اپوکسی عایق الکتریکی 104
فصل ۱۰۴ ـ رزین اپوکسی عایق برق در کابل‌ها، سرکابل‌ها و مفصل‌های کابلی؛ کنترل میدان، رطوبت و دوام عایق
جهت مشاوره رایگان تماس بگیرید 09221696509
مقدمه
رزین اپوکسی عایق برق در کابل‌ها می‌تواند در برخی ساختارهای سرکابل و مفصل برای عایق‌کاری، تثبیت مکانیکی و محافظت در برابر عوامل محیطی استفاده شود. این نقاط از حساس‌ترین بخش‌های سیستم کابل‌کشی هستند؛ زیرا با تغییر ساختار لایه‌های عایقی، توزیع میدان الکتریکی نیز تغییر می‌کند.
در طول کابل، لایه‌های عایقی و نیمه‌هادی اطراف هادی قرار دارند. اما در محل پایان کابل یا اتصال دو بخش آن، هندسه ساختار تغییر می‌کند. به همین دلیل، کنترل میدان الکتریکی و جلوگیری از تمرکز تنش اهمیت زیادی دارد.
رزین اپوکسی می‌تواند بخشی از ساختار عایقی باشد، اما جایگزین طراحی کامل سرکابل یا مفصل نیست. عملکرد نهایی به هماهنگی میان کابل، هادی، شیلد، عایق اصلی، اتصالات، رزین و شرایط بهره‌برداری وابسته است.
برای خرید محصول کلیک کنید
۱. چرا انتهای کابل از نظر عایقی حساس است؟
در طول یک کابل، میدان الکتریکی تا حد زیادی توسط ساختار لایه‌های اطراف هادی کنترل می‌شود.
اما در محل پایان کابل، این ساختار تغییر می‌کند.
اگر میدان الکتریکی در این ناحیه به‌درستی کنترل نشود، امکان افزایش تنش در یک نقطه وجود دارد.
—
۲. سرکابل چیست؟
سرکابل مجموعه‌ای است که برای اتصال کابل به تجهیزات دیگر مانند تابلو، ترانسفورماتور، کلید یا سایر تجهیزات الکتریکی استفاده می‌شود.
در سرکابل، علاوه بر اتصال هادی، باید سیستم عایقی نیز به‌گونه‌ای طراحی شود که اختلاف پتانسیل در مسیر مناسب توزیع شود.
—
۳. مفصل کابل چه تفاوتی دارد؟
مفصل برای اتصال دو بخش کابل به یکدیگر ساخته می‌شود.
در این قسمت، دو انتهای کابل باید از نظر الکتریکی، مکانیکی و محیطی به یکدیگر متصل شوند.
به همین دلیل، طراحی مفصل معمولاً شامل چندین لایه و ماده مختلف است.
—
۴. نقش رزین اپوکسی عایق برق در مفصل کابل
در برخی مفصل‌های رزینی، فضای اطراف محل اتصال با ماده عایق پر می‌شود.
رزین پس از پخت می‌تواند یک ساختار جامد ایجاد کند.
این ساختار ممکن است به تثبیت مکانیکی و جلوگیری از نفوذ عوامل محیطی کمک کند. رزین اپوکسی عایق برق در کابل‌ها می‌تواند در برخی مفصل‌های رزینی برای ایجاد ساختار جامد عایقی به کار رود.
—
۵. رزین نباید اتصال هادی را بپوشاند
یکی از بدیهی‌ترین اما مهم‌ترین نکات این است که رزین عایق نباید محل تماس الکتریکی هادی‌ها را مختل کند.
ابتدا اتصال الکتریکی باید مطابق طراحی انجام شود و سپس بخش‌های مشخص‌شده برای عایق‌کاری رزینی اجرا شوند.
آغشته شدن محل تماس به رزین می‌تواند مقاومت اتصال را افزایش دهد.
—
۶. مقاومت اتصال و تولید حرارت
هر اتصال الکتریکی دارای مقداری مقاومت است.
اگر اتصال نامناسب باشد، مقاومت موضعی افزایش پیدا می‌کند.
