กรณีศึกษา: การระบุตำแหน่งข้อบกพร่องของสายเคเบิลแรงดัน 380V

การศึกษากรณี: สายเคเบิล ความผิดพลาด ที่ตั้ง บนสายเคเบิล 380V

ⅰ. การเตรียมการก่อนทดสอบ

II. ขั้นตอนการทดสอบ

ขั้นตอนที่ 1: กำหนดลักษณะของข้อขัดข้อง

ใช้เครื่องวัดความต้านทานแบบ 500V เมกะโอห์มมิเตอร์ เพื่อทดสอบความเป็นฉนวนของสายเคเบิลทั้งสามเฟส ค่าความเป็นฉนวนที่วัดได้ต่อพื้นดินคือ เฟส A อยู่ที่ 50Ω เฟส B เป็นอนันต์ และเฟส C เป็นอนันต์ ซึ่งบ่งชี้ว่าเฟส A มีปัญหาการรั่วลงดินแบบความต้านทานต่ำ นอกจากนี้ เฟส A ยังมีการเชื่อมต่อแบบต่อเนื่องเมื่อใช้ฟังก์ชันสัญญาณเตือนของมัลติมิเตอร์

ขั้นตอนที่ 2: ระบุตำแหน่งข้อขัดข้องเบื้องต้น

1. ที่ปลายห้องจ่ายไฟ ใช้โหมดคลื่นความถี่ต่ำของรถตรวจจุดขัดข้อง วัดสายเคเบิลระหว่างเฟส B และ C เพื่อหาความยาวทั้งหมด ซึ่งได้ผลรวมทั้งหมด 107 เมตร ตามรูปด้านล่าง

2. เนื่องจากปลอกสายเคเบิลที่ปลายห้องจ่ายไฟฟ้าไม่ได้ต่อลงดิน ทำให้วิธีการคลื่นเดินทางไม่สามารถใช้งานระหว่างเฟสที่เกิดข้อผิดพลาดกับปลอกสายเคเบิลได้ การทดสอบข้อผิดพลาดของเฟสที่ต่อลงดินก็ไม่สามารถให้คลื่นสัญญาณที่มีประสิทธิภาพเช่นกัน ดังนั้นจึงใช้วิธีการสะพานไฟฟ้า (Bridge method) เพื่อทดสอบระยะข้อผิดพลาดของสายเคเบิลโดยตรง โดยตั้งค่ากระแสต่างกัน วิธีการสะพานไฟฟ้าวัดระยะข้อผิดพลาดที่ปลายใกล้ได้ 6 หรือ 7 เมตร หลังจากเปลี่ยนจุดทดสอบ ระยะข้อผิดพลาดที่วัดได้คือ 101 เมตร ผลรวมของระยะข้อผิดพลาดที่ทดสอบจากทั้งสองปลายตรงกันกับความยาวทั้งหมดของสายเคเบิล ดังแสดงในรูปด้านล่างนี้:

ขั้นตอนที่ 3: ค้นหาตำแหน่งสายเคเบิลด้วยเครื่อง Locator เส้นทางเป็นที่ทราบแล้ว และแผนภาพเส้นทางแสดงในรูปที่ 4 ด้านล่างนี้

ขั้นตอนที่ 4: ระบุตำแหน่งความผิดปกติอย่างแม่นยำ

1. เนื่องจากตำแหน่งที่เกิดข้อผิดพลาดที่วัดได้ด้วยวิธีบริดจ์ มีระยะห่างจากจุดทดสอบ 7 เมตร จึงตรวจพบข้อผิดพลาดที่ปลายใกล้เคียง เพื่อป้องกันการรบกวนจากเสียงรบกวนของอุปกรณ์ที่เกิดจากการใช้แรงดันไฟฟ้า รถจึงถูกขับไปยังกล่องกระจายปลายทางเพื่อทำการเพิ่มแรงดันและกำหนดตำแหน่ง

