دستگاه‌های تست کننده‌ (تستر) کابل

تستر کابل

وسيله‌ای الکترونيکی است برای مطمئن شدن از سلامت اتصالات الکتريکی در يک کابل تا بتوان از رسانایی بين دو نقطه و برقراری جریان الکتریکی در کابل اطمينان حاصل کرد. تستر یا تست کننده‌ی کابل به طور خلاصه وسيله‌ای است برای تست کردن قدرت و صحت اتصال انواع کابل برق.

تسترهای کابل اقسام مختلفی دارند. بعضی قادر به تست انواع گوناگونی از سيم و کابل هستند. کار يک تستر کابل ساده اطمینان حاصل کردن از صحت رشته‌های سيم در درون هادی است. اما تسترهای پيشرفته تر قابليت اندازه‌گیری ويژگی‌های انتقال سيگنال، مانند مقاومت، تضعيف سيگنال و نويز را هم دارا هستند.

تستر کابل ميتواند تشخیص دهد : يک کابل به درستی نصب شده، اتصالات آن درست برقرار شده است و قدرت و کيفيت ارتباطات برقرار شده بين مبدا و مقصد چگونه است.

يکی از کاربردهای آن در تست اتصالات کامپيوتر است و از نمونه‌های دیگر ميتوان اطمینان از سلامت دو سيم در کابل آنتن يا چندين هزار سيم در سيستم هواپيما را نام برد. این تست در صنعت های مختلف کاربرد دارد. از جمله مزایای استفاده از تستر کابل، کاهش هزینه‌ی تعمیرات و کنترل یک سیستم جدید است.

کابل‌ها بخش مهمی از زيرساخت های الکتريکی هستند و می‌بایست تحت چند تست مختلف قرار گيرند و چندين استاندارد نیز برای آن‌ها محيا است که به ولتاژ نامی کابل بستگی دارد.

استانداردهای بين‌المللی برای تست کابل های mv و hv وجود دارد.

کاربرد تست در ولتاژ های پایين تایيد برقراری اتصال است و در ولتاژ های بالا پيدا کردن نقص عايق‌ها است. به دو روش دستی و اتوماتيک انجام می‌شود.

انواع تست کابل

تست کابل را ميتوان به دو دسته‌ی اصلی‌ تقسيم کرد:

1) تست ولتاژ پايین:

تست ولتاژ پایین تستی الکتريکی است که در ولتاژ ac 33 ولت و DC 70 ولت صورت مي‌گيرد و قصد از آن اطمینان از برقراری اتصالات و عبور درست جریان است. که خود دو نوع دارد:

تست مدار باز (open test) و تست اتصال کوتاه (short test)

تست مدار باز(open test) – اين تست که به آن تست اتصال و يا پیوستگی نيز گفته مي‌شود، تستی است که اتصال بین دو نقطه و یا يک نقطه و شبکه را تايید مي‌کند.

نحوه‌ی انجام تست مدار باز:

ژنراتور تعبیه شده در دستگاه تستر جريان و ولتاژی برنامه ريزی شده، در کابل فراهم مي‌کند. اگر مقاومت اندازه‌گيری شده از آستانه‌ی مقاومت کابل کمتر باشد، کابل مورد تایيد قرار مي‌گيرد و در غير اين صورت مردود مي‌شود. نام این تست به مدار باز بودن کابل در صورت مردودی اشاره دارد.

تست اتصال کوتاه -(short test)

معمولاً به دنبال تست مدار باز، تست اتصال کوتاه انجام مي‌شود تا از عدم وجود جريان ناخواسته اطمينان حاصل شود.

اين تست مي‌تواند يک اتصال کوتاه کامل و يا اگر مقاومت بيشتر از آستانه‌ی تعريف شده باشد را تشخیص دهد. اين تست قبل از تست‌های فشار قوی انجام مي‌شود تا از آسیب دیدن کابل در تست اتصال کوتاه جلوگيری شود. انجام اين تست خطر آرک را در تست‌های فشار قوی کاهش مي‌دهد. نام تست به اتصال کوتاه بودن کابل در صورت مردودی اشاره دارد.

) تست ولتاژ بالا:

تست ولتاژ بالا خود چند نوع دارد:

1) تست عايق (مقاومت عايقی، تست hvdc)

تستی است که نشان دهنده‌ی مقاومت عایقی بين دو نقطه از کابل است. اين تست معمولا با ولتاژ دی سی فشار قوی انجام مي‌شود چرا که مقاومت عايقی وابسته به دو قطبی بودن ولتاژ نيست.