افزایش مقاومت می‌تواند باعث تولید حرارت شود و در یک ساختار رزینی بسته، انتقال این حرارت اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.
—
۷. نقطه داغ در مفصل
اگر یک اتصال در محل مفصل بیش از حد گرم شود، دمای رزین اطراف آن نیز افزایش می‌یابد.
تکرار این وضعیت می‌تواند موجب سیکل حرارتی و تنش در ساختار عایقی شود.
بنابراین کنترل کیفیت اتصال هادی قبل از عایق‌کاری اهمیت زیادی دارد.
—
۸. کنترل میدان الکتریکی در سرکابل
در سرکابل، خروج لایه‌های مختلف کابل باعث تغییر توزیع میدان می‌شود.
اگر این تغییر ناگهانی باشد، میدان ممکن است در یک ناحیه متمرکز شود.
در طراحی سرکابل‌های ولتاژ متوسط و بالا، کنترل میدان یکی از موضوعات اساسی است. در طراحی سرکابل، استفاده از رزین اپوکسی عایق برق در کابل‌ها باید با سیستم کنترل میدان هماهنگ باشد.
—
۹. لبه‌های تیز
لبه‌های فلزی تیز می‌توانند باعث تمرکز میدان الکتریکی شوند.
در چنین شرایطی، حتی ماده عایق مناسب نیز ممکن است در معرض تنش بیشتری قرار گیرد.
به همین دلیل، هندسه فلز و نحوه پوشش آن باید در طراحی لحاظ شود.
—
۱۰. شعاع انحنای مناسب
افزایش شعاع انحنای لبه‌های حساس می‌تواند به کاهش تمرکز میدان کمک کند.
این موضوع در اطراف اتصالات و قطعات فلزی داخل سرکابل یا مفصل اهمیت ویژه دارد.
راهکار صحیح همیشه افزایش ضخامت رزین نیست؛ گاهی اصلاح هندسه مؤثرتر است.
—
۱۱. فاصله خزشی
در بخش‌هایی که سطح عایق در معرض محیط قرار دارد، فاصله خزشی اهمیت پیدا می‌کند.
رطوبت و آلودگی سطح می‌توانند مسیر عبور جریان نشتی را تغییر دهند.
بنابراین طول و شکل مسیر خزشی باید با شرایط طراحی هماهنگ باشد.
—
۱۲. فاصله هوایی
فاصله هوایی نیز از پارامترهای مهم طراحی عایقی است.
وجود یک فضای هوایی در محل نامناسب می‌تواند از نظر تخلیه الکتریکی حساس باشد.
در ساختارهای رزینی، پر شدن صحیح فضای موردنظر و جلوگیری از ایجاد حفره اهمیت زیادی دارد.
—
۱۳. حباب در سرکابل
حباب داخلی یکی از عیوبی است که ممکن است هنگام اختلاط یا ریخته‌گری رزین ایجاد شود.
اگر حباب در ناحیه کم‌تنش باشد، پیامد آن ممکن است متفاوت باشد.
اما حباب نزدیک هادی یا ناحیه تمرکز میدان می‌تواند اهمیت بسیار بیشتری پیدا کند.
—
۱۴. تخلیه جزئی در حباب
فضای گازی داخل یک حباب از نظر الکتریکی با رزین جامد تفاوت دارد.
در شرایط مناسب، این اختلاف می‌تواند زمینه ایجاد تخلیه جزئی را فراهم کند.
تداوم چنین پدیده‌ای ممکن است به مرور ساختار عایقی اطراف حفره را آسیب‌پذیر کند.
—
۱۵. تخلیه جزئی در فصل مشترک
PD فقط در حباب داخلی اتفاق نمی‌افتد.
فصل مشترک ضعیف میان رزین و عایق کابل، فلز یا ماده دیگر نیز می‌تواند در شرایط خاص محل فعالیت الکتریکی شود.
به همین دلیل، کیفیت چسبندگی و تماس بین مواد اهمیت دارد.
—
۱۶. آماده‌سازی سطح کابل
پیش از اعمال رزین، سطح باید از نظر آلودگی، رطوبت، چربی و مواد نامناسب بررسی شود.
