play_arrow درباره سیم و کابل

تفاوت سیم با کابل با هادی چیست؟

مهمترین تفاوت سیم (wire) و کابل (cable) این است که سیم از یک دسته هادی تشکیل شده است، در حالی که کابل معمولا از مجموعه ای از چندین هادی ساخته می شود. به عبارت دیگر سیم جزئی از کابل می باشد. هر دوی سیم و کابل برای حفاظت در برابر رطوبت و همچنین اتصال با سایر اجسام رسانا عایق دارند. سیمی که عایق ندارد را هادی (conductor) می گویند.

اجزای اصلی کابل های قدرت

کابل های برق یا همان کابل قدرت برای انتقال و توزیع جریان الکتریسیته مورد استفاده قرار می گیرند.

هادی کابل: هادی کابل مسیر عبور جریان ا لکتریسیته را فراهم می کند. هادی کابل معمولا از جنس مس و آلومینیوم می باشد زیرا این دو فلز دارای رسانایی الکتریک بالایی هستند.

عایق کابل: عایق یا دی الکتریک از اتصال هادی کابل به سایر اجزا جلوگیری می کند. رایج ترین موادی که به عنوان عایق در کابل های قدرت استفاده می شوند عبارتند از: کاغذ آغشته شده، لاستیک بوتیل، پلی وینل کلراید (PVC)، پلی اتیلن (PE) و پلی اتیلن کراس لینک (XLPE). جنس عایق باید دارای مقاومت الکتریکی بالایی باشد. دی الکتریک یا عایق نباید اجازه نشتی و عبور کوچکترین جریان را از خود بدهد. همچنین مواد عایق باید دارای استحکام مکانیکی خوبی باشند. 

روکش داخلی: روکش داخلی از ورود رطوبت به قسمت داخلی کابل جلوگیری می کند. جنس مواد روکشی باید از نوع نانو متریال باشد مانند آلیاژ های آلومینیوم و سرب.  

لایه محافظ: برای محافظت از کابل ها در برابر خوردگی استفاده می شود. کاغذ, حصیر و پلی وینل کلراید از جمله مواد مناسب برای استفاده به عنوان لایه محافظ هستند. 

آرمور یا محافظ: فرآیند قرار دادن لایه های فولاد گالوانیزه یا دو لایه از نوار فلزی بر روی روکش که از کابل در برابر صدمات مکانیکی محافظت می کند, محافظ سازی کابل گفته می شود. نوار های فولادی به دلیل قدرت طولی بالا برای محافظت از کابل استفاده می شود. از محافظ کابل به عنوان سیم زمین نیز استفاده می شود. 

روکش بیرونی: روکش بیرونی از کابل در برابر رطوبت, خوردگی, آلودگی, گرد و خاک و غیره استفاده می شود. از مواد ترموپلاستیکی به عنوان روکش بیرونی کابل استفاده می شود. 

تفاوت کابل های فشار ضعیف (LV)، فشار متوسط (MV) و فشار قوی (HV)

تفاوت اصلی در ساختار این کابل‌ها، ضخامت لایه عایق و پیچیدگی لایه‌های محافظتی است که با افزایش ولتاژ نامی کابل، این موارد نیز افزایش می‌یابند.

• کابل فشار ضعیف (LV)

این کابل‌ها برای انتقال و توزیع جریان الکتریسیته در ولتاژهای پایین استفاده می‌شوند، مثلاً در مصارف خانگی و تجاری کوچک. در یک استاندارد، محدوده ولتاژ این کابل‌ها بین 300 ولت تا 1000 ولت تعریف می‌شود. در حالی که استاندارد دیگر، آن را تا 1000 ولت برای جریان متناوب (AC) و بین 75 ولت تا 1500 ولت برای جریان مستقیم (DC) در نظر می‌گیرد.

• • ساختار نسبتاً ساده‌ای دارند.
  • معمولاً شامل هادی (مس یا آلومینیوم)، عایق (PVC، XLPE یا لاستیک)، و در صورت نیاز روکش یا غلاف بیرونی (PVC یا LSZH) هستند.
  • برخی از کابل‌های LV ممکن است دارای لایه محافظتی مانند نوار فولادی (برای حفاظت مکانیکی) یا شیلد (برای جلوگیری از تداخل الکترومغناطیسی) باشند.
  • ضخامت عایق در این کابل‌ها کمترین مقدار را دارد زیرا ولتاژ کاری آن‌ها پایین است.

