كابل تحت الأرض عالي الجهد: دليل التصميم والاختيار والتركيب

يبدو أن كل مشروع تغذية تحت الأرض يبدأ بنفس المعضلة: كيفية تركيب دائرة ذات سعة كافية في مسار لم يتم تصميمه مطلقًا لخندق الكابلات. يمكن للكابل تحت الأرض عالي الجهد 33 كيلو فولت أو 35 كيلو فولت أن يحل هذه المشكلة، ولكن فقط عندما يتم تحديد حجم الموصل والعزل والغلاف وطريقة التثبيت كنظام واحد وليس كمكونات منفصلة. يشرح هذا الدليل ما الذي يجعل كابل الجهد العالي الموجود تحت الأرض مختلفًا عن الخطوط الهوائية، وكيف تؤثر فئات الجهد والعزل على الأداء، وما يجب التحقق منه أثناء المواصفات والتركيب.

ما الذي يعتبر كبلًا عالي الجهد تحت الأرض؟

الكابل عالي الجهد تحت الأرض هو كابل يتم تجميعه في المصنع ويعمل بجهد طور إلى طور أعلى من 1 كيلو فولت وهو مخصص للتركيب تحت الأرض. في العديد من مواصفات المرافق، يغطي نفس المصطلح الكابلات من 6 كيلو فولت إلى 35 كيلو فولت لأنها تشترك في نفس تقنية العزل XLPE وأنظمة الملحقات المماثلة. الكابل ليس موصلًا واحدًا؛ وهو عبارة عن هيكل متعدد الطبقات يشتمل على موصل من النحاس أو الألومنيوم، وشاشة موصل، وعزل بولي إيثيلين متقاطع، وشاشة عازلة، وشاشة معدنية، وغلاف خارجي.

تؤدي كل طبقة وظيفة مميزة. تقوم الشاشات شبه الموصلة بتسوية المجال الكهربائي وقمع التفريغ الجزئي. تحمل الشاشة المعدنية تيارات سعوية وخطأ وتوفر الحماية. يحافظ الغلاف الخارجي على الرطوبة والأضرار الميكانيكية بعيدًا عن العزل. بالنسبة لوحدة تغذية ناقل الحركة الفرعي، يعتبر XLPE هو العزل السائد لأنه يمكنه الحفاظ على درجات حرارة موصل مستمرة تصل إلى 90 درجة مئوية ودرجات حرارة دائرة قصر تصل إلى 250 درجة مئوية.

كابل الطاقة المعزول XLPE من 3.6/6 كيلو فولت إلى 26/35 كيلو فولت يناسب كابل XLPE ذو الجهد المتوسط هذا المغذيات الموجودة تحت الأرض حيث تعد المرونة في مقاومة الرطوبة والحرارة والضغط الميكانيكي أمرًا بالغ الأهمية. يدعم العزل المتقاطع التشغيل المستمر عند 90 درجة مئوية ويستخدم على نطاق واسع في الشبكات الحضرية وتوزيع الطاقة الصناعية. عرض المنتج →

لماذا تختار تحت الأرض لدوائر الجهد العالي؟

يتم اختيار التركيب تحت الأرض عندما يكون حق المرور نادرًا، أو عندما تكون الخطوط الهوائية غير مقبولة بصريًا أو بيئيًا، أو عندما يمر المسار تحت الطرق أو الأنهار أو المباني أو ممرات المطار. بمجرد دفنه، يصبح الكابل محميًا إلى حد كبير من البرق والرياح والجليد وركض الموصل. وهذا يترجم إلى عدد أقل من الانقطاعات المرتبطة بالطقس مقارنة بالخطوط الهوائية.

الدوائر تحت الأرض لديها مقايضات. فهي أكثر تكلفة في البناء، ويصعب تحديد موقعها بعد حدوث خطأ، كما أنها أبطأ في الإصلاح. كما أن تبديد الحرارة محدود أيضًا بالتربة والردم. قد يقتصر الكابل الذي يحمل 600 أمبير في الهواء الحر على 450 أمبير عند دفنه في تربة جافة بدون غطاء حراري خاص. لذلك، يتم تحديد السعة الحقيقية لكابل تحت الأرض عالي الجهد من خلال بيئة التثبيت، وليس من خلال حجم الموصل وحده.

