خوردگی در کابل های برق زیرزمینی و روش های جلوگیری از آن
خوردگی کابل های برق زیرزمینی یکی از مشکلات جدی است که می تواند تأثیرات قابل توجهی بر عملکرد کابل های برق زیرزمینی بگذارد. زمانی که کابل های رسانای الکتریکی در معرض عواملی مانند رطوبت، آلودگی هوا و مواد شیمیایی قرار می گیرند، فلزات درون آن ها دچار تخریب می شوند. این تخریب ها باعث کاهش خصوصیات الکتریکی کابل ها می گردد و در نتیجه موجب افت ولتاژ و کاهش جریان برق می شود که این امر می تواند عملکرد سیستم های برق رسانی را تحت تأثیر قرار دهد.
در این مقاله به تأثیرات آلودگی جوی و تخریب های محیطی بر خصوصیات الکتریکی کابل های فشار قوی بدون پوشش از آلیاژهای مس و آلومینیوم پرداخته شده است. از طریق تجزیه و تحلیل تجربی و استفاده از مدل های پیشرفته مانند Aitken Interpolation، نشان داده شده است که کابل های ضخیم تر در مقایسه با کابل های باریک تر دچار تخریب کمتری می شوند و این امر باعث کاهش افت انرژی در آن ها می شود. با توجه به هزینه های بالای ناشی از خوردگی، این مقاله به بررسی روش های مختلف مقابله با این مشکل و راهکارهای جلوگیری از خوردگی پرداخته و اهمیت این اقدامات را برای بهبود عملکرد کابل های برق زیرزمینی مورد تأکید قرار می دهد.
پیشنهاد ویژه: بررسی ویژگی های فنی و خرید دستگاه ارت الکترونیکی به عنوان جایگزین چاه ارت
هزینه سالانه خوردگی فلزات در سراسر جهان
هزینه ی سالانه ی ناشی از خوردگی فلزات در سراسر جهان 2/2 تریلیون دلار است. طبق آمار منتشر شده از کنگره ایالات متحده، هزینه خوردگی فلزات در آمریکا حدود 429 میلیارد دلار برآورد می‌شود. خوردگی می تواند به عنوان تخریب فلزات بوسیله ی فرآیندهای شیمیایی و الکتروشیمیایی تعریف شود. محصولات خوردگی در بسیاری از موارد اکسیدها، هیدروکسیدها، سولفیدها، سولفات ها و کربنات هستند. این نشان دهنده ی بازگشت به حالت طبیعی است که در آن فلزات مشترک بسیاری مانند سنگ فلزات انجام می دهد.
انواع مختلفی از خوردگی فلزات وجود دارد.
خوردگی اتمسفری مانند زنگ زدگی بر روی سطح فلزات آهنی (دارای ترکیبات آهنی) یک مثال از حمله ی شیمیایی مستقیم است. اکسیداسیون یک حمله ی شیمیایی مستقیم است که فقط به اکسیژن نیاز است. برای اینکه اکسیداسیون اتفاق بیفتد نیاز به رطوبت نیست. اکسیدها فورأ بر روی مس و آلومینیوم در معرض هوا بوجود می آیند. اکسیدهای سطح مس نرم و رسانای الکتریکی است در مقابل با آلیاژ آلومینیوم که اکسید غیرقابل نفوذ می باشد.
اندازه گیری ولتاژ و آمپراژ
در این آزمایش سه نمونه را در نظر گرفته ایم. نمونه های کنترل شده (بدون پوشش)، نمونه های غوطه ور در خورنده ها، نمونه هایی که خیس شده اند که به مدت 30 دقیقه تحت شرایط قرار گرفته اند. همه ی آنها تحت ولتاژ و جریان منبع قرار گرفته اند. نتیجه ی آزمایش، افت ولتاژ در هر نمونه بوده است و منجر به کاهش هدایت الکتریکی در آن شده است.
