ساختمان کابل برق فشار قوی +کراسلینک پلی اتیلن xlpe

ساختمان کابل برق فشار قوی

مقدمه

با تقاضای رو به افزایش برای انرژی الکتریکی، ولتاژهای انتقال نیز رو به افزایشند. انتقال توان زیاد به مسافت های دور، که به علت مبادله قدرت بین کشورها می باشد، نیاز به کابل های فشارقوی موثری دارد تا در مناطق شهری یا برای عبور زیر زمینی یا دریایی استفاده شود. امروزه ولتاژ عملیاتی کابل های فشارقوی الکتریکی تولیدی تا ۵۰۰ kV افزایش یافته است.

 

 

کابل های الکتریکی

کابل های الکتریکی polymer-insulated یا PE ضرورتا حاوی هادی فلزی با مقاومت پایین که توسط پلیمر عایق سازی شده است هستند. این عایق هادی ها را از یکدیکر و اطرافشان جدا می کند. یک غلاف(sheath or jacket) که بدوا بسته به خواص مکانیکی قالب ریزی شده از کابل مقابل محیط محافظت می کند. محتویات عمده ی دیگر می توانند شامل لایه های نیمه هادی، screen فلزی، سیم فلزی تقویت کننده، و لایه ی بلوکه کننده ی آب.

تحول در ساختار کابل

اگرچه یک تحول محتمل از مواد با خاصیت ابررسانایی ساختار سیستم انتقال نیرو را دگرگون خواهد کرد متخصصان استعمال گسترده ی آن را تا ۲۰-۱۰ سال آینده عملی نمی دانند. در حال حاضر تکنولوژی کابل های فشارقوی توسط گذار از پوشش کاغذی معمول گذشته،کاغذ آغشته به روغن تحت فشار که مشکلاتی از قبیل اتلاف عایقی بالا، مخارج عملکرد بالا و آلودگی و … دارد ،به دای الکتریک اکسترود شده ی مصنوعی (extruded synthetic dielectric) مشخص می شود.

 

جزوه آموزشی سیم و کابل (آشنائی و طراحی بصورت کاملا تصویری )

 

water treeing

water treeing یکی از مهمترین عیوب در عملکرد کابل های MV و HV است و از این رو طراحی،ساختمان و مواد مورد استفاده به گونه ای که از نفوذ آب،به ویژه در کابل های زیر زمینی و زیر آبی، جلوگیری کنند مهم می باشد. اگرچه ساختار بسیار متفاوتی از کابل های فشارقوی در بازار موجود است اما بطور کلی تمامی آنها دارای قسمت های مهم زیر هستند:

۱- هادی ها
۲- شیلد های نیمه هادی
۳- عایق ها

 

 هادی ها:

هادی ها سیم های مسی با آلومینیومی هستند که می توانند :

۱- مفتولی (solid) –  (گروه ۱) 

۲- نیمه افشان (stranded)  –  ( گروه ۲ ) 

۳- افشان (flexible)  – (گروه ۵)

۴- افشان بسیار انعطاف پذیر –  (گروه ۶)

هادی های افشان داری انعطاف پذیری خوبی هستند به علاوه می توانند maximum electrical stress را تا ۲۰% افزیش دهند.

در این هادی ها، آب می تواند در جهت طولی در خلل و فرج ها و فضاهای میان رشته ها به راحتی نفوذ (شارش) کند. جلوگیری از نفوذ طولی آب توسط پر کردن خل و فرج ها با ترکیبی از پلاستیک یا سوار کردن مواد جذب کننده ی آب (نمگیر = hygroscopic) درون رشته های هادی بدست می آید.

چاپ روی سیم و کابل توسط دستگاه جت پرینتر لیزری videojet 3340

راه دیگر!

استفاده از هادی های مفتولی (solid) است که خلل و فرجی ندارند. برای مس، هادی های مفتولی بالای شماره ۱AWG عملی نیستند. در آلومینیوم drawn حالت معمول کاملا سخت بودن است. وقتی آلومینیوم به جای draw شدن extrude می شود، حالتی نرم پیدا می کند.

استانداردهای آمریکایی هادی مفتولی آلومینیومی را نمی شناسند اما این هادی ها در اروپا استاندارد هستند. کابل های فشارقوی می توانند دارای یک یا چند هادی درون کر (core)  باشند. در هادی های چند کره (چند هسته ای)، فاصله ی مناسب میان هادی ها باید از فرمول های مرتبط در تنش های الکتریکی محاسبه گردد.