فئات الجهد والتطبيقات النموذجية

اختيار الجهد هو الخطوة الأولى في مواصفات الكابل. بالنسبة لشبكات التوزيع تحت الأرض، فإن الفولتية المشتركة هي 6/1 كيلو فولت، 12/20 كيلو فولت، 18/30 كيلو فولت، و26/35 كيلو فولت. يلخص الجدول أدناه الأدوار النموذجية.

من الناحية العملية، قد يوفر كابل 6/1 كيلو فولت مبنى صناعيًا كبيرًا، في حين أن كابل 26/35 كيلو فولت قد يوفر الطاقة إلى محطة فرعية مزدحمة في المدينة من نقطة إمداد كبيرة. بالنسبة لمهندسي المشاريع، تعد مطابقة الجهد الكهربي المقنن للكابل مع ظروف الخطأ الأرضي للنظام أمرًا ضروريًا. يجب أن تغطي قيمة U0، وهي الجهد بين الموصل والشاشة، الحد الأقصى لمدة خطأ واحد من الخط إلى الأرض.

كابل الطاقة المعزول XLPE 0.6/1 كيلو فولت للتوزيع يعد كابل XLPE ذو الجهد المنخفض مثاليًا لإمدادات البناء والمنشآت الصناعية والدفن المباشر. إنه يوفر سعة تيار أعلى وأداء ميكانيكي أفضل من البدائل المعزولة بمادة PVC، مما يجعله خيارًا عمليًا لشبكات التوزيع الحديثة. عرض المنتج →

تفاصيل البناء التي تؤثر على الحياة تحت الأرض

بمجرد تحديد مستوى الجهد، يصبح التصميم المادي للكابل مهمًا. بالنسبة للخدمة تحت الأرض، هناك أربعة تفاصيل بناء تستحق الاهتمام:

• موصل الذين تقطعت بهم السبل المدمجة - يقلل من القطر الخارجي ويسمح بنصف قطر انحناء أكثر إحكامًا.
• عزل XLPE ثلاثي البثق - يتم تطبيقها مع شاشات الموصل والعزل على نفس خط البثق، مما يقلل من التلوث والفراغات.
• تصميم شاشة معدنية - من السهل إنهاء شاشة الأسلاك النحاسية وتتميز بمقاومة أفضل للدائرة القصيرة مقارنة بالشريط النحاسي الرقيق.
• مادة الغلاف الخارجي - PE قوي ومقاوم للرطوبة؛ يقدم PVC سلوكًا مثبطًا للهب؛ هناك حاجة إلى مركبات خاصة لمكافحة النمل الأبيض والقوارض في المناطق الريفية أو الاستوائية حيث يشكل الهجوم البيولوجي خطرًا.

يعد دخول المياه أحد الأسباب الأكثر شيوعًا لفشل الكابلات تحت الأرض. الرطوبة مع الإجهاد الكهربائي تخلق أشجارًا مائية في XLPE، والتي يمكن أن تنمو على مدار سنوات وتتسبب في النهاية في الانهيار. ولهذا السبب تتطلب العديد من المرافق حاجزًا مائيًا شعاعيًا أو على الأقل غلافًا مانعًا للماء للدوائر المدفونة مباشرة.

كابل طاقة مقاوم للنمل الأبيض والقوارض تم تصميم هذا الكابل باستخدام مواد غمد صديقة للبيئة لمقاومة الأضرار البيولوجية الناجمة عن النمل الأبيض والقوارض، مما يضمن موثوقية طويلة الأمد في البيئات القاسية تحت الأرض أو العلوية. اختر من بين الحماية المقاومة للنمل الأبيض أو المقاومة للقوارض أو الحماية المشتركة. عرض المنتج →

إرشادات التثبيت والحماية

حتى مبنية بشكل جيد كابل تحت الأرض عالي الجهد يمكن أن تفشل بسرعة إذا تم تثبيتها بشكل سيء. تتبع عمليات التثبيت الأكثر موثوقية بعض الممارسات الأساسية:

• ضع الكابل في خندق ثابت ذو قاع أملس ومغطى.
• استخدم مواد الفراش ذات المقاومة الحرارية المنخفضة، مثل الرمل أو الخرسانة الخالية من الدهون.
• حافظ على الحد الأدنى المطلوب من نصف قطر الانحناء عند سحب العينين والمفاصل.
• قم بالحد من الشد باستخدام قبضة السحب المناسبة وبكرات الكابلات.
• قم بتغطية الدائرة بالبلاط الواقي أو الشريط التحذيري أو كليهما.
• سجل المسار الدقيق والعمق للحفريات المستقبلية.

