play_arrow درباره کابل قدرت فشار متوسط

(نمایش توضیحات) (بستن توضیحات)

کابل های قدرت فشار متوسط (MV)

کابل های فشار متوسط (MV)(mediumvoltage) نوعی کابل برق هستند که برای توزیع برق از پست های برق به ایستگاه های ترانسفورماتور استفاده می شوند. این کابل ها در صنایع تجاری، صنعتی و تاسیسات الکتریکی به دلیل دوام و انعطاف پذیری بالا کاربرد گسترده ای دارند. کابل MV معمولاً دارای ولتاژ نامی بین 1 کیلوولت (kV) تا 36 کیلوولت (kV) است. با این حال، برخی از استانداردها مانند کمیسیون بین المللی الکتروتکنیک (IEC) محدوده ولتاژ گسترده تری، بین 1 کیلوولت تا 100 کیلوولت را برای کابل های MV در نظر می گیرند. ولتاژ نامی دقیق یک کابل MV به سازنده و کاربرد خاص آن بستگی دارد و اغلب بین 3 کیلوولت تا 69 کیلوولت متغیر است.

تفاوت بین کابل های LV، MV و HV

کابل های قدرت برای انتقال و توزیع جریان الکتریسیته مورد استفاده قرار می گیرند که بر اساس ولتاژ های متفاوت دسته بندی میشود:

• • کابل های LV (ولتاژ پایین): 300 ولت تا 1000 ولت
  • کابل های MV (ولتاژ متوسط): 1800 ولت تا 30 کیلوولت (گاهی تا 36 کیلوولت)
  • کابل های HV (ولتاژ بالا): 36 کیلوولت تا 150 کیلوولت
  • کابل های EHV (ولتاژ فوق العاده بالا): 89 کیلوولت تا 400 کیلوولت
  • کابل های UHV (ولتاژ بسیار بالا): بالاتر از 400 کیلوولت

ساختار کابل فشار متوسط

کابل های MV از چندین لایه تشکیل شده اند که هر کدام وظیفه خاصی را بر عهده دارند:

1. هادی: هسته مرکزی کابل است که جریان الکتریکی را حمل می کند. معمولاً از مس الکترولیتی یا آلومینیوم با خلوص بالا ساخته می شود.
2. صفحه نیمه هادی داخلی: هادی را به طور کامل می پوشاند و برای بهبود توزیع میدان الکتریکی در سطح هادی طراحی شده است.
3. عایق کابل: جزء حیاتی کابل MV است و باید در برابر میدان الکتریکی قوی مقاومت کند. مواد مورد استفاده برای عایق کابل های MV عبارتند از:
   • پلی اتیلن متقاطع (XLPE)
   • اتیلن پروپیلن با مدول بالا (HEPR)
   • اتیلن پروپیلن (EPR)
4. صفحه نیمه هادی خارجی کابل: عایق را به طور کامل می پوشاند و با آن در تماس کامل است. معمولاً از نیمه هادی های قابل جدا شدن برای سهولت در آماده سازی اتصالات استفاده می شود.
5. صفحه فلزی کابل: در تماس با نیمه هادی خارجی قرار دارد و از الیاف مسی ساخته شده است که به صورت مارپیچی در اطراف کابل قرار گرفته اند.
6. محافظت در برابر آب: (فقط در کابل های نوع OL و 2OL) در کابل های با مهر و موم طولی (نوع OL)، یک نوار از مواد جاذب رطوبت در زیر غلاف قرار می گیرد تا از انتشار طولی آب جلوگیری کند. در کابل های با مهر و موم دوگانه (نوع 2OL)، سیم های جاذب رطوبت نیز روی هادی قرار می گیرند.
7. غلاف داخلی: (فقط برای کابل های زره دار) یک پوشش جداکننده بین صفحه فلزی و زره وجود دارد که از همان ماده غلاف بیرونی ساخته شده است.
8. آرمور یا زره: (فقط برای کابل های زره دار) از کابل در برابر آسیب های خارجی محافظت می کند و از سیم ها یا نوارهای فلزی تشکیل شده است که روی غلاف داخلی قرار گرفته اند. فلز مورد استفاده در کابل های تک هسته ای آلومینیوم است.
9. غلاف بیرونی کابل: لایه بیرونی کابل است و از آن در برابر آسیب های مکانیکی و شیمیایی محافظت می کند. معمولاً از PVC یا پلی الفین های بدون هالوژن ساخته می شود.

