التتبع الكهربائي في نظام ADSS: أسباب حدوثه وكيفية منعه

تتبع التيار الكهربائي في كابل ADSS — والذي يُعرف غالبًا باسم «التآكل الكهربائي» في الممارسات المتبعة لدى شركات المرافق الصينية — هو تآكل الغلاف الناتج عن حدوث قوس كهربائي جاف على سطح كابل ملوث ومبلل. وهو ليس عطلًا عشوائيًا في المواد. بل يحدث عندما يتم تركيب كابل عازل بالكامل في موقع برج حيث يتضافر كل من المجال الكهربائي السطحي ومستوى التلوث والرطوبة بما يتجاوز ما صُمم الغلاف لتحمله.

والنتيجة العملية لذلك خطيرة: يتآكل غلاف البولي إيثيلين أو غلاف AT على شكل أقواس صغيرة على مدى شهور أو سنوات، فيصل الماء إلى عناصر التعزيز والألياف، فيرتفع التوهين، وفي أسوأ الأحوال ينقطع الكابل على طول مسافة معينة. ونظرًا لأن التلف يبدأ من الخارج ويتطور ببطء، فإنه عادةً ما يكون غير مرئي حتى يحدث عطل أو يتم اكتشافه خلال حملة فحص.

يشرح هذا الدليل آلية العمل، والعوامل التي تحدد المخاطر، وكيفية اختيار كابل ADSS للمسارات ذات المجال المغناطيسي العالي، وما يجب التحقق منه أثناء التركيب، وكيفية اكتشاف انحراف المسار قبل تعطل الألياف الضوئية.

ما هو التتبع الكهربائي في الواقع؟

كابل ADSS هو كابل عازل بالكامل: فهو لا يحتوي على درع معدني، ولا سلك حامل، ولا غلاف واقي معدني. وهذا بالضبط هو السبب الذي يجعل من الممكن تركيبه على أبراج الجهد العالي دون الحاجة إلى مسار تأريض. لكن “عدم وجود معدن” لا يعني “عدم وجود إجهاد كهربائي”. يقع الكابل في المجال الكهربائي لموصلات الطور ويصل إلى جهد عائم من خلال الاقتران السعوي.

في الظروف الجافة والنظيفة، يعمل الغلاف كعازل ولا يتدفق أي تيار كهربائي تقريبًا. وبمجرد أن يتغطى السطح بالغبار أو الملح أو المواد الكيميائية الزراعية أو التلوث الصناعي، ثم يتبلل بالضباب أو الندى أو المطر، تصبح طبقة التلوث تلك موصلة للكهرباء بدرجة طفيفة. يتدفق تيار تسرب على طول الغلاف إلى الوصلات والبرج. يعمل التيار على تسخين السطح، وتجفيف شريط ضيق، مما يؤدي إلى انقطاع التيار، ثم يعود الجهد الكهربائي إلى الظهور عبر ذلك الشريط الجاف على شكل قوس كهربائي صغير. تؤدي الأقواس المتكررة إلى تفحيم الغلاف وتآكله. وهذا هو تولد القوس الكهربائي في الشريط الجاف, ، والأضرار الناجمة عن ذلك هي التتبع والتآكل.

تسلسل الفشل في خمس خطوات

1. التلوث يتراكم على الغمد — الملح في المناطق الساحلية، والغبار والرمل في المناطق القاحلة، والرماد والمواد الكيميائية بالقرب من المنشآت الصناعية.
2. الترطيب فإن التعرض للضباب أو المطر أو التكثف يحول التلوث إلى طبقة موصلة.
3. تيار التسرب يتدفق على طول السطح باتجاه الأجهزة الموصلة بالأرض.
4. تشكيل الشريط الجاف يقطع التيار الكهربائي ويُحدث قوسًا كهربائيًّا صغيرًا عبر الجزء الجاف.
5. تآكل الغلاف تتكرر العملية في نفس المواقع حتى يتم اختراق الغلاف وتصل الرطوبة إلى قلب الكابل.

لا ينبغي الخلط بين ظاهرة التسرب الكهربائي وثلاث مشكلات أخرى تبدو مشابهة من بعيد، وهي: التفريغ الكهربائي الإكليلي في الأجهزة، والاندلاع الكهربائي العارض، والتقادم العادي الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية أو العوامل الميكانيكية. تترك ظاهرة التسرب الكهربائي نمطًا مميزًا من الأخاديد الناتجة عن التآكل، والبقايا الطباشيرية، والثقوب الدقيقة، والتي تتركز عادةً بالقرب من نقاط التثبيت حيث يصل المجال الكهربائي إلى أعلى مستوياته.

