|
مقدمه :
از اين سيستم کابل مي توان بطور موقت يا دائم استفاده نمود . از نظر اجرايي و نگهداري، هزينه اين سيستم بين سيستم هوايي با خطوط بدون عايق و سيستم کابل کشي زميني مي باشد . اين سيستم در محلهايي که فضاي لازم براي کابل کشي کم و يا گران مي باشد مناسب است و عوامل ديگري که باعث برتري اين سيستم بر سيستمهاي هوايي مي شود نصب و اجراي سريع و ساده ، ايمني و صورت ظاهري و کنترل زيست محيطي آن مي باشد. مي توان از اين کابلها بطور موقت نيز استفاده نمود تا اينکه شبکه دائمي (زميني يا هوايي ) منطقه مورد نظر آماده شود . علاوه بر موارد بالا، ين سيستم، براي شرايط ذيل نيز مناسب است :
- در مناطقي که لازم است شرايط زيست محيطي آن دست نخورده باقي بماند و يا اينکه تغييرات بوجود آمده در آن حداقل باشد .
- براي دادن تغييرات در شبکه و يا توسعه آن
- براي خط ورودي و يا خروجي به پست ترانسفورماتور يا ايستگاهها، زيرا که با استفاده از اين کابل نيازي به مقره هاي عايقي نمي باشد .
- از اين کابلها که وزن آن ها کم بوده و داراي عايق پلي اتيلن کراس لينک (XLPE )مي باشند، در شبکه هاي هوايي براي ولتاژهاي ماکزيمم 12، 24، 36 کيلوولت استفاده مي شود .
چکيده :
در مواردي که استفاده از خطوط با هاديهاي لخت منجر به بروز حوادث گذرا مي شود و يا اينکه رعايت حريم و ساير نکات فني و ايمني شبکه برق مقدور نيست استفاده از کابلهاي خود نگهدار هوايي راه حل منطقي است . از عمده ترين اين موارد مي توان به مسيرهايي اشاره نمود که داراي عرض کم بوده و يا در آنها موانعي از قبيل رديف درختان وجود دارد .
همانطور که مي دانيم کابلهاي خود نگهدار داراي هادي آلومينيومي و عايق پلي اتيلن کراس لينک مي باشند و براي نصب اين کابلها برروي پايه ها نياز به يک سيم نگهدارنده (massenger ) مي باشد که جنس اين سيم براي کابلهاي 20kv از فولاد و براي کابلهاي فشار ضعيف از آلياژ آلومينيوم مي باشد . در کابل خود نگهدار فشار ضعيف از سيم نگهدارنده بعنوان سيم نول نيز استفاده خواهد شد .
در طراحي خطوط با کابلهاي خودنگهدار در دو سطح ولتاژ فشار متوسط و فشار ضعيف به ترتيب سطح مقطعهاي زير مورد نظر قرار گرفته است که اين طراحي قابل تعميم براي سطح مقطعهاي ديگر نيز مي باشد .
سطح مقطع mm2 65+ 120× 3 براي فشار متوسط و 70+25+95×3 براي فشار ضعيف که سيم نگهدارنده آنها به ترتيب 65 و 70 مي باشد و سطح مقطع 25 در فشار ضعيف براي سيستم روشنايي معابر مي باشد.
1- استاندارد کابلهاي هوايي خود نگهدار
1-1- استاندارد کابل خود نگهدار فشار ضعيف(Standard For Selfsupporting Over head Cables for 0.4 kv)
1-1-1- ولتاژ نامي : ولتاژ نامي 0.6/1kv است
1-1-2- هاديها : هاديها از آلومينيوم رشته اي بهم تابيده، دايره اي شکل بهم فشرده ( مثلاً هادي به اندازه 16mm2 که از آلومينيوم يکپارچه است ) مي باشند .
1-1-3- عايق 1-1-3-1 ) مواد : عايق بايستي پلي اتيلن مخصوص با تراکم زياد و سياه رنگ مقاوم در مقابل جو باشد .
