کابل فشار قوی

کابل برق مجموعه ای است متشکل از هادی ها و همچنین عایق های مناسب که می تواند جریان الکتریکی را از خود عبور دهد و هادی های این کابل نسبت به زمین دارای ولتاژ فازی نسبت به زمین هستند و از این رو می توان آنها را در دسته بندی های مختلف از جمله کابلهایی با ولتاژ کم، متوسط و یا زیاد طبقه بندی کرد. به طبقه بندی اخیر کابل فشار قوی گفته می شود که در حقیقت از دو نوع تقسیم بندی ساخته می شوند، اولین مورد کابل فشار قوی روغنی و دومین مورد کابل فشار قوی گازی است. در ادامه به توضیح بیشتری درباره هر یک خواهیم پرداخت؛

کابل فشار قوی چیست؟

کابل فشار قوی برق متشکل از رشته های هادی هایی فلزی از جنس مس و یا آلومینیومی است که با عایق، پوشش محافظ و غلاف پوشانده شده است تا بتواند ولتاژ زیاد را تحمل کند و به آسانی جریان برق مورد نیاز را درتاسیسات انتقال جریان الکتریکی مد نظر، انتقال دهد. به طور معمول این سطح ولتاژ از 30 کیلوولت بالاتر است و در این نوع از کابلها فرآیند عایق کاری به طور دقیق و کامل انجام می شود و یک کابل فشار قوی دارای لایه های عایق، لایه نیمه رسانا و یک شیلد فلزی است. در مقایسه با خط انتقال هوایی، کابل فشار قوی به طور کامل عایق کاری می شود تا بتواند در ولتاژ مورد نظر بتواند کارکرد خود را داشته باشد. کابلهای فشار قوی با توجه به اینکه انواع مختلفی دارند در مواردی از جمله ابزارها و تاسیسات، سیستم های اشتعال، انتقال دادن جریان متناوب و جریان مستقیم به کار می روند. در حین استفاده از این کابلها در موارد گفته شده عایق کابل می بایست پایدار و مستحکم باشد و با عبور یافتن جریان از کابل دچار آسیب ناشی از استرس ولتاژ بالا، گاز ازون تولید شده در حین تخلیه الکتریکی در هوا و … نشود. از طرفی سیستم و ساختار کابل می بایست به گونه ای باشد که از بروز خطرات ناشی از تماس هادی فشار قوی با سایر اشیا و انسان ها جلوگیری نماید و در واقع شار الکتریکی را کنترل نماید و از نشت آن جلوگیری کند. ترمینالها و مفصل های کابل می بایست بنحوی طراحی شوند که ولتاژ بالا و استرس ناشی از این ولتاژها منجر به شکست و تخریب عایق نشود. از طرفی همانطور که بیشتر اشاره شد کابلهای فشار قوی دو نوع دسته بندی دارند که در ادامه اقدام به توضیح آن ها خواهیم پرداخت.

کابل فشار قوی روغنی

کابلهای روغنی فشار قوی خود دارای دو دسته بندی کابل روغنی با فشار کم و کابل روغنی با فشار زیاد است.

کابل روغنی با فشار کم

هادی های فلزی موجود در کابل فشار قوی برای ایزوله شدن نیاز دارند با کاغذ عایق پوشانده شوند و سپس کاغذ عایق به روغنی رقیق آغشته گردد. به هنگام گرم شدن کابل، روغن اضافی که وجود دارد از مجرای طولی کابل وارد ظرفی می شود که با نام ظرف انبساطی شناخته می شود. این ظرف در انتهای کابل قرار دارد و همچنین دارای بالشتک های هوایی می باشد که با ورود روغن به داخل ظرف، این بالشتک ها جمع می شوند و در نتیجه فشار روغن در داخل ظرف انبساط بالا می رود و تا زمانی این روغن در منبع باقی می ماند که فشارداخلی کابل و ظرف با هم برابر باشند. پس از آنکه کابل خنک شد، روغن از ظرف انبساط به داخل کابل جریان می یابد که ناشی اختلاف فشار است که در حقیقت در داخل ظرف فشار روغن بیشتر و با خنک شدن کابل فشار داخل کابل کم می شود و در نتیجه روغن به سمت داخل کابل جریان می یابد. در واقع این عبور و مرور به طور دائمی انجام می شود که ناشی از گرم و سرد شدن کابل است و در نتیجه از بروز فضای خالی در کابل با این کار جلوگیری می نماید. استقامت الکریکی کابل روغن در مقایسه با کابل کم روغن 2 الی 3 برابر بیشتر است.
تفاوتی که بین کابل کم روغن و کابل روغن وجود دارد را می تواند به موارد زیر خلاصه کرد؛