در هنگام تست، سيستم برای بروز آرک مانيتور مي‌شود و در صورت مشاهده‌ی آرک تست متوقف مي‌شود.

در صورت عدم بروز آرک، جريان در بازه‌های مساوی زمانی اندازه‌گيری شده و ميانگين آن محاسبه مي‌شود. مقاومت عايقی کابل با استفاده از جريان اندازه‌گيری شده و ولتاژ داده شده محاسبه مي‌شود.

نحوه‌ی انجام تست مقاومت عایقی (IR):

تست مقاومت عايقی به سوال”آيا اين عايق مقاومت کافی را دارد؟” پاسخ مي‌دهد. تست ولتاژ اعمال مي‌کند و جريان را اندازه مي‌گيرد. و بعد از روی قانون اهم مقدار مقاومت را اندازه می‌گیرد.

2) تست استقامت الکتريکی يا تست hvac

با وجود مقاومت عايقی بالای یک کابل، ممکن است قدرت الکتريکی کابل محدود باشد. برای اندازه‌گيری قدرت الکتریکی، تستی ديگر با ولتاژ متناوب فشار قوی انجام مي‌شود.

تست استقامت الکتريکی در واقع استقامت دي‌الکتريک را به ما نشان مي‌دهد. اين تست نشان مي‌دهد که در صورت آرک زدن بين دو نقطه با ولتاژی مشخص شکست دی‌ا‌لکتريکی رخ مي‌دهد يا خير.

گرچه مقدار مقاومت عايقی مي‌تواند بالا باشد استقامت الکتريکی مقداری محدود دارد و معمولاً وابسته به ويژگی‌های هندسی کابل است.

نحوه‌ی انجام تست استقامت الکتریکی یا دی‌الکتریک(DW) –

تست تحمل دي‌الکتريک، به سوال “آيا اين کابل مي‌تواند ولتاژ خواسته شده را در مدت زمان خواسته شده تحمل کند؟” پاسخ می‌دهد. اين تست، ولتاژ معینی را برای مدت زمانی معین اعمال مي‌کند و منتظر عبور جريان مي‌ماند. در حالت ايده‌آل جريانی از کابل عبور نمی‌کند و کابل سالم مي‌ماند.

3) تست اتصال کوتاه hipot پتانسيل بالا و يا ولتاژ بالا

عمل برعکس تست اتصال (continuity test) در ولتاژ بالا است. يعنی عايق مناسب را امتحان مي‌کند. اين تست چک مي‌کند که هيچ جريانی بين دو نقطه که نبايد جريان داشته باشند، نباشد.

در اين تست دو هادی دارای عايق را در نظر گرفته و ولتاژ فشار قوی به آن‌ها اعمال مي‌کنيم. اگر جريان عبوری از حد استاندارد بيشتر شود به معنای نقص عايق در هادی است.

4) تست شکست دي‌الکتريک

تست شکست دی‌الکتریک به سؤال “چه ولتاژی لازم است تا باعث شکست عايق ‌شود؟” پاسخ مي‌دهد. این تست ولتاژ اعمال شده را افزايش مي‌دهد تا وقتی که جريان افزايش يابد. اين روش بالاترين ولتاژی که کابل قادر به تحمل آن است پيدا مي‌کند. ولی بعد از اين تست معمولاً نمي‌توان دوباره از کابل استفاده کرد.

انواع دیگری از تست که روی کابل ها انجام می‌شود:

تست عملکرد

نوعی تست شبيه سازی الکتريکی است. معمولاً برای تجهيزات کامل شده قبل از مرحله‌ی نصب نهایی اجرا مي‌شود.

اين تست شرايط کاری واقعی را برای تجهيزات و کابل‌ها شبيه‌سازی مي‌کند، و عمليات سويیچينگ که تنها پس از نصب اجرا مي‌شوند را انجام مي‌دهد. اندازه‌ی ولتاژها و جريان‌ها، برنامه ريزی شده و عمل سويچينگ دقيقاً مطابق با آن چه در شرايط کار حقيقی رخ مي‌دهد، مي‌باشد.

دستورات تغيير شرايط تست، برنامه‌ريزی شده و به سيستم داده مي‌شود. و در آخر کيفيت و زمانبندی کابل‌ها تحت تست بررسی و گزارش مي‌شود.

