همه چیز در مورد کابل
کابل :
تئوري کابل:
جهت انتقال انرژي الکتريکي از توليد کننده تا مصرف کننده¬ها از هادي ها
(فلزات) استفاده مي شود از ميان فلزاتي که به عنوان هادي انتخاب مي شوند،
مس و آلومينيوم از همه آنها بيشتر مورد استفاده قرار مي گيرند.
نيروي الکتريکي به دو صورت جا به جا مي شود:
1- شبکه کابلي (زيرزميني)
2- شبکه هوايي
1- شبکه هاي کابلي:
از اجزاء مهم اين نوع شبکه کابل مي باشد که ابتدا به خصوصيات و اجزاء تشکيل دهنده انواع کابل ها مي پردازيم.
تعريف کابل:
اصولاً هر نوع هادي که مي تواند جريان برق را داخل خود
عبور دهد و توسط موادي از محيط اطراف خود عايق شده باشد بطوريکه ولتاژ روي
سطح عايق برابر صفر و روي سطح هادي برابر ولتاژ عبور جريان باشد کابل
ناميده مي¬شود عايق کردن کابل به اين جهت است که چون کابل در زير زمين يا
روي سطح زمين و ديوار يا کانالها نصب مي¬شود باعث اتصال هادي به زمين نشده و
ولتاژ در روي بدنه عايق صفر باشد.
ساختمان کابل¬ها:
کابل¬ها به طور کلي از سه قسمت تشکيل شده¬اند که عبارتند از:
1- هادي
2- عايق
3- محافظ کننده¬ها در مقابل عوامل محيطي و نيرو هاي مکانيکي
1- هادي¬ها: هادي¬هايي که در صنعت کابل سازي بيشتر مورد استفاده قرار
مي¬گيرد، مس و آلومينيوم مي باشد. مس فلزي چکش خوار و قابل خم شدن است و
کارکردن در روي آن آسان مي¬باشد. در مقابل حرارت دوام زياد دارد و در مقابل
اسيدها و بازها مقاوم است. مس مورد استفاده در کابل ها را پس از تغليظ شدن
به علت نرمي آن قدري ناخالصي از جنس منيزيم و سيليسيم اضافه مي¬کنند که
باعث سخت شدن آن مي¬گردد. استحکام مکانيکي آن را بالا مي¬برند.
آلومينيوم
قابليت کوره کاري و چکش خواري دارد. قابل جوش دادن و ريخته گري مي¬باشد.
در مقابل زنگ زدگي مقاوم است. در برابر اسيدها و بازها مقاوم مي¬باشد. نسبت
به مس سبکتر مي¬باشد در انتقال انرژي در سيم هاي هوائي بيشتر به کار مي
رود. در کابل سازي بيشتر براي کابل ها تا ولتاژ 10 kv جريان زياد به کار
مي¬رود. آلومينيوم خالص بسيار نرم و شکننده است به همين علت از هادي
آلومينيومي با 99.5% و 0.5% از فلزات ديگر مي¬باشد. استحکام مکانيکي هادي
آلومينيومي به مراتب کمتر از هادي مس است. براي افزايش استحکام مکانيکي
هادي آلومينيوم آن را به صورت آلياژ بکار مي¬برند. مانند آلدراي که آلياژي
از آلومينيوم، منيزيم، سيلسيم و آهن مي¬باشد. براي بالا بردن قابليت انعطاف
پذيري هادي ها (آلومينيوم و مس) آنها را مخصوصاً در مقاطع بزرگ به صورت
چند رشته اي مي¬سازند. جهت چرخش هر لايه در هادي هاي چند رشته اي بر خلاف
لايه هاي مجاور مي باشد تا از باز شدن رشته ها جلوگيري شود. تعداد رشته ها
در هادي¬هاي چند رشته¬اي که از فرمول A = 3K2 – 3K + 1 (A تعداد رشته ها و K
تعداد لايه¬ها) محاسبه مي¬شود، معمولاً 7 – 19 37 – 61 مي¬باشد .تأثير
رطوبت بر هادي آلومينيوم به مراتب بيشتر از هادي مس است به طوريکه در هواي
مرطوب به سرعت اکسيده مي¬شود. لذا اتصالات الکتريکي با هادي آلومينيوم بايد
با دقت فراوان همراه باشد. سطح مقطع هادي¬ها به صورت: گرد، مثلثي (سکتوري)
و بيضي مي¬باشد. سيم¬هاي مثلثي (سکتوري) و بيضي بيشتر در کابل هاي جريان
زياد براي کم کردن قطر خارجي کابل و استفاده بيشتر از فضاي موجود کابل
استفاده ¬گردد. اين نوع سطح مقطع به علت زياد شدن اثر ميدان¬هاي الکتريکي
تا ولتاژ 10 kv بيشتر ساخته نمي¬شوند. سطح مقطع کابل متناسب با زياد شدن
جريان، زياد مي¬شود و هر کابل در يک ولتاژ معين داري جريان مجاز مشخصي
مي¬باشد. در کابل هاي فشار قوي با اضافه شدن ولتاژ سطح مقطع کابل هم بزرگتر
مي¬شود.