• کابل کم روغن دارای ضخامت عایقی و ایزولاسیون بیشتری در یک ولتاژ یکسان نسبت به کابل روغنی است و در واقع حدودا دو برابر است.
• یکی از مزایای کابل روغنی این است که واکنشی نسبت به تغییر درجه حرارت ندارد و به عبارت دقیق تر این تغییرات منجر به برو حفره در کابل روغنی نمی کند و در نتیجه برای کشیدن جریان بیشتر در درجه حرارت مجاز کابل را می توان بالا برد.
• توجه داشته باشید که مقاومت حرارتی کابل روغنی به خاطر داشتن ضخامت کم تر، کم است و البته میزان باردهی آن در حدود 50 درصد بیشتر از کابل کم روغن مشابه است.
• از طرفی توجه داشته باشید که ظرفیت منبع انبساط در کابلهای روغنی به طول کابل، سطح مقطع کانال روغن، درجه غلظت روغن، باردهی کابل بستگی دارد و به طور کلی برای هر دو کیلومتر از کابل روغنی، یک ظرف انبساط در نظر گرفته شده است. 4 کیلومتر کابل روغنی دارای دو ظرف انبساط در ابتدا و انتهای خود می باشد.

کابل روغنی با فشار زیاد

برای اینکه هادی های موجود در کابل روغنی فشار قوی بتوانند به راحتی ایزوله شوند در روش کابل روغنی با فشار زیاد هر یک از رشته های سیم با کاغذ آغشته به روغن غلیظ پوشانده می شود و در واقع ایزوله می شود و باند پیچی می گردد. پس از این مرحله برای جلوگیری از خروج روغن و ورود رطوبت می بایست هر یک از این کلاف ها با نوار مسی و نوار نایلونی محکم بانداژ شود. توجه شود برای اینکه فرآیند قرار دادن کابل در داخل لوله بدون هیچ مشکل و آسیب به کابل امکان پذیر باشد، کابل با یک نوار فلزی غیر مغناطیسی پیچیده می شود و پس از مونتاژ، با استفاده از دستگاه های خاص هوای داخل لوله فولادی تخلیه ی شود و با روغن رقیق ب فشار 16 کیلوپاسکال برای هر سانتی متر مربع پر می شود. ساختار کابل روغنی با فشار زیاد به این صورت است که با گرم شدن کابل در اثر بارگیری، روغن درون لوله منبسط می شود و فشار روغن بالا می رود و زمانی که فشار روغن به مقدار معین رسید، دریچه مربوط به سوپاپ فشارسنج باز می گردد و روغن کابل تا موقعی که فشار داخل لوله مجددا به حد مجاز نرسد، به سمت منبع انبساط جریان نمی یابد. پس از سرد شدن کابل، روغن توسط یک پمپ به صورت خودکار به درون کابل پمپاژ می گردد. برای اینکه فشار کابل تنظیم شود دستگاه های مختلفی از جمله فشارسنج، پمپ و سوپاپ وجود دارد و می بایست بیان کرد که سوپاپ به طور دوبل در شبکه کابل استفاده می شود تا در صورت خراب شدن یکی از وسایل، قطعه یدک بتواند وظیفه را به درستی انجام دهد. به طور عمده از کابل برق روغنی با فشار زیاد در مکانهایی استفاده می شود که تحت کشش و فشار قرار می گیرند برای مثال داخل معادن و جاهایی که زمین دارای لغزش خفیف است.

کابلهای فشار قوی گازی از نوع SF6

کابلهای گازی نیز دارای تنوعی همچون کابل گازی با فشار داخلی و غلاف آلومینیومی، کابل گازی با فشار داخلی و لوله فولادی، کابل گازی با فشار خارجی و لوله فولادی و در نهایت کابل کپسولی است با گاز SF6.