وجود آلودگی می‌تواند چسبندگی را کاهش دهد.
در کاربردهای حساس، تمیزکاری باید با ماده و روش سازگار با عایق کابل انجام شود.
—
۱۷. رطوبت؛ دشمن پنهان عایق
رطوبت می‌تواند هم روی سطح و هم در برخی نقص‌های داخلی تجمع پیدا کند.
اگر سطح دارای آلودگی نیز باشد، احتمال جریان نشتی افزایش می‌یابد.
از طرف دیگر، ورود رطوبت به ترک یا فصل مشترک می‌تواند وضعیت عایقی را تغییر دهد. انتخاب رزین اپوکسی عایق برق در کابل‌ها بدون بررسی شرایط رطوبتی محیط، کافی نیست.
—
۱۸. اهمیت نقطه شبنم
اگر سطح کابل یا قطعه فلزی سردتر از نقطه شبنم محیط باشد، ممکن است میعان روی آن ایجاد شود.
اعمال رزین روی سطحی که دارای رطوبت پنهان است می‌تواند کیفیت اتصال را کاهش دهد.
بنابراین شرایط محیطی هنگام اجرا باید کنترل شود.
—
۱۹. آب‌بندی
یکی از مزایای بالقوه ساختار رزینی، ایجاد یک مانع جامد در برابر عوامل محیطی است.
اما آب‌بندی واقعی به هندسه، چسبندگی، ترک‌خوردگی و کیفیت اجرای کل سیستم وابسته است.
صرفاً پوشاندن یک محل با رزین، تضمین آب‌بندی دائمی نیست.
—
۲۰. تفاوت آب‌بندی با عایق‌کاری
عایق‌کاری برای جلوگیری از عبور ناخواسته جریان و تحمل تنش الکتریکی انجام می‌شود.
آب‌بندی بیشتر با هدف جلوگیری از ورود آب و آلودگی انجام می‌شود.
یک ماده می‌تواند از نظر الکتریکی عایق باشد ولی از نظر آب‌بندی یا دوام محیطی نیازمند بررسی بیشتری باشد.
—
۲۱. سازگاری رزین با عایق کابل
کابل ممکن است دارای پلیمرها و لایه‌های مختلف باشد.
رزین مورد استفاده باید با این مواد از نظر شیمیایی و حرارتی سازگار باشد.
تماس یک رزین با یک پلیمر به‌طور خودکار به معنی سازگاری بلندمدت آن دو نیست. سازگاری شیمیایی و حرارتی، یکی از معیارهای انتخاب رزین اپوکسی عایق برق در کابل‌ها است.
—
۲۲. کابل‌های مسی
مس یکی از هادی‌های رایج در کابل‌های قدرت است.
سطح مس، تمیزی، اکسیدشدگی و وضعیت اتصال آن می‌تواند بر کیفیت ساختار نهایی اثر بگذارد.
پیش از اجرای رزین باید محل اتصال طبق فرآیند فنی مربوط آماده شود.
—
۲۳. کابل‌های آلومینیومی
آلومینیوم نیز در بسیاری از کابل‌ها استفاده می‌شود.
اما رفتار سطحی آن با مس یکسان نیست.
بنابراین روش آماده‌سازی و اتصال باید مطابق مشخصات هادی و دستورالعمل سازنده انجام شود.
—
۲۴. تنش مکانیکی کابل
کابل فقط تحت تنش الکتریکی نیست.
وزن کابل، خم‌شدن، کشش، ارتعاش و حرکت تجهیزات می‌تواند به محل سرکابل یا مفصل نیرو وارد کند.
رزین سخت ممکن است در برابر برخی نیروها عملکرد خوبی داشته باشد، اما در محل‌های دارای حرکت مداوم باید سازگاری مکانیکی بررسی شود.
—
۲۵. انعطاف‌پذیری
یکی از نکات مهم در انتخاب ماده برای اطراف کابل، میزان حرکت مورد انتظار است.
اگر کابل مرتباً خم شود، ماده‌ای که برای یک قطعه ثابت مناسب است ممکن است برای همان شرایط مناسب نباشد.
