
انواع کابل فشار قوی و کاربردشان
معرفی انواع کابل فشار قوی و کاربردشان
جلوگیری از اتلاف انرژی یکی از بزرگترین چالش های پیش آمده برای انسان در تمام زمینه ها می باشد. در بخش انتقال انرژی برق نیز این چالش وجود داشته و همواره بهترین راه برای آن در نظر گرفته می شود. با پیشرفت انرژی و وابسته بودن تمام لوازم ضروری به برق، نیاز به انرژی و برق پایدار بیشتر از قبل می باشد. برای انتقال انرژی در فواصل طولانی از انواع کابل فشار قوی استاندارد و با کیفیت بالا استفاده میشود تا اتلاف انرژی به صفر برسد. کابل فشار قوی در واقع مانند شاهرگ اصلی شبکه های توزیع برق هستند که ولتاژ بالای 63 الی 400 کیلووات را از نیروگاه به پست های توزیع و مصرف کننده نهایی منتقل می کنند. در ادامه این مقاله به بررسی و معرفی انواع کابل فشار قوی و کاربرد هر کدام از آن ها می پردازیم تا برای خرید سیم و کابل اطلاعات کافی داشته باشید.
اهمیت کابل فشار قوی در شبکه برق
قبل از هر چیزی باید بدانیم که کابل های فشار قوی صرفا یک محصول ساده نیستند و یکی از عناصر کلیدی در زنجیره قدرت می باشند. زمانی که قصد داریم برق تولید شده در نیروگاه را بدون افت ولتاژ زیاد و با حداقل اتلاف انرژی به شهری دوردست منتقل کنیم، به کابل فشار قوی نیاز داریم که بتوانند در شرایط دشوار محیطی (مثل رطوبت زیاد، خوردگی ناشی از گازهای صنعتی، یا فشار بالای خاک زیرزمینی) مقاومت کنند. استفاده نکردن از کابل فشار قوی یا استفاده از نمونه های بی کیفیت، می تواند منجر به قطعی های مکرر و آسیب جدی به تجهیزات و حتی حوادث جانی شود.
بهعنوان مثال، در یک خط انتقال ۱۳۲ کیلوولت که از نیروگاهی واقع در اطراف شهر تا یک پست توزیع در مرکز شهر اجرا میشود، کوچکترین اختلال در لایه عایق یا شیلد کابل میتواند باعث شوک الکتریکی، آتش سوزی یا خاموشیهای گسترده گردد. در مقابل، با بهکارگیری کابلهای فشار قوی استاندارد، شبکه برق به طور قابل اطمینان تامین می شود و از هزینه های تعمیرات پرهزینه جلوگیری می شود. بنابراین، در هر پروژه انتقال یا توزیع انرژی، انتخاب و نصب اصولی کابل فشار قوی یکی از نخستین و مهم ترین مراحل به شمار میرود.
ساختار و اجزای کابل فشار قوی
یک کابل فشار قوی به شکل سلسله مراتبی از لایهها است که وظیفه هر لایه، محافظت از هادی اصلی و تضمین انتقال ایمن جریان است. این مجموعه لایه ها، با هماهنگی یکدیگر، از کابل در برابر خطرات مختلف حفاظت میکنند. در ادامه، به ترتیب از داخل به بیرون اجزای اصلی کابل را مرور میکنیم:
هادی (Conductor)
درونی ترین بخش هر کابل، هادی است که معمولاً از مس یا گاهی آلومینیوم ساخته می شود. از میان فلزات غیرگرانبها، مس رسانایی الکتریکی بسیار بالا و دوام مکانیکی مطلوب دارد. به همین دلیل در اغلب کابلهای فشار قوی هادی مسی به کار می رود. اگرچه آلومینیوم از لحاظ وزن سبک تر بوده و قیمت کمتری دارد، اما رسانایی آن تنها حدود 60 درصد مس است و برای جبران این کاهش رسانایی، باید از مقطع های بزرگ تر استفاده کرد.
عایق (Insulation)
روی هادی، لایه عایق قرار میگیرد. امروزه XLPE (Cross-Linked Polyethylene) مرسوم ترین ماده عایقی است که در کابل فشار قوی مصرف می شود. مزیت XLPE نسبت به عایق های قدیمی تر مانند کابل های روغنی (Paper and Oil Insulated) این است که کاملاً خشک بوده و نیاز به نگهداری دورهای ندارد. همچنین در برابر دمای بالا و فشار الکتریکی مقاوم است. این خصوصیات باعث کاهش هزینههای نصب و سرویسهای مکرر میشود.