کابل گازی با فشار داخلی و غلاف آلومینیومی

به طور خاص در مکانهایی به کار برده می شود که از تفاوت سطح زیاد برخوردار باشند و امکان استفاده از کابل روغنی وجود نداشته باشد. معمولا زمانی که کابل از رودخانه، دریاچه و یا زمین باتلاقی عبور می کند، محل مناسبی برا نصب وجود ندارد و در نتیجه استفاده از کابل گازی گزینه ای بسیار مناسب خواهد بود. معمولا کابلهای گازی با فشار داخلی در مدلهای تک رشته و سه رشته تهیه و به کار می روند. برای ساختن این نوع از کابلهای می بایست کاغذ عایقی به روغنی غلیظ که سفت نشده است آغشته شود و سپس در غلاف آلومینیومی جای بگیرد. زمانی که فرآیند مونتاژ و نصب تمام شد، فضای خالی بین رشته سیم های ایزوله و غلاف آلومینیومی با گاز ازت پر می شود. فشار گاز درون کابل را تا حدی در نظر می گیرند که از یونیزه شدن حتی در موقع اتصال به زمین کابل جلوگیری شود و این فشار حداکثر به 216kp/cm می رسد. از طرفی مقاومت الکتریکی گازی بسیار زیاد و باردهی آن نیز برابر با باردهی کابل روغنی دارای سه سیم می باشد. لازم به ذکر فشار کابلتوسط یک فشارسنج کنتاکت دهنده کنترل می شود و افت فشار غیر مجاز در صورت بروز، سریعا به مرکز کنترل اطلاع داده می شود تا پیش از اینکه کابل خسارت ببیند از مدار خارج شود. در صورتی که به هر دلیل فشار گاز در اثر نشت گاز در نقطه ای از کابل کم شود، می توان برای جبران گاز از دست رفته به صورت تدرجی کابل را تحت بار پر کرد.

کابل گازی با فشار داخلی و لوله فولادی

برای عایق کاری این کابل فشار قوی از کاغذی استفاده می شود که به مواد روغنی با غلظت زیادتر از مورد پیشین آغشته شده است و در نتیجه به هنگام حمل و نقل و سپس مونتا نیاز به هیچ گونه حفاظت برای جلوگیری از جذب و نفوذ رطوبت و البته خارج شدن از روغن وجود ندارد چرا که روغن به اندازه کافی غلیظ است و از نفوذ رطوبت جلوگیری می نماید. سپس آخرین لایه ای که روی کاغذ را می پوشاند، کاغذی متالیزه و نوار مسی است که به طور معمول به عنوان محافظ و مخلوط کننده حوزه الکتریکی مورد استفاده قرار می گیر و به دور کابل پیچیده می شود. پس از این مرحله کابل درون یک لوله فولادی قرار می گیرد و پس از نصب و مونتاژ داخل این لوله فولادی با گاز ازت پر می شود.

کابل کپسولی با گاز SF6

به طور عمده از کابل کپسولی با گاز SF6 در پستهایی کپسولی با همین گاز استفاده می شود و همچنین برای انتقال انرژی با جریان و قدرت زیاد از ژنراتور تا ترانسفورماتور در نیروگاه های بزرگ استفاده می گردد. به دلیل حوزه کاربردی که این سری از کابلها دارند، از این رو در مسافت های کوتاه، به صورت کابل سه فاز ساخته می شوند چرا که به آسانی می تواند با سیم هوایی مرتبط شود و گاز SF6 از خاصیت خاموش کنندگی نیز برخوردار است. طول کابلهای SF6 برابر با 12 متر است و کپسول و سیم های هادی و عایق نگهدارنده همگی در کارخانه نصب و پس از صورت گرفتن آزمایشهای لازم برای بهره برداری به محل مورد نظر فرستاده شده و فرآیند جوش و اتصال قطعات در محل صورت می گیرد. لازم به ذکر است که همه سیم ها از لوله آلومینیوم ساخته می شود و از این رو توسط مقره هایی در وسط کپسول نگه داری می شوند. برای این که از بروز آسیب هایی ناشی از انبساط و انقباض در لوله آلومینیومی جلوگیری شود، این لوله از داخل یک حلقه آلومینیوم در محل مقره عبور می نماید.

کابلهای برق رایج در پست برق فشار قوی

توجه داشته باشید که در پستهای برق فشار قوی در وهله اول از کابلهای کنترل وحفاظت استفاده می شوند که این کابلها برای انتقال سیگنال آنالوگ و سیگنال دیجیتال کاربرد دارند. در واقع این سیگنالها که شامل جریان عبوری از خط و دیگر تجهیزات و همچنین ولتاژ نقاط مختلف پست (سیگنال آنالوگ) و فرمانهای مربوط به باز و بسته کردن کلیدها (سیگنال دیجیتال) با هدف کنترل و اندازه گیری و علاوه بر این حفاظت در نقاط مختلف پست فشار قوی استفاده می شوند. کابلهای کنترل به طور معمول با سیگنالهایی سر و کار دارند که دارای ولتاژ و جریان پایین بوده و در نتیجه قدرت کمی دارند. برای اینکه بتوان میزان دقت عملکرد تجهیزات جهت اندازه گیری و کنترل را بالا برد، می بایست میزان اعوجاج و همچنین اختلاف بین ورودی و خرجی کابل کنترل به کمترین حد ممکن برسد.