1-1-3-2 ) شناسايي فاز : در امتداد طول هر فاز(هادي) عايق شده برآمدگيهاي مشخص به تعداد 2 و 3 و يا 4 عدد وجود دارند تا بتوان به کمک آنها فازها را از يکديگر شناسايي نمود .
1-1-4- نگهدارنده يا سيم حامل ( هادي خنثي – massenger ) : نگهدارنده يا سيم حامل يک هادي بايد از آلياژ آلومينيوم
متشکل از هفت سيم کشيده ازميله که با فرآيند ريختگي مداوم و پيچيدن توليد شده است باشد.
هيچگونه مفصل و يا اتصالي در نگهدارنده ( مسنجر) مجاز نمي باشد مگر اينکه اين اتصال در ميله و يا سيم اصلي قبل از کشيدن نهايي انجام شده باشد . نگهدارنده بايد دايره اي شکل – رشته اي تابيده شده و بهم فشرده باشد .از نگهدارنده بعنوان هادي خنثي نيز استفاده مي شود . پس از عايقکاري براي شناسايي نگهدارنده (مسنجر) آنرا با يک برآمدگي مقاوم طولي که بوضوح قابل ديدن است مشخص مي نمايند ( شکل 1 )
1-1-5- طرح : کابل متشکل از يک يا چهار هادي آلومينيوم با عايق پلاستيکي تابيده شده بر روي يک نگهدارنده از آلياژ آلومينيوم که عايق شده و يا لخت مي باشد . منسجر همچنين هادي خنثي نيز مي باشد .
1-1-6- علامت هاي مشخص شده بر روي کابل : در طول کابل ، آنرا با نام توليد کننده و سال توليد مشخص مي نمايند و فاصله اين علائم کمتر از 20cm است . اين علائم بر روي عايق حک مي شود.
1-1-7- آزمونهاي نوعي Type test : آزمونهاي نوعي ( تايپ تست ) حداقل برروي يک نمونه از هر نوع کابل مورد نظر انجام مي شود . چنانچه يک نمونه از همان نوع کابل وليکن با اندازه متفاوتي آزمون نمونه اي شده باشد و نتايج رضايت بخش باشند کابل مورد نظر را مي توان از لحاظ اين آزمون مورد تأئيد دانست . چنانچه مواد ساختمان و يا روش توليد عوض شوند بايستي آزمون نوعي را در هر مورد تکرار نمود .
1-1-7-1 ) آزمون ولتاژ 1-1-7-2 ) اندازه گيري مقاومت هاديها و نگهدارنده ( massenger )
1-1-8- آزمونهاي مکانيکي و فيزيکي : اين آزمونها براي هر هادي از کابل بطور جداگانه انجام مي شوند .
1-1-8-1 ) مشخصه هاي فيزيکي و مکانيکي عايق 1-1-8- 2 ) آزمون خمش
1-1-8-3 ) استقامت کششي نگهدارنده ( massenger ) 1-1-8-4 ) آزمون تشعشع خورشيدي ( مشابه سازي درآزمايشگاه )
|
نيازمنديها |
روش آزمون |
واحد |
خواص |
|
0/1 … 0/5 |
IEC – 540 |
g/10min |
Meil Index |
|
20 |
IEC – 540 |
N/mm2 |
Tensile strength . min . change after |
|
±25
400 |
IEC – 540 |
%
% |
Ageing(1) , max.
Elonation at break , min . –change a after |
|
±25
2/60±0/25 |
IEC -538 |
%
% |
Ageing(1) , max.
Carbon black content |
|
24
3 |
Astm dD1693- 70
IEC 538 |
H
% |
Resistance to environ- mental stress cracking (2) shrinkage at 115˚c, 24h , max |
1) 100˚c, 240 h
2) Tested in 10% solution . The test pieses shall be prepared from a test plate mol ded of raw matrial granules.