تغییرات مقدار اندازه گیری شده با زمان برای کابل 10 میلی متر
تغییرات مقدار اندازه گیری شده با زمان برای کابل 8 میلی متر
علل و عوامل مؤثر در خوردگی کابل‌های برق زیرزمینی
خوردگی کابل های برق زیرزمینی به دلایل مختلفی اتفاق می افتد که همه این عوامل می توانند به مرور زمان باعث آسیب به کابل ها و کاهش کارایی آن ها شوند. در اینجا مهم ترین دلایل خوردگی کابل ها را توضیح می دهیم:
رطوبت و آب در خاک
یکی از اصلی ترین عوامل خوردگی، رطوبت موجود در خاک است. وقتی که کابل ها زیر زمین و در خاک مرطوب قرار می گیرند، آب می تواند باعث واکنش های شیمیایی با فلزات داخل کابل شود و خوردگی را تسریع کند. این رطوبت می تواند از بارندگی، آب های زیرزمینی یا حتی نشت آب های صنعتی به وجود آید.
آلودگی هوا
هوای آلوده به گازهای مختلف مثل دی‌اکسید گوگرد، سولفیدها و دیگر مواد شیمیایی می تواند به سطح کابل ها آسیب بزند. این آلودگی ها با فلزات کابل ها واکنش می دهند و باعث تولید ترکیبات خورنده مثل سولفات ها و اکسیدها می شوند که به مرور زمان باعث خوردگی کابل می شوند.
ترکیبات شیمیایی در خاک
خاک هایی که نمک، سولفات یا کلرید دارند می توانند برای کابل ها خطرناک باشند. مخصوصاً در مناطق ساحلی یا مناطقی که از نمک برای پیشگیری از یخ زدگی استفاده می کنند، این مواد شیمیایی باعث خوردگی کابل ها می شوند.
پیشنهاد مطالعه: جنس خاک و تأثیر آن بر هدایت الکتریکی
تنش های الکتریکی و مکانیکی
کابل‌ها همیشه تحت فشارهای الکتریکی و مکانیکی قرار دارند. جریان برق عبوری از کابل یا فشارهای فیزیکی ناشی از جابجایی خاک و تغییرات دما می‌تواند به کابل‌ها آسیب بزند. این فشارها می‌توانند باعث شوند که پوشش کابل شکسته شود و مواد خورنده راحت‌تر وارد کابل شوند.
تغییرات دما
دما و تغییرات دمایی زیر زمین می تواند به کابل ها آسیب برساند. وقتی دما بالا و پایین می رود، کابل ها انبساط و انقباض پیدا می کنند که این موضوع می تواند پوشش کابل ها را خراب کند و باعث شود که خوردگی به راحتی شروع شود.
مواد معدنی موجود در خاک
خاک هایی که حاوی مواد معدنی مثل آهن، سولفور یا کلسیم هستند، می توانند به خوردگی کابل ها کمک کنند. این مواد معدنی وقتی با فلزات داخل کابل ها واکنش می دهند، باعث تولید ترکیبات خورنده می شوند که کابل ها را تخریب می کنند.
کیفیت پوشش کابل ها
کابل های برق معمولاً یک پوشش مخصوص دارند که هدفش محافظت از کابل در برابر خوردگی است. اما اگر این پوشش آسیب ببیند یا کیفیت خوبی نداشته باشد، کابل به راحتی می تواند در برابر خوردگی آسیب پذیر شود. پوشش های ضعیف یا آسیب دیده باعث می شوند که عوامل خورنده راحت تر به کابل ها نفوذ کنند.