مزایای کابل های فشار متوسط

• انعطاف پذیری: کابل های MV به دلیل انعطاف پذیری بالا، در کاربردهای مختلف قابل استفاده هستند.
• دوام: این کابل ها برای استفاده در محیط های بیرونی طراحی شده اند و در برابر شرایط آب و هوایی مختلف مقاوم هستند.
• تنوع: کابل های MV در پیکربندی ها و استانداردهای مختلف برای مطابقت با کاربردهای گوناگون موجود هستند.

معایب کابل های فشار متوسط

• هزینه: کابل های MV معمولاً گران تر از کابل های LV هستند.
• نصب: نصب کابل های MV به تخصص بیشتری نیاز دارد.

کاربردهای کابل های فشار متوسط

• تجهیزات سیار پست برق
• توزیع برق برای تنظیمات صنعتی
• توزیع برق برای ابزار و تجهیزات مورد استفاده در معادن
• نگهداری و تعمیرات
• مزرعه های بادی
• نیروگاه های خورشیدی فتوولتائیک
• زیرساخت های حمل و نقل عمومی برای تامین برق قطارها و خطوط مترو
• شبکه های مقاوم در برابر آب و هوا
• ترانسفورماتورها
• مجموعه های ژنراتور ولتاژ متوسط
• توزیع برق به مناطق جدا شده

نکات لازم برای خرید کابل های فشار متوسط

• ولتاژ نامی: اطمینان حاصل کنید که کابل MV دارای ولتاژ نامی مناسب برای کاربرد مورد نظر شما است.
• استانداردها: کابل MV باید با استانداردهای مربوطه مطابقت داشته باشد.
• مواد: مواد مورد استفاده در ساخت کابل MV باید با شرایط محیطی و الزامات عملکردی مطابقت داشته باشند.
• ویژگی های اضافی: برخی از کابل های MV دارای ویژگی های اضافی مانند غلاف داخلی، زره اضافی و مسدود کننده آب هستند. این ویژگی ها می توانند برای کاربردهای خاص مفید باشند.

اصطلاحات فنی و توضیحات تکمیلی

• محدوده ولتاژ دقیق‌تر: همانطور که اشاره شد، استاندارد IEC محدوده وسیع‌تری را برای کابل‌های MV در نظر می‌گیرد (1 کیلوولت تا 100 کیلوولت). با این حال، در عمل، ولتاژ نامی رایج برای کابل‌های MV معمولاً بین 3 کیلوولت تا 69 کیلوولت است. همچنین، لازم به ذکر است که در برخی مناطق، ممکن است دسته‌بندی‌های ولتاژی کمی متفاوت باشند.
• اهمیت لایه‌های نیمه هادی: لایه‌های نیمه هادی (داخلی و خارجی) نقش بسیار مهمی در عملکرد و طول عمر کابل‌های MV دارند. این لایه‌ها با ایجاد یک میدان الکتریکی یکنواخت در اطراف هادی و عایق، از تمرکز تنش الکتریکی در نقاط خاص جلوگیری می‌کنند. تمرکز تنش می‌تواند منجر به تخلیه جزئی (Partial Discharge) و در نهایت خرابی عایق شود.
• انواع مواد عایقی: علاوه بر XLPE، HEPR و EPR، مواد عایقی دیگری نیز در کابل‌های MV استفاده می‌شوند، اگرچه کمتر رایج هستند. انتخاب نوع عایق بستگی به عواملی مانند ولتاژ نامی، دمای کارکرد، انعطاف‌پذیری مورد نیاز و هزینه دارد. XLPE به دلیل خواص الکتریکی و مکانیکی خوب و هزینه نسبتاً پایین، یکی از رایج‌ترین گزینه‌ها است.
• نقش صفحه فلزی (Metallic Screen): صفحه فلزی علاوه بر تخلیه جریان‌های خازنی و جریان‌های اتصال کوتاه، به عنوان یک محافظ الکترومغناطیسی نیز عمل می‌کند و از تداخل الکترومغناطیسی با سایر تجهیزات جلوگیری می‌کند. همچنین، در صورت بروز خطا در کابل، این لایه مسیر هدایت جریان خطا به زمین را فراهم می‌کند و به عملکرد صحیح سیستم‌های حفاظتی کمک می‌کند.
• انواع محافظت در برابر آب: علاوه بر نوارهای جاذب رطوبت، روش‌های دیگری نیز برای جلوگیری از نفوذ آب به داخل کابل استفاده می‌شود، مانند استفاده از پودرهای جاذب رطوبت در اطراف هادی و یا طراحی خاص غلاف بیرونی. نفوذ آب می‌تواند باعث پدیده "درخت زنی آب" (Water Treeing) در عایق شود که به مرور زمان باعث تخریب آن می‌گردد.
• انواع زره (Armour): نوع زره مورد استفاده بستگی به میزان حفاظت مکانیکی مورد نیاز دارد. زره می‌تواند از سیم‌های فولادی گالوانیزه (SWA - Steel Wire Armour)، نوارهای فولادی (STA - Steel Tape Armour) یا سیم‌های آلومینیومی (AWA - Aluminium Wire Armour) برای کابل‌های تک هسته‌ای AC (به دلیل جلوگیری از ایجاد جریان گردابی) تشکیل شود.
• مواد غلاف بیرونی: انتخاب مواد غلاف بیرونی بستگی به شرایط محیطی و نوع کاربرد دارد. PVC یک گزینه مقرون به صرفه است اما در صورت آتش سوزی دود و گازهای سمی تولید می‌کند. پلی الفین‌های بدون هالوژن (LSZH/LSFOH) در صورت آتش سوزی دود کمتری تولید می‌کنند و گازهای سمی ندارند، بنابراین برای مکان‌های عمومی و حساس مناسب‌تر هستند. پلی اتیلن (PE) مقاومت خوبی در برابر رطوبت و مواد شیمیایی دارد و برای دفن مستقیم مناسب است.

