کابل فشار قوی بدون آرمور
کابل‌های فشار قوی بدون زره (Unarmoured High Voltage Cables) شریان‌های حیاتی در شبکه‌های انتقال برق هستند که وظیفه جابجایی مقادیر عظیم انرژی الکتریکی را در ولتاژهای بسیار بالا، معمولاً از 36 کیلوولت تا 550 کیلوولت و حتی بالاتر، بر عهده دارند. این کابل‌ها که با نام‌های "HV Unarmoured Cables" یا "EHV Unarmoured Cables" (برای ولتاژهای فوق توزیع) نیز شناخته می‌شوند، علیرغم عدم وجود زره، با مهندسی دقیق خود، ایمنی و کارایی بالایی را فراهم می‌کنند.
ساختار و اصطلاحات فنی
ساختار کابل‌های قدرت HV بدون آرمور به مراتب پیچیده‌تر و با دقت بالاتری نسبت به کابل‌های MV طراحی و تولید می‌شود تا بتواند تنش‌های الکتریکی شدید در این ولتاژها را تحمل کند:
- هادی (Conductor): معمولاً از مس یا آلومینیوم با سطح مقطع بسیار بزرگ و به صورت رشته‌ای و فشرده یا میلیکن (Milliken) ساخته می‌شود. ساختار میلیکن برای کاهش اثر پوستی (Skin Effect) و تلفات در جریان‌های بالا در کابل‌های با سطح مقطع بزرگ استفاده می‌شود.
- صفحه نیمه هادی هادی (Conductor Screen): لایه‌ای بسیار صاف و یکنواخت از ماده نیمه هادی که با دقت بالا روی هادی اکسترود می‌شود. این لایه برای کنترل میدان الکتریکی و جلوگیری از تخلیه جزئی (Partial Discharge - PD) در ولتاژهای بالا ضروری است.
- عایق (Insulation): ضخیم‌ترین و حیاتی‌ترین لایه در کابل HV. رایج‌ترین ماده مورد استفاده XLPE (Cross-Linked Polyethylene) است، اما در گذشته و هنوز در برخی موارد از کاغذ آغشته به روغن (Paper-Oil Insulation) نیز استفاده می‌شود. عایق XLPE برای کابل‌های HV به دلیل خواص دی الکتریک و مکانیکی عالی، عدم نیاز به روغن و نگهداری کمتر، بسیار محبوب شده است.
- صفحه نیمه هادی عایق (Insulation Screen): لایه‌ای بسیار دقیق و یکنواخت از ماده نیمه هادی که روی عایق اکسترود می‌شود. وظیفه آن کنترل میدان الکتریکی در مرز عایق و شیلد فلزی و کاهش خطر تخلیه جزئی است.
- شیلد فلزی (Metallic Screen): این لایه برای کابل‌های فشار بالا بسیار حیاتی است و معمولاً از نوارهای مسی، سیم‌های مسی، یا حتی غلاف سربی (Lead Sheath) تشکیل می‌شود. وظایف آن شامل:
- تخلیه جریان‌های خازنی و جریان‌های اتصال کوتاه.
- حفاظت کامل از پرسنل در برابر میدان‌های الکتریکی قوی.
- ایجاد یک مسیر زمین مطمئن.
- محافظت در برابر تداخل الکترومغناطیسی.
- Water Blocking: (مسدود کننده آب) در بسیاری از کابل‌های HV، مواد جاذب رطوبت (مانند پودرها یا نوارهای جاذب آب) در زیر شیلد فلزی به کار می‌روند تا از نفوذ طولی آب در صورت آسیب دیدگی غلاف جلوگیری کنند و پدیده درخت زنی آب (Water Treeing) را به حداقل برسانند.
- غلاف بیرونی (Outer Sheath): لایه نهایی که از کابل در برابر عوامل محیطی سخت محافظت می‌کند. از مواد مقاومی مانند HDPE (High-Density Polyethylene) یا LDPE (Low-Density Polyethylene)، و در برخی موارد PVC یا LSZH (برای کاربردهای خاص) استفاده می‌شود. مقاومت در برابر اشعه UV، رطوبت، مواد شیمیایی و سایش در این سطح ولتاژ از اهمیت بالایی برخوردار است.
کاربردها
- شبکه‌های انتقال زیرزمینی: در شهرهای بزرگ یا مناطق خاص که خطوط هوایی امکان‌پذیر نیستند، کابل‌های HV در تونل‌ها یا کانال‌های محافظت شده نصب می‌شوند.
- اتصال نیروگاه‌ها به پست‌های انتقال: برای انتقال برق از نیروگاه‌ها به شبکه‌های اصلی.
- اتصالات بین پست‌های بزرگ: برای لینک کردن پست‌های انتقال و فوق توزیع.
- در داخل تونل‌های کابل کشی: جایی که کابل‌ها در محیطی کنترل شده و محافظت شده قرار دارند.
- کاربردهای صنعتی بسیار بزرگ: در صنایع سنگین که نیاز به توان بالا دارند.
مزایا
- وزن کمتر: نسبت به کابل‌های زره‌دار HV، وزن کمتری دارند که حمل و نقل و نصب را در پروژه‌های بزرگ تسهیل می‌کند.
- انعطاف‌پذیری نسبی: انعطاف‌پذیری بیشتری را برای مسیریابی در فضاهای محدود (مانلاً تونل‌های کابل) فراهم می‌کنند.
- کاهش ابعاد: در برخی موارد، ابعاد کلی کابل بدون زره می‌تواند کوچکتر باشد.
نکات لازم جهت خرید
- ولتاژ نامی و حداکثر ولتاژ سیستم (U₀/U (Um)): این مهمترین پارامتر است و باید کاملاً با الزامات شبکه مطابقت داشته باشد.
- جریان دهی (Current-Carrying Capacity): بر اساس بار مورد نیاز و شرایط نصب (دفن مستقیم، در کانال، در هوا) باید محاسبه شود.
- جنس و ساختار هادی: مس یا آلومینیوم و نوع ساختار (رشته‌ای فشرده، میلیکن) بر اساس جریان و تلفات.
- جنس عایق: XLPE رایج‌ترین گزینه است، اما درک مزایای هر نوع عایق (XLPE، EPR) مهم است.
- جنس و ضخامت شیلد فلزی: باید برای تحمل جریان‌های اتصال کوتاه سیستم طراحی شود.
- قابلیت مسدود کنندگی آب (Water Blocking): در محیط‌های مرطوب یا برای افزایش اطمینان، این ویژگی بسیار مهم است.
- جنس غلاف بیرونی: باید کاملاً با شرایط محیطی (مانند مقاومت در برابر اشعه UV، رطوبت، مواد شیمیایی، آتش‌سوزی) و الزامات استاندارد مطابقت داشته باشد.
- استانداردها و تاییدیه ها: کابل‌های HV باید با سختگیرانه‌ترین استانداردهای بین‌المللی (مانند IEC 60840، IEC 62067) و تاییدیه نهادهای مربوطه تولید شوند.
- شرایط نصب: با توجه به اینکه این کابل‌ها بدون زره هستند، برنامه‌ریزی دقیق برای محافظت مکانیکی مسیر نصب (مانند استفاده از کانال‌های بتنی، لوله‌ها یا تونل‌های کابل) ضروری است.