کابل فشار قوی آرموردار مفتولی
کابل‌های فشار قوی زره دار (آرموردار) مفتولی (Wire Armoured High Voltage Cables) اوج مهندسی کابل برای انتقال حجم عظیمی از انرژی در ولتاژهای بسیار بالا (معمولاً از 36 کیلوولت تا 550 کیلوولت و بالاتر) هستند، در حالی که بالاترین سطح حفاظت مکانیکی را نیز ارائه می‌دهند. این کابل‌ها، به دلیل کاربرد در زیرساخت‌های حیاتی، باید دارای حداکثر قابلیت اطمینان و مقاومت باشند.
ساختار و اصطلاحات فنی
ساختار کابل‌های HV آرمور مفتولی بسیار پیچیده و دقیق است:
- هادی (Conductor): از مس یا آلومینیوم با سطح مقطع بسیار بزرگ، اغلب به صورت رشته‌ای فشرده یا Milliken (میلیکن). ساختار میلیکن از رشته‌های مجزا تشکیل شده که به شکل چهارگوش یا دایره‌ای در هم تنیده شده‌اند و برای کاهش اثر پوستی و تلفات در جریان‌های بالا در کابل‌های HV و EHV ضروری است.
- صفحه نیمه هادی هادی (Conductor Screen): لایه‌ای بسیار صاف و یکنواخت از ماده نیمه هادی که با فرایند اکستروژن سه‌گانه (Triple Extrusion) روی هادی قرار می‌گیرد. این امر برای کنترل دقیق میدان الکتریکی و جلوگیری کامل از تخلیه جزئی (Partial Discharge) در ولتاژهای بسیار بالا حیاتی است.
- عایق (Insulation): ضخیم‌ترین و حساس‌ترین لایه، معمولاً از XLPE (Cross-Linked Polyethylene) با خلوص بسیار بالا و تحت شرایط کنترل‌شده اکسترود می‌شود. این عایق باید توانایی تحمل میدان‌های الکتریکی بسیار قوی و تنش‌های حرارتی را داشته باشد.
- صفحه نیمه هادی عایق (Insulation Screen): لایه‌ای بسیار دقیق از ماده نیمه هادی که روی عایق قرار می‌گیرد و وظیفه کنترل میدان الکتریکی در مرز عایق و شیلد را بر عهده دارد.
- شیلد فلزی (Metallic Screen): در کابل‌های HV، شیلد فلزی از اهمیت بالایی برخوردار است و می‌تواند شامل سیم‌های مسی، نوارهای مسی، یا حتی یک غلاف سربی (Lead Sheath) باشد. غلاف سربی علاوه بر قابلیت هدایت جریان اتصال کوتاه، به عنوان یک مانع عالی در برابر نفوذ رطوبت (Radical Water Penetration) نیز عمل می‌کند. Water Blocking (مسدود کننده آب) با استفاده از پودرها یا نوارهای جاذب رطوبت در زیر شیلد نیز برای جلوگیری از نفوذ طولی آب بسیار رایج است.
- بستر (Bedding - Bd): لایه‌ای از جنس PVC یا دیگر پلیمرها که بین شیلد فلزی و زره قرار می‌گیرد تا از آسیب دیدن شیلد توسط زره جلوگیری کند.
- زره مفتولی (Wire Armour): لایه محافظت مکانیکی اصلی:
- SWA (Steel Wire Armour): مفتول‌های فولادی گالوانیزه برای کابل‌های سه هسته‌ای. این زره مقاومت فوق‌العاده‌ای در برابر کشش، فشار و ضربه ارائه می‌دهد.
- AWA (Aluminum Wire Armour): مفتول‌های آلومینیومی برای کابل‌های تک هسته‌ای AC. استفاده از آلومینیوم (ماده غیر مغناطیسی) در کابل‌های تک هسته‌ای AC برای جلوگیری از تلفات ناشی از جریان‌های گردابی در زره فولادی حیاتی است.
- غلاف بیرونی (Outer Sheath): خارجی‌ترین لایه که باید بسیار مقاوم و بادوام باشد. معمولاً از HDPE (High-Density Polyethylene) یا LDPE (Low-Density Polyethylene) با مقاومت بالا در برابر اشعه UV، رطوبت، سایش و مواد شیمیایی ساخته می‌شود. در برخی کاربردهای خاص، ممکن است از LSZH نیز استفاده شود.
کاربردها
کابل‌های فشار بالا زره دار مفتولی برای پروژه‌های بزرگ و حساس که نیاز به حداکثر قابلیت اطمینان و حفاظت دارند، به کار می‌روند:
- خطوط انتقال زیرزمینی اصلی (Underground Transmission Lines): در مناطق شهری یا جایی که خطوط هوایی عملی نیستند، این کابل‌ها مستقیماً در زمین دفن می‌شوند.
- اتصال نیروگاه‌های بزرگ به شبکه سراسری: برای انتقال توان تولیدی.
- پروژه‌های زیردریایی (Submarine Cables): در برخی موارد، کابل‌های زیردریایی HV از زره مفتولی سنگین برای محافظت در برابر آسیب‌های مکانیکی در کف دریا استفاده می‌کنند.
- پروژه‌های نفت و گاز: در سکوهای دریایی و تأسیسات خشکی که نیاز به انتقال برق با ولتاژ بالا در محیط‌های بسیار خشن دارند.
مزایا
- حفاظت مکانیکی فوق‌العاده: بالاترین سطح مقاومت در برابر لهیدگی، ضربه، فشار، کشش و سایش.
- ایمنی بسیار بالا: کاهش چشمگیر خطر آسیب به کابل و حوادث الکتریکی.
- قابلیت اطمینان بالا: طول عمر بسیار طولانی در سخت‌ترین شرایط.
- مقاومت در برابر جوندگان: به ویژه با زره فولادی.
نکات لازم جهت خرید
- ولتاژ نامی و حداکثر ولتاژ سیستم: دقیق‌ترین تطابق با نیاز شبکه.
- جریان دهی و مشخصات حرارتی: باید با در نظر گرفتن نوع نصب (دفن مستقیم، در کانال) و شرایط دمایی محیط محاسبه شود.
- جنس و ساختار هادی: مس یا آلومینیوم، و نوع ساختار (میلیکن برای سطح مقطع بالا).
- اهمیت نوع زره: SWA برای سه هسته‌ای یا AWA برای تک هسته‌ای AC.
- شیلد فلزی: نوع (سیم، نوار، غلاف سربی) و ظرفیت تحمل جریان اتصال کوتاه.
- قابلیت مسدود کنندگی آب: یک ویژگی حیاتی برای کابل‌های HV، به ویژه در محیط‌های مرطوب یا زیرزمینی.
- جنس غلاف بیرونی: مقاوم در برابر اشعه UV، مواد شیمیایی و رطوبت.
- استانداردها و تاییدیه ها: رعایت سختگیرانه‌ترین استانداردهای بین‌المللی (مانند IEC 60840، IEC 62067) و تاییدیه نهادهای تخصصی اجباری است.
- هزینه و وزن: به دلیل ساختار پیچیده و مواد با کیفیت بالا، این کابل‌ها سنگین‌تر و گران‌تر هستند.
- نصب و نگهداری: نیاز به تجهیزات تخصصی‌تر برای نصب و مفصل‌بندی.