تفاوت ساختاری بین کابل های فشار ضعیف (LV)، متوسط (MV) و 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 های فشار ضعیف (LV):
• 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 های فشار متوسط (MV):
• 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 های فشار قوی (HV):
• 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.

تحلیل و مقایسه کابل‌های فشار متوسط مشهد کابل

1. ولتاژ نامی:

• این کابل‌ها در سه سطح ولتاژ نامی اصلی تولید می‌شوند:
• 6/10 (12) کیلوولت
• 12/20 (24) کیلوولت
• 18/30 (36) کیلوولت
• نحوه نامگذاری عبارت "U₀/U (Um)" نشان دهنده موارد زیر است:
• U₀: ولتاژ نامی بین هادی و زمین (یا شیلد فلزی).
• U: ولتاژ نامی بین هادی‌ها در کابل‌های چند هسته‌ای.
• Um: حداکثر ولتاژ سیستم که کابل برای آن طراحی شده است.

2. ساختار کلی:

• تمامی کابل‌های ارائه شده دارای عایق XLPE (پلی اتیلن متقاطع) هستند که یک عایق رایج و با کیفیت برای کابل‌های فشار متوسط است.
• همه آن‌ها از هادی مس (CU) یا آلومینیوم (AL) به صورت رشته‌ای و فشرده (Stranded & Compacted) استفاده می‌کنند. هادی‌های فشرده سطح صاف‌تری دارند و ابعاد کابل را کاهش می‌دهند.
• دارای صفحه نیمه هادی روی هادی (Conductor screen of Semi-Conductive compound) و صفحه نیمه هادی روی عایق (Insulation screen of Semi-Conductive Compound) هستند. این لایه‌ها برای توزیع یکنواخت میدان الکتریکی و جلوگیری از تمرکز تنش الکتریکی بسیار مهم هستند.
• دارای نوار نیمه هادی بستر (Semi-Conductive Bedding Tape) هستند که احتمالاً برای ایجاد یک سطح صاف و یکنواخت قبل از قرارگیری شیلد فلزی استفاده می‌شود.
• همگی مجهز به شیلد مفتولی مسی (Copper Wire Screen - CWS) هستند. شیلد مسی نقش مهمی در تخلیه جریان‌های خازنی و جریان‌های اتصال کوتاه دارد و همچنین به عنوان یک محافظ الکترومغناطیسی عمل می‌کند.
• دارای غلاف بیرونی PVC هستند. با این حال، امکان سفارش غلاف‌های د
  یگری مانند HDPE (پلی اتیلن با چگالی بالا)، مواد بدون هالوژن و کم دود، PVC مقاوم در برابر مواد شیمیایی و PVC مقاوم در برابر جوندگان نیز وجود دارد.