مثل هذه التدابير تحد من الإجهاد الميكانيكي، وتحسن تبديد الحرارة، وتقلل من فرصة حدوث ضرر بسبب أعمال الحفر التي يقوم بها طرف ثالث، والتي تظل السبب الرئيسي لأعطال الكابلات تحت الأرض في العديد من الشبكات.

الاختبار وضمان الجودة

يبدأ الاختبار في المصنع ويستمر حتى يتم تنشيط الكابل. بالنسبة للكابلات تحت الأرض ذات الجهد العالي مع عزل XLPE، يتضمن نطاق الاختبارات اختبارات روتينية على كل طول إنتاج، واختبارات عينة على نسبة صغيرة من الطلب، واختبارات النوع التي تثبت التصميم. يعد قياس التفريغ الجزئي مهمًا بشكل خاص لأنه حتى الفراغات الصغيرة في العزل يمكن أن تؤدي إلى الانهيار أثناء التشغيل.

بعد التثبيت، قد يلزم إجراء اختبار تحمل VLF أو DC. يُفضل اختبار VLF لكابلات XLPE الحديثة لأنه يشدد على العزل بطريقة أقرب إلى ظروف الخدمة دون إتلاف كابل الصوت. غالبًا ما تمتد اختبارات الموقع إلى المفاصل والنهايات، نظرًا لأن هذه الملحقات تمثل نقاط ضعف شائعة.

يجب على المالكين والمقاولين المطالبة بنتائج اختبار موثقة والتأكد من أن الشركة المصنعة للكابلات تحمل الشهادة ذات الصلة. طرف ثالث شهادة المنتج وتعد شهادة النظام مثل ISO 9001 بمثابة خط أساس مفيد لتقييم الموردين.

اختيار الكابل والمورد المناسبين

يعد اختيار كابل تحت الأرض عالي الجهد بمثابة تمرين لإدارة المخاطر. الخطوة الأولى هي جمع معلمات النظام: الجهد الاسمي، ومستوى الخطأ، والحمل المتوقع، ودرجة حرارة التربة المحيطة، والمقاومة الحرارية، وطول المسار. ثم قارن بين خيارات المواد الموصلة: يزيد النحاس من سعة نفس القطر ولكنه يزيد التكلفة؛ الألومنيوم أخف وزنًا وأقل تكلفة ولكنه يحتاج إلى مقطع عرضي أكبر لنفس السعة.

تشمل العوامل الأخرى مادة الغلاف، ووجود طبقات مانعة للماء، وتغليف الكابل وطول الأسطوانة، وقدرة الشركة المصنعة على توفير أطوال طويلة متواصلة لتقليل الوصلات. يمكن للكابل الذي يحتوي على وصلة واحدة أقل أن يقلل من وقت التثبيت ونقاط الفشل المستقبلية. تريد أيضًا التأكد من أن المورد يمكنه تقديم ملف كامل للتتبع: شهادات المواد، وتقارير الاختبار الروتينية، وتعليمات التثبيت.

يجب أن يستند قرار الشراء إلى تكلفة دورة الحياة والأداء الفني، وليس فقط السعر الأولي. لمزيد من التفاصيل حول المفاضلات الكهربائية والميكانيكية، هذا الدليل الموجز ل اختيار كابل الطاقة يغطي النقاط الرئيسية.

لا يتم إنشاء دوائر كابلات موثوقة عالية الجهد تحت الأرض بواسطة مكون ذكي واحد؛ إنها تأتي من التفاعل بين تصميم الكابل النظيف والتصنيع عالي الجودة وفئة الجهد الصحيحة والتركيب المتحكم فيه. ابدأ بجهد النظام وحمله، ثم اختر العزل والغلاف للمسار، وانتهي بالاختبارات والوثائق التي تثبت أن الكابل جاهز للصيانة. ومن خلال الموازنة بين كل هذه العوامل، يمكن لأصحاب الشبكات إنشاء مغذيات تحت الأرض تعمل بأمان لعقود من الزمن