تست تانژانت دلتا

تانژانت دلتا یا ضریب تلفات:

نقطه ی مقابل ضریب کیفیت است و مقدار آن برابر است با تانژانت زاویه‌ی بین بردار امپدانس خازن و محور منفی نمودار امپدانس(راکاتنس) است.

به دست آوردن تلفات تانژانت به طور مستقیم مقدار تلفات دی‌الکتریک را به ما نشان می‌دهد.

شکل ارتباط بین تانژانت دلتا و وضعیت و استقامت کابل را نشان می‌دهد

اندازگيری تانژانت دلتا(tan δ )  یا ضريب اتلاف-

روشی برای ارزيابی وضعيت کلی يک کابل است و می‌تواند اطلاعات خوبی از وضعيت عايق و فرسودگی آن به ما دهد.

با استفاده از اين تست ميتوان فهميد :

1) چه بخش‌هایی از کابل‌های پلی‌اتیلن با اتصال عرضی یا اکس‌ال‌پی‌ئی (XLPE) دچار آسيب و شاخه زدن الکتريکی(water treeing)  شده‌اند. گاهی وقتی جریان الکتریسیته روی اجسام نارسانا تخلیه شود، به صورت شاخه شاخه و یا به اصطلاح اشکال لیچنبرگ مسیر خود را طی می‌کند. شکل، شاخه زدن الکتریکی در سطح عایق را نشان می‌دهد.

2)  اگر کابل‌های دارای عایق کاغذ الکتريکی به علت خشک ماندن دچار عیب شده‌اند

3) اگر کابل‌های دارای عایق کاغذ الکتریکی به علت رطوبت خاصیت عایقی خود را تا حدی از دست بدهند.

4) رطوبت در ديگر تجهيزات.

5) احتمال رخ دادن تخليه‌ی جزئی.

اندازه گیری مقاومت اهمی(خطی) کابل

از معيارهای انتخاب کابل داشتن مقاومت اهمی مناسب است تا بتواند جريان مورد نظر را بدون مشکل انتقال دهد. اگر مقاومت عبوری بيشتر از حد مجاز باشد، عبور جريان باعث ايجاد حرارت زياد مي‌شود و توان اتلافی بالا مي‌رود.

اندازه‌گیری مقاومت عایقی با دستگاه ميگر

اين دستگاه کوچک و قابل حمل است و با استفاده از آن ميتوان به طور مستقيم مقاومت عايقی را به اهم و مگااهم اندازه گرفت. در عايق‌های قابل قبول مقاومت عايقی در رنج چند مگا اهم است.

اين دستگاه مانند يک اهم متر طراحی شده با اين فرق که مقاومت را در رنج بالاتر را اندازه مي‌گيرد. يک ژنراتر جريان دی سی در آن تعبيه شده است. سيم‌پيچ ولتاژ و جريان در درون اهم‌متر گذاشته شده است و قابليت خواندن مقاومت را مستقل از ولتاژ اعمالی ممکن مي‌سازد. که به دلیل عدم اعمال ولتاژ از تخریب کابل در هنگام تست جلوگیری می‌شود.

شکل نحوه‌ی اندازه گیری مقاومت عایقی با این دستگاه را نشان می‌دهد.

انواع تست های مقاومت عايقی با دستگاه میگر:

تست  لحظه‌ای(Short-Time or Spot-Reading Test) ،

تست بازه‌ای (Time-Resistance Method)

• تست لحظه‌ای: در اين روش دستگاه ميگر را به عايق وصل مي‌کنيم و برای مدت زمانی کوتاه (60 ) ثانيه تست را اجرا مي‌کنيم. در اين روش مقاومت را در لحظه‌ای خاص از نمودار بدست می‌آوریم (مقاومت رو به افزايش است). اگر مقدار ظرفيت خازنی کابل کم باشد، انجام اين تست کفايت مي‌کند. اما در اکثر موارد اين تست به تنهایی نمي‌تواند نتيجه‌‌ی دقيقی برای ما فراهم کند.
• تست بازه‌ای: اين روش مستقل از تغیيرات دما است و به پديده‌ی جذب جريان دی الکتريک (absorption current) در عایق سالم در مقایسه با عایق مرطوب يا ناخالص وابسته است. در زمان‌های مختلف مقاومت را اندازه گرفته و مقايسه مي‌کنيم. در يک عايق سالم با گذشت زمان مقدار مقاومت افزايش مي‌يابد.که علت آن جریان جذبی است. اگر عايق مشکل داشته باشد پديده‌ی جذب جريان ديده نمي‌شود و جريان نشتی بزرگتری به جای آن ظاهر مي‌شود.