3. نوع زره:

کابل‌های ارائه شده در دو نوع آرموردار و بدون آرمور(زره)عرضه می‌شوند:

• AWA (Aluminum Wire Armoured): زره مفتولی آلومینیومی برای کابل‌های تک هسته‌ای (برای کاهش جریان‌های گردابی). ¹  
• SWA (Steel Wire Armoured): زره مفتولی فولادی برای کابل‌های سه هسته‌ای (حفاظت مکانیکی بالا).
• ATA (Aluminum Tape Armoured): زره نواری آلومینیومی برای کابل‌های تک هسته‌ای.
• STA (Steel Tape Armoured): زره نواری فولادی برای کابل‌های سه هسته‌ای. زره نواری معمولاً حفاظت مکانیکی کمتری نسبت به زره مفتولی دارد اما انعطاف‌پذیری بیشتری ارائه می‌دهد.
• UNARMOURED: بدون زره (سری 1 و 4 و 7). این کابل‌ها برای مکان‌هایی مناسب هستند که خطر آسیب مکانیکی کمی وجود دارد.
• WIRE ARMOURED: زره مفتولی (سری 2، 5 و 8).
• TAPE ARMOURED: زره نواری (سری 3، 6 و 9).
• کابل‌های زره‌دار علاوه بر لایه‌های ذکر شده، دارای یک بستر PVC (PVC Bedding) بین شیلد مسی و زره هستند تا از آسیب دیدن شیلد در اثر زره جلوگیری شود.

4. تعداد هسته‌ها:

• هر سری از کابل‌ها به صورت تک هسته‌ای (Single core) و سه هسته‌ای (Three Core) تولید می‌شوند که بسته به نوع کاربرد و سیستم توزیع برق انتخاب می‌شوند.

5. استانداردها:

• تمامی کابل‌های ارائه شده مطابق با استانداردهای IEC 60502-2 و ISRI 3569-2 تولید می‌شوند که نشان دهنده کیفیت و ایمنی این محصولات است.

مقایسه موردی:

برای مثال، اگر بخواهیم دو کابل با ولتاژ نامی 6/10 (12) کیلوولت را مقایسه کنیم:

• کابل شماره 1 (UNARMOURED): برای کاربردهایی مناسب است که حفاظت مکانیکی زیادی مورد نیاز نیست، مانند نصب در داخل کانال‌ها یا ترانشه‌های محافظت شده.
• کابل شماره 2 (WIRE ARMOURED): با داشتن زره مفتولی (آلومینیومی برای تک هسته‌ای و فولادی برای سه هسته‌ای)، برای مکان‌هایی مناسب است که خطر آسیب مکانیکی وجود دارد، مانند دفن مستقیم در زمین یا نصب در محیط‌های صنعتی با احتمال برخورد اجسام.

به طور مشابه، کابل‌های با ولتاژ نامی بالاتر (12/20 و 18/30 کیلوولت) برای سیستم‌های توزیع برق با ولتاژ بالاتر استفاده می‌شوند و ساختار آن‌ها از نظر لایه‌های نیمه هادی و ضخامت عایق مشابه است، اما برای تحمل ولتاژ بیشتر طراحی شده‌اند.

نتیجه‌گیری

• کابل های فشار متوسط نقش مهمی در توزیع برق دارند. درک ساختار، مزایا، معایب و کاربردهای این کابل ها برای انتخاب کابل مناسب برای یک کاربرد خاص ضروری است.
• مشهد کابل طیف کاملی از کابل‌های فشار متوسط با عایق XLPE را در سطوح ولتاژی مختلف ارائه می‌دهد.
• این محصولات با استانداردهای بین المللی مطابقت دارند و از مواد با کیفیتی در ساخت آن‌ها استفاده شده است.
• تنوع در نوع زره (بدون زره، زره مفتولی و زره نواری) و امکان انتخاب جنس غلاف بیرونی مختلف، این امکان را فراهم می‌کند تا کابل مناسب برای کاربردهای گوناگون انتخاب شود.