بنابراین سختی و انعطاف‌پذیری رزین باید با کاربرد هماهنگ شود.
برای خرید محصول کلیک کنید
۲۶. انبساط حرارتی کابل
در هنگام عبور جریان، دمای هادی افزایش می‌یابد.
هادی و مواد اطراف آن در اثر افزایش دما منبسط می‌شوند.
تفاوت ضریب انبساط رزین، فلز و عایق کابل می‌تواند در سیکل‌های متعدد باعث ایجاد تنش شود.
—
۲۷. سیکل‌های حرارتی
کابل ممکن است در طول روز و فصل‌های مختلف تحت بارهای متفاوت قرار گیرد.
در نتیجه دمای آن دائماً ثابت نیست.
تکرار انبساط و انقباض می‌تواند در طول زمان بر فصل مشترک‌ها اثر بگذارد.
—
۲۸. گرمای هادی
حرارت تولیدشده در هادی باید بتواند به محیط منتقل شود.
رزین نباید بدون بررسی حرارتی به صورت یک لایه ضخیم و کاملاً محصورکننده در نظر گرفته شود.
ضخامت، رسانندگی حرارتی و هندسه اطراف هادی در مدیریت حرارت اهمیت دارند.
—
۲۹. ضخامت رزین
ضخامت عایق باید بر اساس طراحی تعیین شود.
کم بودن ضخامت ممکن است استقامت عایقی مورد نیاز را تأمین نکند.
افزایش بی‌دلیل ضخامت نیز ممکن است مشکلاتی مانند گرمای پخت، انتقال حرارت، جمع‌شدگی و تنش داخلی ایجاد کند.
—
۳۰. جمع‌شدگی هنگام پخت
رزین اپوکسی در فرآیند پخت دچار تغییرات فیزیکی و شیمیایی می‌شود.
در صورت ایجاد تنش داخلی، این تغییرات می‌توانند به فصل مشترک‌های حساس منتقل شوند.
در قطعات بزرگ، کنترل فرآیند پخت اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.
—
۳۱. گرمای واکنش رزین
رزین‌های واکنش‌پذیر هنگام پخت گرما آزاد می‌کنند.
اگر حجم رزین زیاد باشد، دفع این گرما ممکن است دشوارتر شود.
در نتیجه، شرایط پخت باید برای حجم و هندسه واقعی قطعه کنترل شود.
—
۳۲. پخت ناقص
اگر رزین به اندازه کافی پخت نشود، خواص نهایی آن ممکن است با طراحی اولیه متفاوت باشد.
چسبندگی، استحکام مکانیکی و برخی خواص الکتریکی می‌توانند تحت تأثیر قرار گیرند.
پخت باید مطابق دستورالعمل فنی محصول انجام شود.
—
۳۳. نسبت اختلاط
در سیستم‌های دوجزئی، نسبت رزین و هاردنر باید مطابق فرمولاسیون تعیین‌شده باشد.
کم یا زیاد کردن یکی از اجزا برای سریع‌تر شدن پخت یا تغییر ویسکوزیته می‌تواند نتیجه نامطلوب داشته باشد.
برای رزین‌های مشخص، نسبت اختلاط باید از مستندات فنی همان محصول گرفته شود.
—
۳۴. کنترل حباب هنگام اختلاط
اختلاط شدید می‌تواند هوا را وارد رزین کند.
از طرف دیگر، اختلاط ناکافی ممکن است باعث یکنواخت نبودن اجزا شود.
بنابراین سرعت، زمان و روش اختلاط باید کنترل شوند.
—
۳۵. حباب‌زدایی
بسته به فرمولاسیون و فرآیند، می‌توان از روش‌های مناسب حباب‌زدایی استفاده کرد.
خلأ یکی از روش‌های شناخته‌شده است، اما شرایط آن باید متناسب با رزین باشد.
استفاده نادرست از خلأ نیز می‌تواند باعث کف کردن یا خروج ناگهانی مواد شود.