2- عايق¬ها: انواع عايق¬هايي که در صنعت کابل سازي به کار مي¬رود عبارت¬اند از:
1-ترموپلاستها 2-کاغذ آغشته به روغن 3-گازها
1- ترموپلاست¬ها: موادي سختي ناپذيراند که در اثر حرارت نرم شده و در
نتيجه قابل شکل گرفتن مي¬شوند مانند P.V.C (پلي وينيل کلرايد)، پلي اتيلن
(P.E.T پروتوتن)، پلي استيرول، (X.L.P.E) .
الف) عايقP.V.C: از
معروفترين مواد ترمو پلاست¬ها (پلاستيک¬ها) مي¬باشد که از مواد اوليه آهک،
کربن، اسيد کلريدريک، کلريد و اسيتيلن تشکيل يافته و با روش پليمريزاسيون
به صورت پودر خالص بدست مي¬آيد. از P.V.C خالص نمي¬توان در صنعت کابل سازي
استفاده کرد زيرا اين ماده در درجه حرارت معمولي سخت و شکننده مي¬شود و در
مقابل حرارت ناپايدار است ولي با اضافه کردن مقداري ماده نرم کننده و مواد
پر کننده و رنگ و مختصر حرارت دادن ماده شيره مانندي به دست مي¬آيد که
مي¬توان از آن به راحتي براي روکش سيم (عايق) و پوشش کابل¬ها استفاده کرد.
ماده P.V.C که براي روکش سيم و غلاف خارجي کابل از آن استفاده مي¬شود داراي
ترکيبات مختلفي است زيرا روکش سيم (عايق) بايد داراي استقامت الکتريکي خوب
و پوشش کابل بايد داراي استقامت مکانيکي خوب باشد. کابل¬هاي P.V.C براي
اختلاف سطح تا 1 kv ساخته مي¬شوند. کابل¬هاي P.V.C در تأسيسات داخلي احتياج
به سرکابل ندارند و نمي¬سوزد و کهنه نمي¬شود و عوامل شيميايي بر روي آن
تأثير ندارد. مورد استعمال آن بيشتر در مصرف داخلي نيروگاه¬ها، پست¬ها،
تابلوهاي برق، در توزيع انرژي با ولتاژ کم، روشنايي خيابانها، سيم¬هاي
فرمان و غيره مي¬باشد ارزش عايق P.V.C نسبت به زياد شدن درجه حرارت تنزل
مي¬کند و لذا نبايد درجه حرارت آن از 0 تا 70 درجه سانتيگراد تجاوز کند. هر
ميليمتر از عايق P.V.C در حدود 20 kv استقامت دارد. در درجه حرارت کمتر از
3 درجه سانتيگراد در برابر ضربه حساس مي¬شود و حالت شکنندگي پيدا مي¬کند.
اين ماده در بالاتر از 75 درجه سانتيگراد شکل اصلي خود را از دست مي¬دهد.
به رنگ¬هاي متنوع مي¬تواند ساخته شود که اين امر کمک بزرگي جهت ساخت
کابل¬هاي مدار فرمان و تلفن مي¬باشد. در مقابل شعله آتش نمي¬گيرد (شعله را
حرکت نمي¬دهد) و در همان نقطه سوخته، استخواني و سخت شده، شعله خاموش
مي¬شود. داراي قابليت هدايت حرارت از 10 -3 × 4 تا 3 کالري بر سانتيمتر
مربع مي¬باشد. کابل¬هاي P.V.C براي ولتاژ هاي بالاتر از 1 kv بايد حتماً
داراي غلاف فلزي باشند اين غلاف فلزي ممکن است به صورت زره از تسمه¬هاي
فولادي يا غلاف مسي باشد. عايق P.V.C گرچه داراي استقامت الکتريکي خوبي است
ولي به علت اينکه ضريب تلف آن زياد است، تلفات کابل در فشارهاي بالا خيلي
زياد خواهد شد. بدين علت مي¬توان از کابل¬هاي P.V.C تا فشار 10 kv استفاده
کرد. کابل¬هاي P.V.C بر مبناي ماکزيمم شدت حوزه2.5 kv/mm تا 3.5
kv/mmمحاسبه و ساخته مي¬شود. کابل¬هاي P.V.C به پروتودور هم معروف
مي¬باشند.
