نحوه عیب یابی کابل برق

متاسفانه عیب ها و مشکلاتی که برای انواع کابل های برق رخ میدهند از تنوع زیادی برخوردار هستند ، به گونه ای که بسیاری از مهندیسین قهار و کارشناسان ماهر نیز گاها قادر به کشف این عیوب نخواهند بود ، به همین علت برای پیشگیری از بروز خطر های احتمالی برای کابل های برق لازم است در ابتدای کار تمهیداتی اندیشه شود.

به طور مثال اگر پروژه ساخت یک ساختمان بر عهده شماست لازم است که از نصاب های خود درخواست کنید تا هنگام نصب کابل های برق نهایت دقت را به عمل آورند ، در واقع آن ها باید کابل ها را در مکان هایی نصب کنند که در صورت عبور و فعالیت دیگر کارگران ساختمانی ، آسیبی وارد نشود.

اکثر اوقات شما می توانید پیش از وقوع خسارت جبران ناپذیر ، از عیوب کابل های برق آگاه شوید ، که یکی از آسانترین راه ها برای پیشگیری از این مشکلات این است که یک بررسی اجمالی و چشمی از تمام کابل های ساختمان به عمل آورید.

چرا یک کابل معیوب می شود ؟

کابل ها ممکن است در اثر عوامل مختلفی دچار آسیب شوند به طوری که حتی دیگر قابل استفاده نباشند ، این عوامل متعدد می توانند ناشی از ضربه مکانیکی ، اضافه ولتاژ یا جریان ، تخریب عایق و حفاظ کابل توسط موجودات جونده و... باشند.

قبل از اینکه محل عیب مشخص شود باید نوع عیب کابل مشخص گردد.

برای تشخیص نقطه معیوب یک کابل و تعیین محل آن بدون خاکبرداری در ابتدا نیازمندیم که انواع عیب هایی که برای یک کابل ممکن است روی بدهد بشناسیم.

شناسایی عیوب کابل

بررسی تطابق کابل

بررسی کیفیت کابل

بررسی کارایی کابل

بررسی اجمالی و چشمی کابل ها

فرسایش مس

ترک عایقها

کابلهای نم کشیده

اتصال کوتاه : وصل غیرمترقبه یک یا چند رشته کابل به همدیگر

اتصال زمین : وصل غیرمترقبه یک یا چند رشته کابل به زمین

پارگی : قطع غیرمترقبه یک یا چند رشته کابل

اتصال کوتاه کابل :

برای تشخیص اتصال کوتاه در یک کابل باید از یک طرف به آن میگر وصل کرد و طرف دیگر کابل را بازگذاشت ، اگر اتصال کوتاهی در خط نباشد میگر مقاومتی را نشان نمی‌دهد (مقدار بینهایت را نشان می‌دهد)، ولی اگر اتصال کوتاهی در خط وجود داشته باشد میگر مقداری مقاومت نشان خواهد داد که بسته به فاصله سرکابل و محل عیب این مقاومت زیاد می‌شود.

تعیین محل اتصال کوتاه کابل :

برای تعیین محل عیب اتصال کوتاه باید دو سر کابل را بازکرد و از هر دو سر مقاومت را توسط میگر اندازه گرفت با استفاده از روابط زیر می‌توان فاصله محل اتصال کوتاه را از سر کابل تعیین کرد.

طبق فرمولهای زیر :

R1=k.lx
R2=k (l-lx)
lx= (R1/ (R1+R2))l

پارگی و قطع کابل :

برای تشخیص پارگی در یک کابل باید انتهای سیم‌ها را به هم وصل کرد و با هم زمین کرد ، بعد از سر دیگر به هر رشته به صورت جداگانه میگر وصل می‌کنیم و مقاومت بین آن سر و زمین را اندازه می‌گیریم ، در صورت وجود پارگی میگر مقاومت بی نهایت را نشان خواهد داد

تعیین محل پارگی و قطع کابل :

برای تعیین محل پارگی باز هم باید یک پل اندازه گیری درست کنیم ، اما این‌ بار از یک منبع ولتاژ متناوب استفاده می‌کنیم تا بتوانیم با اندازه گیری خازن موجود در خط محل عیب را پیدا کنیم ، دستگاه اندازه گیری مورد نیاز نیز آمپرمتر AC خواهد بود . اگر پس از تنظیم مقاومت متغیر آمپرمتر هیچ جریانی را نشان نداد پل اندازه گیری به تعادل رسیده است و می‌توان با محاسبات زیر محل عیب را پیداکرد.