• کابل فشار متوسط (MV)

کابل‌های فشار متوسط برای انتقال برق بین پست‌های توزیع و مصرف‌کننده‌های بزرگتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. در یک تعریف، محدوده ولتاژ این کابل‌ها از 1800 ولت تا 30 کیلوولت (و گاهی تا 36 کیلوولت) است. در مقابل، استاندارد دیگری این محدوده را از 1000 ولت تا 100 کیلوولت می‌داند، اما اشاره می‌کند که معمولاً 3.3 کیلوولت تا 45 کیلوولت را کابل فشار متوسط می‌نامند. این تفاوت در محدوده به دلیل روش‌های مختلف تقسیم‌بندی در استانداردهای متفاوت است.

• • ساختار پیچیده‌تری نسبت به کابل‌های LV دارند.
  • علاوه بر هادی و عایق، معمولاً دارای لایه‌های نیمه هادی (درونی و بیرونی) برای کنترل میدان الکتریکی هستند.
  • صفحه فلزی (Metallic Screen) یک جزء اساسی در این کابل‌ها است که نقش محافظتی و ایمنی ایفا می‌کند.
  • ممکن است دارای لایه‌های محافظت در برابر آب و زره (بسته به کاربرد) باشند.
  • ضخامت عایق در این کابل‌ها به طور قابل توجهی بیشتر از کابل‌های LV است تا بتواند ولتاژهای بالاتر را تحمل کند.

• کابل فشار قوی (HV)

این کابل‌ها برای انتقال حجم زیادی از برق در مسافت‌های طولانی، از نیروگاه‌ها به مناطق شهری و صنعتی، طراحی شده‌اند. در یک استاندارد، ولتاژ این کابل‌ها بین 36 کیلوولت تا 150 کیلوولت قرار می‌گیرد. 

• • دارای پیچیده‌ترین ساختار در بین این سه دسته هستند.
  • ضخامت لایه عایق در این کابل‌ها بسیار زیاد است و از مواد با کیفیت بالا و خواص دی الکتریک عالی ساخته می‌شود (مانند کاغذ روغنی اشباع شده یا XLPE مخصوص HV).
  • دارای لایه‌های نیمه هادی با دقت بالا برای توزیع یکنواخت میدان الکتریکی هستند.
  • صفحه فلزی در این کابل‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است و معمولاً از جنس سرب یا آلومینیوم است.
  • به دلیل ولتاژهای بالا و احتمال ایجاد میدان‌های الکتریکی قوی در اطراف کابل، ممکن است از لایه‌های شیلدینگ اضافی استفاده شود.
  • در کابل‌های HV زیرزمینی، ممکن است از روغن تحت فشار یا گاز SF6 به عنوان بخشی از سیستم عایقی استفاده شود.
  • حفاظت مکانیکی و در برابر آب در این کابل‌ها نیز بسیار حائز اهمیت است.

• کابل‌های EHV (فشار فوق‌العاده بالا) و UHV (فشار بسیار بالا)

این دو دسته از کابل‌ها بالاترین رده‌ها در دسته‌بندی ولتاژ را تشکیل می‌دهند. کابل‌های EHV معمولاً برای انتقال برق در شبکه‌های بسیار گسترده و با حداقل اتلاف انرژی به کار می‌روند و محدوده ولتاژ آن‌ها از 89 کیلوولت تا 400 کیلوولت است. در نهایت، کابل‌های UHV برای انتقال جریان در ولتاژهای بسیار بالا و در ابرشبکه‌های قدرت استفاده می‌شوند که در محدوده بالای 400 کیلوولت تعریف شده‌اند.