شیلد (Shield)
پس از عایق، روی کابل فشار قوی لایه ای فلزی به شکل فویل آلومینیومی یا مفتول مسی کشیده میشود تا نقش شیلد یا صفحه حفاظتی را ایفا کند. این شیلد وظیفه یکسان سازی میدان الکتریکی در سطح لایه عایق را بر عهده دارد و اختلاف پتانسیل ناخواسته بین هسته و محیط اطراف را خنثی میکند. با این کار از تمرکز بیش از حد ولتاژ بر یک نقطه از عایق جلوگیری شده و احتمال شکست عایق کاهش مییابد.
روکش یا ژاکت (Sheath)
در نهایت، یک لایه PVC یا پلی اتیلن ویژه بهعنوان روکش روی شیلد کشیده میشود تا کابل در برابر شرایط مکانیکی و نفوذ رطوبت محافظت شود. در کاربردهای زیرزمینی یا مکانهایی که امکان آسیب دیدگی توسط جوندگان یا ماشین آلات سنگین وجود دارد، از روکش های زره دار نیز استفاده میشود. این زره میتواند لایهای از مفتول فولادی یا نوار فلزی باشد تا مقاومت کابل در برابر فشار و خوردگی به حداکثر برسد.
تقسیم بندی کابل فشار قوی بر اساس ولتاژ
با در نظر گرفتن ولتاژ نامی، کابل فشار قوی را میتوان در چند گروه اصلی دسته بندی کرد. هر گروه ولتاژی، برای شرایط و مسافت های خاصی مناسب تر است:
۱. کابل های ۶۳ کیلوولت
از این کابلها در شبکه های توزیع منطقهای کوچک و ... استفاده میشود. بهعنوان مثال، در صنایع متوسط یا مجتمعهای صنعتی کوچک که نیاز به انتقال برق از پست محلی به تابلوهای اصلی دارند، کابل ۶۳ کیلوولت انتخابی مقرون به صرفه و مناسب است. این کابل ها وزن کمتر و انعطاف پذیری بیشتری نسبت به کابل های با ولتاژ بالاتر دارند و نصب آن ها در کانال های زیرزمینی یا ترانشهها سادهتر است.
۲. کابل های ۱۳۲ کیلوولت
در بسیاری از مناطق کشور، برای انتقال برق از نیروگاه های نزدیک به شهر یا پست های منطقه ای تا توزیع نهایی در شهرها، از کابلهای ۱۳۲ کیلوولت بهره گرفته میشود. این کابلها مسافتی متوسط را پوشش می دهند و وزن و حجم آنها متعادل است؛ به همین دلیل، در پروژه های شهری با مسافت های چند ده کیلومتری کاربرد بالایی دارند. نصب کابل ۱۳۲ کیلوولت در مسیرهای شهری، نیز با توجه به محدودیت فضا، معمولا در کانالهای ویژه یا مسیرهای زیرزمینی انجام میشود.
۳. کابل های ۲۳۰ کیلوولت
برای مواردی که نیاز به انتقال انرژی در مسافت های طولانی تر (بیش از ۵۰ کیلومتر) وجود دارد، کابلهای ۲۳۰ کیلوولت گزینهٔ مناسبی هستند. در واقع، این کابل ها معمولا بین نیروگاه های بزرگ و پست های اصلی یا بین پستهای کلانشهر ها نصب میشوند. به علت ولتاژ بالاتر، عایق ضخیمتر و شیلد قویتری نیاز دارند تا افت ولتاژ و اتلاف انرژی کاهش یابد.
۴. کابل های ۴۰۰ کیلوولت (فوق فشار قوی)
در شرایطی که انتقال برق بین مراکز تولید و مصرف بسیار دور از یکدیگر باشد یا بخواهیم برق را از مرز یک کشور به کشور دیگر صادرات کنیم، از کابلهای ۴۰۰ کیلوولت استفاده میکنیم. این کابلها در دسته فوق فشار قوی قرار میگیرند و در تونلهای ویژه یا داکتهای مستحکم دفن میشوند. نصب کابل ۴۰۰ کیلوولت نیاز به تجهیزات سنگین حفاری، جرثقیل های بزرگ برای جابهجایی کویل های کابلی و تیم تخصصی دارد.