جدول (1) خواص عايق ها
1-1-9- آزمونهايي براي کابلهاي تحويل شده
1-1-9-1 ) آزمون ولتاژ
جدول (2) مشخصات کابل هاي هوايي خود نگهدار بدون هادي روشنايي معابر
|
سطح مقطع کابلهاي خود نگهدار
(mm2 ) |
هادي فازها |
خودنگهدار (massenger) |
هادي به همراه خودنگهدار |
|
سطح مقطع هادي(mm2) |
ضخامت کلي هادي(1)(mm) |
ضخامت کلي (1)(mm) |
نيروي کشش (KN) |
ضخامت کلي کابل/ضخامت کابل بدون خودنگهدارmm |
وزن کابل/ وزن کابل بدون خودنگهدارKg/Km |
|
1*16+25 |
1*16 |
4.5 |
6.0 |
7.4 |
19-21 |
130/150 |
|
3*16+25 |
3*16 |
4.5 |
6.0 |
7.4 |
19-21 |
250/270 |
|
3* 25+25 |
3* 25 |
6.0 |
60. |
7.4 |
22-24 |
330/360 |
|
3*50+35 |
3*50 |
7.0 |
6.0 |
7.4 |
24-26 |
430/460 |
|
3*50+35 |
3*50 |
8.4 |
7.0 |
10.3 |
28-30 |
580/610 |
|
3*70+50 |
3*70 |
9.9 |
8.4 |
14.2 |
34-36 |
830/870 |
|
3*95+70 |
3*95 |
11.7 |
9.9 |
20.6 |
39-41 |
1120/1200 |
|
3*120+70 |
3*120 |
13.2 |
9.9 |
20.6 |
42-45 |
1370/1450 |
جدول (3) مشخصات کابل هاي هوايي خود نگهدار يا هادي روشنايي معابر
|
سطح مقطع کابلهاي
خود نگهدار(mm2 ) |
هادي فازها |
هادي روشنايي معابر |
خودنگهدار (massenger) |
هادي به همراه خودنگهدار |
|
سطح مقطع هادي(mm2) |
سطح مقطع هادي(mm2) |
ضخامت کلي هادي(1)(mm) |
نيروي کشش (KN) |
ضخامت کلي (1)(mm) |
ضخامت کلي کابل/ ضخامت کابل بدون خودنگهدارmm |
وزن کابل/ وزن کابل بدون خودنگهدارKg/Km |
|
1*16+16+25 |
1*16 |
4.5 |
4.5 |
6.0 |
7.4 |
19-21 |
190 /210 |
|
3*16+16+25 |
3*16 |
4.5 |
4.5 |
6.0 |
7.4 |
19-21 |
310/330 |
|
3*25+16+25 |
3*25 |
6.0 |
4.5 |
6.0 |
7.4 |
22-24 |
390/42 |
|
3*35+16+25 |
3*35 |
7.0 |
4.5 |
6.0 |
7.4 |
24-26 |
490/510 |
|
3*50+16+35 |
3*50 |
8.4 |
4.5 |
7.0 |
10.3 |
28-30 |
640/670 |
|
3*70+16+50 |
3*70 |
9.9 |
4.5 |
8.4 |
14.2 |
34-36 |
890/930 |
|
3*95+16+70 |
3*95 |
11.7 |
4.5 |
9.9 |
20.6 |
39-41 |
1180/1250 |
|
3*120+16+70 |
3*120 |
13.2 |
4.5 |
9.9 |
20.6 |
42-45 |
1430/1500 |
1- ميانگين با دوبار اندازه گيري در زاويه هاي قائمه براي يک مقطع بدست مي آيد .
