تبلیغات
مهندسی برق - بررسی فنی واقتصادی استفاده از کابل خودنگهدار
 
مهندسی برق
درباره وبلاگ



مدیر وبلاگ : سعید رحمانی
نویسندگان
آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :

مقدمه :

این سیستم کابل می توان بطور موقت یا دائم استفاده نمود . از نظر اجرایی و نگهداری، هزینه این سیستم بین سیستم هوایی با خطوط بدون عایق و سیستم کابل کشی زمینی می باشد . این سیستم در محلهایی که فضای لازم برای کابل کشی کم و یا گران می باشد مناسب است و عوامل دیگری که باعث برتری این سیستم بر سیستمهای هوایی می شود نصب و اجرای سریع و ساده ، ایمنی و صورت ظاهری و کنترل زیست محیطی آن می باشد. می توان از این کابلها بطور موقت نیز استفاده نمود تا اینکه شبکه دائمی (زمینی یا هوایی ) منطقه مورد نظر آماده شود . علاوه بر موارد بالا، ین سیستم، برای شرایط ذیل نیز مناسب است :
- در مناطقی که لازم است شرایط زیست محیطی آن دست نخورده باقی بماند و یا اینکه تغییرات بوجود آمده در آن حداقل باشد .
- برای دادن تغییرات در شبکه و یا توسعه آن
- برای خط ورودی و یا خروجی به پست ترانسفورماتور یا ایستگاهها، زیرا که با استفاده از این کابل نیازی به مقره های عایقی نمی باشد .
- از این کابلها که وزن آن ها کم بوده و دارای عایق پلی اتیلن کراس لینک (XLPE )می باشند، در شبکه های هوایی برای ولتاژهای ماکزیمم 12، 24، 36 کیلوولت استفاده می شود .

مقدمه :

 از این سیستم کابل می توان بطور موقت یا دائم استفاده نمود . از نظر اجرایی و نگهداری، هزینه این سیستم بین سیستم هوایی با خطوط بدون عایق و سیستم کابل کشی زمینی می باشد . این سیستم در محلهایی که فضای لازم برای کابل کشی کم و یا گران می باشد مناسب است و عوامل دیگری که باعث برتری این سیستم بر سیستمهای هوایی می شود نصب و اجرای سریع و ساده ، ایمنی و صورت ظاهری و کنترل زیست محیطی آن می باشد. می توان از این کابلها بطور موقت نیز استفاده نمود تا اینکه شبکه دائمی (زمینی یا هوایی ) منطقه مورد نظر آماده شود . علاوه بر موارد بالا، ین سیستم، برای شرایط ذیل نیز مناسب است :
- در مناطقی که لازم است شرایط زیست محیطی آن دست نخورده باقی بماند و یا اینکه تغییرات بوجود آمده در آن حداقل باشد .
- برای دادن تغییرات در شبکه و یا توسعه آن
- برای خط ورودی و یا خروجی به پست ترانسفورماتور یا ایستگاهها، زیرا که با استفاده از این کابل نیازی به مقره های عایقی نمی باشد .
- از این کابلها که وزن آن ها کم بوده و دارای عایق پلی اتیلن کراس لینک (XLPE )می باشند، در شبکه های هوایی برای ولتاژهای ماکزیمم 12، 24، 36 کیلوولت استفاده می شود .

چکیده :

