کابل و کابل کشی در کابل های فشار ضعیف و متوسط

کابل و کابل کشی

کابل و کابل کشی – بیش از ۹۰% کابل های جریان زیاد دارای عایقی از کاغذ آغشته به روغن می باشند .

بدین معنی که سیمها با نوارهای کاغذی باند پیچی شده و سپس به نوعی از روغن معدنی غلیظ اغشته می شوند.

چنین کابلی را که ما در این کتاب،  کابل کم روغن می نامیم از ۱ تا ۶۰ هزار ولت ساخت و نرم شده اند.

سیم و کابل از مس یا آلومینیوم است و می تواند یک لا یا چند لا ( طنابی ) باشد .سیم های چندلا نرم تراست وقابلیت انحنای آن نیزنسبت به کابل باسیم یک لابیشتراست.

سیم های طنابی به مقطع گرد و بخصوص درکابل های سه سیمه وچهارسیمه از ۱تا ۱۰ هزارولت بشکل سکتور و بیضی نیزساخته می شوند.

کاغذ بصورت نوارباریک به ضخامت ۰٫۱تا ۰٫۱۵ میلی متر به شکل مارپیچی روی سیم پیچیده می شود پیچیده می شود وقبل ازاینکه کاغذآغشته به روغن شود ، سیم عایق شده رادرخلاء وحرارت زیادبا دقت خشک می کنند و درهمین حالت سیم عایق شده ازداخل منبع روغن بادرجه حرارت C 120-110 عبورداده می شود.

درنتیجه روغن که دراین درجه حرارت بسیار سیال است درداخل کاغذنفوذکرده وتمام خلل وفرج کاغذراپرمی کند .

دردرجه حرارت معمولی روغن کابل تقریبا سفت است و نمی تواند درداخل کابل مثلا بعلت پستی و بلندی مسیر کابل جریان پیداکند.

برای جلوگیری ازنفوذ رطوبت بداخل کابل ،سیم عایق شده بایک غلاف فلزی پوشانده می شود وبه همین جهت دوانتهای کابل نیز باسرکابل مخصوصی مقدارکمی آنتیمون وروی مخلوط دارد.

این اضافات باعث می شوندکه سرب قدری سخت ترشده وپایداری واستقامت آن درمقابل خورندگی وکروزیون بیشترشود.دربعضی از کابل ها بجای سرب از غلاف آلومینیومی بدون درز استفاده می شود.

مشکل ساختمانی این نوع کابل دردرجه حرارت زیاد ذوب آلومینیوم است .

کابل های باغلاف آلومینیومی بخوبی کابل های سربی خم نمی شوند و انعطاف پذیر نیستند ولی درعوض به مراتب سبکتر از کابل های سربی هستند.

غلاف آلومینیومی باید در مقابل کروزیون وخورندگی بخوبی حفاظت شود.

 

 

این موضوع برای غلاف سربی نیز نیزصادق است، مگراینکه کابل درمکان کاملا خشک (لوله های بتونی خشک) ویادرداخل ساختمان کشیده شود.

غلاف کابل علاوه براینکه تحت تأثیرعوامل شیمیایی قرارمی گیرد، به علت جریان هائی که اززمین عبورمی کند ،تحت تأثیرعوامل الکترولیتی نیزواقع می شوند.

لذا بایدکابل از نظرالکتریکی نیزعایق باشد به همین جهت غلاف سربی توسط کاغذ قیر اندودشده بانداژ می شودوروی آن راباموادی شبیه قیروگونی می پوشانند.

کابلهائی که به طور آزاد درزیرزمین کشیده می شوند همگی تحت تأثیرنیروی مکانیکی سطحی نیز قرارمی گیرندکه باعث فرورفتگی هائی درکابل استقامت الکتریکی کابل در این نقاط تنزل می کند .

لذا اینگونه کابلها که باید فشارهای خارجی را نیز تحمل کنند شامل زرهی از تسمه های فولا دی می شود و بهمین جهت بنام کابلهای زرهی معروف هستند زره فولادی نیز برای جلوگیری از زنگ زدگی و خورندگی با قشری ازقیر و گونی ویا مواد مصنوعی p v c پوشانده می شود کابلهایی که تحت کشش زیاد نیز قرار میگیرند ۰

(مثل کابل هایی که در معادن زیرزمینی به کار برده می شوند و یا کابل هایی که از رودخانه و یا دریاچه میگذرند )بازره فولادی از تسمه های باریک –مفتول های گرد و یا پروفیل پوشانده می شوند .

