هر مهندس برق اصطلاح “کابل فشار قوی” را شنیده است و همه آنها می‌دانند که این کابل چه نوع کابلی است و چگونه باید آن را طبقه بندی کنند، ولی آیا اصطلاح کابل فشار متوسط هم به گوش همه مهندسین برق خورده است؟ آیا آنها می‌دانند کابل فشار متوسط چیست؟ کجا استفاده می‌شود و چه ویژگی‌های خاصی دارد؟ در ادامه به این سوالات پاسخ می‌دهیم!
کابل فشار متوسط چیست؟
در مهندسی برق، کابل فشار متوسط به کابلی گفته می‌شود که دارای ولتاژ بین 1000 ولت تا 30 کیلو ولت باشد. با این حال، اصطلاح “کابل فشار متوسط” به وضوح تعریف نشده است. برای اینکه بفهمیم چه نوع کابلی مورد نیاز است، ابتدا باید ببینیم در کجا استفاده می‌شود.
کابل فشار متوسط در کجا استفاده می‌شود؟
در داخل یک شبکه برق، کابل‌های فشار متوسط برای تامین انرژی الکتریکی یک منطقه استفاده می‌شوند. اگرچه آنها بخش جدایی ناپذیر شبکه برق هستند، اما کابل‌های ولتاژ متوسط برای تبادل برق سراسری استفاده نمی‌شوند زیرا آنها سطوح ولتاژ را بین شبکه فشار قوی و سیم کشی خانگی ثابت نگه می‌دارند. مصرف‌کنندگان بزرگ‌تر برق، مانند شرکت‌های صنعتی، بیمارستان‌ها، استخرهای بزرگ و دکل‌های رادیویی بزرگ معمولا در ایستگاه ترانسفورماتور خود شرکت از کابل فشار متوسط استفاده می‌کنند. از آنجا که شبکه‌های قدرت کششی دارای شبکه‌ای بین 15 تا 25 کیلوولت هستند، به همین دلیل یک ردیف کابل فشار متوسط هم در این شبکه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
سیستم‌های بزرگ مانند جرثقیل‌ها یا سیستم‌های نقاله‌ای نیز به دلیل افزایش نیاز به انرژی، به کابل‌های ولتاژ متوسط نیاز دارند. با این سیستم‌های بزرگ، ولتاژ باید افزایش پیدا کند تا جریان کمتری را بتوان در همان کابل حمل کرد، که به این معنی است که سطح مقطع جریان نامی را می‌توان کاهش داد. اما این نوع کاربردها در اجزای متحرک نسبت به شبکه برق برای حرکت نیازمند انرژی هستند. بنابراین، استفاده از کابل‌ها و حامل‌های انعطاف‌پذیر ضروری هستند زیرا می‌توانند مسافت‌های طولانی را طی کنند پس در این کاربردها کابل‌های ولتاژ متوسط باید طوری طراحی شوند که جابجایی دائمی را انجام دهند.
ساختار کابل فشار متوسط
کابل‌های فشار متوسط یا MV از چند لایه شکل گرفته‌اند که در ادامه به معرفی آنها می‌پردازیم:
1. هادی
این لایه عنصر مرکزی کابل است و جریان الکتریکی را حمل می‌کند. هادی‌ها کلاس 2 هستند و از مس الکترولیتی یا آلومینیوم الکترولیتی با خلوص بالا ساخته شده‌اند.
2. لایه نیمه هادی داخلی
این لایه، دقیقا بر روی سطح هادی قرار می‌گیرد و برای بهبود توزیع میدان الکتریکی روی سطح هادی ساخته شده است.
3. عایق
عایق سومین لایه است و جزء حیاتی کابل MV است، زیرا باید در برابر میدان الکتریکی بالای درونی مقاومت کرده و کابل را ایمن کند. حداکثر ولتاژی که یک کابل می‌تواند تحمل کند به مواد و ضخامت عایق بستگی دارد که با ولتاژ نامی کابل افزایش می‌یابد. مواد مورد استفاده در عایق کاری کابل‌های فشار متوسط به شرح زیر است:
- پلی اتیلن متقاطع (XLPE)
- مدول بالا اتیلن پروپیلن (HEPR)
- اتیلن پروپیلن (EPR)
4. نیمه هادی خارجی
این لایه، لایه عایق را کاملا می‌پوشاند و به صورت متقاطع و در تماس کامل با عایق است. معمولا نیمه هادی‌های قابل حمل، که تا حدی به عایق پیوند می‌خورند برای آماده سازی اتصالات و سیم‌کشی استفاده می‌شوند.
5. صفحه فلزی
کابل‌های ولتاژ متوسط دارای صفحه نمایش فلزی هستند که در تماس با لایه قبلی خود یعنی لایه نیمه هادی خارجی قرار می‌گیرد. این صفحه از الیاف مس ساخته شده است که به صورت مارپیچ در هم تنیده شده‌اند و به طور یکنواخت کل محیط کابل را پوشش می‌دهد.