2. ที่กล่องกระจายปลายทาง ลูกค้าได้ทำการลอกเกราะสายเคเบิลออกบางส่วนและต่อสายเกราะสายดินไว้ ระหว่างเฟสที่เกิดข้อผิดพลาดกับสายดินได้มีการปล่อยประจุไฟฟ้าแบบพัลส์ 5 กิโลโวลต์ ได้ยินเสียงการปล่อยประจุและเห็นประกายไฟในรางสายเคเบิลที่ปลายใกล้เคียง ดังแสดงในรูปที่ 5 ด้านล่าง หลังจากปิดพาวเวอร์แรงดันสูงแล้ว นำสายเคเบิลขึ้นมาตรวจสอบ แต่ไม่พบความเสียหายที่ชัดเจน จึงสงสัยว่าเป็นการปล่อยประจุจากเกราะสายเคเบิล เมื่อแขวนสายเคเบิลไว้กลางอากาศแล้วเพิ่มแรงดันที่จุดนี้อีกครั้ง แต่ไม่พบการปล่อยประจุ

3. ดำเนินการเพิ่มแรงดันต่อไปที่เฟสที่เกิดข้อผิดพลาด เพื่อค้นหาจุดที่เกิดข้อผิดพลาด ไม่มีเสียงปล่อยประจุที่จุดข้อผิดพลาดในแนวดิสที่ปลายใกล้ของสายเคเบิล สายเคเบิลนี้จะถูกลากออกมาจากตู้ออกของห้องจ่ายไฟ และวางตามแนวดิสเคเบิลไปจนถึงกำแพงของห้องจ่ายไฟ จากนั้นจึงถูกฝังตรงในบริเวณด้านนอกห้องจ่ายไฟ ความยาวของสายเคเบิลในช่วงนี้ประมาณ 6 ถึง 7 เมตร ไม่มีเสียงปล่อยประจุที่จุดข้อผิดพลาดในตำแหน่งที่ถูกฝังตรงด้านนอกกำแพง เพียงแต่มีเสียงปล่อยประจุเกราะโลหะเบา ๆ เท่านั้น

4. ดำเนินการต่อเพื่อหาจุดเกิดข้อผิดพลาด เราได้ยินเสียงปล่อยประจุที่ตำแหน่งประมาณ 75 เมตรจากจุดทดสอบ พร้อมกับมีการสั่นสะเทือนของพื้นดิน บริเวณนี้มีร่องรอยของการซ่อมแซมมาก่อน เมื่อสอบถามเพิ่มเติมทราบว่าเคยมีการวางท่อประปาไว้ก่อนหน้านี้แล้ว ดังแสดงในรูปที่ 7 ด้านล่าง อย่างไรก็ตาม ตำแหน่งนี้มีความแตกต่างอย่างมากเมื่อเทียบกับระยะทางที่วัดได้จากสะพานวัด (bridge) เราสงสัยว่าหลังจากที่เฟสที่เกิดข้อผิดพลาดถูกต่อเข้ากับเกราะอย่างมั่นคง พลังงานส่วนใหญ่จากประจุแบบกระตุ้นได้ถูกนำผ่านแกนสายนำสัญญาณไปยังเกราะ ทำให้เกิดการปล่อยประจุลงสู่พื้นดินที่บริเวณเปลือกนอกที่เสียหาย จุดข้อผิดพลาดที่แท้จริงยังคงอยู่ใกล้กว่าอีกประมาณ 6 ถึง 7 เมตร

5. เนื่องจากไม่สามารถได้ยินเสียงการปล่อยประจุที่บริเวณปลายใกล้เคียง จึงได้วางแผนเพื่อระบุตำแหน่งข้อผิดพลาดโดยใช้วิธีแรงดันขั้นตอน (Step Voltage Method) ของระบบตรวจหาข้อผิดพลาดบนเปลือกนอก HC-10 สัญญาณที่วัดได้บริเวณด้านนอกผนังห้องจ่ายไฟฟ้าชี้ไปทางปลายด้านไกล โดยมีค่าประมาณ 4 มิลลิโวลต์ ปรากฏการณ์นี้ยังคงมีอยู่จนถึงระยะ 75 เมตร ซึ่งสามารถตรวจพบเสียงการปล่อยประจุที่ชัดเจน โดยค่าสัญญาณอยู่ที่ประมาณ 30 มิลลิโวลต์ (เนื่องจากบริเวณนี้มีพื้นปูนซีเมนต์ จึงทำให้การทดสอบจำกัดอยู่ที่ช่องว่างที่ขนานกับสายเคเบิล) เกินระยะดังกล่าวไป ทิศทางของสัญญาณเปลี่ยนไป ซึ่งบ่งชี้ว่าจุดความเสียหายที่วัดได้ยังคงอยู่ในตำแหน่งเดิม การเปลี่ยนแปลงของสัญญาณแสดงในรูปด้านล่าง อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์ที่ได้ไม่ตรงกับผลที่ได้จากการทดสอบด้วยสะพานวัดความต้านทาน (Bridge Test) และค่าของสัญญาณแรงดันขั้นตอนที่วัดได้มีค่อนข้างต่ำ เราสงสัยว่าจุดข้อผิดพลาดอาจไม่ได้รับความเสียหายจากภายนอก ทำให้เกิดการรั่วไหลของสัญญาณจากจุดความเสียหายบนเปลือกนอก แทนที่จะเป็นจุดข้อผิดพลาดเอง

