بالنسبة للمشاريع السكنية والتجارية والصناعية والطاقة الشمسية الكهروضوئية والتعدين وتوزيع الطاقة البلدية، فإن موثوقية كابلات الطاقة تحدد مباشرة سلامة الشبكة، وعمر الخدمة للمشروع،وتكاليف دورة الحياة الإجماليةكابلات الجهد المنخفض (0.6/1 كيلو فولت) متوافقة مع معيار IEC 60502-1 وكابلات الجهد المتوسط (3.6/6 كيلو فولت إلى 20.8/36 كيلو فولت) مع عزل XLPE متوافق مع IEC 60502-2 يمثل أكثر من 90٪ من الطلب العالمي على كابلات الكهرباءالعديد من عيوب التصنيع الخفية مثل عدم مساواة سمك العزل، مقاومة الموصلات المفرطة، الثغرات في طبقات الحماية،والثقوب العازلة المجهرية لا تؤدي في كثير من الأحيان إلى فشل فوري عند التثبيتبدلاً من ذلك ، بعد ثلاث إلى ثماني سنوات من التشغيل ، يمكن أن تؤدي تدريجياً إلى مشاكل مثل انهيار العزل ، والإفراط في الحرارة ، والفراغ الجزئي ، وحرائق خندق الكابلات ، أو الدوائر القصيرة ثلاثية المراحل.شاملة، مراقبة جودة متعددة المراحل، تشمل فحص المواد الخام الواردة، ومراقبة أثناء العملية،ويمكن اختبار المنتجات النهائية بصورة فعالة اعتراض هذه العيوب الخفية وضمان الامتثال الكامل لمعايير IEC، BS ، BASEC ، ومواصفات المرافق المحلية. هذا النهج يقلل من المطالبات بعد التثبيت وتكاليف الصيانة طويلة الأجل للمهندسين الكهربائيين ومقاولي البناء.هذه المقالة توضح عملية مراقبة الجودة من نهاية إلى نهاية، معايير الاختبار الموحدة، وتحليل الأسباب الجذرية والإجراءات التصحيحية على أساس الأخطاء الفعلية في الميدان، ويوفر إرشادات عمليّة للتفتيش للفنيين في الميدان ومحدّدي المشاريع.
ينفذ المصنع نظام ضمان جودة من ثلاثة مستويات يتوافق مع معايير ISO 9001 ، يغطي كل مرحلة من مراحل عملية التصنيع.مراقبة الجودة الواردة، والتي تفرض التحقق من أخذ العينات والتحقق من المؤهلات للمواد الخام قبل تخزينها أو إدخالها إلى خط الإنتاج.مراقبة الجودة أثناء العملية (IPQC)، والتي تجمع بين عمليات التفتيش الدورية، والفحوصات المادية الأولى (بعد تغييرات القالب أو المواصفات) ، والرصد المستمر عبر الإنترنت في الوقت الحقيقي أثناء الإنتاج.مراقبة الجودة النهائية (FQC)ومراقبة الجودة الخارجةويشمل اختبار روتيني على كل بكرة، واختبار نوعية على أساس دفعة، والفحوص النهائية على المظهر والتغليف قبل الشحن.تختلف أولويات مراقبة الجودة بين منتجات الجهد المنخفض والمتوسطبالنسبة للكابلات القياسية منخفضة الجهد 0.6 / 1kV ، يركز التركيز على اتساق مقاومة الموصلات ، وتوحيد أبعاد العزل ، واختبار الشرارة المستمر عبر الإنترنت ، والامتثال الأبعادية للغلاف الخارجي.على العكس، للكابلات متوسطة الجهد من 6kV إلى 35kV ، يطبق الشركة المصنعة معايير مراقبة أكثر صرامة ، مع التركيز على تركيز العزل ،سلاسة الواجهة بين الطبقات شبه الموصلة والعازلةأداء التفريغ الجزئي ، واستقرار الوضع الساخن ، ومعدلات تداخل الدرع المعدني ، وأداء حجب المياه الطولي.