برای شناسایی کابل ها از حروفی استفاده می شود که روی کابل ها نوشته شده است برخی از این حرف طبق استاندارد آلمان V. D. E به شرح زیر می باشند:

•  N کابل با هادی مسی
• NA کابل با هادی آلومینیوم 
• Y علامت عایق پرتو دور می باشد
•  H علامت ورق متالیزه می باشد
•  T سیم تحمل کننده در کابل کشی هوایی
•  R حفاظت فولادی نواری شکل
•  Y روکش کمربندی پرتو دور
•  R هادی دایره ای شکل می باشد
•  E هادی یک رشته و دایره ای می باشد
•  M هادی چند رشته
•  S هادی به شکل مثلث

مقایسه کابل های آلومینیومی

در اینجا به مقایسه سه نوع متداول کابل های آلومینومی NAYY، NA2XRY، NA2XY پرداخته می شود. هر سه این نوع کابل های هادی آلومینیومی دارند که باعث می شود قیمت آنها نسبت به کابل مشابه با هادی مسی ارزان تر باشد. ساختار این سه کابل از داخل به بیرون به شکل زیر است:

NAYY: هادی آلومینیوم / روکش PVC / فیلر PVC/ عایق PVC

NA2XY: هادی آلومینیوم / عایق PVC / فیلر PVC / عایق PVC

NA2XRY: هادی آلومینیوم / عایق PVC / روکش PVC / زره گالوانیزه / عایق PVC

جدول زیر مقایسه سه نوع کابل NAYY، NA2XY، NA2XRY را از لحاظ کاربردی توضیح می دهد.

کابل NAYY از کابل NA2XY با قطر مشابه ارزان تر است. کابل NA2XY از کابل NA2XRY با قظر مشابه ارزان تر است.

بنابراین می توان گفت که کابل NAYY برای محیط داخل و زیر زمین که رطوبت و گرمای زیادی وجود ندارد و احتمال تنش مکانیکی و ضربه نیست مناسب است. کابل NA2XY برای محیط مرطوب و زیر نور آفتاب و دمای بالا و مناظق گرمسیری مثل جنوب و شمال کشور مناسب است کابل NA2XRY در شرایط مشابه کابل NA2XY قابل استفاده است با این تفاوت که باید در جایی استفاده شود که احتمال تنش مکانیکی و ضربه وجود دارد. 

تعداد هسته کابل 

تک هسته ای: کابل های تک فاز

دو هسته ای: کابل های دارای یک فاز و یک نول

سه هسته ای: دارای یک فاز, یک سیم زمین و یک سیم خنثی

چهار هسته ای: دارای سه سیم فاز و یک نول

پنج هسته ای: دارای 4 سیم فاز و یک نول

3.5 هسته ای: این مدل از کابل ها مشابه کابل های 4 هسته ای می باشند با این تفاوت که سیم نول آن ها نصف قطر سیم نول کابل های 4 هسته ای است.

توضیحات ساختار کابل 

RM: هادی گرد چند رشته ای (multi round conductor)

SM: هادی سکتوری چند رشته ای (multi sectorial conductor)

RE: هادی گرد مفتولی (solid single round conductor)

SE: هادی سکتوری مفتولی (solid sectorial conductor)

مشخصات رنگ کابل

• 2 هسته ای: قهوه ای و آبی
• 3 هسته ای: قهوه ای, آبی , خاکستری
• 3 هسته ای به همراه سیم زمین: قهوه ای, آبی, زرد و سبز
• 4 هسته ای: قهوه ای, مشکی, آبی, خاکستری
• 4 هسته ای به همراه سیم زمین: مشکی, قهوه ای, خاکستری و زرد و سبز
• 5 هسته ای: قهوه ای, مشکی, خاکستری, آبی
• 5 هسته ای به همراه سیم زمین: قهوه ای, مشکی, خاکستری, آبی و زرد و سبز

معمولا رنگ هسته ها زرد/سبز، آبی، قهوه ای، مشکی و خااکستری می باشد. هسته زرد/سبز برای ارت استفاده می شود.

هادی های مسی و آلومینیومی سیم و کابل به صورت هادی تک مفتولی (کلاس 1 ) و تابیده منظم ( کلاس 2 ) برای کاربرد نصب ثابت و هادی های انعطاف پذیر یا افشان ( کلاس 5 ) و بسیار انعطاف پذیر (کلاس 6) برای کاربرد با انعطاف پذیری در نظر گرفته می شوند که مطابق جدول زیر تقسیم بندی می شوند.