شکل ۱ مقطع یک کابل سه فاز را باسیم گرد و سیم سکتوری نشان می دهد .

 

سه رشته سیم پس از عایق شدن در ضمن اینکه اطراف خالی ان با الیاف کنفی یا پنبهای پر می شود بصورت طناب بهم پیچیده می شود و مقطع دایره ای شکل پیدا می کند .

برای جلوگیری از باز شدن وریختن الیافها ودر ضمن آماده کردن کابل دور آن را با چند لا نوار کاغذ بصورت کمربند باند پیچی می کند و بخاطر همین باند کاغذی کمربندی این نوع کابل بنام”کابل کمربندی”معروف است.

کابل های کمربندی با رشته سیم های سکتوری دارای قطر کمتری نسبت به کابل های با رشته سیم دایره ای شکل هستند بهمین جهت سبکتر و قابلیت انحنای انها نیز بیشتر است.

ولی به خاطر اینکه حوزه الکتریکی اطراف ان غیریکنواخت است نمی توان در اختلاف سطح های زیاد نیز از ان استفاده کرد و بهمین جهت فقط در کابلهای تاولتاژ KV10 از مقطع سکتوری استفاده میشود .

در گذشته که هنوز کابل های با عایق مصنوعی (PVC)رواج پیدا نکرده بود از کابلهای کمر بندی چها رسیمه برای توز یع برق شهری با اختلاف سطح ۲۲۰-۳۸۰ ولت نیز استفاده می شد.

کابل و کابل کشی

شکل ۲ چنین کابلی را در مقطع نشان می دهد .

در ضمن بهتر است از غلاف الومینیومی کابلها به عنوان سیم چهارم یا سیم صفر بخصو ص در شبکهای شهری که همیشه از سیم صفر جریان می گذرد استفاده نشود .

زیرا مشخص نیست که ارتباط غلاف با موف های موجود در مسیر کابل به نحو کاملا”مطمئنی انجام گرفته شده باشد .

شکل ۳ طرز تقسیم حوزه الکتریکی کابل کمر بندی را در لحظه ای که ولتاژ سیم Tصفر است و ولتاژ R,وSبرابر مختلف الجهت هستند نشان می دهد .

چنان چه دیده می شود حوزه الکتریکی سیمها اولا” از عایق اصلی سیمها خارج شدهو تا غلاف سربی ادامه پیدا می کند . لذا مواد پر کننده کابل که از استقامت الکتریکی خوبی بر خوردار نیستند نیز تحت تاثیر فشار الکتریکی قرار می گیرند .

بخصوصی منطقه ما بین سیمها که در شکل با Zمشخص شده است و نمی تواند از مواد عایق خوب پر شود دارای شدت حوزه بسیار قوی می باشد .

 

کابل و کابل کشی

در ثانی خطوط حوزه در عایق کاغذی سیمها نیز از حالت شعاعی که عمود بر سطح ورقهای کاغذ است خارج شده ودر بعضی از قسمتها حتی این خطوط مماس بر سطح کاغذ عبور می کند و در قسمتهای دیگر نیز دارای یک مولفه در سطح کاغذ خواهند بود.

در نتیجه تفاوت پتانسیل در سطح لایه کاغذها نیز پیدا می شود وچون استقامت الکتریکی در سطح کاغذ به مراتب کمتر از استقامت الکتنریکی ضخامت کاغذ است در نتیجه بین لایه ها و در منطقه Z این کابل در فشارهای زیاد تخلهء الکتریکی که مقدمهء جرقه زدن وسوختن کابل است ایجاد می شود.

بدین جهت کابل کمربندی را نمی توان برای فشار های زیاد ساخت ودر نتیجه ساختمان این کابلها به فشارماکسیموم تا KV20محدود می شود.در سال ۱۹۱۳ باآشنایئ به شدت حوزه در کابل کمربندی و استقامت الکتریکی کاغذ در سطح و در عمق شخصی به نام هو خست پیشنهاد کرد که هر یک از رشته سیمها پس از عایق شدن با ورقهء نازک فلزی پوشانده شود و سپس غلاف سربی به طریقی رویه سه کلاف کشیده شود که با ورقهای نازک فلزی در تماس باشد.

