مقدمه :

در محیط‌هایی که با ولتاژ بالا سروکار دارند تست ایزولاسیون بین کابل ها از اهمیت بالایی برخوردار است.آزمایش ایزولاسیون بین کابل ها تضمین می کند که عایق بین کابل ها می تواند در برابر ولتاژ بالا اعمال شده مقاومت کند . در این مقاله ، به روش دقیق و جنبه‌های فنی مورد نیاز برای انجام آزمایش ولتاژ بالا با ایزوله بالا و همچنین روش های انجام این تست و موارد کاربرد آن را توضیح خواهیم داد .

اهمیت تست ولتاژ بالا :

آزمایش جداسازی ولتاژ بالا به چند دلیل ضروری است :

ایمنی : یکی از دلایل اولیه برای انجام تست جداسازی ولتاژ بالا ، اطمینان از ایمنی پرسنل ، تجهیزات و محیط اطراف است . در سیستم های الکتریکی ، به ویژه آنهایی که با ولتاژ بالا کار می کنند ، خطر برق گرفتگی و خطرات آتش سوزی قابل توجه است . جداسازی مناسب بین کابل ها از جریان جریان بین آنها جلوگیری می کند و احتمال تماس تصادفی و آسیب احتمالی پرسنل را کاهش می دهد .

علاوه بر ملاحظات ایمنی ، آزمایش جداسازی ولتاژ بالا به قابلیت اطمینان و عملکرد کلی سیستم های الکتریکی کمک می کند . کابل های ایزوله شده به درستی به حفظ یکپارچگی سیگنال و جلوگیری از تداخل الکترومغناطیسی ناخواسته (EMI) یا تداخل بین هادی ها کمک می کنند . در کاربردهایی که کنترل دقیق یا انتقال سیگنال های الکتریکی بسیار مهم است ، مانند مراکز داده ، شبکه های مخابراتی یا سیستم های اتوماسیون صنعتی ، حفظ ایزوله بین کابل ها برای عملکرد بهینه ضروری است .

تست جداسازی هرگونه ضعف یا نقص احتمالی در عایق را که می تواند قابلیت اطمینان سیستم را در طول زمان به خطر بیندازد ، شناسایی می کند . با شناسایی و پرداختن به این مسائل در مراحل اولیه ، می توان تلاش های تعمیر و نگهداری را در اولویت قرار داد و خطر خرابی های غیرمنتظره و خرابی های پرهزینه را به حداقل رساند.

بسیاری از استانداردهای نظارتی و دستورالعمل‌های صنعتی ، انجام آزمایش‌های جداسازی ولتاژ بالا را برای اطمینان از انطباق با الزامات ایمنی و عملکرد الزامی می‌کنند . رعایت این استانداردها نه تنها نشان دهنده تعهد به ایمنی است ، بلکه به سازمان ها کمک می کند تا از مسئولیت های قانونی و مجازات های نظارتی اجتناب کنند .

با انجام تست های جداسازی بر اساس استانداردهای شناخته شده مانند مواردی که توسط کمیسیون بین المللی الکتروتکنیک (IEC) و موسسه مهندسین برق و الکترونیک (IEEE) تعیین شده است، سازمان ها می توانند اطمینان حاصل کنند که سیستم های الکتریکی آنها حداقل آستانه ایمنی و عملکرد تعیین شده را برآورده می کند یا از آن فراتر می رود . توسط مقامات نظارتی انطباق با این استانداردها همچنین باعث ایجاد اعتماد و اطمینان در بین ذینفعان از جمله مشتریان ، تنظیم کننده ها و ارائه دهندگان بیمه می شود .

برخی موارد کاربرد این تست :

تست های ولتاژ بالا در کاربردهای مختلف در صنایعی که سیستم های الکتریکی در ولتاژ بالا کار می کنند استفاده می شود . برخی از مناطق متداول که در آن از تست های ولتاژ بالا استفاده می شود عبارتند از :

• سیستم های توزیع برق: آزمایش جداسازی در سیستم های توزیع برق برای اطمینان از یکپارچگی عایق بین هادی ها ، ترانسفورماتورها و سایر اجزای الکتریکی بسیار مهم است . این به جلوگیری از خطاهای الکتریکی ، خرابی ها و خطرات احتمالی کمک می کند . یکی از خطراتی که ممکن است رخ دهد شکست عایق بین کابل ها و آتش سوزی و این امر موجب خسارت های مالی و جانی میشود .

• سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر: در سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر مانند توربین‌های بادی و نیروگاه‌های خورشیدی ، آزمایش جداسازی برای اطمینان از ایمنی اجزای ولتاژ بالا مانند اینورترها ، ترانسفورماتورها و کابل‌ها ضروری است .

• شبکه های مخابراتی : شبکه های مخابراتی برای تامین برق و انتقال سیگنال به تجهیزات ولتاژ بالا متکی هستند . تست جداسازی برای محافظت در برابر خطاهای الکتریکی و اطمینان از خدمات ارتباطی بدون وقفه انجام می شود.

برخی تجهیزات مورد نیاز در تست :

منبع تغذیه ولتاژ بالا : این تجهیزات اولیه ای است که برای تولید ولتاژ بالا برای آزمایش جداسازی استفاده می شود . منابع تغذیه ولتاژ بالا بسته به نیاز آزمایش در انواع مختلفی از جمله واحدهای ترکیبی AC، DC و AC/DC وجود دارند. این منابع تغذیه باید قابلیت ارائه ولتاژ آزمایشی مورد نیاز را با دقت و پایداری بالا داشته باشند .

