کابل زیرزمینی فشار قوی: راهنمای طراحی، انتخاب و نصب

به نظر می رسد هر پروژه فیدر زیرزمینی با یک معضل شروع می شود: چگونه یک مدار با ظرفیت کافی را در مسیری قرار دهیم که هرگز برای ترانشه کابل طراحی نشده است. کابل زیرزمینی ولتاژ بالا 33 کیلوولت یا 35 کیلو ولت می تواند این مشکل را حل کند، اما تنها زمانی که اندازه هادی، عایق، غلاف و روش نصب به عنوان یک سیستم به جای اجزای جداگانه انتخاب شوند. این راهنما توضیح می‌دهد که چه چیزی یک کابل فشار قوی زیرزمینی را از یک خط هوایی متفاوت می‌کند، چگونه کلاس‌های ولتاژ و عایق‌ها بر عملکرد تأثیر می‌گذارند، و چه مواردی را در طول مشخصات و نصب بررسی کنیم.

چه چیزی به عنوان کابل زیرزمینی ولتاژ بالا به حساب می آید؟

کابل زیرزمینی فشار قوی یک کابل مونتاژ شده در کارخانه است که با ولتاژ فاز به فاز بالای 1 کیلو ولت کار می کند و برای نصب در زیر زمین در نظر گرفته شده است. در بسیاری از مشخصات کاربردی، همین عبارت کابل‌های 6 کیلو ولت تا 35 کیلو ولت را پوشش می‌دهد، زیرا از فناوری عایق XLPE و سیستم‌های جانبی مشابه استفاده می‌کنند. کابل یک هادی واحد نیست. این یک ساختار لایه‌ای است که شامل یک هادی مسی یا آلومینیومی رشته‌ای، یک صفحه رسانا، یک عایق پلی اتیلن متقاطع، یک صفحه عایق، یک صفحه فلزی و یک غلاف بیرونی است.

هر لایه عملکرد مشخصی را انجام می دهد. صفحه های نیمه رسانا میدان الکتریکی را یکنواخت کرده و تخلیه های جزئی را سرکوب می کنند. صفحه فلزی جریان های خازنی و خطا را حمل می کند و محافظ را ایجاد می کند. غلاف بیرونی رطوبت و آسیب های مکانیکی را از عایق دور نگه می دارد. برای یک فیدر انتقال فرعی، XLPE عایق غالب است زیرا می تواند دمای هادی پیوسته 90 درجه سانتی گراد و دمای اتصال کوتاه تا 250 درجه سانتی گراد را حفظ کند.

کابل برق عایق 3.6/6kV تا 26/35kV XLPE این کابل ولتاژ متوسط XLPE مناسب فیدرهای زیرزمینی است که در آن انعطاف پذیری در برابر رطوبت، گرما و تنش مکانیکی حیاتی است. عایق اتصال متقابل آن از عملکرد مداوم در دمای 90 درجه سانتی گراد پشتیبانی می کند و به طور گسترده در شبکه های شهری و توزیع برق صنعتی استفاده می شود. مشاهده محصول →

چرا زیرزمینی را برای مدارهای ولتاژ بالا انتخاب کنیم؟

نصب زیرزمینی زمانی انتخاب می‌شود که حق تقدم کمیاب باشد، زمانی که خطوط هوایی از نظر بصری یا محیطی قابل قبول نیستند، یا زمانی که مسیر از زیر جاده‌ها، رودخانه‌ها، ساختمان‌ها یا راهروهای فرودگاه عبور می‌کند. پس از دفن شدن کابل، تا حد زیادی از رعد و برق، باد، یخ و تاختن هادی محافظت می شود. این منجر به قطعی های کمتر مربوط به آب و هوا نسبت به خطوط هوایی می شود.

مدارهای زیرزمینی دارای معاوضه هستند. ساخت آنها گرانتر است، پس از یک خطا پیدا کردن آنها سخت تر و تعمیر آنها کندتر است. اتلاف گرما نیز توسط خاک و پس‌پر کردن محدود می‌شود. کابلی که 600 A را در هوای آزاد حمل می کند ممکن است زمانی که در خاک خشک و بدون بستر حرارتی خاص مدفون شود به 450 A محدود شود. بنابراین، ظرفیت واقعی یک کابل زیرزمینی ولتاژ بالا توسط محیط نصب تعیین می شود، نه با اندازه هادی به تنهایی.