ب) P.E.T پلي¬اتيلن: پلي¬اتيلن به رنگ سفيد است و جزء خانواده ترموپلاست¬ها مي¬باشد. P.E.T در کابل¬هاي جريان زياد تا 10 kv به علت اينکه درجه حرارت ذوب آن کم است و زود نرم مي¬شود نمي¬تواند با کابل P.V.C رقابت کند ولي در فشار¬هاي10 kv و بالاتر به خاطر مشخصات خوب دي الکتريکي آن به مقدار زياد مصرف مي¬شود. پلي اتيلن برخلاف P.V.C قابل اشتعال است به همين خاطر روکش خارجي کابلP.E.T يا (P.E) را ازP.V.C مي¬سازند و به کابل¬هاي پروتوتن معروف مي¬باشند. استقامت شيميايي P.E.T در مقابل اسيدها و بازها از P.V.C بهتر است . پلي اتيلن را مي¬توان به سادگي پرس کرده و به فرم هاي مختلف در آورد و امروزه در صنعت کابل سازي تا 25 kv مورد استفاده قرار مي¬گيرد. کابل هاي پلي اتيلني بسيار سبک و مقاوم در برابر رطوبت و زنگ زدگي مي¬باشد. استقامت الکتريکي اين ماده /mm¬40 kv تا kv/mm 20و مقاومت ويژه آن ?/cm 10 14 تا 10 15 ?/cm مي¬باشد.
ج) پلي استيرول: اين ماده عايق، مانند شيشه شفاف و سخت است و به سادگي قابل شکل دادن است و در برابر آب و رطوبت و اسيدها و الکل و روغن ثبات دارد. نوعي از آن که داراي بوتادين است در مقابل ضربه مقاومت زياد دارد و اين عايق در مقابل نور در درجه حرارت¬هاي پايين ترد و شکننده مي¬باشد. اين عايق بيشتر جهت کابل¬هاي مخابراتي در فرکانس هاي بالا به کار برده مي¬شود.
د) X.L.P.E: با پيشرفت صنايع پتروشيمي امروزه از مواد ترموپلاست¬ها عايق XLPE ساخته شده است که مي¬توان آن را در ولتاژهاي خيلي زياد تا حدود 400 kv به کار برد. البته کابل¬هاي ساخته شده با عايق XLPE معمولاً به صورت تک رشته¬اي مي¬باشند و اطراف کابل به وسيله سيم¬هاي مسي و نواري ميدانهاي الکتريکي اطراف را کم مي¬کنند و در زمان نصب کابل متناسب با ولتاژ آن رشته¬هاي کابل بايد از هم فاصله داشته باشند.
2- کاغذ آغشته به روغن: کاغذ به علت اينکه مايعات را به خود جذب مي کند و همچنين نرم و قابل خمش مي¬باشد ماده خوبي جهت استفاده عايق کابل مي¬باشد. مقاومت الکتريکي و ضريب تلف کاغذ بستگي به مقدار رطوبت کاغذ دارد و هر چه کاغذ محکمتر، صاف تر و سنگين تر باشد مقدار ضريب عايقي و استقامت الکتريکي آن بيشتر است. جهت بالا بردن خاصيت عايقي کاغذ آنرا به روغن معدني آغشته مي¬کنند به طوريکه کاغذ هاي نازک با ضخامت 0.01 mm تا 0.1 mm را در خلأ خشک کرده و در روغن با درجه حرارت 110 تا 120 درجه سانتيگراد در محيط خلأ وارد مي¬کنند. در اين درجه حرارت روغن شل مي¬باشد و در تمام سوراخ¬ها و منافذ کاغذ نفوذ کرده و آنها را پر مي¬کند در اين صورت کاغذ قدرت عايقي بسيار زيادي پيدا مي¬کند. هر چقدر فشار روغن بيشتر باشد استقامت الکتريکي کاغذ روغني نيز افزايش مي¬يابد. مقدار حرارت مجاز براي کاغذ آغشته به روغن در حدود 70 درجه سانتيگراد است. روغن مورد استفاده از ترکيبات هيدروکربن است که ازمشتقات نفت مي¬باشد. از مشخصات روغن خوب و تازه اين است که بايد در20 درجه سانتيگراد صاف و شفاف باشد و ته نشين نکند. مقاومت مخصوص روغن خالص ?/cm 1016×20 مي¬باشد.
3- عايق هاي گازي: گازهاي ازت و SF6 مهمترين گازهايي هستند که در صنعت کابل سازي مورد استفاده قرار مي گيرد .گاز ازت تحت فشار را در کابل هاي روغني فشار قوي وارد مي کنند که اين عمل باعث جلوگيري از خرابي و فاسد شدن کاغذ آغشته به روغن مي شود و خواص الکتريکي روغن را پايدار نگه مي¬دارد. SF6 از گازهاي عايق مي باشد که قابل سوختن و احتراق نبوده و مورد استفاده زيادي در ولتاژهاي فشار قوي دارد. استقامت الکتريکي SF6 تحت فشار 1 at دو برابر هوا بوده و هر چه فشار آن نيز بيشتر شود، خواص الکتريکي آن نيز بهتر مي شود.
برچسب‌ها : همه چیز در مورد کابل*کابل
