آشنایی با سیستم‌های تکفاز و سه فاز

جریان الکتریکی را می‌توان هم ازطریق کابل‌های زمینی و هم از طریق خطوط هوایی منتقل و توزیع نمود. از آن جایی که انرژی الکتریکی تولید شده توسط نیروگاه‌ها، باید بدون وقفه و همچنین مقرون به صرفه، کار آمد، ایمن، و با ضریب اطمینان بالا در مسیرهای طولانی به مشتری یا مصرف‌کننده نهایی منتقل شوند، بدیهی است که هزینه‌های نصب برای کابل‌های زیر زمینی بسیار سنگین خواهد بود. با پیشرفت تکنولوژی و تولید هادی‌های لخت هوایی وکابل‌های خودنگهدار دستیابی به این هدف آسان شده است. از خطوط هوایی می‌توان درشرایط آب و هوایی نامناسب، مناطق دورافتاده و همچنین مکان‌هایی که امکان نصب کابل‌های زمینی نمی‌باشد، استفاده کرد.

با توجه به ضرورت این کابل‌ها در سیستم‌های انتقال و توزیع، در این مقاله به بررسی ویژگی‌های آن‌ها می‌پردازیم.

آشنایی با سیستم‌های تکفاز و سه فاز

هادی هوایی (Overhead Line)
برای انتقال انرژی الکتریکی با ولتاژ بالا، در فواصل طولانی در حومه شهرها یا فضاهای باز از هادی هوایی استفاده می‌شود. هادی‌های هوایی نه تنها باید رسانای الکتریکی خوبی باشند بلکه باید از استحکام مکانیکی بالا، مقاوم در برابر ضربه و خوردگی، وزن سبک و مقرون به صرفه بودن نیز برخوردار باشند. با توجه به این شرایط آلومینیوم می‌تواند یک گزینه ایده آل باشد. خوب است بدانیم در هادی‌های هوایی، هوا به عنوان یک عایق عمل می‌کند و عایق لازم بین هادی‌ها را می‌توان با تنظیم فاصله بین آن‌ها فراهم کرد.

انواع هادی‌های هوایی بدون روکش

از رایج‌ترین آنها می‌توان به انواع زیر اشاره نمود :

انواع هادی‌های بدون روکشAAC: تمام هادی‌های AAC از جنس آلومینیوم هستند. آلومینیومی بودن این هادی‌ها باعث شده است که در برابر خوردگی بسیار مقاوم باشند و از آن می‌توان در مناطق ساحلی با رطوبت بالا استفاده نمود.

ACSRAAC: تمام هادی‌های AAAC ازجنس آلیاژ آلومینیوم بوده همچنین درمقایسه با هادی‌های هوایی AAC از مقاومت مکانیکی بالاتری برخوردار هستند. این هادی‌ها نسبت به خوردگی ازهادی‌های هواییAAC ضعیف‌تر هستند.

هادی‌های بدون روکش

ACSR: هادی‌های ACSR از جنس آلومینیوم هستند که با فولاد تقویت شده‌اند. هرچه درصد فولاد بیشتر باشد استحکام هادی آن نیز بیشتر می‌شود. قطر بزرگتر هادی‌های ASCR نسبت به دو هادی هوایی دیگر، باعث کاهش تخلیه جزئی جریان از خطوط هوایی می‌شود و این ویژگی دلیل مناسبی برای استفاده از آن، در خطوط برق هوایی فشار قوی با ولتاژ بالا در مسافت‌های طولانی است. وجود فولاد همان طور که باعث استحکام هادی می‌شود دلیل خوردگی بیشتر آن نیز می‌شود لذا استفاده از آن در مناطق رطوبتی پیشنهاد نمی‌شود.

اهمیت استفاده از کابل‌های مقاوم در برابر انتشار شعله (Flame Retardant) و کابل های مقاوم در برابر آتش (Fire Resistant)

هادی‌های هوایی روکش دار- کابل‌های خود نگهدار (Aerial bundled Cables )
استفاده از هادی‌های هوایی بدون عایق درسیستم‌های توزیع مشکلات و چالش‌های زیادی را ایجاد کرده است. در شرایط آب و هوایی مختلف و نیز بلایای طبیعی از جمله طوفان‌ها و گردباد‌ها به دلیل عدم وجود عایق، هادی‌ها می‌توانند با یکدیگر تماس پیدا کرده و باعث ایجاد اتصال کوتاه و در نهایت منجر به آتش سوزی گردند. با توجه به ضرورت استفاده از هادی‌های هوایی در خطوط هوایی فشار قوی و نیز رفع برخی از مشکلات آن‌ها، ساختار آن به صورت هادی‌های هوایی روکش‌دار و یا مجموعه‌ای از رشته‌های عایق شده از فازها روشنایی، نول و نگهدارنده تغییر پیدا کرد.

هادی‌های هوایی روکش دار- کابل‌های خود نگهدار (Aerial bundled Cables )

مزایای استفاده از هادی‌های هوایی روکش‌دار و کابل‌های خودنگه‌دار نسبت به هادی های هوایی بدون روکش

۱- افزایش ایمنی: وجود عایق روی هادی‌ها، باعث جلوگیری از اتصال کوتاه و نیز جلوگیری ازخطرات شوک الکتریکی به انسان می‌شود.

۲- راندمان انتقال بالا: کابل‌های خودنگهدار از راندمان انتقال برق بالایی برخوردار هستند. به این معنی که می‌توانند برق را با حداقل تلفات به مصرف‌کننده نهایی برسانند.

۳- تنوع در استفاده: از آن‌ها می‌توان برای سیستم‌های توزیع برق با ولتاژ پایین، متوسط ​​و بالا استفاده کرد.