انواع کابل فشار قوی و مزایای هر یک
در عمل، سه نوع کابل فشار قوی که بیشتر مورد استفاده قرار میگیرند، عبارت اند از:
-
کابلهای XLPE مسلح (Metallic Shielded XLPE Cable)
-
کابلهای روغنی (Paper & Oil Insulated Cable)
-
کابلهای فوق فشار قوی (UHV Cable)
کابل های XLPE مسلح
در پروژه های جدید، تقریبا همگی از کابلهای XLPE استفاده میکنند. این کابلها چند مزیت بزرگ دارند:
- عمر طولانیمدت و عدم نیاز به نگهداری مستمر: برخلاف کابل های قدیمی تر که نیاز به روغن کاری دوره ای و بررسی های مکرر داشتند، کابل XLPE نیاز به سرویس خاصی ندارد.
- تحمل دمای بالاتر: در زمانی که کابل زیر بار قرار دارد و دما افزایش مییابد، عایق XLPE پایداری خود را حفظ میکند.
- وزن کمتر: نصب سریع تر، حمل و نقل آسان تر و کاهش هزینه های کارگری را به همراه دارد.
در نتیجه، اگر برای مثال در یک پروژه شهری به دنبال انتقال برق ۱۳۲ کیلوولت هستید، کابل XLPE مسلح ضمن ارائه عملکرد مطمئن، فرآیند نصب را نیز ساده تر و سریع تر می کند.
کابل های روغنی (Paper & Oil Insulated Cable)
در برخی کاربردهای خاص صنعتی یا نیروگاه ها هنوز کابل های روغنی بهکار می روند. این کابل ها لایه ای از کاغذ اشباع شده با روغن (ترانسفورماتور) دارند که در هنگام افزایش دما میتواند خاصیت خود ترمیم گری از خود نشان دهد. اگرچه این کابل ها:
- وزن بسیار بالا دارند،
- نیازمند نگهداری دورهای برای تنظیم سطح روغن هستند،
- هزینه نصب و نگهداری آن ها بیشتر از کابل های XLPE است،
اما در برخی شرایط مانند نیروگاه های صنعتی با دمای کاری بسیار بالا که یکپارچگی عایق و خود ترمیم گری اهمیت دارد، هنوز استفاده میشوند.
کابل های فوق فشار قوی (UHV Cable)
کابل های ۴۰۰ کیلوولت یا بالاتر، هنگامی به کار میآیند که بخواهیم برق را بین مناطق جغرافیایی دور یا کشورهای همسایه انتقال دهیم. ویژگیهای بارز این کابلها عبارتاند از:
- عایق چندلایه بسیار ضخیم و شیلد چندلایه برای کنترل میدان الکتریکی،
- روکش فلزی و زره دار برای حفاظت مکانیکی در برابر فشار خاک و خطرات محیطی،
- نیاز به تونل یا دایک های ویژه جهت اطمینان از ثبات در برابر رانش زمین و حرکات تکتونیک.
با این ساختار امنیتی فوق العاده، کابل های UHV می توانند در پروژه های صادرات برق یا اتصال شبکه های بزرگ قدرت مورد استفاده قرار گیرند.
ملاحظات نصب و نگهداری کابل فشار قوی
انتخاب کابل فشار قوی مناسب، قدم اول است؛ اما نصب اصولی و نگهداری منظم، اطمینان از عملکرد پایدار شبکه را تضمین میکند:
زیرسازی کانال یا تونل کابل:
قبل از اینکه کابل را در کانال قرار دهید، باید کف مسیر عاری از سنگهای تیز و سطوح ناهموار باشد. استفاده از لایههای ماسه یا شن نرم برای محافظت از روکش کابل توصیه می شود. خم های شدید در مسیر کابل باید به حداقل برسد تا از فشار بیش از حد به عایق XLPE جلوگیری شود.
استفاده از گریس و روان کنندههای مناسب:
در کابل های XLPE هنگام کشیدن کابل در کانال یا تونل، مقداری گریس کابل کشی استفاده می شود تا آسیب مکانیکی به عایق و روکش وارد نشود. این اقدام سرعت نصب را افزایش داده و احتمال آسیب دیدگی را کاهش میدهد.
بازرسی دوره ای عایق و شیلد:
هردو تا سه سال یک بار باید اندازه گیری مقاومت عایق کابل انجام شود و نشتی ناخواسته بررسی گردد. اگر کاهش ناگهانی مقاومت مشاهده شود، ممکن است لایه عایق یا شیلد در معرض آسیب قرار گرفته باشد و نیاز به تعمیر یا تعویض آن باشد.
محافظت در برابر جویدن جوندگان:
در برخی مناطق روستایی یا صنعتی که ممکن است موش ها یا مورچه ها به کابل ها آسیب وارد کنند، نصب لایه های محافظ فولادی یا روکش های ضد جوندگی توصیه می شود. این کار عمر مفید کابل را افزایش داده و از آسیب های ناگهانی جلوگیری میکند.