6. ณ จุดนี้ สายเคเบิลเกิดปัญหาขึ้น ระยะทางที่วัดได้จากสะพานไม่ตรงกับตำแหน่งจุดเสียหายที่กำหนดโดยเสียงการปล่อยประจุและค่าการวัดแรงดันแบบขั้นตอน สายเคเบิลถูกฝังไว้ตื้นๆ บนถนนดินเป็นระยะทางสองถึงสามเมตรหลังจากออกจากผนังห้องจ่ายไฟ ในขณะที่ได้ยินเสียงการปล่อยประจุบนพื้นถนนซีเมนต์ที่แข็งแรงกว่าและอยู่ลึกกว่า ดังนั้นพวกเขาจึงวางแผนที่จะขุดบริเวณถนนดินก่อน หลังจากขุดแล้ว พวกเขาไม่พบสัญญาณของความเสียหายหรือรอยชำรุดบนพื้นผิวด้านนอกของสายเคเบิล พวกเขาสงสัยว่าเฟสที่มีปัญหาอาจเชื่อมต่อแบบแข็งกับเกราะสายเคเบิลไว้ ดังนั้นจึงตัดเกราะสายเคเบิลที่จุดประมาณแปดหรือเก้าเมตร จากนั้นใช้มัลติมิเตอร์ทำการทดสอบความต่อเนื่องระหว่างเฟสที่มีปัญหากับเกราะ ดังแสดงในรูปด้านล่าง ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าแกนสายเคเบิลของเฟสที่มีปัญหานั้นมีการนำไฟฟ้าไปยังปลายทั้งสองของเกราะ โดยมีค่าความต้านทานเกือบศูนย์โอห์มไปยังปลายที่ทำการทดสอบ และประมาณ 29 โอห์มไปยังอีกปลายหนึ่ง การเพิ่มแรงดันใหม่ยืนยันว่าสายเคเบิลไม่มีการปล่อยประจุอีกแล้ว และเสียงการปล่อยประจุที่เกราะปลายใกล้ก็หายไปด้วย

7.ในขั้นตอนนี้ มีการพิจารณาเบื้องต้นว่าสายเคเบิลอาจมีข้อบกพร่องที่การต่อพื้นแบบหลายจุด ส่งผลให้ผลการทดสอบสะพานไม่แม่นยำ เสียงปล่อยประจุที่ได้ยินที่ระยะประมาณ 75 เมตร เป็นหนึ่งในจุดข้อบกพร่อง เนื่องจากแรงดันถูกใช้งานที่ปลายสายเคเบิล จึงเกิดการปล่อยประจุที่จุดข้อบกพร่องแรกซึ่งอยู่ใกล้ปลาย และเสียงปล่อยประจุของชีลด์ก็หายไปหลังจากตัดการเชื่อมต่อชีลด์ที่ปลายใกล้ ดังนั้นจึงขุดจุดข้อบกพร่องที่ 75 เมตรเพื่อซ่อมแซมก่อนทำการทดสอบอีกครั้ง หลังจากขุดแล้ว พบว่าสายเคเบิลมีจุดเสียหายที่เห็นได้ชัดเจน ดังแสดงในรูปด้านล่าง

