقة يُقلل من وقت الإصلاح ويُحسن كفاءة الشبكة. في هذا الشرح، سنستعرض الطرق الرئيسية لاكتشاف أعطال الكابلات تحت الأرضية وفقًا للمقال المذكور.

---

1. أنواع أعطال الكابلات تحت الأرضية

تحدث الأعطال في الكابلات الكهربائية بسبب:

• تماس كهربائي (Short Circuit): اتصال غير مقصود بين الموصلات.
• عطل الأرضي (Ground Fault): اتصال الموصل بالأرض.
• انقطاع الموصل (Open Circuit): قطع في السلك يمنع مرور التيار.
• تلف العزل (Insulation Breakdown): تسرب التيار عبر العازل التالف.

---

2. طرق تحديد موقع العطال في الكابلات تحت الأرضية

(أ) طريقة Murray Loop Test (اختبار حلقة موراي)

• كيف تعمل؟
  تُستخدم هذه الطريقة للكشف عن أعطال التماس (Short Circuit) أو الأرضي (Ground Fault). تعتمد على مقارنة المقاومة بين قسمين من الكابل باستخدام جسر ويتستون (Wheatstone Bridge).
• خطوات التنفيذ:

1. توصيل الكابل السليم والكابل المعطوب في دائرة كهربائية.
2. استخدام جهاز قياس الجهد لتحديد نقطة الخلل بناءً على اختلال التوازن في المقاومة.
3. حساب موقع العطال باستخدام المعادلة:
   
   المسافة إلى العطل =الطول الكلي للكابل {R2}\{R1 + R2}
   

• مميزاتها:
• دقيقة في تحديد الأعطال ذات المقاومة المنخفضة.
• مناسبة للكابلات الطويلة.

---

(ب) طريقة Time Domain Reflectometry (TDR) (الانعكاس الزمني)

• كيف تعمل؟
  ترسل هذه الطريقة نبضة كهربائية عبر الكابل، وعندما تصطدم بالعطل، تنعكس النبضة. يُقاس الزمن بين الإرسال والاستقبال لتحديد موقع العطل.
• خطوات التنفيذ:

1. توصيل جهاز TDR بأحد طرفي الكابل.
2. إرسال إشارة عالية التردد.
3. تحليل الإشارة المنعكسة لتحديد المسافة إلى العطل.

• مميزاتها:
• سريعة ودقيقة.
• تعمل مع مختلف أنواع الأعطال (تماس، انقطاع، تلف عازل).

---

(ج) طريقة High Voltage Surge (Thumper Test) (اختبار النبضات عالية الجهد)

• كيف تعمل؟
  تُستخدم للأعطال ذات المقاومة العالية (مثل تلف العزل). يتم توليد صدمة كهربائية عالية الجهد عبر الكابل، مما يسبب شرارة عند نقطة العطل، ويمكن سماع صوت “دق” (Thump) باستخدام ميكروفون أرضي.
• خطوات التنفيذ:

1. توصيل مولد النبضات العالية بالكابل.
2. تفريغ نبضة كهربائية.
3. استخدام جهاز استشعار صوتي لتحديد مصدر الصوت.

• مميزاتها:
• فعّالة في تحديد الأعطال الصعبة.
• لا تتطلب حسابات معقدة.

---

(د) طريقة Capacitance Test (قياس السعة)

• كيف تعمل؟
  تُستخدم للكشف عن أعطال الانقطاع (Open Circuit). تقيس السعة الكهربائية بين الموصل والأرض، حيث تتغير السعة عند نقطة العطل.
• خطوات التنفيذ:

1. قياس السعة من طرف الكابل.
2. حساب المسافة إلى العطل باستخدام المعادلة:
   المسافة = Cper unit length \ Cmeasured

• مميزاتها:
• مناسبة للكابلات الطويلة ذات الأعطال المفتوحة.

---

3. اختيار الطريقة المناسبة

الطريقة	نوع العطل المناسب	الدقة	التكلفة
Murray Loop	تماس / عطل أرضي (مقاومة منخفضة)	عالية	منخفضة
TDR	جميع الأعطال (تماس، انقطاع، عزل)	عالية	متوسطة
High Voltage Thumper	أعطال مقاومة عالية (عزل تالف)	متوسطة	مرتفعة
Capacitance Test	انقطاع (Open Circuit)	جيدة	منخفضة

---

تحديد موقع الأعطال في الكابلات تحت الأرضية يتطلب اختيار الطريقة المناسبة بناءً على نوع العطل. تعد TDR وMurray Loop من أكثر الطرق شيوعًا لدقتها وسرعتها، بينما يُستخدم اختبار النبضات العالية (Thumper) للأعطال الصعبة. يُفضل دمج أكثر من طريقة لضمان نتائج دقيقة، خاصة في الشبكات المعقدة.

يجب أن يكون الفنيون مدربين جيدًا على استخدام هذه الأجهزة لضمان الكشف الدقيق والإصلاح الفعال، مما يقلل من وقت التوقف ويحسن موثوقية الشبكة الكهربائية.