مهندسی شبکه های انتقال و توزیع برق

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 )

      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

جدول (3) مشخصات کابل هاي هوايي خود نگهدار يا هادي روشنايي معابر

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

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)

جدول (5-1) خواص الکتريکي کابل هاي 12 کيلوولت

جدول (5-2) خواص الکتريکي کابل هاي20 کيلوولت

جدول (5-3) خواص الکتريکي کابل هاي 36  کيلوولت

جدول (6-1) خواص فيزيکي کابلهاي 12 کيلوولت

جدول (6-2) خواص فيزيکي کابلهاي 24 کيلوولت

جدول (6-3) خواص فيزيکي کابلهاي  36 کيلوولت

جدول 7- مقاطع استاندارد کابل خود نگهدار هوايي براي شبکه فشار ضعيف (0/4Kv )

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