جدول (4) مقاومت و ضخامت عايق و هادي هاي کابل هاي خودنگهدار هوايي
|
ضخامت هادي کابل خو نگهدار mm2 |
مقاومت DC در دماي 20˚C |
Ω/Km |
ضخامت متوسط عايق(1) کابل خود نگهدار mm |
|
هادي فاز |
هادي خنثي |
|
16 |
1.91 |
___ |
1.0 |
|
25 |
1.20 |
1.38 |
1.0 |
|
35 |
0.868 |
0.986 |
1.0 |
|
50 |
0.641 |
0.720 |
1.2 |
|
70 |
0.443 |
0.493 |
1.4 |
|
95 |
0.320 |
___ |
1.4 |
|
120 |
0.253 |
___ |
1.6 |
ماکزيمم مقدار مقاومت DC هادي هاي روشنايي معابر ( 16mm ) برابر است با 1/9(Ω/Km)رادر20c ميباشد.
1-1-9-2) آزمونهاي نمونه : آزمونهاي حداکثر برروي ده درصد طول کابلهاي توليد شده انجام شده اگرچه حداقل برروي يک طول کابل انجام ميشود.
1-1-9-2-1) کنترل ساختماني : ساختمان و ابعاد کابل بايد تست شود و همچنين مقادير لازم در جداول شماره هاي 2 ، 3 و 4 آمده اند .
1-1-9-2-2 ) اندازه گيري مقاومت هاديها و نگهدارنده : اندازه گيري مقاومت برروي نمونه اي از کابل بطول حداقل ده متر انجام مي شود . مقادير مورد نياز در جدول شماره 4 آمده است .
1-2-استاندارد کابلهاي خود نگهدار فشار متوسط ( ولتاژهاي نامي 10 تا 30 کيلوولت )
Standard For Selfsupporting Over head Cables for 10-30 kv
1-2-1-طرح کابل : اين سيستم شامل سه کابل تک رشته اي مي باشد که برروي نگهدارنده ( massenger ) فولادي تابيده شده اند و نگهدارنده سيمي است که کابلها را نگهداشته ولي جريان از آن عبور نمي کند
ضمناًخواص الکتريکي درجدول شماره 5 و خواص فيزيکي در جدول شماره 6 آمده است(کابل خودنگدار متوسط)
|
شماره و سطح مقطع هادي ها (mm2 ) |
ماکزيمم مقاومت DC در 20˚C
(km/ Ω ) |
ميزان مقاومت
AC در فرکانس 50HZ ( Km/ Ω ) |
راکتانس تقريبي در 50HZ
Km)/ Ω ( |
ظرفيت خازني (کاپاسيتانس ) تقريبي Km)/ μf ( |
ماکزيمم بار دائم (A ) |
ماکزيمم جريان اتصال کوتاه در 1 ثانيه (KA) |
|
3*35 |
0.868 |
0.002 |
0.14 |
0.21 |
115 |
3.4 |
|
3*70 |
0.443 |
0.002 |
0.13 |
0.26 |
175 |
6.7 |
|
3*120 |
0.253 |
0.003 |
0.12 |
0.32 |
250 |
11.4 |
|
3*185 |
0.164 |
0.003 |
0.11 |
0.37 |
320 |
17.5 |
جدول (5-1) خواص الکتريکي کابل هاي 12 کيلوولت
|
شماره و سطح مقطع هادي ها (mm2 ) |
ماکزيمم مقاومت DC در 20˚C
(km/ Ω ) |
ميزان مقاومت AC در فرکانس 50HZ
( Km/ Ω ) |
راکتانس تقريبي در 50HZ
Km)/ Ω ( |
ظرفيت خازني (کاپاسيتانس ) تقريبي Km)/ μf ( |
ماکزيمم بار دائم (A ) |
ماکزيمم جريان اتصال کوتاه در 1 ثانيه (KA) |
|
3*35 |
0.868 |
0.002 |
0.16 |
0.15 |
120 |
3.4 |
|
3*70 |
0.443 |