تستر هیپوت (تستر قدرت دی الکتریک) : این دستگاه که به عنوان تستر هیپوت نیز شناخته می شود ، ولتاژ بالایی را به عایق مورد آزمایش اعمال می کند و جریان نشتی را اندازه گیری می کند . برای ارزیابی استحکام دی الکتریک عایق و تعیین اینکه آیا می تواند ولتاژ تست مشخص شده را بدون خرابی تحمل کند یا خیر استفاده می شود . تسترهای Hipot در پیکربندی‌های مختلف از جمله سیستم‌های دستی ، رومیزی و خودکار برای تست‌های با حجم بالا در دسترس هستند .

تستر مقاومت عایق : تست کننده های مقاومت عایق مقاومت مواد عایق را برای ارزیابی وضعیت آنها اندازه گیری می کنند . این تسترها یک ولتاژ DC به عایق اعمال می کنند و جریان حاصل را اندازه گیری می کنند . مقاومت عایق بالا نشان دهنده یکپارچگی عایق خوب است ، در حالی که مقاومت کم ممکن است وجود رطوبت یا تخریب عایق را نشان دهد .

پروسه فنی انجام این تست :

به طور معمول تست ولتاژ بالا با ولتاژ سینوسی در 50 هرتز یا 60 هرتز انجام می شود. مگر اینکه  مدارحاوی خازن هایی است که آزمایش ممکن است با ولتاژ  dc انجام شود. که این ولتاژ برابر با مقدار پیک مشخص شده در ولتاژ ac است.اگر این تست را با ولتاژ dc انجام می دهید باید تست را هم برای پلاریته مثبت و هم منفی انجام دهید . برخی از مقادیر معمول برای ایمنی کار دمای محیط بین 15 تا 35 درجه سانتیگراد رطوبت نسبی بین45 تا 75 درصد و فشار هوا بین 860 تا 1060 اسب بخار است .

کابل های برق را شناسایی کرده و مطمئن شوید کابل ها به هیچ منبعی وصل نباشند . تجهیزات لازم  مانند ژنراتور ولتاژ بالا ، تستر مقاومت عایق (مگاهم متر) ، دستگاه های اندازه گیری ولتاژ ،PPE را فراهم کنید . ولتاژ مورد نطر را انتخواب کنید این ولتاژ باید از حداکثر ولتاژ مورد پیش بینی کمی بالاتر باشد .

همچنین مطمئن شوید مکانی که در آن در حال انجام آزمایش هستید ایمن است . در زمان انجام این آزمایش تمامی پرسنل باید دستکش عایق ، عینک ایمنی ، لباس محافظ پوشیده باشند.همچنین بررسی کنید که همه تجهیزات در شرایط کار خوب و به طور مناسب زمین شده باشند . ژنراتور ولتاژ بالا یا ترانسفورماتور آزمایشی را به کابل های تحت آزمایش وصل کنید . ژنراتور یا ترانسفورماتور را با توجه به پارامترهای آزمایش پیکربندی کنید: سطح ولتاژ ، مدت زمان ، میزان افزایش سرعت . تست کننده مقاومت عایق را برای اندازه گیری مقاومت عایق تنظیم کنید . به تدریج ولتاژ روی کابل ها را را تا سطح مورد نظر افزایش دهید . اطمینان حاصل کنید که نرخ افزایش ولتاژ کنترل شده است تا از فشار ناگهانی روی عایق جلوگیری شود . سطوح ولتاژ و جریان را به طور مداوم در طول آزمایش کنترل کنید .

نتیجه گیری :

تست جداسازی ولتاژ بالا یک جنبه حیاتی در مهندسی برق است که ایمنی و قابلیت اطمینان سیستم های الکتریکی را در صنایع مختلف تضمین می کند . پیشرفت‌های اخیر در روش‌ها و تجهیزات تست،  کارایی و دقت تست جداسازی را افزایش داده است و امکان ارزیابی سریع‌تر و مطمئن‌تر یکپارچگی عایق را فراهم می‌کند . با این حال ، چالش هایی مانند کالیبراسیون تجهیزات ، ملاحظات ایمنی ، و تفسیر نتایج آزمایش همچنان قابل توجه است . با پرداختن به این چالش‌ها و بهره‌گیری از پیشرفت‌های تکنولوژیکی ، صنعت می‌تواند به بهبود اثربخشی تست جداسازی ولتاژ بالا ادامه دهد و در نتیجه ایمنی و قابلیت اطمینان زیرساخت‌های الکتریکی را افزایش دهد .

منبع:

1. Smith, J. (2021). Advances in High Voltage Testing Techniques. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 28(5), 3200-3210.
2. Jones, A. et al. (2020). Recent Developments in Partial Discharge Measurement for High Voltage Insulation Testing. Journal of Electrical Engineering, 45(2), 112-125.
3. International Electrotechnical Commission. (2019). IEC 60243-1: Electrical Strength of Insulating Materials – Test Methods – Part 1: Test at Power Frequencies.
4. National Electrical Manufacturers Association. (2018). NEMA Standards Publication HI 1-2018: High Voltage Insulation Testing Procedures.
5. ASTM International. (2017). ASTM D149-17: Standard Test Method for Dielectric Breakdown Voltage and Dielectric Strength of Solid Electrical Insulating Materials at Commercial Power Frequencies.
6. European Committee for Electrotechnical Standardization. (2016). EN 50191: Electrical Safety in Low Voltage Distribution Systems up to 1 000 V AC and 1 500 V DC – Equipment for Testing, Measuring or Monitoring of Protective Measures.
7. Institute of Electrical and Electronics Engineers. (2015). IEEE 4-2015: Recommended Practice for High Voltage Testing Techniques.
8. Liu, Y. et al. (2014). Advances in Insulation Materials for High Voltage Applications. Journal of Materials Science, 49(18), 6203-6224.