کابل سه فاز

در عمل، کابل های زیرزمینی به طور کلی برای انتقال برق 3 فاز مورد نیاز است. برای این منظور می توان از کابل سه هسته ای یا سه کابل تک هسته ای استفاده کرد. برای ولتاژهای تا 66 کیلو ولت، ساخت کابل 3 هسته ای چند هسته ای به دلایل اقتصادی ترجیح داده می شود. با این حال، برای ولتاژهای بالاتر از 66 کیلو ولت، کابل های 3 هسته ای بیش از حد بزرگ و غیر قابل حمل می شوند و بنابراین از کابل های تک هسته ای استفاده می شود. برای کابل سرویس سه فاز معمولا از انواع کابل های زیر استفاده می شود:

زیتون کابل در زمینه فروش انواع سیم و کابل سابقه درخشانی دارد.

کابل های کمربندی - تا 11 کیلو ولت

کابل های غربال شده - از 22 کیلو ولت تا 66 کیلو ولت

کابل های فشار - بیش از 66 کیلو ولت

1-کابل های تسمه ای: این کابل ها برای ولتاژ تا 11 کیلو ولت استفاده می شوند اما در موارد فوق العاده ممکن است تا 22 کیلو ولت استفاده شود. شکل 11.3 جزئیات ساختاری یک کابل تسمه ای 3 هسته ای را نشان می دهد. هسته ها توسط لایه هایی از کاغذ آغشته شده از یکدیگر عایق بندی می شوند. لایه دیگری از نوار کاغذ آغشته به نام تسمه کاغذی به دور هسته های عایق بندی شده پیچیده می شود. شکاف بین هسته های عایق شده با مواد عایق فیبری (جوت و غیره) پر می شود تا سطح مقطع دایره ای به کابل بدهد. هسته ها به طور کلی رشته ای هستند و ممکن است برای استفاده بهتر از فضای موجود شکل غیر دایره ای داشته باشند. تسمه با غلاف سربی پوشانده شده است تا از کابل در برابر نفوذ رطوبت و آسیب مکانیکی محافظت کند. غلاف سربی با یک یا چند لایه زره پوش با یک سرویس بیرونی پوشیده شده است (در شکل نشان داده نشده است).

برای خرید انواع کابل کواکسیال کلیک کنید.

ساختار نوع تسمه ای فقط برای ولتاژهای پایین و متوسط مناسب است زیرا تنش های الکترواستاتیک ایجاد شده در کابل سرویس سه فاز برای این ولتاژها کم و بیش شعاعی هستند یعنی در سراسر عایق. با این حال، برای ولتاژهای بالا (بیشتر از 22 کیلو ولت)، تنش های مماسی نیز مهم می شوند. این تنش ها در امتداد لایه های عایق کاغذ عمل می کنند. از آنجایی که مقاومت عایق کاغذ در امتداد لایه ها بسیار کم است، بنابراین تنش های مماسی جریان نشتی را در امتداد لایه های عایق کاغذ ایجاد می کند. جریان نشتی باعث گرمایش موضعی می شود و در نتیجه خطر خرابی عایق در هر لحظه وجود دارد. به منظور غلبه بر این مشکل، کابل های غربال شده در جایی که جریان های نشتی از طریق صفحه های فلزی به زمین هدایت می شود، استفاده می شود.

2-کابل های اسکرین: این کابل ها برای استفاده تا 33 کیلو ولت در نظر گرفته شده اند، اما در موارد خاص ممکن است استفاده از آنها تا ولتاژهای کاری تا 66 کیلو ولت گسترش یابد. دو نوع اصلی از کابل های غربال شده کابل های نوع H و S.L. نوع، کابل ها

(i) کابل های نوع H: این نوع کابل سرویس سه فاز برای اولین بار توسط H. Hochstadter طراحی شد و از این رو به آن نام داده شد. شکل 1.1.4 جزئیات ساختاری یک کابل معمولی 3 هسته ای نوع H را نشان می دهد. هر هسته توسط لایه هایی از کاغذ آغشته شده عایق بندی شده است. عایق روی هر هسته با یک صفحه فلزی پوشیده شده است که معمولاً از یک فویل آلومینیومی سوراخ دار تشکیل شده است. هسته ها به گونه ای قرار گرفته اند که صفحه های فلزی با یکدیگر تماس برقرار می کنند. یک تسمه رسانای اضافی (نوار پارچه ای مسی) دور سه هسته پیچیده شده است. کابل سرویس سه فاز فاقد تسمه عایق است اما روکش سربی، بستر، زره پوش و سرویس دهی طبق معمول انجام می شود. به راحتی می توان مشاهده کرد که هر صفحه نمایش هسته در تماس الکتریکی با تسمه رسانا و غلاف سربی است. از آنجایی که هر چهار صفحه (3 صفحه نمایش هسته و یک تسمه رسانا) و غلاف سربی در پتانسیل پارگی هستند، بنابراین، تنش های الکتریکی کاملا شعاعی و در نتیجه تلفات دی الکتریک هستند.

