تشمل الأسباب الأساسية لفشل كابلات الجهد المتوسط (بين 5 كيلوفولت و45 كيلوفولت) عددًا من العوامل المؤثرة على أجزاء الكابل وعناصر العزل فيه، بالإضافة إلى الظروف البيئية وطرق التركيب التي تلعب دورًا كبيرًا في إضعاف كفاءة الكابلات وتسريع تلفها. هنا تحليل تفصيلي للأسباب الجوهرية التي تسهم في فشل كابلات الجهد المتوسط:
- تدهور نظام العزل: يُعد فشل العزل من أبرز أسباب أعطال الكابلات. يحدث هذا غالبًا نتيجة تعرض المادة العازلة لضغوط كهروحرارية مستمرة، مما يؤدي إلى تدهور بنيتها الكيميائية، خاصةً في عوازل البولي إيثيلين المتشابك (XLPE) أو مطاط الإيثيلين بروبيلين (EPR). أيضًا، قد يحدث الانهيار في المناطق الضعيفة عند وجود جيوب هوائية، أو نتيجة لتأثيرات التشغيل الميكانيكي والكيميائي التي تؤدي إلى تكسر العازل وحدوث قوس كهربائي.
- تأثيرات الحرارة: ترتفع درجات الحرارة في الكابلات بسبب التحميل الزائد أو الارتفاعات المفاجئة في الجهد، مما قد يسبب تمددًا في المواد العازلة والناقلات. يزداد هذا التأثير في المناطق ذات المناخ الحار أو في كابلات المدفونة في تربة رديئة التهوية، حيث تكون درجات الحرارة مرتفعة بشكل دائم، ما يضعف العازل ويدفعه نحو التدهور المبكر.
- التفاعل مع الرطوبة والمياه: تعتبر الرطوبة من أخطر عوامل التدهور. فالكابلات ذات الطبقات الخارجية البلاستيكية لا تكون عادةً مقاومة تمامًا لتسرب المياه. تسرب الرطوبة إلى العازل قد يسبب تفكك الجزيئات الداخلية وضعف الأداء الكهربي. بعض الكابلات تحتوي على مواد خاصة لمنع تسرب المياه وامتصاص الرطوبة، إلا أن هذه المواد قد لا تكون كافية دائمًا لحماية العزل على المدى الطويل.
- التآكل الكيميائي: تعرض الكابلات لبيئة محملة بالمواد الكيميائية (مثل الأحماض أو القلويات الموجودة في التربة أو الجو) يمكن أن يؤدي إلى تآكل الغلاف المعدني الخارجي أو العازل، ما يؤدي إلى إضعاف الكابل وفشل النظام بمرور الوقت. الكابلات التي يتم تركيبها بالقرب من المصانع أو المناطق الصناعية تكون أكثر عرضة لهذا النوع من الضرر.
- التوترات الميكانيكية وطرق التمديد: يعتمد سلامة الكابلات على طريقة التركيب. الكابلات المدفونة بشكل غير صحيح أو التي تتعرض لضغوط ميكانيكية شديدة (مثل الحمل الزائد أو الاهتزازات) تكون أكثر عرضة للتلف. على سبيل المثال، تركيب الكابلات فوق جسور أو داخل الأنفاق يتطلب تأمينها بشكل جيد لتجنب الالتواءات والضغط الميكانيكي.
- أعطال ملحقات الكابلات: تعتبر نقاط الربط وعلب النهاية من أكثر الأجزاء عرضة للفشل بسبب تركيبها المعقد وإمكانية تداخل العزل فيها. في حال تركيبها بشكل غير محكم أو استخدامها بشكل غير مناسب، قد يحدث فشل عند النقاط الحرجة، مثل علب النهاية وفواصل الربط (SIC)، ما يؤثر على أداء النظام بالكامل ويزيد من احتمالية حدوث الانهيار الكهربائي.
- التحميل الزائد والفصل المتكرر: الكابلات المصممة لتحمل تيارات معينة قد تتعرض للفشل عند تحميلها بأكثر من قدرتها التصميمية. كما أن عمليات الفصل والوصل المتكررة تسبب إجهادًا حراريًا وميكانيكيًا للكابل وملحقاته، ما يؤدي إلى تقليل كفاءتها وتسريع تلفها.
- التعرض للصواعق وارتفاعات الجهد: الصواعق وارتفاعات الجهد المفاجئة قد تؤدي إلى فشل في العزل، خاصةً في الكابلات التي تحتوي على مواد عازلة غير مقاومة للصدمات الكهربية. هذه الظاهرة قد تؤدي إلى حدوث قوس كهربائي وانهيار العازل، ما يتسبب في تلف دائم للكابل.
- ضعف الشيلد المعدني: يوفر الشيلد المعدني مسارًا لتيار الشحن وتيار العطل الأرضي. إذا كان ضعيفًا، فقد لا يتمكن من حماية العزل بشكل كافٍ من التسربات الكهربية. تصميم الشيلد على شكل أسلاك أو حزام مسطح قد يعرضه للتآكل، خاصةً عند عدم إحكامه بشكل جيد على العازل.
- نقص الصيانة الوقائية: يؤدي عدم إجراء الصيانة الدورية إلى تفاقم مشاكل الكابلات. من خلال الصيانة الوقائية، يمكن اكتشاف الأجزاء التالفة في الوقت المناسب واستبدالها، مما يمنع الأعطال الكبيرة.
الاستنتاج
يعد تحديد الأسباب الجذرية لفشل الكابلات أمرًا ضروريًا لتحسين الصيانة وتطوير وسائل موثوقة للنقل الكهربائي. يساعد التحليل الشامل لأسباب الأعطال وتوفير بيئة تشغيل ملائمة على تقليل تكاليف التشغيل وتجنب الأعطال المستقبلية، ما يسهم في زيادة عمر الكابلات واستقرار النظام الكهربائي.