لماذا تعتبر كابلات ADSS أكثر عرضة للمخاطر من كابلات OPGW

يجمع كابل OPGW بين وظيفة الاتصال وسلك التأريض. ويتم ربط درعه المعدني بالبرج، لذا فإن المجال الكهربائي عبر السطح الخارجي يخضع للتحكم بواسطة نظام التأريض. أما كابل ADSS فلا يتوفر فيه مثل هذا المسار: فالغلاف نفسه هو الذي يجب أن يتحمل المجال السطحي. وهذه هي المقايضة التي يتم دفع ثمنها مقابل سهولة التركيب على الأبراج القائمة، ولهذا السبب يُعد اختيار كابل ADSS في الأساس مهمة تصميم المجال الكهربائي, ، وليس مجرد نظام ميكانيكي.

وهذا هو السبب أيضًا في أن مشروعين لهما نفس عدد الألياف ونفس المسافة بين الدعامات ونفس السعر يمكن أن يكون لهما عمر خدمة مختلف تمامًا. فقد تبدو بنية الكابل متطابقة في ورقة المواصفات، في حين أن مركب الغلاف وموضع التثبيت ومجال السطح المحسوب تختلف عن بعضها.

ستة عوامل تحدد ما إذا كان التتبع سيتم أم لا

كيفية اختيار كابل ADSS للمسارات ذات المجال المغناطيسي العالي

1. احسب المجال السطحي، برجًا تلو الآخر

لا تستخدم قيمة “متوسطة” للحقل بالنسبة للخط بأكمله. فالحقل يتغير تبعًا لترتيب الأطوار ونوع البرج وارتفاع التثبيت والمسافة بين الدعامات والانحناء. وعادةً ما تكون النقاط الحرجة هي مواقع التعليق والنهايات المغلقة الأقرب إلى موصلات الأطوار. قد يكون المسار منخفض المخاطر بالنسبة لـ 80% من أبراجه، وعالي المخاطر في عدد قليل منها؛ وستحدد تلك الأبراج القليلة سجل الأعطال للخط بأكمله.

كمرجع للتقييم، تقوم العديد من شركات المرافق بتصميم كابلات ADSS المقاومة للتتبع بحيث يبلغ الحد الأقصى لمجال السطح حوالي 12 كيلو فولت/متر عند نقطة التوصيل. ويُعتبر هذا معيارًا إرشاديًّا وليس قاعدة عامة: فالحد المقبول يعتمد على مركب الغلاف، وفئة التلوث، والمعايير الخاصة بالمؤسسة الموردة للخدمة. يجب التحقق من ذلك بالرجوع إلى بيانات الاختبار الخاصة بالكابل المعني وإلى المواصفات المعمول بها. ولا ينبغي استخدام غلاف البولي إيثيلين (PE) القياسي في الحالات التي يتطلب فيها المجال المحسوب ومستوى التلوث استخدام غلاف AT.

2. احرص على أن يظل الضغط اليومي ضمن حدود التصميم

تتفاعل المخاطر الميكانيكية والكهربائية مع بعضها. فالكابل الذي يتعرض لشد زائد يكون هامش أمانه أقل، وقد يتعرض للزحف ويتغير موضعه، كما يكون أقل تحملاً لحركة الأجهزة. يجب الحفاظ على الإجهاد اليومي (EDS) ضمن الحدود التصميمية — التي تتراوح عادةً بين 20 و25% من قوة الشد المقدرة، وفقًا لمعايير المرافق — والتحقق من الحد الأقصى للشد والترهل للمسافة الفعلية بدلاً من المسافة الاسمية.

3. حدد الغلاف حسب وظيفته، وليس حسب لونه

“البولي إيثيلين الأسود” يختلف عن “الغلاف المقاوم للتشقق”. فقد صُممت مركبات AT خصيصًا لمقاومة التشقق والتآكل في الظروف الرطبة والملوثة. اطلب معرفة نوع المركب، وتقرير اختبار التتبع والتآكل الصادر عن المورد، ودليلًا على الأداء طويل الأمد في الهواء الطلق. إذا كان المسار يمر عبر ضباب ملحي ساحلي، أو تلوث صناعي، أو مناطق جافة ومغبرة ذات ندى كثيف، فهذا ليس المكان المناسب لتوفير نسبة مئوية قليلة من تكلفة الغلاف.

4. قم بمطابقة الوصلات مع الكابل والحمل

استخدم مجموعات التعليق والمجموعات المسدودة المصممة خصيصًا لقطر الكابل والحمل المحسوب. يجب أن تكون قضبان الدرع ومجموعات التعليق الحلزونية ومخمدات الاهتزاز متوافقة مع الغلاف؛ فالتوافق السيئ يؤدي إلى تركيز الضغط وقد يتسبب في حدوث تلف ميكانيكي يتحول لاحقًا إلى موقع لتشكل التصدعات. بالنسبة للمسافات الطويلة، تحقق من سلوك الانزلاق والزحف للمعدات، وليس فقط من حملها القصوي.