—
۳۶. ترتیب اجرای لایه‌ها
در ساختارهای چندلایه، ترتیب اجرای مواد اهمیت دارد.
هر لایه باید در شرایطی اجرا شود که چسبندگی مناسب با لایه بعدی ایجاد شود.
آلودگی یا فاصله نامناسب میان مراحل می‌تواند یک فصل مشترک ضعیف ایجاد کند.
—
۳۷. شیلد و لایه نیمه‌هادی
در بسیاری از کابل‌های قدرت، لایه‌های نیمه‌هادی و شیلد بخشی از سیستم کنترل میدان هستند.
رزین عایق نمی‌تواند بدون طراحی مناسب جایگزین این اجزا شود.
هر تغییری در ساختار کابل باید با در نظر گرفتن کل سیستم میدان انجام شود. رزین اپوکسی عایق برق در کابل‌ها نباید جایگزین لایه‌های نیمه‌هادی و شیلد طراحی‌شده شود.
—
۳۸. کنترل میدان در محل قطع شیلد
محل پایان شیلد از نقاط حساس کابل است.
اگر میدان در این محل کنترل نشود، تنش الکتریکی می‌تواند در یک ناحیه متمرکز شود.
به همین دلیل، طراحی سرکابل معمولاً شامل روش‌های خاصی برای کنترل تدریجی میدان است.
—
۳۹. استرس کنترل
در برخی ساختارهای کابل، از اجزای کنترل میدان یا استرس استفاده می‌شود.
هدف این اجزا کاهش تمرکز میدان و ایجاد توزیع مناسب‌تر تنش الکتریکی است.
رزین می‌تواند بخشی از این ساختار باشد، اما نباید بدون طراحی مهندسی به عنوان جایگزین سیستم کنترل استرس در نظر گرفته شود.
—
۴۰. آزمون پس از اجرای سرکابل
پس از نصب، بسته به نوع سیستم و الزامات پروژه، می‌توان آزمون‌های مناسب الکتریکی و فیزیکی را انجام داد.
هدف این آزمون‌ها بررسی کیفیت اتصال، وضعیت عایق و عملکرد سیستم است.
نوع و سطح آزمون باید بر اساس مشخصات کابل و استاندارد مربوط تعیین شود.
—
۴۱. مقاومت عایقی
اندازه‌گیری مقاومت عایقی می‌تواند اطلاعات مفیدی درباره وضعیت کلی عایق ارائه کند.
کاهش غیرعادی مقاومت ممکن است با رطوبت، آلودگی یا نقص عایقی ارتباط داشته باشد.
با این حال، این آزمون همه عیوب داخلی را آشکار نمی‌کند.
—
۴۲. آزمون ولتاژ تحمل
آزمون ولتاژ تحمل می‌تواند برای ارزیابی مقاومت سیستم در برابر یک سطح مشخص تنش الکتریکی استفاده شود.
شرایط آزمون باید دقیقاً ثبت شوند.
نتیجه این آزمون را نباید با ولتاژ کاری دائمی کابل یکی دانست.
—
۴۳. آزمون تخلیه جزئی
در کابل‌ها و متعلقات ولتاژ متوسط و بالا، PD می‌تواند یک شاخص مهم برای برخی عیوب داخلی یا بین‌سطحی باشد.
تفسیر آن باید با توجه به نویز، ساختار کابل و محل احتمالی تخلیه انجام شود.
—
۴۴. آزمون حرارتی
در صورت امکان، بررسی دمای سرکابل و مفصل تحت بار می‌تواند برای شناسایی اتصالات غیرعادی یا نقاط داغ مفید باشد.
تصویربرداری حرارتی در این زمینه می‌تواند یک ابزار تشخیصی مناسب باشد.
—
۴۵. بازرسی چشمی پس از نصب
تغییر رنگ، ترک، تورم، جداشدگی یا آسیب مکانیکی باید ثبت شود.
همچنین وضعیت آب‌بندی و محل ورود کابل باید بررسی شود.
یک عکس اولیه می‌تواند مرجع بسیار خوبی برای بازدیدهای آینده باشد.
