کاربرد کابل خودنگهدار هوایی در شبکه توزیع

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: شبکه‌های توزیع در اکثر کشورهای در حال توسعه و جهان سوم با استفاده از هادی‌های لخت اجرا می‌شوند. این در حالی است که مصرف کنندگان انرژی الکتریکی در کشورهای پیشرفته بویژه در طی چند دهه اخیر شاهد روند رو به رشد استفاده از انواع خطوط هوائی عایق شده در شبکه‌های توزیع هوایی می‌باشند. از این سیستم کابل می‌توان بطور موقت یا دائم استفاده نمود. از نظر اجرایی و نگهداری، هزینه این سیستم بین سیستم هوایی با خطوط بدون عایق و سیستم کابل کشی زمینی می‌باشد. این سیستم در محلهایی که فضای لازم برای کابل کشی کم و یا گران می‌باشد مناسب است و عوامل دیگری که باعث برتری این سیستم بر سیستمهای هوایی می‌شود نصب و اجرای سریع و ساده، ایمنی و صورت ظاهری و کنترل زیست محیطی آن می‌باشد. می‌توان از این کابل‌ها بطور موقت نیز استفاده نمود تا اینکه شبکه دائمی (زمینی یا هوایی) منطقه مورد نظر آماده شود.

علاوه بر موارد بالا، این سیستم، برای شرایط ذیل نیز مناسب است:

در مناطقی که لازم است شرایط زیست محیطی آن دست نخورده باقی بماند و یا اینکه تغییرات بوجود آمده در آن حداقل باشد.

- برای دادن تغییرات در شبکه و یا توسعه آن

- برای خط ورودی و یا خروجی به پست ترانسفورماتور یا ایستگاهها، زیرا که با استفاده از این کابل نیازی به مقره‌های عایقی نمی‌باشد.

- از این کابل‌ها که وزن آن‌ها کم بوده و دارای عایق پلی اتیلن کراس لینک (XLPE) می‌باشند، در شبکه‌های هوایی برای ولتاژهای ماکزیمم ۱۲، ۲۴، ۳۶ کیلوولت استفاده می‌شود.

در مواردی که استفاده از خطوط با هادیهای لخت منجر به بروز حوادث گذرا می‌شود و یا اینکه رعایت حریم و سایر نکات فنی و ایمنی شبکه برق مقدور نیست استفاده از کابلهای خود نگهدار هوایی راه حل منطقی است. از عمده‌ترین این موارد می‌توان به مسیرهایی اشاره نمود که دارای عرض کم بوده و یا در آن‌ها موانعی از قبیل: ردیف درختان وجود دارد.

همانطور که می‌دانیم کابلهای خود نگهدار دارای هادی آلومینیومی و عایق پلی اتیلن کراس لینک می‌باشند و برای نصب این کابل‌ها برروی پایه‌ها نیاز به یک سیم نگهدارنده (massenger) می‌باشد که جنس این سیم برای کابلهای kv ۲۰ از فولاد و برای کابلهای فشار ضعیف از آلیاژ آلومینیوم می‌باشد. در کابل خود نگهدار فشار ضعیف از سیم نگهدارنده بعنوان سیم نول نیز استفاده خواهد شد.

در طراحی خطوط با کابلهای خودنگهدار در دو سطح ولتاژ فشار متوسط و فشار ضعیف به ترتیب سطح مقطعهای زیر مورد نظر قرار گرفته است که این طراحی قابل تعمیم برای سطح مقطعهای دیگر نیز می‌باشد.

سطح مقطع ۶۵ + ۱۲۰ × ۳ میلیمتر مربع برای فشار متوسط و ۷۰ + ۲۵ + ۹۵ × ۳ برای فشار ضعیف که سیم نگهدارنده آن‌ها به ترتیب ۶۵ و ۷۰ می‌باشد و سطح مقطع ۲۵ در فشار ضعیف برای سیستم روشنایی معابر می‌باشد.

 

۱ - استاندارد کابلهای هوایی خود نگهدار

۱ - ۱ - استاندارد کابل خود نگهدار فشار ضعیف (Standard For Selfsupporting Over head Cables for ۰. ۴ kv) ۱ - ۱ - ۱ - ولتاژ نامی: ولتاژ نامی ۰. ۶ / ۱kv است ۱ - ۱ - ۲ - هادی‌ها: هادی‌ها از آلومینیوم رشته‌ای بهم تابیده، دایره‌ای شکل بهم فشرده (مثلاً هادی به اندازه mm ۲۱۶ که از آلومینیوم یکپارچه است) می‌باشند. ۱ - ۱ - ۳ - عایق


۱ - ۱ - ۳ - ۱) مواد: عایق بایستی پلی اتیلن مخصوص با تراکم زیاد و سیاه رنگ مقاوم در مقابل جو باشد.