5. افحص المسار بأكمله، وليس الكابل فقط

كما يعتمد تقييم المخاطر على العوازل المجاورة ومصادر التلوث وممارسات الصيانة. فالكابل الذي يمر بالقرب من عوازل شديدة التلوث أو في ممر ساحلي يتكرر فيه الضباب سيتعرض لمزيد من البلل والتلوث. وحيثما أمكن، اختر موقعًا للبرج يقلل من كل من المجال الكهربائي والتلوث، حتى لو تطلب ذلك استخدام وصلة توصيل أطول قليلاً أو حاملًا مختلفًا.

تفاصيل التركيب التي تُحدث فرقًا حقيقيًّا

• احرص على حماية الغمد أثناء السحب. استخدم بكرات ومعدات سحب لا تجر الكابل فوق الخرسانة أو الحواف الفولاذية أو الأسطح الخشنة. فالخدش العميق يمثل نقطة بداية لحدوث انحراف في المستقبل.
• التحكم في الترهل والشد. قم بالتركيب وفقًا لجدول التوصيلات المحسوب؛ ولا تقم بضبط الترهل بناءً على الإحساس. أعد الفحص بعد تزويد الخط بالطاقة وبعد انتهاء الدورة الموسمية الأولى لدرجات الحرارة.
• احرص على نظافة المشابك وضبط عزم ربطها بشكل صحيح. قد تؤدي الحبيبات الرملية العالقة تحت المشبك إلى تآكل الغلاف. يرجى الالتزام بمتطلبات عزم الدوران والواجهات التي يحددها مورد قطع التوصيل.
• تجنب الاتصال غير الضروري. يجب ألا يحتك الكابل بأجزاء البرج أو العوازل أو الكابلات الأخرى نتيجة للحركة الناتجة عن الرياح.
• تسجيل الوضع الفعلي للمبنى. قم بتوثيق نقطة التثبيت في كل برج. فإذا ظهرت مشكلة في التتبع لاحقًا، فإن هذا السجل هو ما يتيح إجراء مراجعة ميدانية مفيدة.

الفحص: اكتشاف التتبع قبل انقطاع الألياف

يُعد التتبع ظاهرة سطحية قبل أن يتحول إلى مشكلة بصرية، مما يتيح للمفتشين فترة زمنية تمتد لشهور أو سنوات. ويجمع برنامج الفحص العملي بين الفحوصات البصرية وبيانات الاتجاهات البصرية.

الفحوصات البصرية التي تدعم التشخيص

استخدم مسارات OTDR من كلا الطرفين وقارنها بخط الأساس «كما تم التنفيذ». وتعد الزيادة الموضعية في الخسارة عند نقطة ربط أو عند نقطة قريبة من نقطة التوصيل مؤشراً قوياً على تسرب الرطوبة. يساعد قياس التوهين عند طولي الموجة 1310 نانومتر و1550 نانومتر على التمييز بين الانحناء الميكانيكي والخسارة الناتجة عن التلوث. سجل الاتجاه: فالقياس الواحد لا يعطيك سوى القليل من المعلومات، لكن ثلاث قياسات على مدار عام واحد توضح لك ما إذا كان الكابل يتدهور أم لا.

خيارات الإصلاح والتخفيف

• استبدل الجزء التالف. اقطع الجزء المتآكل، وقم بتركيب قطعة إصلاح، واستخدم غطاء وصلة محكم الإغلاق. لا تكتفِ بلف الغلاف التالف وإعادة الخط إلى الخدمة.
• حرك نقطة التثبيت. إذا كان العطل مقتصراً على نوع واحد من الأبراج، فيجب إعادة حساب المجال وإعادة توجيه الكابل إلى موضع أقل ارتفاعاً في المجال، حيثما يسمح التصميم بذلك.
• تحسين مواصفات الغلاف. بالنسبة للكابل البديل، يرجى تحديد غلاف من نوع AT وطلب تقرير اختبار التتبع والتآكل.
• تقليل الإجهاد الميكانيكي. تحقق من طول الكابل، ومدى انحنائه، وتوافق التركيب؛ فالكابل الذي يتحرك عند المشبك يتآكل بشكل أسرع.
• التنظيف والمراقبة. في المناطق الملوثة أو الساحلية، يؤدي التنظيف الدوري إلى تقليل سماكة الطبقة الموصلة. ويُعد هذا إجراءً صيانيًّا، ولا يُعد بديلاً عن الاختيار الصحيح.