• کابل NYY-J دارای هادی مسی و عایق پی.وی.سی ترموپلاستیک و همچنین غلاف PVC و دارای کد رنگی مغزی ها، که برای کنترل، انتقال سیگنالها از جمله ترانسفورماتور جریان و ترانسفورماتور ولتاژ مورد بهره برداری قرار می گیرد. در صورتی از این کابل برق مسی در پست فشار قوی استفاده می شود که در محل نصب هیچ ضرورتی برای حفاظت خاص در مقابل صدمات مکانیکی وجود نداشته باشد. همچنین این کابله قادر به تحمل اضافه بارگذاری های کوچک نیز هستند.
• کابل NTRG-J و NYFGY نیز دارای هادی مسی، عایق پلی وینیل کلراید ترموپلاستیک، زره سیم فولادی گالوانیزه با سطح مقطعی گرد، نوار محافظی از جنس سیم فولادی گالوانیزه با مقطع گرد به منظور حفاظت در مقابل پیچش مغزی ها که البته غلاف PVC نیز دارد و در نهای کد رنگی مغزها می باشد و برای کنترل، انتقال سیگنالها از علی الخصوص ترانس جریان و ولتاژ استفاده می شود. معمولا در مکانهایی که حفاظت در مقابل صدمات مکانیکی ضرورت داشته باشد از این کابل ها استفاده می شود و لازم به ذکر است که این نوع کابل اضافه ولتاژهای گذرای کوچک را تحمل کرده و البته دارای زره از نوع فولاد گالوانیزه نیز می باشند.
• کابل NYCY دارای هادی مسی و عایق PVC و همچنین هادی هم محور مسی و غلاف PVC است و موارد کاربرد آن همانند کابلهای قبلی است ولی در جایی به کار می روند که اضافه ولتاژهای یک ولتاژ گذار ممکن است به دستگاه هایی از جمله ترانسفورماتور جریان و ولتاژ آسیب برسانند و حفاظت مکانیکی نیز برای این کابلها ضرورت ندارد. از طرفی این کابلها با هادی مسی رشته ای و عایق PVC ترموپلاستیک و غلاف PVC نیز به صورت کابل NYY نیز به کار می روند.
• کابل J-Y(ST)Y برای کنترل از راه دور، اندازه گیری و همچنین ارسال و یا انتقال سیگنال و از طرفی ارتباطات تلفنی مورد استفاده قرار می گیرند و معمولا در مناطق خشک، مرطوب و یا فضای باز پر کاربرد هستند.

پرسشهای متداول پیرامون کابل برق فشار قوی

1. کابل فشار قوی چیست؟ به طور معمول در سطح ولتاژ 30 کیلوولت و بالاتر، از کابل برقی استفاده می شود که همانند سایر انواع کابل دارای هادی یا رسانای فلزی، عایق، روکش، در برخی از مواقع آرمور یا زره می باشد که قادر است ولتاژ گفته شده را حمل نماید.
2. از کابل فشار قوی در چه زمینه ای استفاده می شود؟ معمولا از کابل فشار قوی زمانی استفاده می شود که نیاز است برق قدرت با فشار یا ولتاژ زیاد از منبع تغذیه به محل مورد نیاز حمل گردد. این محصولات به طور کامل ایزوله یا عایق شده اند به این معنی که دارای لایه های عایق، لایه ورق متالیزه و نیمه رسانا و در نهایت غلاف فلزی هستند.
3. تفاوت بین کابل فشار قوی و کابل فشار ضعیف چیست؟ تنها تفاوتی که می توان بین دو کابل برق فشار قوی و فشار ضعیف مشاهده کرد اندازه یا قطر عایق کابل برق است که بر اساس سطح ولتاژ بالاتر این قطر نیز بالاتر می رود. در واقع بدیهی است که برای ولتاژ بالاتر به عایقی با ضخامت بیشتر نیاز است.
4. کابل فشار قوی می تواند تا چه عمقی دفن شود؟ کابلهای فشار قوی به طور معمول به صورت دفن در زیر خاک استفاده می شوند و این کابلها به صورت دفن مستقیم در زیر خاک در مناطق شهری و حومه مورد بهره برداری قرار می گیرند. این کابلها در واقع در گودالی به عمق 1.2 متر و عرض 1.5 متر به طور تقریبی نصب می شوند که هر مدار کابل برق تکی در یکی از این گودالها قرار میگیرد.
5. کابلهای برق رایج در پست برق فشار قوی شامل چه انواعی می شود؟ کابل NYY-J، کابل NTRG-J و NYFGY، کابل NYCY و در نهایت کابل J-Y(ST)Y از جمله کابلهای برق فشار قوی رایج در پستهای فشار قوی می باشند.

منابع:

• wikipedia-High-voltage cable