۱ - ۱ - ۳ - ۲) شناسایی فاز: در امتداد طول هر فاز (هادی) عایق شده برآمدگیهای مشخص به تعداد ۲ و ۳ و یا ۴ عدد وجود دارند تا بتوان به کمک آن‌ها فاز‌ها را از یکدیگر شناسایی نمود.

۱ - ۱ - ۴ - نگهدارنده یا سیم حامل (هادی خنثی – massenger): نگهدارنده یا سیم حامل یک هادی باید از آلیاژ آلومینیوم

متشکل از هفت سیم کشیده ازمیله که با فرآیند ریختگی مداوم و پیچیدن تولید شده است باشد.

هیچگونه مفصل و یا اتصالی در نگهدارنده (مسنجر) مجاز نمی‌باشد مگر اینکه این اتصال در میله و یا سیم اصلی قبل از کشیدن نهایی انجام شده باشد. نگهدارنده باید دایره‌ای شکل – رشته‌ای تابیده شده و بهم فشرده باشد. از نگهدارنده بعنوان هادی خنثی نیز استفاده می‌شود. پس از عایقکاری برای شناسایی نگهدارنده (مسنجر) آنرا با یک برآمدگی مقاوم طولی که بوضوح قابل دیدن است مشخص می‌نمایند.


۱ - ۱ - ۵ - طرح: کابل متشکل از یک یا چهار هادی آلومینیوم با عایق پلاستیکی تابیده شده بر روی یک نگهدارنده از آلیاژ آلومینیوم که عایق شده و یا لخت می‌باشد. منسجر همچنین هادی خنثی نیز می‌باشد.

۱ - ۱ - ۶ - علامت‌های مشخص شده بر روی کابل: در طول کابل، آنرا با نام تولید کننده و سال تولید مشخص می‌نمایند و فاصله این علائم کمتر از ۲۰cm است. این علائم بر روی عایق حک می‌شود. ۱ - ۱ - ۷ - آزمونهای نوعی Type test: آزمونهای نوعی (تایپ تست) حداقل برروی یک نمونه از هر نوع کابل مورد نظر انجام می‌شود. چنانچه یک نمونه از همان نوع کابل ولیکن با اندازه متفاوتی آزمون نمونه‌ای شده باشد و نتایج رضایت بخش باشند کابل مورد نظر را می‌توان از لحاظ این آزمون مورد تأئید دانست. چنانچه مواد ساختمان و یا روش تولید عوض شوند بایستی آزمون نوعی را در هر مورد تکرار نمود. ۱ - ۱ - ۷ - ۱) آزمون ولتاژ


۱ - ۱ - ۷ - ۲) اندازه گیری مقاومت هادی‌ها و نگهدارنده (massenger)

۱ - ۱ - ۸ - آزمونهای مکانیکی و فیزیکی: این آزمون‌ها برای هر هادی از کابل بطور جداگانه انجام می‌شوند.

۱ - ۱ - ۸ - ۱) مشخصه‌های فیزیکی و مکانیکی عایق

۱ - ۱ - ۸ - 2) آزمون خمش

۱ - ۱ - ۸ - ۳) استقامت کششی نگهدارنده


۱ - ۱ - ۸ - ۴) massenger)) آزمون تشعشع خورشیدی (مشابه سازی درآزمایشگاه)


هادی روکش دار Covered Conductors

۱ - ۱ - ۹ - ۲) آزمونهای نمونه: آزمونهای حداکثر برروی ده درصد طول کابلهای تولید شده انجام شده اگرچه حداقل برروی یک طول کابل انجام میشود.

۱ - ۱ - ۹ - ۲ - ۱) کنترل ساختمانی: ساختمان و ابعاد کابل باید تست شود.

۱ - ۱ - ۹ - ۲ - ۲) اندازه گیری مقاومت هادی‌ها و نگهدارنده: اندازه گیری مقاومت برروی نمونه‌ای از کابل بطول حداقل ده متر انجام می‌شود.


۱ - ۲ -استاندارد کابلهای خود نگهدار فشار متوسط (ولتاژهای نامی ۱۰ تا ۳۰ کیلوولت)


Standard For Selfsupporting Over head Cables for ۱۰ - ۳۰ kv


۱ - ۲ - ۱ -طرح کابل: این سیستم شامل سه کابل تک رشته‌ای می‌باشد که برروی نگهدارنده (massenger) فولادی تابیده شده اند و نگهدارنده سیمی است که کابل‌ها را نگهداشته، ولی جریان از آن عبور نمی‌کند.