پیشنهاد مطالعه: کاربرد دستگاه ارت الکترونیکی برای خودپرداز
انواع خوردگی در کابل های برق زیرزمینی
خوردگی در کابل های برق زیرزمینی می تواند به اشکال مختلفی ایجاد شود. این خوردگی ها ممکن است به عوامل مختلفی مانند نوع محیط، شرایط کابل و مواد مختلف بستگی داشته باشند. حالا بیایید با انواع مختلف خوردگی در کابل های برق زیرزمینی آشنا شویم:
خوردگی سطحی
این نوع خوردگی بیشتر روی سطح بیرونی کابل ها تأثیر می گذارد. وقتی کابل در معرض رطوبت، گازهای شیمیایی یا آلاینده ها قرار می گیرد، سطح آن شروع به اکسید شدن می کند و این یعنی خوردگی سطحی. خوردگی سطحی معمولاً به طور مستقیم باعث خرابی کابل نمی شود، ولی اگر برای مدت طولانی ادامه پیدا کند، می تواند به لایه های حفاظتی کابل آسیب بزند و به تدریج مواد خورنده به داخل کابل نفوذ کنند.
خوردگی داخلی
این نوع خوردگی داخل کابل اتفاق می افتد و می تواند خیلی بیشتر از خوردگی سطحی به کابل آسیب بزند. وقتی رطوبت، نمک ها یا مواد شیمیایی وارد کابل شوند و به قسمت های داخلی کابل آسیب بزنند، می توانند عملکرد کابل را کاهش دهند و حتی باعث خرابی کامل آن شوند.
خوردگی الکتروشیمیایی
خوردگی الکتروشیمیایی زمانی پیش می آید که دو فلز مختلف (مثلاً مس و آلومینیوم) در تماس با هم قرار بگیرند و در محیطی که مرطوب باشد یا محلول الکترولیتی داشته باشد (مثل خاک یا آب)، واکنش الکتروشیمیایی شروع شود. این واکنش باعث می شود یکی از فلزات (فلز آند) خورده شود. این نوع خوردگی می تواند برای کابل های زیرزمینی که از مواد مختلف ساخته شده اند، خیلی خطرناک باشد و به سرعت باعث خرابی شود.
خوردگی محیطی
خوردگی محیطی به دلیل شرایط اطراف کابل به وجود می آید، مثل خاک، آب یا حتی هوای آلوده. عواملی مانند تغییرات دما، رطوبت بالا یا آلودگی های موجود در هوا می توانند باعث خوردگی کابل ها شوند. این نوع خوردگی ممکن است به تدریج اتفاق بیفتد و اصلاً قابل مشاهده نباشد، ولی در طول زمان تأثیرات منفی زیادی روی کابل می‌گذارد و باعث افت عملکرد آن می‌شود.
خوردگی‌ها می توانند به طور همزمان روی کابل های برق زیرزمینی تأثیر بگذارند و باعث کاهش عمر مفید و کارایی کابل ها شوند. برای جلوگیری از این مشکلات باید از پوشش های مقاوم استفاده کرد، نگهداری درست انجام داد و کابل ها را به درستی انتخاب کرد.
تأثیر خوردگی بر عملکرد کابل های برق زیرزمینی
خوردگی می تواند تأثیرات منفی زیادی بر عملکرد کابل های برق زیرزمینی داشته باشد. یکی از اصلی ترین مشکلات، کاهش هدایت الکتریکی است. وقتی کابل ها در معرض خوردگی قرار می گیرند، لایه های فلزی آن ها آسیب می بیند و این باعث می شود جریان الکتریکی نتواند به راحتی از داخل کابل عبور کند. در نتیجه ولتاژ کاهش پیدا می کند و ممکن است باعث افت کارایی سیستم های برق رسانی شود. علاوه بر این خوردگی باعث کاهش جریان عبوری از کابل ها می شود. این یعنی برق نمی تواند به خوبی از کابل عبور کند و این مسئله باعث بروز مشکلات جدی در سیستم می شود. از طرف دیگر این کاهش جریان به هدر رفتن انرژی می انجامد و تلفات زیادی ایجاد می کند که هم باعث افزایش هزینه ها می شود و هم می تواند به تجهیزات دیگر آسیب بزند. پس خوردگی نه تنها باعث اختلال در عملکرد کابل ها می شود، بلکه هزینه های اضافی نیز به همراه دارد. برای همین باید حواسمان به جلوگیری از خوردگی باشد و کابل ها را به طور منظم نگهداری کنیم.