طبق فرمولهای زیر :

C1=k (l-lx)
C2=kl
Cx=klx
R1/Cx=R2/ (C1+Cx)
R1/ (klx)=R2/ (k(2l-lx))
lx=2Rl/ (R1+R2)

انواع عیوب کابل و روش عیب یابی

ردیف	نوع عیب کابل	روش مناسب
1	هادی قطع شدگی نداشته و بین دو رشته اتصال کوتاه شده است. (الف) اتصال کوتاه کامل (در محل اتصال مقاومت صفر است. (ب) اتصال کوتاه ناقص (محل اتصالی دارای مقاومت می باشد	اندازه گیری مقاومت توسط پل
2	هادی قطع شدگی نداشته و و به زمین اتصال دارد (مقاومت محل اتصال صفر تا حدود 50 کیلواهم)و قطر مفتول های هادی (الف) دو سیم سالم در کابل موجود باشد.	روش مقایسه افت ولتاژ- روش اندازه گیری دو نقطه ای، روش اندازه گیری سه نقطه ای (روش گراف Graf)
3	یک سیم سالم مشابه سیم معیوب در کابل موجود باشد.	اندازه گیری به روش پل (روش مورای Murray)
4	سیم سالم ، مشابه سیم اصلی نباشد.	اندازه گیری به روش پل و تبدیل هادی کمکی به هادی دیگری که دارای سطح مقطع هادی معیوب و مقاومت سیم کمکی باشد (از طریق محاسبه)
5	هیچگونه سیم سالمی در کابل موجود نبوده و مقاومت خطا حداکثر تا 100 اهم باشد.	روش جهت جریان (روش وورم باخ Wurmbach)
6	مقاومت محل اتصال بیشتر از 50 کیلو اهم باشد.	اندازه گیری به طریقه فشار قوی- پایین آوردن مقاومت محل اتصالی با ایجاد جرقه توسط دستگاه کابل سوز و اندازه گیری به طریق پل فشار ضعیف.
7	سیم در محل عیب قطع شده است. الف- سیم علاوه بر قطع شدگی دارای اتصال زمین نیز باشد.	روش جهت جریان (روش وورم باخ Wurmbach)
8	هادی ها دارای اتصال کوتاه یا اتصال زمین نیستند.	روش پل های اندازه گیری جریان متناوب ظرفیت خازنی کابل

عیب یابی کابل به روش TDR

از دیگر روش های عیب یابی کابل قدرت استفاده از پالس های با فرکانس رادیویی می باشد. وقتی امپدانس محیطی از یک سیگنال الکتریکی عبور می کند قسمتی از سیگنال از محل تغییر امپدانس باز تابیده می شود و قسمتی دیگر از آن عبور می کند.

در دیگر محل های وقوع خطا در یک کابل، امپدانس از خود کابل متفاوت است ، در نتیجه با اندازه گیری زمان بین ارسال و برگشت سیگنال و بر اساس سرعت انتشار سیگنال در کابل ، فاصله بین محل خطا تا محل ارسال سیگنال قابل پیگیری است.

در روش TDR با انتشار پالس هایی پشت سر هم با ولتاژ پایین و فرکانس بالا برای عیب یابی استفاده می شود ، یک TDR یک پالس ولتاژ پایین را به داخل کابل ارسال می کند و در هر تغییر امپدانس که درون کابل اتفاق می افتد ، انعکاسی دریافت می شود و TDR زمان بین انتشار و بازگشت پالس را در هر تغییراندازه گیری می کند.

با اندازه گیری این زمان و بر اساس سرعت انتشار پالس این فاصله تا محل بازتاب محاسبه می شود ، بازتاب پالس ولتاژ در مسیر کابل در صورت قطعی کابل یا انتهای آزاد کابل مثبت است و اگر با محل اتصال کوتاه برخورد کند ، انعکاس منفی می شود ، یعنی اگر در قسمتی از کابل امپدانس افزایش یابد، علامت سیگنال انعکاس یافته با سیگنال اصلی یکسان می شود و اگر امپدانس کابل کاهش یابد ، علامت سیگنال بازگشتی مخالف می شود.

علاوه بر خطاها ، محل هایی در کابل مانند مفصل ها ، انشعاب ها ، محل های اتصال کابل به تجهیزات دارای امپداس متفاوت با کابل هستند که باعث دشوار شدن تشخیص خطا توسط این روش می شوند. در صفحه نمایش دستگاه هایی که از این روش استفاده می کنند شکل موج برگشتی روی محور زمانی یا مکانی نشان داده می شود.