يبدأ مراقبة الجودة مع المواد الخام الواردة، والتي تعمل كحجر الأساس لضمان أداء الكابلات المتسق.يجب أن تكون كل دفعة واردة مصحوبة بشهادة رسمية عن الامتثال وتخضع لفحوصات في الموقع على الخصائص المادية والكهربائيةأي دفعات غير متوافقة يتم وضعها على الفور في الحجر الصحي ورفضها، ومنع صارم من دخول الإنتاج.تختلف معايير التفتيش للأسلاك الموصلة من النحاس والألومنيوم تبعاً لما إذا كانت مخصصة لتطبيقات الجهد المنخفض أو المتوسطعند قياس مقاومة التيار المباشر باستخدام اختبار أربعة مسبارات عند 20 درجة مئوية ، لا تحتاج منتجات الجهد المنخفض إلا إلى تلبية المتطلبات الأساسية لـ IEC 60228 ،حيث أن الموصلات متوسطة الجهد تخضع لمعايير تحمل أكثر صرامة تتطلب أن تبقى المقاومة المقاسة عند 99 أو أقل.5٪ من القيمة الاسمية لتقليل انخفاض التوتر المفرط وتوليد الحرارة أثناء التشغيل. يتم اختبار قوة الشد والطول باستخدام آلة اختبار عالمية:قضبان النحاس لتطبيقات الجهد المنخفض تتطلب إطالة لا تقل عن 30٪، في حين أن تلك لتطبيقات الجهد المتوسط تتطلب 35٪ لمنع كسر الأسلاك خلال عملية الشبكة.يقوم المفتشون أيضاً بإجراء فحصات بصرية وميكروسكوبية لاكتشاف الأكسدة السطحية، الخدوش أو الحطام أو الملوثات ، وبالتالي منع هذه العيوب من ثقب طبقة العزل أثناء التطويق. تستخدم الميكرومترات لقياس قطرات الأسلاك الفردية.يتم التحكم في التسامحات ضمن ± 0.02 ملم للمواد منخفضة الجهد و ± 0.015 ملم أكثر صرامة للمواد الخام متوسطة الجهد لضمان دقة الأبعاد أثناء عملية التقطيع الضيق.
يجب أن تخضع المواد العازلة وشبه الموصلة (بما في ذلك XLPE و PVC و LSZH والطبقات الشبه الموصلة الداخلية / الخارجية) لفحص صارم للمواد الواردة ،وهو أمر حاسم لضمان مقاومة التفريغ الجزئي على المدى الطويل للكابلات متوسطة الجهدتشمل معايير الاختبار: معدل تدفق الذوبان (لتحقق من اتساق الصياغة واستبعاد خطر حرق التطويق) ؛التقييم الأولي للاستعداد الساخن (لتنبؤ بأداء الربط المتقاطع بعد التطويق)• قياس ملمس الخسارة الكهربائية (tan δ) (لتقييم اتجاهات شيخوخة العزل أثناء التشغيل الطويل الأجل) and moisture content control for XLPE pellets (required to be below 200 ppm to prevent excessive internal moisture from triggering water treeing and accelerating insulation degradation in medium-voltage underground installation environments)المواد المساعدة تتطلب أيضاًمراقبة الجودة الواردةعمليات التفتيش، والتي تغطي على وجه التحديد: تحمل السماكة، خصائص السحب، مسطحة السطح، والتحقق من عيوب ثقوب الدبابيس للشرائط الحماية النحاسية؛ التحقق من سلامة الطلاء،قوة الشد، ومقاومة التآكل للشرائط الدرع الفولاذية المصنوعة من الصلب المصنوع من الصلب؛ واختبار مقاومة الأشعة فوق البنفسجية، ومقاومة الكشط، وأداء الانحناء في درجة حرارة منخفضة للمواد PE و PVC الغلاف الخارجي،وكذلك التحقق من مقاومة اللهب للصفات المخصصة من LSZH.