دو مزیت اصلی برای کابل های نوع H وجود دارد. در مرحله اول، سوراخ‌های موجود در صفحه‌های فلزی به آغشته شدن کامل کابل سرویس سه فاز به ترکیب کمک می‌کند و در نتیجه احتمال وجود حفره‌های هوا یا فضای خالی (فضاهای خلاء) در دی الکتریک از بین می‌رود. حفره ها در صورت وجود باعث کاهش قدرت شکست کابل می شوند و ممکن است آسیب قابل توجهی به عایق کاغذ وارد کنند. دوم اینکه صفحه های فلزی قدرت اتلاف حرارت کابل را افزایش می دهند.

کابل سرویس سه فاز

(ii) S.L. کابل های نوع: شکل 11.5 جزئیات ساختاری یک S.L 3 هسته ای را نشان می دهد. کابل (سرب مجزا) از نوع کابل. این کابل اساساً از نوع H است، اما صفحه دور هر عایق هسته با غلاف سربی مخصوص به خود پوشیده شده است. غلاف سربی کلی وجود ندارد اما فقط زره و سرویس ارائه می شود. S.L. کابل های نوع دو مزیت اصلی نسبت به کابل های نوع H دارند. در مرحله اول، غلاف های جداگانه امکان شکست هسته به هسته را به حداقل می رساند. ثانیا، خم شدن کابل ها به دلیل از بین رفتن غلاف سربی، آسان می شود. اما عیب آن این است که سه غلاف سربی S.L. کابل ها بسیار نازک تر از غلاف تک کابل H هستند و بنابراین نیاز به دقت بیشتری در ساخت دارند.

محدودیت های کابل های نوع جامد: به همه کابل های ساخت فوق، کابل های نوع جامد گفته می شود، زیرا از عایق جامد استفاده می شود و هیچ گاز یا روغنی در غلاف کابل گردش نمی کند. محدودیت ولتاژ برای کابل های نوع جامد 66 کیلو ولت به دلایل زیر است:

(الف) هنگامی که یک کابل سرویس سه فاز جامد بار را حمل می کند، دمای هادی آن افزایش می یابد و ترکیب کابل (یعنی ترکیب عایق روی کاغذ) منبسط می شود. این عمل باعث کشیده شدن غلاف سربی می شود که ممکن است آسیب ببیند.

(ب) هنگامی که بار روی کابل کاهش می یابد، هادی خنک می شود و یک خلاء جزئی در غلاف کابل ایجاد می شود. اگر سوراخ‌ها در غلاف سربی وجود داشته باشد، هوای مرطوب ممکن است به داخل عایق کشیده شود. رطوبت قدرت دی الکتریک عایق را کاهش می‌دهد و در نهایت ممکن است باعث خرابی کابل شود.

ج) در عمل، حفره ها همیشه در عایق کابل وجود دارند. تکنیک‌های مدرن تولید منجر به کابل‌های بدون خالی شده است. با این حال، در شرایط عملیاتی، حفره ها در نتیجه انبساط و انقباض افتراقی غلاف و ترکیب آغشته شده ایجاد می شوند. قدرت شکست حفره ها به طور قابل توجهی کمتر از عایق است. اگر فضای خالی به اندازه کافی کوچک باشد، فشار الکترواستاتیکی در سراسر آن ممکن است باعث خرابی آن شود. نزدیکترین حفره ها به هادی اولین حفره هایی هستند که خراب می شوند، اثرات شیمیایی و حرارتی یونیزاسیون باعث آسیب دائمی به عایق کاغذ می شود.

3. کابل های فشار: برای ولتاژهای بالاتر از 66 کیلو ولت، کابل های نوع جامد غیرقابل اعتماد هستند زیرا به دلیل وجود حفره ها، خطر خرابی عایق وجود دارد. هنگامی که ولتاژهای کاری بیشتر از 66 کیلو ولت باشد، از کابل های فشار استفاده می شود. در این گونه کابل ها با افزایش فشار مرکب، حفره ها از بین می روند و به همین دلیل به آنها کابل فشار می گویند. معمولاً از دو نوع کابل فشار یعنی کابل های روغنی و کابل های فشار گاز استفاده می شود.