شکل دادن به هادی ها

شکل دادن به هادی ها فرآیندهایی چون drawing، فشرده کردن، گداخته کردن (annealing)، پوشانیدن (قلع کاریtinning و روکش کاری کردنplating)، باندل کردن (bunching) و افشان کردن را در بر می گیرد.

فروش روغن کشش راد و فاین سیم و کابل + آلومینیوم

شیلد های نیمه هادی:

تحقیق روی شیلد های نیمه هادی در توسعه ی کابل های فشارقوی نقشی اساسی را بازی کرده است. در کابل های فشارقوی، مواد نیمه هادی به منظور جلوگیری از تخلیه ی جزئی در فصل مشترک بین عایق و هادی و  بین عایق و لایه ی خارجی شیلد کننده مورد استفاده قرار گرفته اند و به علاوه تنش های الکتریکی را در لایه ی عایقی تعدیل می کند.

آنها میدان الکتریکی یکنواختی حول عایق با کاهش دادن گرادیان پتانسیل روی سطح هادی های افشان و درون شیلد فلزی، فراهم می کنند و از تخلیه های جزئی (کرونا) در سطح هادی های افشان و عایق با نگهداشتن تماسی نزدیک بین سطوح داخلی و خارجی عایق جلوگیری می کنند. همچنین آن ها حفاظتی در مقابل آسیب های بوجود آمده از گرم شدن هادی در اتصال کوتاه ها ایجاد می کنند.

ساختمان کابل برق

مشخص شده است که تحمل دای الکتریکی عایق به مقاومت حجمی (volume resistivity) ماده ی نیمه هادی وابسته است. فاکتورهای دیگر نیز – چون پلاریته، نوع و مقدار کراسلینک کردن ماده ی نیمه هادی – تنها اثری جزئی روی تحمل دای الکتریکی دارند. ناخالصی ها می توانند باعث بیشتر شدن پدیده ی درخت آبی شوند.

فروش دستگاه پایداری حرارتی پلیمر ها مطابق با استاندارد VDE 0472

لایه ی نیمه هادی

در کابل های قدرت، کوپلیمر های(copolymers) اتیلنی پر شده با Carbon Black هادی (CB)، مانند اتیلن ونیل استات و اتیلن اتیل استات، به طور متداول به عنوان لایه ی نیمه هادی استفاده می شوند. فاکتورهایی چون مقدار CB، کیفیت مخلوط کردن و دما (توسعه ی شبکه ی CB را متاثر می کند) تاثیر روی ویژگی های نیمه هادی های پر شده با CB می گذارد.

افزایش بارگذاری CB و دمای فرآیند مقاومت حجمی (volume resistivity) را کاهش می دهد که معمولا بین ۱۰ و ۱۰۰ اهم cmاست و نباید از ۴^۱۰ اهم cm تجاوز کند .

 

ساختمان کابل برق

 عایق سازی سیم و کابل برق :

 XLPE (پلی اتیلن کراسلینک شده)

پلی اتیلن (PE) ترموپلاستی (نرمش پذیر دراثر حرارت) پلیمری نیمه بلورین semicrystalline است که دارای ویژگی های الکتریکی خوب می باشد (ضریب دای الکتریک پایین، تلفات دای الکتریکی پایین، استحکام عایقی بالا) به همراه خصوصیات دلخواهی چون تافنسtoughness مکانیکی و انعطاف پذیری،مقاوم در برابر مواد شیمیایی، فرآیند پذیر، و ارزان قیمت بودن.

کراسلینک پلی اتیلن

این خصوصیات آن را انتخابی دلخواه برای عایق سازی کابل های قدرت می کند و این در حالی است که عیب عمده ی آن که دمای ذوب پایین آن است تاثیری در تصمیم ما نمی گذارد. این عیب دمای عملیاتی را به C °۷۵ محدود می کند. برای بهبود این خصوصیت، PE کراسلینک می شود (XLPE). کراس لینک کردن دمای ماکزیمم عملیاتی را تا C °۹۰ و دمای اضطراری را تا C °۱۳۰ و ماکزیمم دمای اتصال کوتاه را (گذرا) تا C °۲۵۰ بالا می برد.

مزایای کراس کردن

کراس لینک کردن همچنین استحکام ضربه ای، پایداری اندازه، استحکام کششی، خصوصیات حرارتی و مقاومت شیمیایی را بالا می برد و خصوصیات الکتریکی، پیری و مقاومت در برابر حل شدن پلی اتیلن را بهتر می کند.

ساختمان کابل برق – دنیای صنعت برق

https://fapool.ir/file/73984/?ref=sbargh.ir

https://fapool.ir/file/62089/?ref=sbargh.ir

https://fapool.ir/file/64349/?ref=sbargh.ir