كابلات الطاقة عالية الجهد: كيفية اختيار العزل وتقييمات الجهد

كابل XLPE 26/35 كيلو فولت ليس بديلاً عن كابل بولي كلوريد الفينيل 0.6/1 كيلو فولت. عندما تتطلب مواصفات المشروع وحدة تغذية متوسطة الجهد، فإن العزل الخاطئ أو حجم الموصل يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة بشكل مستمر، وانهيار سابق لأوانه، واستبدال الكابل بشكل غير مخطط له. خذ بعين الاعتبار حمل 20 ميجا فولت أمبير عند 35 كيلو فولت: تيار الخط حوالي 330 أمبير. يمكن لموصل نحاسي بقطر 150 مم² مع عزل XLPE أن يحمل هذا التيار في الهواء، لكن نفس موصل الألومنيوم سيحتاج إلى مقطع عرضي أكبر لتلبية نفس السطوع. السؤال الأول ليس "أي علامة تجارية" ولكن "أي بناء" لجهد التشغيل الفعلي، والحمل البيئي، وطريقة التثبيت. يركز هذا الدليل على كابلات الطاقة ذات الجهد العالي في نطاق الجهد المتوسط ​​(حتى 35 كيلو فولت) ويقدم معايير اختيار عملية يمكن للمهندسين ومديري المشتريات استخدامها.

ماذا يعني "الجهد العالي" في كابلات الطاقة؟

في المعايير الدولية، يغطي الجهد المنخفض عادة ما يصل إلى 1 كيلو فولت، والجهد المتوسط ​​يمتد من 1 كيلو فولت إلى 35 كيلو فولت، والجهد العالي يبدأ فوق 35 كيلو فولت. ومع ذلك، في الممارسات العامة والصناعية، غالبًا ما يستخدم مصطلح "كابل الطاقة عالي الجهد" لأي كابل أعلى من 1 كيلو فولت يخدم دوائر التوزيع أو النقل. في هذه المقالة، نركز على نطاق 1.8/3 كيلو فولت إلى 26/35 كيلو فولت، والذي يغطي معظم شبكات الجهد المتوسط ​​الصناعية والخدمية. تعتمد أنظمة الجهد العالي (66 كيلو فولت وما فوق) على تصميمات مختلفة للكابلات، لكن منطق الاختيار الأساسي يظل مماثلاً. يعد فهم فئة الجهد أمرًا ضروريًا لأنه يحدد سمك العزل وتصميم الدرع وطريقة الاختبار. يمتلك كابل 26/35 كيلو فولت قطرًا خارجيًا تقريبًا ضعف قطر كابل 8.7/15 كيلو فولت لنفس حجم الموصل، مما يؤثر على نصف قطر الانحناء وعرض الخندق.

تفاصيل البناء الرئيسية للفحص

يتكون كابل الطاقة عالي الجهد من أربع طبقات متميزة: الموصل، وشاشة الموصل، والعزل، وشاشة العزل، يليها درع معدني وغلاف خارجي. كل طبقة لها وظيفة محددة. يجب أن يتمتع الموصل بمقاومة تفي بالمواصفة IEC 60228 فئة 1 أو فئة 2. تعمل شاشة الموصل وشاشة العزل على تسهيل المجال الكهربائي ومنع التفريغ الجزئي. يعمل الدرع المعدني كمسار عودة لتيارات الصدع وكدرع كهرومغناطيسي. يمكن أن يكون الغلاف الخارجي عبارة عن PVC، أو PE، أو مركب مثبط للهب، وفقًا لظروف التثبيت. انتبه إلى مادة الموصل: يوفر النحاس مقاومة أقل للتيار المستمر لنفس المقطع العرضي، بينما يقلل الألومنيوم من الوزن والتكلفة. في كابل 26/35 كيلوفولت، تكون المقاطع العرضية من 50 مم² إلى 300 مم² شائعة، ويجب تطبيق عوامل خفض الحرارة عند تجميع الكابلات أو دفنها أو تركيبها في البيئات الساخنة. يجب أن يتم بثق الشاشات شبه الموصلة وربطها بإحكام بالعزل، وإلا ستتطور الفراغات وسيؤدي التفريغ الجزئي في النهاية إلى تآكل العزل.