پیشنهاد مطالعه: اشتباهات رایج تأمین ارت در تجهیزات برقی
روش های پیشگیری از خوردگی کابل های برق زیرزمینی
برای جلوگیری از خوردگی کابل های برق زیرزمینی، راه های مختلفی وجود دارد که می تواند کمک کند تا کابل ها مدت بیشتری کار کنند و سیستم برق رسانی با مشکل مواجه نشود. یکی از این راه ها استفاده از پوشش های ضد خوردگی و مواد محافظتی است که کابل ها را در برابر رطوبت و مواد شیمیایی محافظت می کند. همچنین می توان کابل ها را طوری طراحی کرد که از آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی استفاده شود. این آلیاژها طوری ساخته می شوند که کمتر تحت تأثیر شرایط محیطی قرار می گیرند و دیرتر خراب می شوند. علاوه بر این استفاده از سیستم های ضد خوردگی فعال و غیرفعال هم مؤثر است. سیستم های فعال با اعمال جریان الکتریکی به کابل ها از خوردگی جلوگیری می کنند، در حالی که سیستم های غیر فعال معمولاً با پوشش ها و مواد خاص کابل ها را در برابر خوردگی محافظت می کنند.
نقش سیستم های مانیتورینگ در پیشگیری از خوردگی
برای جلوگیری از خوردگی کابل های برق زیرزمینی، سیستم های مانیتورینگ و نگهداری بسیار مهم هستند. یکی از کارهایی که باید انجام شود، بازرسی های دوره ای است که کمک می کند تا مشکلات خوردگی در مراحل اولیه شناسایی شود. روش های آزمایش غیر مخرب مانند تصویربرداری حرارتی یا استفاده از امواج آلتراسونیک، این امکان را می دهد که وضعیت کابل ها بررسی شود بدون اینکه آسیبی به آن ها برسد. این گونه می توان مشکلات را زودتر پیدا کرد و قبل از اینکه تبدیل به یک مشکل بزرگ شود، حل کرد.
همچنین استفاده از تکنولوژی های جدید برای پایش وضعیت کابل ها نیز بسیار مؤثر است. سیستم های هوشمند و سنسورها می توانند به طور دائم وضعیت کابل ها را زیر نظر داشته باشند و اگر مشکلی پیش بیاید، هشدار دهند. این سیستم ها به کسانی که مسئول نگهداری کابل ها هستند کمک می کند تا همیشه از وضعیت آن ها باخبر باشند و به موقع اقدام کنند تا از خرابی های بزرگ تر جلوگیری شود. با استفاده از این تکنولوژی ها، نگهداری کابل ها تبدیل به یک فرآیند پیشگیرانه می شود که از هزینه ها و مشکلات آینده کم می کند.
نتیجه گیری
در پایان باید گفت که پوسیدگی فلزات تأثیرات منفی زیادی بر عملکرد کابل های برق زیرزمینی دارد. این فرآیند باعث کاهش هدایت پذیری الکتریکی، افت ولتاژ و کاهش آمپراژ عبوری می شود که در نتیجه منجر به مشکلات جدی در سیستم های برق رسانی می‌گردد. برای جلوگیری از این مشکلات و حفظ کارایی سیستم های برقی باید به مراقبت و پیشگیری از خوردگی توجه ویژه ای داشته باشیم. همچنین برای راه اندازی سیستم های ارت الکتریکی و مشاوره رایگان می توانید از همکاران ما در شرکت سانا صنعت کنزا راهنمایی بگیرید.
بدون دیدگاه