0.003 |
0.14 |
0.18 |
180 |
6.7 |
|
3*120 |
0.253 |
0.003 |
0.13 |
0.22 |
250 |
11.4 |
|
3*185 |
0.164 |
0.003 |
0.12 |
0.25 |
325 |
17.5 |
جدول (5-2) خواص الکتريکي کابل هاي20 کيلوولت
|
شماره و سطح مقطع هادي ها (mm2 ) |
ماکزيمم مقاومت DC در 20˚C
(km/ Ω ) |
ميزان مقاومت AC در فرکانس 50HZ
( Km/ Ω ) |
راکتانس تقريبي در 50HZ
Km)/ Ω ( |
ظرفيت خازني (کاپاسيتانس ) تقريبي
( Km/ μf ( |
ماکزيمم بار دائم (A ) |
ماکزيمم جريان اتصال کوتاه در 1 ثانيه (KA) |
|
3*35 |
0.868 |
0.003 |
0.18 |
0.12 |
120 |
3.4 |
|
3*70 |
0.443 |
0.002 |
0.16 |
0.15 |
180 |
6.7 |
|
3*120 |
0.253 |
0.004 |
0.15 |
0.18 |
250 |
11.4 |
|
3*185 |
0.164 |
0.004 |
0.14 |
0.20 |
325 |
17.5 |
جدول (5-3) خواص الکتريکي کابل هاي 36 کيلوولت
|
شماره و سطح مقطع هادي ها (mm2 ) |
جرم تقريبي آلومينيوم
( Kg /Km) |
جرم کلي ( تقريبي )
(Kg /Km) |
ماکزيمم ضخامت (mm2 ) |
|
3*35 |
400 |
1850 |
55 |
|
3*70 |
680 |
2300 |
61 |
|
3*120 |
1100 |
3000 |
68 |
|
3*185 |
1700 |
3700 |
75 |
جدول (6-1) خواص فيزيکي کابلهاي 12 کيلوولت
|
شماره و سطح مقطع هادي ها (mm2 ) |
جرم تقريبي آلومينيوم
( Kg /Km) |
جرم کلي ( تقريبي )
(Kg /Km) |
ماکزيمم ضخامت (mm2 ) |
|
3*35 |
420 |
2300 |
64 |
|
3*70 |
700 |
2850 |
70 |
|
3*120 |
1150 |
3600 |
77 |
|
3*185 |
1700 |
4400 |
84 |
جدول (6-2) خواص فيزيکي کابلهاي 24 کيلوولت
|
شماره و سطح مقطع هادي ها (mm2 ) |
جرم تقريبي آلومينيوم ( Kg /Km) |
جرم کلي ( تقريبي )
(Kg /Km) |
ماکزيمم ضخامت (mm2 ) |
|
3*35 |
450 |
3100 |
76 |
|
3*70 |
750 |
370 |
82 |
|
3*120 |
1150 |
4500 |
89 |
|
3*185 |
1750 |
5400 |
95 |
جدول (6-3) خواص فيزيکي کابلهاي 36 کيلوولت
|
رديف |
تعداد رشته ها و سطح مقطع (ميليمتر مربع) |
شدت جريان در شرايط متعارف
( آمپر ) |
|
1 |
25+16×1 |
78 |
|
2 |
25+35×3 |
125 |
|
3 |
25+16+16×3
روشنايي معابر |
78 |
|
4 |
25+16+35×3 |
125 |
|
5 |
50+16+70×3 |
192 |
|
6 |
70+16+95×3 |
239 |
جدول 7- مقاطع استاندارد کابل خود نگهدار هوايي براي شبکه فشار ضعيف (0/4Kv )
|
رديف |
تعداد رشته ها و سطح مقطع
(ميليمتر مربع) |
شدت جريان در شرايط متعارف
( آمپر) |
|
1 |
35 ×3 |
120 |
|
2 |
70 ×3 |
180 |
|
3 |
120 ×3 |
250 |
جدول 8- مقاطع استاندارد کابل خود نگهدار هوايي براي شبکه فشار متوسط ( 20Kv )
يادآوري:
· جنس هادي از آلومينيوم و جنس عايق کابل از نوع پلي اتيلن يا پلي اتيلن کراس لينک (XLPE ) است .