ویژگی‌های الکتریکی خطوط هوایی روکش دار:

وجود پوشش عایقی در هادی‌های روکش دار موجب ایجاد ویژگی‌های الکتریکی خاص برای این نوع از هادی‌ها می‌گردد. مهمترین این موارد عبارتند از::

۱ -حفاظت در مقابل صاعقه

۲ -تخلیه‌های جزئی

۳ -تغییر مقادیر اندوکتانس و کاپاسیتانس خط

۴ -جریان شارژ

یادآوری:


۱ - جنس هادی از آلومینیوم و جنس عایق کابل از نوع پلی اتیلن یا پلی اتیلن کراس لینک (XLPE) است.

· درجه حرارت محیط در شرایط متعارف ۲۰ ˚c + می‌باشد.

· حداکثر درجه حرارت هادی ۹۰ ˚c.


۲ - طراحی خطوط فشار متوسط و فشار ضعیف با کابل خود نگهدار

در پروژه‌ای به همین نام بررسی کاملی بر روی طراحی خطوط با کابل خود نگهدار انجام پذیرفته و در این مقاله نمی‌گنجد.


۳ - ایمنی سیستم کابل خودنگهدار

- شناسایی هادی خنثی در زمان اجرا و نگهداری آسان است.

- هیچگونه خطری افراد و یا حیواناتی که بطور تصادفی کابل را لمس می‌کنند تهدید نمی‌کند و مخصوصاً کابلهایی که بر روی دیوار‌ها نصب می‌شوند.

- آتش سوزیهای ناشی از اتصال کوتاه خیلی نادر می‌باشند.

- احتمال افزایش اضافه ولتاژ ناشی از رعد وبرق کم است.


۴ - قابلیت اطمینان سیستم کابل خود نگهدار

- جرقه‌های ناشی از اضافه ولتاژهای ضربه‌ای به ندرت اتفاق می‌افتد.

- عایق در مقابل جو خیلی مقاوم است.

- ساختمان کابل بنحوی است که خود میراکننده است.

- ارتعاشات ناشی از باد و ... از بین رفته (میراشونده) و لذا استفاده از اسپنهای بزرگتر ممکن است.
- اضافه ولتاژهای ناشی از رعدو برق باعث بروز نواقص کنتورهای اندازه گیری مشترکین نمی‌شود.
- هیچگونه قطعی برق بعلت تماس اشجار یا حیوانات با کابل که موجب اتصال کوتاه بشود بوجود نمی‌آید.
- همچنین تجربه نشان داده است که معایب به وجود آمده در هادیهای لخت سه تا پنج برابر بیشتر از این سیستم کابل می‌باشد.


۵ - مسائل اقتصادی

- از تیرهای (پایه‌های) سبکتر و کوتاهتری می‌توان استفاده نمود.

- برای هر هادی عایق کننده جداگانه‌ای نیاز نمی‌باشد.

- هزینه‌های اولیه این سیستم کمتربوده، زیرا که می‌توان با بالابردن مقاومت سیستم، کابلهای زیاد دیگری بر پایه‌های موجود نصب نمود.

- در این سیستم می‌توان این سیستم کابل‌ها را برروی ولتاژ فشار متوسط و کابلهای مخابراتی نصب نمود.

- حریم این کابل‌ها کوچکتر است.

- مفصل زدن خیلی ساده است، زیرا فقط یک هادی (هادی خنثی – نگهدارنده) نیاز به مفصل کششی دارد.

- هزینه‌های کشیدن کابل کمتر است، زیرا که همه هادی‌ها بطور همزمان باهم کشیده می‌شوند.

- تجربه نشان داده است که هزینه اجرای این سیستم ۱۰ الی ۶۰ درصد کمتر از سیستم سیم‌های هوایی لخت میباشد.


۶ - فواید دیگر این سیستم

- راکتانس این سیستم کابلهای خود نگهدار ۴ / ۱ خطوط سیم لخت مشابه می‌باشد و در این صورت افت ولتاژ این سیستم کوچکتر است.

- جریانهای اتصال کوتاه بزرگتر بوده و بنابراین در این سیستم حفاظت، سریعتر و مطمئن‌تر عمل می‌کند.

- از این سیستم نمی‌توان (یا به سختی می‌توان)، از الکتریسته بطور غیر مجاز استفاده نمود. (کاهش استفاده غیر مجاز از برق)

- می‌توان یک یا چند هادی برای روشنایی خیابان‌ها را برکابل اصلی تاباند.

 

 

منبع: سایت هادی حداد خوزانی