کلاس های ولتاژ و کاربردهای معمولی

انتخاب ولتاژ اولین مرحله در تعیین مشخصات کابل است. برای شبکه های توزیع زیرزمینی، ولتاژهای نامی رایج 6/1 کیلو ولت، 12/20 کیلوولت، 18/30 کیلو ولت و 26/35 کیلو ولت می باشد. جدول زیر نقش های معمولی را خلاصه می کند.

از نظر عملی، یک کابل 6/1 کیلوولت ممکن است یک ساختمان صنعتی بزرگ را تامین کند، در حالی که یک کابل 26/35 کیلوولت ممکن است برق را از یک نقطه تامین عمده به یک پست شهری شلوغ برساند. برای مهندسان پروژه، تطبیق ولتاژ نامی کابل با شرایط خطای زمین سیستم ضروری است. مقدار U0، ولتاژ بین هادی و صفحه نمایش، باید حداکثر مدت یک خطای خط به زمین را پوشش دهد.

کابل برق عایق 0.6/1kV XLPE برای توزیع این کابل ولتاژ پایین XLPE برای تامین ساختمان، کارخانه های صنعتی و دفن مستقیم ایده آل است. ظرفیت جریان بالاتر و عملکرد مکانیکی بهتری نسبت به جایگزین های عایق PVC ارائه می دهد و آن را به گزینه ای عملی برای شبکه های توزیع مدرن تبدیل می کند. مشاهده محصول →

جزئیات ساخت و ساز که بر زندگی زیرزمینی تأثیر می گذارد

پس از انتخاب یک سطح ولتاژ، طراحی فیزیکی کابل شروع به اهمیت می کند. برای وظایف زیرزمینی، چهار جزئیات ساخت و ساز شایسته توجه است:

• هادی رشته ای فشرده - قطر بیرونی را کاهش می دهد و شعاع خمش تنگ تر را می دهد.
• عایق XLPE سه اکسترود شده - همراه با هادی و صفحه های عایق روی همان خط اکستروژن اعمال می شود و آلودگی و فضاهای خالی را به حداقل می رساند.
• طراحی صفحه نمایش فلزی - صفحه سیم مسی راحت تر خاتمه می یابد و نسبت به نوار نازک مسی در برابر اتصال کوتاه مقاومت بهتری دارد.
• مواد غلاف بیرونی - پلی اتیلن سخت و مقاوم در برابر رطوبت است. PVC رفتار مقاوم در برابر شعله را ارائه می دهد. ترکیبات ویژه ضد موریانه و ضد جوندگان در مناطق روستایی یا گرمسیری که در آن حمله بیولوژیکی خطرناک است مورد نیاز است.

ورود آب یکی از شایع ترین علل خرابی کابل های زیرزمینی است. رطوبت همراه با استرس الکتریکی درختان آبی را در XLPE ایجاد می کند که می تواند در طول سالها رشد کند و در نهایت باعث خرابی شود. به همین دلیل است که بسیاری از تاسیسات به یک مانع آب شعاعی یا حداقل یک غلاف مسدود شده برای مدارهای مدفون مستقیم نیاز دارند.

کابل برق مقاوم در برابر موریانه و جوندگان این کابل با مواد غلاف سازگار با محیط زیست مهندسی شده است تا در برابر آسیب های بیولوژیکی موریانه ها و جوندگان مقاومت کند و از قابلیت اطمینان طولانی مدت در محیط های خشن زیرزمینی یا بالای سر اطمینان حاصل کند. از بین محافظ های مقاوم در برابر موریانه، مقاوم در برابر جوندگان یا ترکیبی انتخاب کنید. مشاهده محصول →

دستورالعمل های نصب و حفاظت

حتی خوش ساخت کابل زیرزمینی فشار قوی در صورت نصب ضعیف می تواند به سرعت خراب شود. مطمئن ترین نصب ها از چند روش اساسی پیروی می کنند:

• کابل را در یک ترانشه ثابت با کف صاف و صفحه ای قرار دهید.
• از مواد بستر با مقاومت حرارتی کم مانند ماسه یا بتن بدون چربی استفاده کنید.
• حداقل شعاع خمش مورد نیاز را در کشش چشم ها و مفاصل حفظ کنید.
• کشش کشش را با استفاده از دستگیره کششی مناسب و غلتک های کابل محدود کنید.
• مدار را با کاشی های محافظ، نوار هشدار یا هر دو بپوشانید.
• مسیر و عمق دقیق را برای حفاری های بعدی ثبت کنید.