۴- کاهش تلفات برق: وجود عایق به کاهش تلفات برق ناشی از نشت یا تخلیه جزئی جریان از خطوط انتقال هوایی کمک می‌کند.

مزایای استفاده از هادی های هوایی روکش دار و کابل های خودنگه دار نسبت به هادی های هوایی بدون روکش

۵- نگه داری و دسترسی آسان: کابل‌های خودنگهدار به دلیل آن که درارتفاع کمتری نسبت به هادی‌های هوایی نصب می‌شوند در صورت هر گونه خرابی قابل مشاهده هستند و دسترسی به آن جهت تعمیر و نصب آسان‌تر از کابل‌های هوایی می‌باشد.

۶- افزایش طول عمر: وجود عایق به محافظت از هادی‌ها در برابر خوردگی ناشی از شرایط جوی کمک می‌کند و این خود باعث افزایش طول عمر آن نسبت به هادیی‌های هوایی می‌شود.

۷- حفاظت از محیط زیست: وجود روکش باعث جلوگیری از مرگ و میر پرندگان و همچنین عدم نیاز به قطع شاخه درختان و حفظ محیط زیست می‌شود.

و…….

آشنایی با ساختار کلی سیم و کابل

کاربرد کابل‌های هوایی

کاربرد کابل های هوایی

استفاده در مناطق شهری: کابل‌های خودنگهدار برای انتقال و توزیع انرژی الکتریکی با ولتاژ پایین در فواصل کوتاه در مناطق پرجمعیت شهری، مکان‌های تاریخی، بناهای‌های قدیمی و جاهایی که کشیدن خطوط انتقال در فضاهای تنگ و باریک بین ساختمان‌ها بسیار دشوار است، بهترین انتخاب می‌باشد.

برق رسانی روستایی

برق رسانی روستایی: برای پروژه‌های برق رسانی روستایی در مناطق دور افتاده به ویژه برای نصب در زمین‌های صعب العبور مانند مناطق جنگلی، تپه‌ها، ساحلی و… ایده آل هستند زیرا می‌تواند به سرعت و به راحتی نصب شوند.

کاربردهای صنعتی: درپروژه‌های صنعتی، نفت، گاز، پتروشیمی، معادن و درکل، مکان‌هایی که استفاده از هادی‌های هوایی به دلیل فضای محدود یا محیط‌های خطرناک، عملی نمی‌باشد کابل‌های خودنگهدار گزینه خوبی می‌باشد.

کاربردهای صنعتی

ساختار کابل‌های خودنگهدار
ساختار کابل های خودنگهدار

کابل های خودنگهدار از رشته های فاز، نول و روشنایی تشکیل می شوند، جنس هادی های این رشته ها از آلومینیوم می باشد. این کابل ها بر روی دکل ها و یا پایه های توزیع برق نصب می شوند و نیاز به یک نگهدارنده یا (messenger) دارند که وظیفه نگهداری وزن کابل را بعهده داشته باشد.

مقایسه هادی مس و هادی آلومینیوم

ساختار کابل های خودنگهدار 1
جنس نگهدارنده بسته به شرایط محیطی و سطح ولتاژ می‌تواند فولاد و یا آلیاژ آلومینیوم باشد. هنگام استفاده از آلیاژ آلومینیوم از سیم نگهدارنده می‌توان به عنوان نول نیز استفاده کرد. جنس عایق این رشته‌ها از پلی اتیلن یا پلی اتیلن کراسلینک شده مشکی می‌باشد و بدلیل سطح بالای کربنی که دارد در برابر اشعه ماوراء بنفش در مجاورت نور مستقیم خورشید مقاومت بالایی دارد و در نهایت کلیه رشته‌های آلومینیومی حول رشته‌های نگهدارنده تابیده می‌شوند.

طبقه بندی کابل‌های خودنگهدار فشار ضعیف براساس دستورالعمل توانیر

۱) تک فاز:

دورشته: فاز+ نول

سه رشته: فاز+روشنایی+ نول نگهدارنده (ازجنس آلیاژ)

سه رشته: فاز + نول + نگهدارنده (ازجنس فولاد)

۲ ) سه فاز :

۵ رشته : سه فاز+ روشنایی + نول نگهدارنده (ازجنس آلیاژ)

۶ رشته : سه فاز+ نول+ روشنایی + نگهدارنده (ازجنس فولاد)

نتیجه‌گیری:

در این مقاله از وبلاگ سیم و کابل سیمیا به آشنایی با هادی های خطوط هوایی و کابل های خودنگهدار پرداختیم. انتخاب کابل‌های زمینی و هوایی در شبکه توزیع برق به عوامل مختلفی از جمله شرایط محیطی، مسافت، هزینه و در کل مقررات و الزامات خاص پروژه بستگی دارد. همچنین به دلیل مزایای اقتصادی، زیست محیطی، ایمنی و افزایش کیفیت برق رسانی استفاده ازخطوط هوایی ضرورت بیشتری پیدا کرد. هادی‌های هوایی روکش‌دار و نیز کابل‌های خودنگهدار به دلیل داشتن روکش، دامنه کاربرد بیشتری نسبت به هادی‌های لخت هوایی دارند و عموماً در مناطق پر تراکم شهری، روستاها، روشنایی خیابان‌ها، معابر باریک و تنگ، مناطق پر درخت جهت کاهش احتمال آتش سوزی، و یا به طور خلاصه می‌توان گفت در مکان‌هایی که نیاز به قابلیت اطمینان بالا، ایمنی و هزینه نصب پایین مورد نیاز است استفاده می‌شوند.