التفتيش في الوقت الحقيقي أثناء الإنتاج يمكّن الكشف عن العيوب ومنعها عند المصدر أثناء عملية التصنيع.يقوم موظفو مراقبة الجودة بإجراء عمليات تفتيش كل ساعة وإجراء "فحوصات المادة الأولى" الإلزامية كلما تم تغيير نماذج المنتج أو محاكاة التطويق، بينما تخضع جميع خطوط الإنتاج لمراقبة مستمرة وآلية عبر الإنترنت.تشمل معايير التفتيش الحرجة توحيد قطر السلك الواحد، منع كسر الأسلاك ، وكفاءة عملية التسخين ؛ عدم كفاية التسخين يؤدي إلى زيادة مقاومة الموصل ،حيث أن التسخين المفرط يجعل المرشد هشًا ومهتمًا بالتكسرنظام مراقبة قطر الحلقة المغلقة عبر الإنترنت يمنع الإفراط في التمدد ، وبالتالي تجنب مشاكل المقاومة الناجمة عن تقليل منطقة القسم العرضي للمرشد. In the conductor stranding process—which directly impacts current-carrying capacity—production strictly adheres to specified lay lengths to prevent "bird-caging" deformation or the loosening of individual strandsيتم الحفاظ على القطر الخارجي للمرشد المتدفق ضمن التسامحات المحددة دون أي خيوط مكسورة أو مفقودة.في حين أن التحققات الفورية على المقاومة تضمن أداء الكهربائي العام يلبي المعاييركابلات الجهد المتوسط عادة ما تستخدم تصميم موصل ضخم للغاية لتقليل الخسائر الناجمة عن التأثير الجلدي أثناء نقل التيار العالي.
فالتطويق والربط المتقاطع للطبقة العازلة هي عمليات حاسمة تحدد موثوقية كابلات الجهد المتوسط.تم تحديد معايير مراقبة الجودة القياسية لمختلف مستويات الجهدبالنسبة للكابلات منخفضة الجهد من البولي إيثيلين المتقاطع (XLPE) بقوة 0.6/1 كيلو فولت، يجب أن يكون سمك الحاجز في رقيقة نقطة العزل 90٪ على الأقل من سمك الاسم.مع الحد الأقصى المسموح به من الغربة 15٪يتم إجراء اختبار الشرارة المستمر عبر الإنترنت طوال فترة الإنتاج ، والحد الأعلى لامتداد الإعداد الساخن تحت الحمل هو 175٪ ، مع معدل تشوه دائم لا يتجاوز 15٪.كابلات متوسطة الجهد 7/15 كيلو فولت XLPE تتوافق مع معايير IEC 60502-2، يجب أن يكون سمك العزل في رقيق النقطة على الأقل 90٪ من القيمة الاسمية ، ولكن حدود الحد الأقصى أكثر صرامة ، عادة ما تكون ضمن 10٪ ،أو حتى أقل من 8 ٪ اعتمادا على مواصفات العملاء الشبكة المحددة لأن الغرابة المفرطة تشوه توزيع الحقل الكهربائي الداخلي، مما يؤدي إلى انهيار العزل المبكر. بالنسبة لخطوط الإنتاج التي تستخدم الاندلاع المشترك الثلاثي (طبقة نصف موصلة داخلية ، طبقة عزل ، وطبقة نصف موصلة خارجية) ،يتم تعيين أعلى عتبات الجهد لاختبار الشرارة لضمان الكشف الفوري عن الفراغات الدقيقة وأعراض ثقب الدبابيسفي الوقت نفسه، يتم تطبيق معايير قبول صارمة بنفس القدر من التركيب الساخن لمنع التشوه الحراري وفشل العزل أثناء التشغيل.العيب الحرج في كابلات الجهد المتوسط ينطوي على ظهور، الشوائب الجسيمية، وفجوات الهواء في الواجهة بين الطبقة شبه الموصلة والطبقة العازلة.هذه العيوب يمكن أن تؤدي إلى تآكل استمرارية في التفريغ الجزئي الذي يتفاقم مع مرور الوقتولتخفيف هذا الخطر، تستخدم مرافق التصنيع عملية طبقة ثلاثية من الخرطوشة المشتركة في بيئة غرفة نظيفة، متكاملة معأنظمة مراقبة في الخط لقياس القطر والمركزية القائمة على الليزر.
