دکلهای عظیم فلزی که در دشتها، کوهها و حاشیه شهرها قد برافراشتهاند، نمادی از قدرت و گستردگی شبکههای برق مدرن هستند. این دکلها و خطوطی که حمل میکنند، در واقع شریانهای حیاتی یک کشور هستند که انرژی الکتریکی را در مقیاس کلان و با ولتاژهای بسیار بالا از نیروگاهها به مراکز مصرف منتقل میکنند. جزء اصلی و غیرقابل جایگزین در این شریانهای انرژی، کابل فشار قوی (High Voltage Cable) است.
این کابلها، شاهکارهای مهندسی هستند که برای تحمل تنشهای الکتریکی و مکانیکی فوقالعاده طراحی شدهاند. اما دنیای آنها بسیار فراتر از سیمهای آلومینیومی است که از دور میبینیم. در این راهنمای بنیادین از نوآوران برق پارسیان، به بررسی انواع اصلی کابلهای فشار قوی و اصول اولیهای میپردازیم که در طراحی و انتخاب سایز آنها به کار میرود.
کابلهای هوایی در برابر کابلهای زمینی
اولین و اساسیترین راه برای طبقهبندی کابلهای فشار قوی، محیط نصب آنهاست. هر یک از این دو دسته، ساختار و ویژگیهای کاملاً متفاوتی دارند.
کابلهای هوایی (Aerial Cables)
اینها همان خطوط آشنایی هستند که بین دکلهای انتقال برق کشیده شدهاند. اکثریت قریب به اتفاق این خطوط از هادیهای لخت (Bare Conductors) استفاده میکنند. در این سیستم، هیچگونه عایق پلاستیکی جامدی دور هادی وجود ندارد و این هوا است که به عنوان عایق اصلی بین هادیها و زمین عمل میکند. رایجترین نوع این هادیها، ACSR هادی آلومینیومی با مغزی فولادی است که در آن، رشتههای آلومینیومی برای هدایت جریان و یک هسته فولادی برای ایجاد استحکام مکانیکی به کار رفتهاند. در برخی مناطق خاص شهری یا جنگلی، ممکن است از کابلهای هوایی روکشدار برای جلوگیری از برخورد اتفاقی استفاده شود، اما این مدلها در سطح فشار قوی کمتر رایج هستند.
کابلهای زمینی (Underground Cables)
در مناطق شهری پرتراکم، پارکهای صنعتی، یا برای عبور از موانعی مانند رودخانهها، استفاده از دکلهای هوایی امکانپذیر یا مطلوب نیست. در این موارد از کابلهای فشار قوی زمینی استفاده میشود. این کابلها برخلاف مدلهای هوایی، دارای یک ساختار بسیار پیچیده و چندلایه هستند تا بتوانند ولتاژ بالا را در محیط بسته زمین و در مجاورت سایر تاسیسات، به صورت ایمن مهار کنند. این لایهها معمولا شامل هادی، چندین لایه نیمههادی و عایق، یک شیلد فلزی و چندین لایه محافظ مکانیکی و ضد رطوبت است.
آشنایی با انواع عایق در کابلهای فشار قوی زمینی
ماده عایق به کار رفته در کابلهای زمینی، مهمترین بخش آن و تعیینکننده تکنولوژی و کارایی کابل است.
- کابلهای با عایق XLPE: امروزه، پلیاتیلن کراسلینک شده (Cross-linked Polyethylene) یا به اختصار XLPE، مدرنترین و پراستفادهترین ماده عایقی در تمام سطوح ولتاژ است. این ماده دارای قدرت دیالکتریک (عایقی) فوقالعاده، مقاومت حرارتی بالا، وزن کم و انعطافپذیری مناسب است. این ویژگیها باعث شده تا کابلهای XLPE به انتخاب اول در پروژههای جدید تبدیل شوند.
- کابلهای روغنی (Oil-Filled Cables): این تکنولوژی قدیمیتر که هنوز در برخی شبکههای برق قدیمی وجود دارد، از کاغذ آغشته به روغن مخصوص به عنوان عایق استفاده میکند. در این کابلها، روغن تحت فشار قرار دارد تا از ایجاد هرگونه حباب هوا (که باعث شکست عایقی میشود) جلوگیری کند. با وجود کارایی خوب، این کابلها به دلیل نیاز به نگهداری مداوم سیستم فشار روغن و همچنین خطرات زیستمحیطی ناشی از نشت روغن، در حال جایگزینی با کابلهای XLPE هستند.
اصول اولیه انتخاب سایز کابل فشار قوی
انتخاب سایز یا سطح مقطع یک کابل فشار قوی، یک فرآیند پیچیده مهندسی است که توسط متخصصان و با استفاده از نرمافزارهای تخصصی انجام میشود. اما این انتخاب بر پایه سه اصل کلیدی استوار است.
ظرفیت انتقال جریان (آمپراژ): این مهمترین فاکتور است. سطح مقطع هادی کابل (که با واحد میلیمتر مربع مشخص میشود) باید به اندازهای بزرگ باشد که بتواند جریان مورد نیاز را بدون داغ شدن بیش از حد، از خود عبور دهد. این ظرفیت به شرایط نصب (در هوا، دفن مستقیم در خاک، داخل کانال) نیز بستگی دارد.
افت ولتاژ مجاز (Voltage Drop): در طول یک خط انتقال بلند، به دلیل مقاومت الکتریکی هادی، بخشی از ولتاژ افت میکند. سایز کابل باید به گونهای انتخاب شود که این افت ولتاژ در انتهای خط، در محدوده مجاز استاندارد (مثلا کمتر از ۵ درصد) باقی بماند.
مقاومت در برابر جریان اتصال کوتاه: کابل باید از نظر مکانیکی و حرارتی آنقدر مقاوم باشد که بتواند جریان عظیم ناشی از یک اتصال کوتاه را برای مدت زمان کوتاهی (تا قبل از عمل کردن کلیدهای حفاظتی) بدون ذوب شدن یا از هم پاشیدن، تحمل کند.
سخن پایانی
کابلهای فشار قوی با وجود ظاهر سادهشان، تجهیزاتی با تکنولوژی بالا و بسیار حیاتی هستند. شناخت انواع مختلف آنها و درک اصول پیچیده حاکم بر طراحی و انتخابشان، نیازمند دانش عمیق مهندسی برق قدرت است. یک انتخاب اشتباه در این حوزه میتواند منجر به اتلاف انرژی، کاهش پایداری شبکه و حتی بروز حوادث فاجعهبار شود.
انتخاب و اجرای صحیح پروژههای کابلکشی فشار قوی، نقشی حیاتی در پایداری و امنیت شبکههای برق دارد. برای مشاوره تخصصی، تامین و اجرای پروژههای کابل فشار قوی، تیم مهندسی نوآوران برق پارسیان آماده ارائه خدمات مهندسی و اجرایی در بالاترین سطح استانداردها است.
بدون دیدگاه