عزل XLPE مقابل PVC للجهد المتوسط والعالي

تحدد المادة العازلة مقدار الضغط الحراري والكهربائي الذي يمكن للكابل التعامل معه. XLPE (البولي إيثيلين المتقاطع) هو الخيار الافتراضي لكابلات الطاقة ذات الجهد المتوسط ​​والعالي لأنه يمكن أن يحافظ على درجة حرارة موصل مستمرة تبلغ 90 درجة مئوية ودرجة حرارة طوارئ تصل إلى 130 درجة مئوية. من ناحية أخرى، يقتصر PVC عادة على درجة حرارة مستمرة تبلغ 70 درجة مئوية. بالنسبة للدوائر 0.6/1 كيلو فولت، يظل PVC اقتصاديًا، ولكن بالنسبة للدوائر 26/35 كيلو فولت، يكون XLPE قياسيًا تقريبًا. يقارن الجدول 1 الخصائص الرئيسية. في هذا المجال، غالبًا ما يكون الاختيار بين هذه المواد هو القرار الأول الذي يؤثر على مقارنة بين عزل XLPE وPVC .

اختيار تصنيف الجهد: 8.7/15 كيلو فولت و26/35 كيلو فولت

تتم كتابة تقييمات الجهد كـ U ₀ / يو، حيث يو ₀ هو الجهد من الطور إلى الأرض و U هو الجهد من الطور إلى الطور. لكابل 26/35 كيلو فولت، U ₀ هو 26 كيلو فولت وU 35 كيلو فولت. من الناحية العملية، يتم استخدام كابل XLPE 26/35 كيلو فولت لتوزيع الطاقة من محطات فرعية 35 كيلو فولت، بينما تخدم الكابلات 8.7/15 كيلو فولت مغذيات داخلية صناعية وكابلات 12/20 كيلو فولت شائعة في شبكات التوزيع الحضرية. إن اختيار معدل جهد أعلى من الجهد الاسمي للنظام لا يؤدي بالضرورة إلى تحسين الموثوقية؛ يمكن أن يزيد التكلفة ويقلل المرونة. التصنيف الصحيح هو الذي يتوافق مع الحد الأقصى لجهد التشغيل للنظام وتكوين التأريض المحايد. على سبيل المثال، يمكن تقديم نظام ذو جهد اسمي 35 كيلو فولت ومحايد مؤرض بشكل فعال بواسطة كابل 26/35 كيلو فولت، في حين أن النظام المحايد غير المؤرض أو المعزول قد يتطلب مستوى عزل أعلى. لذلك، تحقق دائمًا من مستوى العزل مع مهندس التصميم.

اختيار المقطع العرضي للموصل المناسب

إن اختيار المقطع العرضي للموصل هو توازن بين السعة، وانخفاض الجهد، وقدرة الدائرة القصيرة. السعة محدودة بأقصى درجة حرارة للموصل، وهي 90 درجة مئوية لـ XLPE. يمتلك موصل نحاسي بمساحة 150 مم² في الهواء سعة تقريبية تبلغ 360 أمبير عند 90 درجة مئوية، ولكن عند دفنه في التربة عند درجة حرارة 25 درجة مئوية مع مقاومة حرارية تبلغ 1.2 كم/وات، يمكن أن تنخفض التيار إلى أقل من 300 أمبير. يجب التحقق من انخفاض الجهد لفترات طويلة؛ عادةً ما يسمح انخفاض الجهد بنسبة 1٪ عند 35 كيلو فولت بطول كابل أطول من 0.6/1 كيلو فولت. بالنسبة للدوائر القصيرة، يجب ألا يتجاوز الموصل الحد الأقصى لدرجة الحرارة المسموح بها أثناء وقت إزالة الخلل. ينص الدليل القياسي على أن الموصلات النحاسية يمكنها تحمل كثافة تيار دائرة قصر تبلغ حوالي 100 أمبير/مم² لمدة ثانية واحدة تحت عزل XLPE. تحدد هذه الحسابات الحد الأدنى للمقطع العرضي، ويجب ألا تقبل المشتريات أبدًا موصلًا أرق بدون حساب حراري موثق.

حيث يتم استخدام كابلات الطاقة ذات الجهد العالي

توجد كابلات الطاقة ذات الجهد العالي في أي مكان يجب أن تتحرك فيه الطاقة الكهربائية عبر مسافة. تستخدم شبكات المرافق كابلات XLPE بجهد 26/35 كيلو فولت لتوصيل المحطات الفرعية والمحولات المتدرجة.

كابل الطاقة المعزول XLPE لتوزيع الجهد المتوسط والعالي يناسب كابل البولي إيثيلين المتقاطع هذا الشبكات الحضرية والمنشآت الصناعية والبنية التحتية. يعزز عزله المتقدم الشيخوخة والمقاومة البيئية، مما يجعله خيارًا موثوقًا لنقل الطاقة بشكل موثوق عبر المسافات. عرض المنتج →

تقوم المصانع الصناعية بتركيب كابلات جهد 8.7/15 كيلو فولت لتزويد المحركات الكبيرة ولوحات توزيع الطاقة. تستخدم أنظمة النقل بالسكك الحديدية كابلات طاقة مخصصة لتغذية محطات الجر الفرعية.