تطبيق غلاف الدرع المعدني هو خطوة حاسمة في إنتاج كابلات الجهد المتوسط.يجب على مراقبي الإنتاج أن يضمنوا أن نسبة التداخل بين الشريط النحاسي تبقى بشكل ثابت بين 15% و25%لا توجد فجوات أو تجاعيد أو حواف مقلوبة، وتتطلب مفاصل الشريط النحاسي لحامًا كاملًا، مما يؤدي إلى حركة سلسة.السطح المسطح الخالي من البقع الحادة التي يمكن أن تضر بطبقة العزل أثناء الانحناءيتم التحكم بدقة في طول طبقة الحماية ، حيث يمكن أن تؤدي الاختلالات إلى توزيع غير متساو للجهد في المجال الكهربائي. خلال العمليات اللاحقة مثل الكابلات ، والدرع ،وتستخدم مادة ملء كافية للحفاظ على قطر الكابل الدائري، ويتم الاحتفاظ بمساحة الارتباط ضمن المواصفات مع منع التواء القلب أو خدش العزل.الفجوة بين حواف الشريط المجاورة محدودة بأقل من نصف عرض الشريط، ومواقف التداخل بين الطبقتين متدرجة لمنع الحواف الحادة من ثقب الطبقة الداخلية من السرير أثناء الانحناء أو التثبيت المباشر.عملية طحن الغلاف الخارجي تضمن سمك جدار موحد وسطح سلسفي حين أن التركيب المستمر يحدد بوضوح تصنيف الجهد ، ونموذج المنتج ، و علامات الطول ، والمعايير المعمول بها ، ومعلومات الشركة المصنعة. بالإضافة إلى ذلك ،يتم إجراء اختبار الشرارة في الخط على الغلاف الخارجي للكشف عن أي عيوب ثقب الدبابيس.
الاختبارات الروتينية والاختبارات النمطية التي أجريت وفقا لمعايير IEC تشكل الخطوة الأخيرة لمراقبة الجودة قبل التسليم: يجب أن يمر كل لفة من الكابلات النهائية بامتحانات روتينية بنسبة 100٪ ،في حين أن الاختبارات النموذجية يتم تحديدها من خلال دفعة الإنتاج لتلبية شهادات الطرف الثالث واختبارات قبول المصنع الخاصة بالمشروع المطلوبة من قبل المقاولينيبدأ الاختبار الروتيني الإلزامي للفكرة بالفكرة باختبار مقاومة الموصل DC للتحقق من مساحة القسم العرضي الفعلي للموصل وجودة الشبكة.فيما يتعلق بقياس مقاومة العزل، يستخدم مقياس ميغومتر 1 كيلو فولت للكابلات منخفضة الجهد (التي تتطلب قراءة لا تقل عن 1000 MΩ · km) ،حيث يستخدم مقياس 5 كيلو فولت ميغومتر للتفتيش الأولي للكابلات المتوسطة الجهد قبل اختبار مقاومة الجهد العاليبالإضافة إلى ذلك، تتضمن عملية الاختبار اختبارات مقاومة التيار التيار، والتحقق من استمرارية الحماية المعدنية وطبقات الدروع، وفحص كامل لطول مظهر الكابل والعلامات المطبوعة.
مطلوب اختبار النوع القائم على دفعة للمناقصات والفحوصات من قبل طرف ثالث وقبول مؤهلات المشروع ، مع وضع نطاقات اختبار متميزة لمنتجات الجهد المنخفض والمتوسط.بالنسبة للكابلات منخفضة الجهد، يشمل اختبار النوع تقييمات الخصائص الميكانيكية، مثل الإعداد الساخن، الانحناء البارد،اختبارات التشوه الحراري (إطالة الحرارة) بالإضافة إلى اختبارات تأخير اللهب المتوافقة مع معايير IEC 60332 واختبارات كثافة الدخان لمنتجات Low Smoke Zero Halogen (LSZH) المخصصةتخضع كابلات الجهد المتوسط لاختبارات إضافية عالية القيمة، بما في ذلك قياس التفريغ الجزئي (الذي يتطلب مستوى تفريغ أقل من 10 درجة مئوية عند 1.5 مرة من الجهد الاسمي) ،اختبار زاوية ملامسة الخسارة الكهربائية (tan δ)، والوتيرة المنخفضة جداً (VLF) تقاوم تقييم الجهد؛ وهي مصممة للكشف عن عيوب العزل التي يمكن أن تهدد استقرار التشغيل على المدى الطويل في البيئات تحت الأرض.