کاربرد کابل فشار قوی
در عمل، بسته به ولتاژ نامی کابل، کاربردهای خاصی تعریف میشود. در ادامه، چند مثال از استفاده کابل های فشار قوی در پروژه های مختلف آورده شده است:
انتقال بین نیروگاه و پست اصلی:
در استانهای شمالی یا جنوبی که نیروگاههای برقآبی یا گازی دور از مناطق مرکزی قرار دارند، کابلهای ۱۳۲ کیلوولت یا ۲۳۰ کیلوولت مسیر اصلی انتقال انرژی را تشکیل میدهند. مثلا پروژه انتقال برق از نیروگاه سد کرج تا چند پست منطقهای در تهران با کابل ۱۳۲ کیلوولت و زیرساختهای ویژه اجرا شده است.
شبکه های زیرزمینی شهری:
شهرهای بزرگی مانند تهران، اصفهان، مشهد و تبریز به دلیل محدودیت فضای آزاد و جلوگیری از مزاحمت خطوط هوایی، از کابل های XLPE زیرزمینی بین پست های توزیع استفاده می کنند. این روش باعث افزایش زیبایی بصری شهر و کاهش خطرات مرتبط با سقوط تیرها یا برف و یخ زدگی میشود.
مصارف صنعتی و معادن:
در معادن بزرگ یا کارگاه های فلزکاری و فولاد سازی، کابل های ۶۳ کیلوولت معمولا برای تامین برق موتورهای سنگین، کمپرسورها و بخش های کنترلی استفاده می شوند. در این محیطها، کابل باید در برابر گردوغبار شدید، رطوبت و حرارت مقاومت داشته باشد.
پروژه های زیرساخت انرژی و صادرات برق:
در اتصال شبکه های برق ایران با کشورهایی مانند عراق، افغانستان و ترکمنستان، گاهی از کابلهای ۴۰۰ کیلوولت UHV استفاده می شود. این خطوط غالبا در تونل های ویژه یا کانال های تقویت شده قرار میگیرند و نیاز به دستگاه های نظارتی آنلاین برای اندازه گیری دما و جریان دارند.
انتخاب کابل فشار قوی مناسب: سیمیا
در مرحله انتخاب کابل فشار قوی باید معیارهایی مانند قطر هادی، جنس هادی (مس یا آلومینیوم)، ضخامت عایق XLPE، نوع شیلد و روکش، مقاومت در برابر حرارت، خوردگی و فشار مکانیکی را بررسی کرد. از میان برندهای داخلی، سیمیا نام شناختهشدهای است که کیفیت ثابت شده در حوزه کابلهای فشار قوی دارد.
سیمیا با استفاده از فناوریهای بهروز و کنترل کیفیت دقیق، کابلهای فشار قوی در سطح ولتاژهای ۶۳ و ۱۳۲ کیلوولت تولید میکند. این کابلها معمولاً در پروژههای توزیع برق شهری و صنایع نیمهسنگین مورد استفاده قرار میگیرند.
با توجه به نیاز پروژه، چه انتقال برق در شهرهای بزرگ و چه شبکه های بین استانی، شما می توانید با بررسی مشخصات فنی و استانداردهای اعلامشده، کابل مناسب را از بین محصولات سیمیا انتخاب کرده و با خرید سیم و کابل از این برند، از کیفیت و خدمات پس از فروش بهرهمند شوید.
کلام آخر
در این مقاله ضمن توضیح ساختار و عملکرد کابل فشار قوی، انواع رده های ولتاژی (۶۳ تا ۴۰۰ کیلوولت) و کاربردهای هر یک را با جزئیات تشریح شد. همچنین به انواع رایج کابلها (XLPE، روغنی و UHV) اشاره شد و نکات مهم نصب و نگهداری بیان گردید. در نهایت، با معرفی برند معتبر داخلی، تولید کننده سیم و کابل سیمیا به شما کمک کردیم تا برای خرید سیم و کابل مناسب، تصمیمی آگاهانه بگیرید.
انتخاب صحیح کابل فشار قوی نه تنها امنیت و پایداری شبکه را تضمین می کند، بلکه هزینه های ناشی از خاموشی های غیرمنتظره و خرابی تجهیزات را نیز به حداقل می رساند. امیدواریم با این راهنمای جامع، گامی موثر در مسیر توسعه شبکه برق کشور و تامین انرژی پایدار برداشته باشید.