8.หลังจากขุดจุดข้อบกพร่องแรกออกแล้ว บวกกับจุดข้อบกพร่องที่ลูกค้าค้นพบก่อนหน้านี้ สายเคเบิลที่ยาว 107 เมตรมีจุดข้อบกพร่องรวมแล้ว 2 จุด ซึ่งสายเคเบิลนี้เพิ่งถูกติดตั้งมาได้ไม่ถึงหนึ่งปี เราจึงวางแผนเปลี่ยนสายเคเบิลใหม่ทั้งเส้น โดยไม่ทำการค้นหาจุดข้อบกพร่องเพิ่มเติม

III. การทดสอบ S สรุป

01 สายสัญญาณแรงดันต่ำมีแนวโน้มเกิดข้อผิดพลาดที่จุดต่อพื้นหลายจุด ซึ่งส่งผลอย่างมากต่อผลการทดสอบสะพาน ในกรณีนี้ สามารถใช้วิธีคลื่นเดินทางหรือวิธีแรงดันแบบก้าวเพื่อทำการตรวจสอบยืนยันร่วมกัน

02 เมื่อใช้วิธีคลื่นเดินทางเพื่อค้นหาตำแหน่งข้อผิดพลาดบนสายสัญญาณแรงดันต่ำ ห้ามทดสอบแกนสายต่อจุดต่อพื้น เนื่องจากสัญญาณคลื่นเดินทางจากจุดต่อพื้นถ่ายทอดออกมาได้ไม่ดี ทำให้ไม่สามารถตรวจจับลักษณะคลื่นได้

03 เมื่อใช้วิธีแรงดันแบบก้าวเพื่อค้นหาตำแหน่งข้อผิดพลาดบนสายสัญญาณที่ฝังตรงในพื้นถนนที่ปูด้วยวัสดุแข็ง โดยเนื่องจากลักษณะเฉพาะของพื้นถนน สามารถทำการทดสอบรอยร้าวบนพื้นถนนที่ขนานไปกับสายสัญญาณได้ ท้ายที่สุดสามารถกำหนดตำแหน่งข้อผิดพลาดได้จากตำแหน่งการติดตั้งสายสัญญาณ สำหรับพื้นถนนที่ปูด้วยวัสดุแข็ง ยังสามารถใช้หัวแตนเหล็กเจาะผ่านรอยร้าวเพื่อค้นหาตำแหน่งข้อผิดพลาดได้

04 ข้อผิดพลาดของจุดติดต่อแบบไม่มีแรงดันที่มีความต้านทานต่ำ โดยทั่วไปจะเกิดเสียงปล่อยประจุเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย อย่างไรก็ตาม ยานพาหนะตรวจจับข้อผิดพลาดของสายเคเบิลที่ใช้ในกรณีนี้มีตัวเก็บประจุภายในที่ใหญ่กว่าและพลังงานปล่อยประจุมากกว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงสูงแบบดั้งเดิมอย่างชัดเจน จึงก่อให้เกิดเสียงปล่อยประจุที่ได้ยินได้ชัดเจน

IV. การวิเคราะห์สาเหตุข้อผิดพลาด

จุดข้อผิดพลาดที่ขุดพบเป็นรูเล็กๆ มีลักษณะเกือบกลม พร้อมรอยกัดรอบๆ จึงสงสัยว่าฉนวนของสายเคเบิลถูกทำลายและทะลุเนื่องจากแมลงและมดกัด

V. ข้อเสนอแนะในการดำเนินงานและการบำรุงรักษา

1. ตรวจสอบสายเคเบิลที่ฝังดินเป็นประจำ เพื่อระบุและแก้ไขปัญหาความเสี่ยงด้านความปลอดภัยที่อาจเกิดขึ้นโดยทันที การตรวจสอบควรครอบคลุมถึงสภาพภายนอกของสายเคเบิล คุณสมบัติในการเป็นฉนวน และสภาพของตัวต่อสาย

2. เมื่อทำการวางสายเคเบิลฝังดินโดยตรง ต้องมีมาตรการป้องกันการกัดกร่อนจากดิน ความเสียหายจากแมลงและสัตว์ฟันแทะ การซึมของน้ำใต้ดิน และความเสียหายเชิงกล