(i) کابل های روغنی: در این گونه کابل ها، کانال ها یا کانال هایی در کابل برای گردش روغن در نظر گرفته شده است. روغن تحت فشار (همان روغنی است که برای اشباع استفاده می شود) به وسیله مخازن خارجی که در فواصل مناسب (مثلاً 500 متر) در امتداد مسیر کابل سرویس سه فاز قرار گرفته اند، به طور مداوم به کانال عرضه می شود. روغن تحت فشار لایه های عایق کاغذ را فشرده می کند و به هر فضای خالی که ممکن است بین لایه ها ایجاد شده باشد رانده می شود. با توجه به حذف فضاهای خالی، می توان از کابل های روغنی برای ولتاژهای بالاتر استفاده کرد که محدوده آن از 66 اینچ تا 230 کیلو ولت است. کابل های روغنی سه نوع هستند یعنی کانال هادی تک هسته ای، کانال غلاف تک هسته ای و کانال های فضای پرکننده سه هسته ای.

شکل 11.6 جزئیات ساختاری یک کانال هادی تک هسته ای، کابل پر روغن را نشان می دهد. کانال روغن در مرکز با رشته سیم هادی به دور یک نوار مارپیچ فولادی استوانه ای توخالی تشکیل می شود. روغن تحت فشار از طریق مخزن خارجی به کانال عرضه می شود. از آنجایی که کانال از نوار فولادی مارپیچ ساخته شده است، به روغن اجازه می دهد تا بین رشته های مسی به عایق پیچیده شده نفوذ کند. فشار روغن لایه های عایق کاغذ را فشرده کرده و از احتمال ایجاد فضای خالی جلوگیری می کند. این سیستم به گونه‌ای طراحی شده است که رساناها وقتی روغن در اثر افزایش دمای کابل منبسط می‌شود، روغن اضافی در مخزن جمع می‌شود. با این حال، هنگامی که دمای کابل در شرایط بار سبک کاهش می یابد، روغن از مخزن به کانال جریان می یابد. عیب این نوع کابل این است که کانال در وسط کابل سرویس سه فاز و در ولتاژ کامل w.t: t است. زمین، به طوری که یک سیستم بسیار پیچیده از اتصالات ضروری است.

کابل سرویس سه فاز

شکل 11.7 جزئیات ساختاری یک کابل کانال غلاف تک هسته ای پر از روغن را نشان می دهد. در این نوع کابل هادی مانند کابل جامد جامد بوده و عایق کاغذ می باشد. با این حال، کانال های روغن در غلاف فلزی ارائه شده است، همانطور که در شکل 11.8 نشان داده شده است، کانال های روغن در فضاهای پرکننده قرار دارند. این کانال ها از لوله های فلزی روبان سوراخ شده تشکیل شده اند و در پتانسیل زمین قرار دارند.

کابل های پر از روغن سه مزیت اصلی دارند. اولاً از ایجاد حفره ها و یونیزاسیون جلوگیری می شود. در مرحله دوم، محدوده دمای مجاز و قدرت دی الکتریک افزایش می یابد. ثالثاً در صورت وجود نشتی، عیب غلاف سربی به یکباره مشخص شده و احتمال خطاهای زمین کاهش می یابد. با این حال، معایب عمده آنها هزینه اولیه بالا و سیستم پیچیده تخمگذار است.

(ii) کابلهای فشار گاز: ولتاژ مورد نیاز برای راه اندازی یونیزاسیون در داخل فضای خالی با افزایش فشار افزایش می یابد. بنابراین، اگر کابل معمولی تحت فشار کافی بالا قرار گیرد، یونیزاسیون را می توان به طور کلی حذف کرد. در همان زمان، فشار افزایش یافته باعث ایجاد فشرده سازی شعاعی می شود که تمایل به بستن هر حفره دارد. این اصل اساسی کابل های فشار گاز است.

شکل 11.9 بخش کابل فشار خارجی طراحی شده توسط Hochstadter، Vogal و Bowden را نشان می دهد. ساختار کابل شبیه به نوع معمولی توپر است با این تفاوت که شکل آن مثلثی است و ضخامت روکش سربی 75 درصد کابل جامد است. بخش مثلثی باعث کاهش وزن و مقاومت حرارتی پایینی می شود اما دلیل اصلی شکل مثلثی این است که غلاف سربی به عنوان یک غشای فشار عمل می کند. غلاف توسط یک نوار فلزی نازک محافظت می شود. کابل سرویس سه فاز در یک لوله فولادی ضد گاز گذاشته شده است. لوله با گاز نیتروژن خشک در 12 تا 15 اتمسفر پر می شود. فشار گاز فشرده سازی شعاعی ایجاد می کند و حفره هایی که ممکن است بین لایه های عایق کاغذ ایجاد شده باشد را دوز می کند. چنین کابل هایی می توانند جریان بار بیشتری را حمل کنند و در ولتاژهای بالاتر نسبت به کابل معمولی کار کنند. علاوه بر این، هزینه نگهداری کم است و گاز نیتروژن به خاموش کردن هر شعله کمک می کند. با این حال، این عیب را دارد که هزینه کلی بسیار بالا است.

منبع: https://www.eeeguide.com/three-phase-service-cable/