بابه کار بستن این پیشنهاد کاغذهای اطراف رشته سیمها فقط تحت تاثیر حوزه های شعاعی یعنی عمودبرسطوح کاغذ قرارمی گیرند ومؤلفه های سطحی ازبین می رود ، درضمن تمام موادپرکننده اطراف سیم های کابل بخصوص درمنطقه Z فاقدحوزه الکتریکی می شود ودیگراحتیاج نیست باعایق خوب وباارزش پرشود.

پیشنهاد هوخسنت باعث پیشرفت سریع صنعت کابل سازی وساختن کابل های فشارقوی شد. کابل هایی که به این طریق ساخته می شوند کابل H معروفند.

شکل زیرشدت حوزه رادریک کابل سه فاز ویک کابل H نشان می دهد بعدها بخاطراینکه کابل های ضخیم باداشتن یک غلاف سربی دارای قابلیت انحنای بسیارکم است .

 

کابل و کابل کشی

فرم دادن وخم کردن آن مشکل است ، لذا کابل هائی باسه غلاف سربی ساخته شدوبنام «کابل سه غلافه»معروف گردید.شکل بعد یک چنین کابلی را در مقطع نشان می دهد . کابل سه غلافه تاولتاژ ۶۰هزارولت ساخته می شود .

درکابل سه غلافه نیز بخصوص درولتاژهای بالا ازکاغذ متالیزه H استفاده می شود. دراینجا وظیفه کاغذH ارتباط برقرارکردن بین کاغذ H وغلاف سربی است .

درموقعی که درجه حرارت کابل دراثر جریان زیاد بالا می رود، حجم روغن داخل کابل زیادشده وبطور رادیال (شعاعی) به غلاف سربی فشاروارد می سازدوباعث انبساط آن می شود.

درموقع کم باری وسردشدن کابل حجم روغن کم شده ومجددا بطرف داخل فشرده می شود. ولی چون غلاف سربی نمی تواند مجددا جمع شود ، بین عایق کابل درصورتیکه فاقد کاغذ H باشد وغلاف سربی فاصله هوائی (جدائی) بوجودمی آید که به علت  نداشتن استقامت الکتریکی کافی باعث تخلیه الکتریکی درزیرپوشش غلاف سربی می شود،

درصورتیکه ورقه نازک H بعلت تماس باغلاف سربی ، باآن هم پتانسیل است وفاصله هوائی کوچکی که دراثرانبساط وانقباض روغن بدست می آید، نمی تواندباعث تخلیه الکتریکی درآن مکان که فاقداختلاف پتانسیل گردد.

 

کابل و کابل کشی

برای تعییین ضخامت عایق کابل کم روغن ، شدت حوزه دراطراف سیم KV/mm 5-2 درنظرگرفته می شود.

درصورتیکه استقامت الکتریکی حقیقی چنین کابلی درموقعی که ازآن بارگرفته می شود درحدود KV/mm 16 است و در موقعی که کابل را تادرجه حرارتی گرم کنیم که درموقع بارنامی گرم شود، استقامت الکتریکی آن تغییرمحسوسی نمی کند و

حتی چندین بارگرم وسردکردن متوالی کابل ،تأثیری روی استقامت الکتریکی کابل نمی گذاردبطوری که اگرشدت حوزه الکتریکی KV/mm5-2 انتخاب شود .

 

چگونه ضخامت عایق را در سیم و کابل اندازه گیری کنیم؟

 

می توان گفت که کابل باضریب اطمینانی معادل با ۵-۳ کارمی کند ،شکل ۶ استقامت الکتریکی کابل درزمان کوتاه مدت خیلی زیادودرحدود KV/mm60-50است ،

که به تدریج با ازدیاد زمان اثراختلاف سطح،این استقامت کم شده ودرحدود ۱۰۰-۵۰ ساعت به مقدار ثابت و پایدارKV/mm 116می رسد.

لذامی توان گفت که استقامت کم شده ومی توان گفت که استقامت دائمی کابل کم روغن KV/mm 16 ثابت است.

نویسنده : سید هادی ملک