الأسئلة الشائعة

هل ينقل كابل ADSS التيار الكهربائي؟

لا يحتوي على موصل معدني للطاقة، لكن سطحه قد يمر عبره تيار تسرب ضئيل عندما يكون ملوثًا ورطبًا. وهذا التيار التسرب هو الذي يتسبب في حدوث قوس كهربائي في النطاق الجاف وتكوّن مسارات كهربائية.

هل يمكن استخدام غلاف البولي إيثيلين القياسي في خطوط الجهد 110 كيلو فولت أو 220 كيلو فولت؟

فقط عندما يكون المجال السطحي المحسوب ومستوى التلوث منخفضين بما يكفي لاستخدام ذلك الغلاف. أما في المسارات ذات المجال العالي أو الملوثة، فيجب تحديد غلاف مقاوم للتسرب الكهربائي (AT) والتحقق من التصميم مع مورد الكابلات ومعايير شركة المرافق.

ما هو الحقل السطحي المقبول لنظام ADSS؟

لا يوجد رقم موحد عالمي. تستخدم العديد من شركات المرافق العامة حدًا فاصلًا يبلغ حوالي 12 كيلو فولت/متر للغلاف المقاوم للتسرب الكهربائي، مع حدود أقل بالنسبة للغلاف البولي إيثيلين القياسي. وتعتمد القيمة الصحيحة على مركب الغلاف، وفئة التلوث، ونظام الترطيب، والمعيار المعمول به — لذا يجب دائمًا التأكد من ذلك بالرجوع إلى بيانات الاختبار ومواصفات المشروع.

لماذا يتعطل الكابل بعد عدة سنوات رغم اجتيازه اختبارات المصنع؟

تُجرى الاختبارات المصنعية للتحقق من سلامة الكابل عند التسليم. ويُعد التآكل عملية تفاعل طويلة الأمد بين التلوث السطحي والرطوبة والمجال الكهربائي. وقد يجتاز الكابل جميع الاختبارات المصنعية، ومع ذلك يتعطل أثناء الخدمة إذا تم تركيبه في موضع بالبرج يتجاوز فيه المجال الكهربائي الحد الذي يمكن لغلافه تحمله.

كيف يمكن الكشف عن التتبع في مرحلة مبكرة؟

يجب الجمع بين الفحص البصري بالقرب من الوصلات، والكشف بالأشعة تحت الحمراء/الأشعة فوق البنفسجية/الموجات فوق الصوتية حيثما أمكن ذلك، ومراقبة الاتجاهات المستمدة من قياسات جهاز OTDR وقياسات التوهين. وتتمثل العلامات المبكرة في تغير لون السطح، ووجود بقايا طباشيرية، وعلامات تآكل صغيرة، بدلاً من حدوث عطل بصري مفاجئ.

هل يُعد كابل OPGW دائمًا الخيار الأفضل؟

يستغني كابل OPGW عن آلية التتبع لأن درعه المعدني موصول بالأرض، وهو يؤدي وظيفة سلك التأريض. لكنه يتطلب استبدال سلك التأريض ونطاق تركيب مختلف. ويظل كابل ADSS خيارًا جذابًا لتجديد شبكات الاتصالات على الأبراج القائمة عندما يتم تصميم الحقل والغلاف بشكل صحيح.

أرسل بيانات مسارك لتتم مراجعتها لاختيار نظام ADSS

إذا كنت تختار نظام ADSS لمسار عالي الجهد، فإن نقطة الانطلاق المفيدة ليست عدد الألياف — بل هي البيئة الكهربائية والميكانيكية. يرجى إرسال معلومات عن جهد النظام، ونوع البرج ونقاط التثبيت، وطول المسافة والانحناء، والتعرض للتلوث أو العوامل الساحلية، وأحمال الجليد والرياح، وعدد الألياف المطلوب، ومعيار المرافق الذي تعمل وفقًا له. يمكن لفريقنا الهندسي مساعدتك في اختيار الغلاف، وطول المسافة، والتجهيزات المناسبة للمسار الفعلي.

طلب مراجعة اختيار كابلات ADSS أو استكشف مجموعة كابلات الألياف الضوئية من ADSS.

تشمل المعايير المشار إليها في هذه المقالة IEEE 1222 (كابل الألياف الضوئية الذاتي الدعم ذو العازل الكهربائي الكامل)، وIEC 60794 (طرق اختبار الكابلات الضوئية)، وIEC 60587 (مقاومة التتبع والتآكل في الظروف البيئية القاسية) وIEC 60815 (أبعاد التلوث). يجب دائمًا التأكد من الحدود الخاصة بالمشروع مقارنةً بمواصفات المرفق وبيانات الاختبار الخاصة بمورد الكابلات.