كابل طاقة منخفض الدخان وخالي من الهالوجين للنقل بالسكك الحديدية في المناطق الحضرية تم تصميم هذا الكابل بقدرة 35 كيلو فولت لأنظمة مترو الأنفاق والسكك الحديدية الخفيفة، ويوفر مقاومة للهب وحماية ضد النمل الأبيض والقوارض. فهو يفي بمتطلبات السلامة الصارمة لبيئات تحت الأرض وبيئات الجنزير، مما يدعم قوة الجر الموثوقة. عرض المنتج →

تعتمد مشاريع الطاقة المتجددة أيضًا على هذه الكابلات: قد تستخدم مزرعة الطاقة الشمسية الكابلات الكهروضوئية لجمع التيار المباشر من المصفوفات وتغذية عاكس مركزي.

الكابلات الكهروضوئية لنقل الطاقة الشمسية بالتيار المستمر تم تصميم هذا الكابل خصيصًا للمصفوفات الشمسية، وهو مقاوم للأشعة فوق البنفسجية والطقس والأوزون. يضمن موصل النحاس المصبوغ وعزل LSZH أداءً مستقرًا في الظروف الخارجية، مما يساهم في كفاءة أنظمة الطاقة المتجددة على المدى الطويل. عرض المنتج →

اعتبارات الجودة والاختبار

يجب اختبار كابل طاقة عالي الجهد يمكن الاعتماد عليه قبل مغادرة المصنع. تشمل الاختبارات الروتينية قياس مقاومة الموصل، واختبار التفريغ الجزئي عند الجهد المعلن، واختبار مقاومة العزل، واختبار تحمل جهد تردد الطاقة. بالنسبة للكابلات 26/35 كيلو فولت، يجب أن يُظهر اختبار التفريغ الجزئي عدم وجود تفريغ محلي فوق الحد المحدد. بالإضافة إلى ذلك، تقوم اختبارات العينات بفحص الأبعاد وسمك العزل والخصائص الميكانيكية. تتضمن اختبارات قبول الموقع عادةً اختبار التيار المباشر عالي الجهد أو اختبار التيار المتردد الرنان، اعتمادًا على نظام الكابل. الإصرار على تلقي تقارير الاختبار لكل بكرة. تأكد أيضًا من أن المصنع حاصل على الشهادة المطلوبة، مثل ISO 9001 وشهادات المنتج للسوق المقصود.

اعتبارات الشراء العملية

عند الشراء كابلات الطاقة ذات الجهد العالي ، قم بجرد المتغيرات التالية: طول الكابل، وحجم برميل التسليم، ونصف قطر الانحناء المطلوب، وعمق التثبيت، ودرجة الحرارة المحيطة. للدفن المباشر، استخدم كابلات ذات درع شريطي فولاذي مزدوج أو طبقة درع سلكية. بالنسبة لصواني الكابلات أو الأنفاق، هناك حاجة إلى غلاف مثبط للهب لتقليل انتشار الحريق. غالبًا ما يتم تحديد نصف قطر الانحناء بما يتراوح بين 12 إلى 15 ضعف القطر الخارجي للكابل لـ XLPE. تعد الأوساخ والرطوبة والأضرار الميكانيكية هي الأسباب الثلاثة الأكثر شيوعًا للفشل المبكر في كابلات الجهد المتوسط. قم أيضًا بمقارنة عوامل التخفيض الحراري للمسارات المختلفة. يمكن أن يؤدي تغيير حالة التثبيت من الهواء إلى التربة إلى تقليل سعة التيار بنسبة 20-30%. تذكر أن التكلفة الإجمالية للملكية تشمل الكابل والتركيب وتكلفة الفشل، لذا اختر موردًا يمكنه توفير جودة متسقة ووثائق اختبار موثوقة.

يعد اختيار كابل الطاقة عالي الجهد قرارًا هندسيًا يعتمد على جهد النظام والمواد العازلة وحجم الموصل وبيئة التثبيت. ابدأ بالمواصفات، ثم تحقق من صحة قدرة المورد على الاختبار وسجله الحافل. يمكن لشركة مصنعة للكابلات موثوقة حاصلة على شهادة ISO 9001 وTÜV أن توفر الوثائق والاتساق اللازمين لمشاريع المرافق والصناعة والطاقة المتجددة. يقوم فريقنا بإنتاج كابلات الطاقة ذات الجهد المتوسط ​​والعالي منذ عام 1998، ونحن نرحب بأسئلتك الفنية. تعلم المزيد عن موقعنا خلفية التصنيع .