—
۴۶. نقش شرایط محیطی
سرکابل ممکن است در فضای داخلی، فضای باز، محیط مرطوب، محیط صنعتی یا مناطق آلوده نصب شود.
این شرایط بر انتخاب مواد و طراحی نهایی اثر دارند.
ماده‌ای که در محیط خشک عملکرد مناسبی دارد، الزاماً بدون آزمون برای شرایط شدید محیطی مناسب نیست.
—
۴۷. آلودگی و جریان نشتی
در فضای باز، گردوغبار و نمک می‌توانند روی سطح تجمع کنند.
در حضور رطوبت، این آلودگی‌ها ممکن است رسانایی سطحی را افزایش دهند.
این وضعیت می‌تواند جریان نشتی و در شرایط خاص قوس خشک سطحی را افزایش دهد.
—
۴۸. تعمیر سرکابل رزینی
اگر رزین دچار ترک یا آسیب شود، نخست باید علت آن مشخص شود.
تعمیر بدون بررسی دلیل ایجاد آسیب ممکن است فقط ظاهر قطعه را اصلاح کند.
برای تعمیرات حساس باید سازگاری ماده ترمیمی، چسبندگی، پخت و آزمون نهایی بررسی شود.
—
۴۹. رزین اپوکسی پادنار 8119 در کاربردهای کابلی
بر اساس داده‌های فنی ارائه‌شده، نمونه ۱ میلی‌متری رزین اپوکسی عایق برق پادنار 8119 در شرایط خشک دارای ولتاژ شکست اعلام‌شده ۲۱٬۰۰۰ ولت و در شرایط مرطوب ۱۴٬۰۰۰ ولت بوده است.
ولتاژ تحمل یک‌دقیقه‌ای نیز برای نمونه مورد آزمون، در شرایط خشک ۳٬۵۰۰ ولت و در شرایط مرطوب ۲٬۵۰۰ ولت اعلام شده است.
این اعداد مربوط به نمونه و شرایط آزمون مشخص هستند و نباید مستقیماً به عنوان ولتاژ کاری یک کابل، سرکابل یا مفصل در نظر گرفته شوند.
برای استفاده از 8119 در یک ساختار کابلی باید سازگاری آن با عایق کابل، روش اجرا، ضخامت، کنترل میدان، شرایط پخت، رفتار حرارتی، رطوبت و الزامات آزمون کل مجموعه بررسی شود. رزین اپوکسی عایق برق در کابل‌ها باید از نظر خواص الکتریکی و سازگاری با ساختار کابل بررسی شود.
—
۵۰. جمع‌بندی
سرکابل و مفصل کابل از حساس‌ترین قسمت‌های یک سیستم کابل‌کشی هستند؛ زیرا در این نقاط هندسه، میدان الکتریکی، اتصال مکانیکی، انتقال حرارت و حفاظت محیطی هم‌زمان با یکدیگر مطرح می‌شوند.
رزین اپوکسی می‌تواند در ساختارهای مناسب برای ایجاد عایق جامد، تثبیت مکانیکی و حفاظت محیطی مفید باشد، اما کیفیت نهایی فقط به نوع رزین وابسته نیست.
حباب، حفره، پخت ناقص، چسبندگی ضعیف، لبه‌های تیز، کنترل نامناسب میدان، رطوبت، گرمای اتصال و تنش مکانیکی می‌توانند عملکرد نهایی را تحت تأثیر قرار دهند.
در مورد پادنار 8119 نیز نتایج اعلام‌شده برای نمونه ۱ میلی‌متری، یعنی ولتاژ شکست ۲۱ کیلوولت در حالت خشک و ۱۴ کیلوولت در حالت مرطوب، اطلاعات ارزشمندی درباره نمونه آزمون فراهم می‌کنند؛ اما برای تعیین ظرفیت یک سرکابل یا مفصل کامل کافی نیستند.
در عایق‌کاری کابلی، رزین تنها یک ماده نیست؛ بخشی از یک سیستم عایقی است که باید با کابل، هادی، شیلد، کنترل میدان، هندسه، حرارت و شرایط محیطی هماهنگ شود.
۰ دیدگاه