· درجه حرارت محيط در شرايط متعارف 20˚c + مي باشد .
· حداکثر درجه حرارت هادي 90˚c .
2-طراحي خطوط فشار متوسط و فشار ضعيف با کابل خود نگهدار
در پروژه اي به همين نام بررسي کاملي بر روي طراحي خطوط با کابل خود نگهدار انجام پذيرفته و در اين مقاله نمي گنجد.
3-ايمني سيستم کابل خودنگهدار
شناسايي هادي خنثي در زمان اجرا و نگهداري آسان است .
- هيچگونه خطري افراد و يا حيواناتي که بطور تصادفي کابل را لمس مي کنند تهديد نمي کند و مخصوصاً کابلهايي که بر روي ديوارها نصب مي شوند.
- آتش سوزيهاي ناشي از اتصال کوتاه خيلي نادر مي باشند .
- احتمال افزايش اضافه ولتاژ ناشي از رعد وبرق کم است.
4-قابليت اطمينان سيستم کابل خود نگهدار
- جرقه هاي ناشي از اضافه ولتاژهاي ضربه اي به ندرت اتفاق مي افتد .
- عايق در مقابل جو خيلي مقاوم است .
- ساختمان کابل بنحوي است که خود ميراکننده است .
- ارتعاشات ناشي از باد و غيره از بين رفته (ميراشونده) و لذا استفاده از اسپنهاي بزرگتر ممکن است .
- اضافه ولتاژهاي ناشي از رعدو برق باعث بروز نواقص کنتورهاي اندازه گيري مشترکين نمي شود.
- هيچگونه قطعي برق بعلت تماس اشجار يا حيوانات با کابل که موجب اتصال کوتاه بشود بوجود نمي آيد .
- همچنين تجربه نشان داده است که معايب به وجود آمده در هاديهاي لخت سه تا پنج برابر بيشتر از اين سيستم کابل مي باشد .
5-مسائل اقتصادي
- از تيرهاي ( پايه هاي ) سبکتر و کوتاهتري مي توان استفاده نمود .
- براي هر هادي عايق کننده جداگانه اي نياز نمي باشد .
- هزينه هاي اوليه اين سيستم کمتربوده زيرا که مي توان با بالابردن مقاومت سيستم، کابلهاي زياد ديگري بر پايه هاي موجود نصب نمود .
- در اين سيستم مي توان اين سيستم کابلها را برروي ولتاژ فشار متوسط و کابلهاي مخابراتي نصب نمود .
- حريم اين کابلها کوچکتر است .
- مفصل زدن خيلي ساده است زيرا فقط يک هادي ( هادي خنثي – نگهدارنده ) نياز به مفصل کششي دارد .
- هزينه هاي کشيدن کابل کمتر است زيرا که همه هاديها بطور همزمان باهم کشيده مي شوند.
- تجربه نشان داده است که هزينه اجراي اين سيستم 10 الي 60درصد کمتر از سيستم سيم هاي هوايي لخت ميباشد .
6-فوايد ديگر اين سيستم
- راکتانس اين سيستم کابلهاي خود نگهدار 4/1 خطوط سيم لخت مشابه مي باشد و در اين صورت افت ولتاژ اين سيستم کوچکتر است .
- جريانهاي اتصال کوتاه بزرگتر بوده و بنابراين در اين سيستم حفاظت، سريعتر و مطمئن تر عمل مي کند.
- از اين سيستم نمي توان ( يا به سختي مي توان )، از الکتريسته بطور غير مجاز استفاده نمود .( کاهش استفاده غير مجاز از برق )
- مي توان يک يا چند هادي براي روشنايي خيابانها را برکابل اصلي تابا
7- مراجع
7-1- استاندارد کابلهاي خود نگهدار فشار ضعيف
7-2- استاندارد کابلهاي خود نگهدار فشار متوسط
7-3- جزوات طراحي خطوط
|