6. لایه محافظ در برابر آب (فقط کابل‌های -OL و -2OL نوع)
در کابل‌های دارای آب بندی طولی (نوع -OL)، نواری از مواد رطوبت سنجی در زیر غلاف قرار می‌گیرد که از انتشار طولی آب جلوگیری می‌کند. در کابل‌های دارای دو سیلینگ، یک سری سیم‌های رطوبت سنجی نیز روی هادی (نوع -2OL) قرار می‌گیرد.
7. غلاف داخلی (فقط برای کابل‌های زره پوش)
همه کابل‌های زره‌دار دارای یک پوشش جداکننده (یا پد زرهی) بین صفحه فلزی و زره هستند. این غلاف داخلی از همان مواد غلاف بیرونی ساخته شده است.
8. زره (فقط برای کابل‌های زره پوش)
زره‌ها محافظت از کابل را در برابر تهاجمات خارجی بهبود می‌بخشند. استفاده از آنها در تاسیساتی توصیه می‌شود که در آنها خطر تهاجم مکانیکی زیاد وجود دارد. زره از سیم‌ها یا نوارهای فلزی تشکیل شده است که روی غلاف داخلی چیده شده‌اند. فلز مورد استفاده در کابل‌های تک هسته آلومینیومی است.
9. غلاف بیرونی
این لایه خارجی‌ترین لایه کابل است و از کابل در برابر تهاجمات مکانیکی و شیمیایی محافظت می‌کند. این لایه از یک پوشش یکنواخت و پیوسته معمولاً به رنگ قرمز تشکیل می‌شود که کاملاً ضد آب است و در برابر ضربه و ساییدگی و همچنین در برابر تأثیر آب و هوا بسیار مقاوم است. موادی که معمولاً مورد استفاده قرار می‌گیرند، پلی اولفین‌های بدون هالوژن و PVC هستند.
انواع کابل‌های فشار متوسط
1. کابل‌های عایق XLPE
کابل‌های عایق بندی شده XLPE (پلی اتیلن با اتصال متقاطع) دارای یک هادی هستند که معمولاً از مس یا آلومینیوم ساخته و با مواد XLPE عایق شده است. این کابل‌ها برای کاربردهای ولتاژ متوسط استفاده می‌شوند و در برابر رطوبت، گرما و اشعه ماوراء بنفش مقاوم هستند.
2. کابل‌های MI
کابل‌های عایق معدنی (MI) به دلیل مقاومت در برابر آتش و استحکام مکانیکی بسیار معروف هستند و معمولاً در صنایعی مانند نفت و گاز، پتروشیمی و تولید برق مورد استفاده قرار می گیرند.
3. کابل‌های عایق EPR
کابل‌های عایق شده EPR از یک هادی عایق شده با لاستیک اتیلن پروپیلن تشکیل شده است و معمولاً در سیستم‌های توزیع برق، پروژه‌های انرژی تجدیدپذیر و ساختمان‌های تجاری استفاده می‌شوند.
4. کابل‌های PILC
کابل‌های PILC از یک هادی عایق شده با کاغذ آغشته به روغن یا مواد مرکب تشکیل شده‌اند و معمولا در سیستم‌های توزیع برق قدیمی و پروژه‌های زیرساختی استفاده می‌شوند.
مزایای کابل برق با ولتاژ متوسط
- مقاوم در برابر UV
- بدون هالوژن و ضد آتش
- مقاوم در برابر جانوران موذی
- دارای مقاومت در برابر روغن و هیدروکربن
- نصب آسان
- انعطاف پذیری عالی و ماندگاری بالا
- طراحی شده برای مقاومت در برابر سوء استفاده شدید
- محافظت در برابر سایش، روغن، ضربه، ازن و پارگی
کاربردهای کابل ولتاژ متوسط
- ارتباط میان سوئیچ‌گیر و ترانسفورماتور در پست‌های فوق توزیع و انتقال
- ارتباط میان ترانسفورماتور و ژنراتور افزاینده در نیروگاه‌ها
- خطوط زمینی توزیع برق
- خطوط اختصاصی تامین برق کارخانه‌ها و صنایع بزرگ
- منبع تغذیه در آب و هوای نامساعد
- منبع تغذیه اولیه از پست سیار در بلایای طبیعی یا قطعی برق غیرقابل پیش بینی
- منبع تغذیه برای ساخت پست
- توزیع برق به مناطق ایزوله
- برنامه‌های کاربردی از 5 کیلو ولت تا 35 کیلو ولت
نتیجه گیری
کابل‌های ولتاژ متوسط نقش مهمی در هدایت جریان الکتریکی از یک نقطه به نقطه دیگر دارند و به دسته‌های پرکاربرد کابل‌های عایق‌دار XLPE، کابل‌های MI، کابل‌های عایق‌دار EPR و کابل‌های PILC تقسیم می‌شوند. کابل‌های فشار متوسط از جنس مس و آلومینیوم هستند و با توجه به ساختار و ویژگی‌های کابل فشار متوسط می‌توان از آن در بخش‌های مختلفی چون توزیع برق در شبکه‌های عمومی، صنعتی، تاسیسات داخلی و خارجی و پروژه‌های دفنی و زیرزمینی استفاده کرد.