چنین اقداماتی تنش مکانیکی را محدود می‌کند، اتلاف گرما را بهبود می‌بخشد و احتمال آسیب ناشی از حفاری شخص ثالث را کاهش می‌دهد، که همچنان علت اصلی خطاهای کابل زیرزمینی در بسیاری از شبکه‌ها است.

تست و تضمین کیفیت

آزمایش از کارخانه شروع می شود و تا زمانی که کابل برق می گیرد ادامه می یابد. برای کابل‌های فشار قوی زیرزمینی با عایق XLPE، محدوده آزمایش‌ها شامل آزمایش‌های معمول در هر طول تولید، آزمایش‌های نمونه در درصد کمی از سفارش و آزمایش‌های نوع است که طراحی را ثابت می‌کند. اندازه گیری تخلیه جزئی از اهمیت ویژه ای برخوردار است زیرا حتی حفره های کوچک در عایق می توانند باعث خرابی در حین کار شوند.

پس از نصب، آزمایش مقاومت VLF یا DC ممکن است مورد نیاز باشد. تست VLF برای کابل‌های مدرن XLPE ترجیح داده می‌شود زیرا بدون آسیب رساندن به کابل صدا، عایق را به گونه‌ای نزدیک‌تر به شرایط سرویس تحت فشار قرار می‌دهد. از آنجایی که این لوازم جانبی نقاط ضعف رایجی هستند، اغلب آزمایش‌های محل به مفاصل و پایانه‌ها گسترش می‌یابد.

مالکان و پیمانکاران باید نتایج آزمایش مستند را درخواست کنند و بررسی کنند که سازنده کابل گواهینامه مربوطه را دارد. شخص ثالث گواهی محصول و گواهینامه سیستم مانند ISO 9001 یک پایه مفید برای ارزیابی تامین کنندگان است.

انتخاب کابل و تامین کننده مناسب

انتخاب یک کابل زیرزمینی ولتاژ بالا یک تمرین مدیریت ریسک است. اولین مرحله جمع آوری پارامترهای سیستم است: ولتاژ اسمی، سطح خطا، بار مورد انتظار، دمای خاک محیط، مقاومت حرارتی و طول مسیر. سپس گزینه‌های مواد رسانا را مقایسه کنید: مس برای همان قطر، قدرت را افزایش می‌دهد اما هزینه را افزایش می‌دهد. آلومینیوم سبک‌تر و کم‌هزینه‌تر است، اما برای همان وسعت به سطح مقطع بزرگ‌تری نیاز دارد.

عوامل دیگر عبارتند از مواد غلاف، وجود لایه‌های مسدودکننده آب، بسته‌بندی کابل و طول درام، و توانایی سازنده در ارائه طول‌های مداوم طولانی برای به حداقل رساندن اتصالات. یک کابل با یک اتصال کمتر می تواند زمان نصب و نقاط خرابی آینده را کاهش دهد. همچنین می‌خواهید تأیید کنید که تأمین‌کننده می‌تواند یک فایل ردیابی کامل ارائه دهد: گواهی‌های مواد، گزارش‌های آزمایش معمول، و دستورالعمل‌های نصب.

تصمیم خرید باید بر اساس هزینه چرخه عمر و عملکرد فنی باشد، نه فقط قیمت اولیه. برای جزئیات بیشتر در مورد مبادلات الکتریکی و مکانیکی، این راهنمای مختصر به انتخاب کابل برق نکات اصلی را پوشش می دهد.

مدارهای کابل زیرزمینی ولتاژ بالا قابل اعتماد توسط یک جزء هوشمند ایجاد نمی شوند. آنها از تعامل طراحی کابل تمیز، تولید با کیفیت بالا، کلاس ولتاژ صحیح و نصب کنترل شده ناشی می شوند. با ولتاژ و بار سیستم شروع کنید، سپس عایق و غلاف مسیر را انتخاب کنید و با آزمایش ها و مستنداتی که ثابت می کند کابل آماده سرویس است، پایان دهید. با متعادل کردن همه این عوامل، صاحبان شبکه می توانند فیدرهای زیرزمینی بسازند که برای چندین دهه به طور ایمن کار کنند.