Common Keystone   product types	Properties	Category	نوع هادی
Coaxial Cables.Keylan-Acv Copper Cables.Profibus DP Cable.Profinet Type A Cable	Not as flexible A single round wire		کلاس 1
PVC- Insulated Cables XLPE -Insulated Cables LSZH Flame Retardant & Fire Resistant Cables KEYFAB Cables Instrumentation Cables  VSD Cables	flexible         127 ،7،19،37،61 copper    strands are commonly used.depending on the conductor size required.		کلاس 2
Neoprene Cables Solar Cable  KEYFLEX Cables	Very flexible Multi-stranded		کلاس 5
Welding Cables	Extremely flexible Extra multi-stranded		کلاس 6

تفاوت کابل با عایق PVC و XLPE جیست؟

کابلهای با عایق PVC (Polyvinyl Chloride) و XLPE (Cross-Linked Polyethylene) از مواد مختلف برای عایقبندی استفاده میکنند که ویژگیهای متفاوتی دارند. در ادامه تفاوتهای کلیدی این دو نوع کابل را بررسی میکنیم:

1.  ماده عایق

   PVC: پلی وینیل کلراید یک ماده ترموپلاستیک است که به دلیل خواص عایق الکتریکی خوب و مقاومت در برابر شعله در بسیاری از کابلها استفاده می شود. این ماده در برابر رطوبت و برخی مواد شیمیایی مقاومت دارد.

   XLPE: پلی اتیلن شبکه های (cross-linked polyethylene) از پلی اتیلن ساخته شده است که تحت فرآیند شبکه های شدن قرار گرفته است. این فرآیند مقاومت حرارتی و مکانیکی ماده را افزایش می دهد و به آن خاصیت ضد حرارت بالاتری می بخشد.
2.  محدوده دمایی
   PVC: کابل های با عایق PVC معمولاً برای دماهای کاری تا 70°C (در برخی مدلها تا 90°C) طراحی شده اند.
   XLPE: کابلهای XLPE مقاومت حرارتی بالاتری دارند و میتوانند در دماهای کاری تا 90°C به طور مداوم و تا 250°C در شرایط اضطراری کار کنند.
3.  مقاومت در برابر رطوبت
   PVC: مقاومت خوبی در برابر رطوبت دارد اما در طولانی مدت ممکن است تخریب شود.
   XLPE: مقاومت بسیار بهتری در برابر رطوبت و آب دارد و در محیطهای مرطوب عملکرد بهتری از خود نشان می دهد.
4.  استحکام مکانیکی
   PVC: استحکام مکانیکی متوسطی دارد و انعطاف پذیری بالایی دارد، اما در دماهای پایین شکننده میشود.
   XLPE: استحکام مکانیکی بالاتر و مقاومت بیشتری در برابر آسیب های فیزیکی دارد. همچنین در دماهای پایین انعطاف پذیری خود را حفظ می کند.

5.  مقاومت الکتریکی
   PVC: ضریب هدایت حرارتی کمتری دارد، که میتواند باعث ایجاد گرما در کابلها شود.
   XLPE: مقاومت الکتریکی بالاتری دارد و هدایت حرارتی بهتری ارائه میدهد، که موجب کارایی بالاتر در انتقال برق میشود.

6.  دوام و طول عمر
   PVC: به مرور زمان در معرض نور خورشید و حرارت ممکن است شکننده شود و ترک بخورد.
   XLPE: به دلیل ساختار شبکهای، عمر طولانی تری دارد و در برابر تخریب ناشی از گرما و عوامل محیطی مقاوم تر است.

7.  کاربردها
   PVC: معمولاً در کابل های داخلی و کاربردهای سبک تر که نیازی به مقاومت حرارتی و مکانیکی بالا ندارند، استفاده می شود.
   XLPE: بیشتر در کابل های ولتاژ بالا و کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر حرارت و فشارهای مکانیکی بیشتر است، استفاده می شود.
   به طور کلی، کابلهای XLPE به دلیل مزایای حرارتی، مکانیکی و الکتریکی برتری دارند، اما کابلهای PVC در کاربردهای کم هزینه تر و سبک تر ترجیح داده می شوند.

 از کابل های رایج با عایق PVC کابل مسی NYY  را می توان نام برد و همچنین از کابل های رایج با عایق XLPE به کابل N2XY می توان اشاره کرد.