يمتد نطاق التقييم الميكانيكي إلى مقاومة الدرع للتآكل واختبارات الدوران المتكررة لقطر الانحناء، وبالتالي توجيه المقاولين حول ممارسات التعامل الآمنة وحدود التسامح أثناء سحب الكابلات وتركيب الخنادق.اختبار المتانة البيئية يشمل التحقق من مقاومة الشجرة المائية وأداء الحجب الطولي للمياه للتطبيقات في الأنفاق، والأنابيب الرطبة، والبيئات الغارقة تحت الأرض. يسلط المقارنة المباشرة بين المعلمات الضوء على الاختلافات في متطلبات الاختبار بين نوعي الكابلين:6/1 كيلو فولت) يجب أن تتحمل الكابلات اختبار الجهد المتردد 3.5 كيلو فولت لمدة 5 دقائق ، في حين أن كابلات الجهد المتوسط (8.7 / 15 كيلو فولت) يجب أن تتحمل 39 كيلو فولت لمدة 30 دقيقة ؛ قياس التفريغ الجزئي ليس اختبارًا روتينيًا إلزاميًا للكابلات منخفضة الجهد ولكن هو قلب ،الاختبار الإلزامي للكابلات المتوسطة الجهد؛ الحد الأقصى المسموح به من الحركة المركزية هو 15٪ و 10٪ على التوالي ؛ وقد تم تحديد عتبات الجهد اختبار الشرارة المخصصة لخطوط إنتاج الجهد المتوسط ثلاثي الطبقات.
حالة فشل هندسي حقيقية تظهر بوضوح قيمة مراقبة جودة التصنيع الصارمة (QC) للمقاولين البناء والمهندسين في الموقع.المشروع ينطوي على بلدية تحت الأرض 8نظام كابل طاقة XLPE ثلاثي النواة بقوة.7/15 كيلو فولت يمتد على طول إجمالي 3.2 كيلومتر. بعد أربع سنوات من التشغيل ، حدث عطل في مفصل الكابل.هذا أدى إلى تراكم الغازات القابلة للاشتعال داخل خندق الكابلات وأدى إلى حلقة قصيرة من المرحلة إلى الأرضتحليلات الطب الشرعي بعد الفشل تعقبت السبب الرئيسي لمراقبة جودة غير كافية أثناء التصنيعالتغليف غير المتساوي من طبقة الحماية النحاسية خلق فجوات محلية، والذي أدى إلى تركيز مضغوطات المجال الكهربائي وأدى إلى تآكل تدريجي للمفصل بسبب التفريغ الجزئي.التحكم غير المستقر في الطحن أدى إلى غرابة طفيفة في طبقة العزل التي تجاوزت حدود المواصفات، وبالتالي تسريع نمو الأشجار المائية في البيئة الرطبة تحت الأرض.مما يتسبب في تشوه طبقة العزل تدريجيا تحت ارتفاع درجة الحرارة المرتبطة بالتحميل الدوري، مما أدى بدوره إلى تفاقم تركيز الضغوط الكهربائية الداخلية. تشمل التدابير التصحيحية والوقائية التي نفذها الشركة المصنعة:تشديد عتبات الإنذار عبر الإنترنت في الوقت الفعلي للاستكشاف خلال عملية التطويق المشترك ثلاثية الطبقات- تثبيت نظام تلقائي لتحكم التوتر للفاتورة النحاسية لتثبيت معدل التداخل؛ زيادة تواتر أخذ العينات في الاختبارات الساخنة إلى مرة واحدة في الساعة.وإضافة فحص إجباري للتفريغ الجزئي قبل التسليم لجميع ملفات الكابلات المتوسطة الجهد الموردة لمشاريع تحت الأرض البلدية.بالنسبة لمقاولين البناء، التحقق من تقارير الاختبار الشاملة بما في ذلك بيانات التفريغ الجزئي، وسجلات فحص الأبعاد،وشهادات اختبار درجة الارتباط المتقاطع خلال قبول الكابلات في الموقع يمنع بشكل فعال من دخول المنتجات المعيبة إلى موقع البناءهذا يقلل إلى الحد الأدنى من النفقات المكلفة بعد التثبيت المتعلقة بالإصلاحات والحفر والاستبدال ، مع ضمان التشغيل المستقر طويل الأجل لمشاريع بنية تحتية توزيع الطاقة.