مدار بازها، اتصال کوتاه ها، محل اتصال دو کابل مختلف ، محل اتصال دو کابل مشابه و انشعاب ها هر کدام شکل موج بازگشتی مشخصی دارند و از روی شکل موج ها محل قرار گرفتن آنها مشخص می شود ، روش TDR میتواند محل خطاهای بین هادی ومحافظ کابل و نیز خطاهای دو هادی کابل را که مقاومت اتصال شان از ۲۰۰ اهم کمتراست را تشخیص دهد.

برای مشاهده نمودار انعکاس پالس نیاز به دو هادی در دو مسیر موازی است که یکی از آن ها به یک فاز کابل و دیگری به غلاف کابل که معمولا به زمین وصل است ، متصل می شود.

بازتاب (انعکاس پالس) در اثر تغییر امپدانس بین دو مسیر ایجاد می شود و هر قطعی یا تغییر امپدانس مشخص شده و نشان داده می شود.

• مقاومت بالا ، انتهای باز
• مقاومت کم ، خطای اتصال کوتاه
• تغییرات امپدانس ، مانند محل اتصال

پالس ولتاژ در مسیر کابل حرکت می کند و انعکاس آن در صورت هر قطعی کابل یا انتهای آزاد کابل به صورت مثبت است و در صورت برخورد با محل اتصال کوتاه ، انعکاس منفی خواهد داشت ، به عبارت دیگر در صورتی که در مکانی از کابل امپدانس افزایش پیدا کند ، علامت سیگنال انعکاس یافته با سیگنال اصلی یکسان خواهد بود و در صورتی که امپدانس کابل کاهش یابد ، علامت سیگنال بازگشتی مخالف است.

علاوه بر خطاها ، محل های دیگری نیز در کابل ها وجود دارند که دارای امپدانسی متفاوت از خود کابل هستند ، از این نقاط می توان به مفصل ها ، انشعاب ها ، محل های اتصال کابل به تجهیزات و … اشاره کرد ، وجود این نقاط در یک کابل ، می تواند تشخیص خطا توسط این روش را دشوار کند ، دستگاه هایی که از این روش استفاده می کنند ، معمولا شکل موج برگشتی را روی صفحه نمایش و بر روی یک محور زمانی یا مکانی نشان می دهند.

در اغلب موارد از روی این شکل موج ، می توان عامل انعکاس دهنده موج یعنی خطا ، مفصل ، اشعاب و … و نیز فاصله بین محل ارسال سیگنال تا این محل ها را تشخیص داد. معمولا مدار بازها ، اتصال کوتاه ها ، محل های اتصال دو کابل مختلف به یکدیگر ، محل های اتصال دو کابل مشابه به یکدیگر ، انشعاب ها و Spilt ها هر یک دارای شکل موج بازگشتی مشخصی هستند که از روی این شکل ها می توان محل قرار گرفتن هر کدام را تشخیص داد.

چند نمونه از تغییرات امپدانس که به طور معمول در کابل ها رخ می دهد و با استفاده از دستگاه TDR قابل مشاهده است :

• انتهای باز کابل
• اتصال کوتاه در انتهای کابل
• تطبیق امپدانس
• اتصالات کابل
• اتصال کوتاه
• وجود مقاومت موازی
• قعطی در کابل یا در هر فاز کابل
• وجود مقاومت سری
• اتصال T
• تغییر امپدانس ، مثبت
• تغییر امپدانس ، منفی

روش TDR معمولا قادر است تا محل خطاهای بین هادی و شیلد کابل و نیز خطاهای بین دو هادی کابل که مقاومت اتصال آنها کمتر از 200 اهم است را به خوبی تشخیص دهد ، مدار بارها در یک کابل ، از دیگر انواع خطاهایی است که این روش قادر به تشخیص محل وقوع آنهاست.

اکثر خطاهایی که بر روی یک کابل اتفاق می افتد، اغلب دارای مقاومتی در محدوه هزار یا میلیون اهم هستند و از این رو یکی از مهم ترین محدودیت های این روش ، عدم تشخیص محل وقوع این نوع خطاهاست ، در صورتی که بخواهیم این نوع از خطاها را با روش TDR تشخیص دهیم ، باید مقاومت خطا را تا حد قابل تشخیص برای دستگاه پایین آورده که سوزاندن محل خطا از طریق اعمال پالس های ولتاژی قوی به آن، یکی دیگر از روش ها است.