در مواردی که استفاده از خطوط با هادیهای لخت منجر به بروز حوادث گذرا می شود و یا اینکه رعایت حریم و سایر نکات فنی و ایمنی شبکه برق مقدور نیست استفاده از کابلهای خود نگهدار هوایی راه حل منطقی است . از عمده ترین این موارد می توان به مسیرهایی اشاره نمود که دارای عرض کم بوده و یا در آنها موانعی از قبیل ردیف درختان وجود دارد .
همانطور که می دانیم کابلهای خود نگهدار دارای هادی آلومینیومی و عایق پلی اتیلن کراس لینک می باشند و برای نصب این کابلها برروی پایه ها نیاز به یک سیم نگهدارنده (massenger ) می باشد که جنس این سیم برای کابلهای 20kv از فولاد و برای کابلهای فشار ضعیف از آلیاژ آلومینیوم می باشد . در کابل خود نگهدار فشار ضعیف از سیم نگهدارنده بعنوان سیم نول نیز استفاده خواهد شد .
در طراحی خطوط با کابلهای خودنگهدار در دو سطح ولتاژ فشار متوسط و فشار ضعیف به ترتیب سطح مقطعهای زیر مورد نظر قرار گرفته است که این طراحی قابل تعمیم برای سطح مقطعهای دیگر نیز می باشد .
سطح مقطع mm2 65+ 120× 3 برای فشار متوسط و 70+25+95×3 برای فشار ضعیف که سیم نگهدارنده آنها به ترتیب 65 و 70 می باشد و سطح مقطع 25 در فشار ضعیف برای سیستم روشنایی معابر می باشد.
1- استاندارد کابلهای هوایی خود نگهدار
1-1- استاندارد کابل خود نگهدار فشار ضعیف(Standard For Selfsupporting Over head Cables for 0.4 kv)
1-1-1- ولتاژ نامی : ولتاژ نامی 0.6/1kv است
1-1-2- هادیها : هادیها از آلومینیوم رشته ای بهم تابیده، دایره ای شکل بهم فشرده ( مثلاً هادی به اندازه 16mm2 که از آلومینیوم یکپارچه است ) می باشند .
1-1-3- عایق 1-1-3-1 ) مواد : عایق بایستی پلی اتیلن مخصوص با تراکم زیاد و سیاه رنگ مقاوم در مقابل جو باشد .
1-1-3-2 ) شناسایی فاز : در امتداد طول هر فاز(هادی) عایق شده برآمدگیهای مشخص به تعداد 2 و 3 و یا 4 عدد وجود دارند تا بتوان به کمک آنها فازها را از یکدیگر شناسایی نمود .
1-1-4- نگهدارنده یا سیم حامل ( هادی خنثی – massenger ) : نگهدارنده یا سیم حامل یک هادی باید از آلیاژ آلومینیوم
متشکل از هفت سیم کشیده ازمیله که با فرآیند ریختگی مداوم و پیچیدن تولید شده است باشد.
هیچگونه مفصل و یا اتصالی در نگهدارنده ( مسنجر) مجاز نمی باشد مگر اینکه این اتصال در میله و یا سیم اصلی قبل از کشیدن نهایی انجام شده باشد . نگهدارنده باید دایره ای شکل – رشته ای تابیده شده و بهم فشرده باشد .از نگهدارنده بعنوان هادی خنثی نیز استفاده می شود . پس از عایقکاری برای شناسایی نگهدارنده (مسنجر) آنرا با یک برآمدگی مقاوم طولی که بوضوح قابل دیدن است مشخص می نمایند ( شکل 1 )
1-1-5- طرح : کابل متشکل از یک یا چهار هادی آلومینیوم با عایق پلاستیکی تابیده شده بر روی یک نگهدارنده از آلیاژ آلومینیوم که عایق شده و یا لخت می باشد . منسجر همچنین هادی خنثی نیز می باشد .
1-1-6- علامت های مشخص شده بر روی کابل : در طول کابل ، آنرا با نام تولید کننده و سال تولید مشخص می نمایند و فاصله این علائم کمتر از 20cm است . این علائم بر روی عایق حک می شود.
1-1-7- آزمونهای نوعی Type test : آزمونهای نوعی ( تایپ تست ) حداقل برروی یک نمونه از هر نوع کابل مورد نظر انجام می شود . چنانچه یک نمونه از همان نوع کابل ولیکن با اندازه متفاوتی آزمون نمونه ای شده باشد و نتایج رضایت بخش باشند کابل مورد نظر را می توان از لحاظ این آزمون مورد تأئید دانست . چنانچه مواد ساختمان و یا روش تولید عوض شوند بایستی آزمون نوعی را در هر مورد تکرار نمود .
1-1-7-1 ) آزمون ولتاژ 1-1-7-2 ) اندازه گیری مقاومت هادیها و نگهدارنده ( massenger )
1-1-8- آزمونهای مکانیکی و فیزیکی : این آزمونها برای هر هادی از کابل بطور جداگانه انجام می شوند .
1-1-8-1 ) مشخصه های فیزیکی و مکانیکی عایق 1-1-8- 2 ) آزمون خمش
1-1-8-3 ) استقامت کششی نگهدارنده ( massenger ) 1-1-8-4 ) آزمون تشعشع خورشیدی ( مشابه سازی درآزمایشگاه )

نیازمندیها

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 عایق ها

1-1-9- آزمونهایی برای کابلهای تحویل شده
1-1-9-1 ) آزمون ولتاژ

 

جدول (2) مشخصات کابل های هوایی خود نگهدار بدون هادی روشنایی معابر

سطح مقطع کابلهای خود نگهدار

(mm2 )

هادی فازها

خودنگهدار (massenger)

هادی به همراه خودنگهدار

سطح مقطع هادی(mm2)

ضخامت کلی هادی(1)(mm)

ضخامت کلی (1)(mm)

نیروی کشش (KN)

ضخامت کلی 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 های هوایی خود نگهدار یا هادی روشنایی معابر

سطح مقطع کابلهای

خود نگهدار(mm2 )

هادی فازها

هادی روشنایی معابر

خودنگهدار (massenger)

هادی به همراه خودنگهدار

سطح مقطع هادی(mm2)

سطح مقطع هادی(mm2)

ضخامت کلی هادی(1)(mm)

نیروی کشش (KN)

ضخامت کلی (1)(mm)

ضخامت کلی 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-      میانگین با دوبار اندازه گیری در زاویه های قائمه برای یک مقطع بدست می آید .

جدول (4) مقاومت و ضخامت عایق و هادی های کابل های خودنگهدار هوایی

ضخامت هادی کابل خو نگهدار mm2

مقاومت DC در دمای 20˚C

Ω/Km

ضخامت متوسط عایق(1) کابل خود نگهدار mm

هادی فاز

هادی خنثی

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

ماکزیمم مقدار مقاومت     DC هادی های روشنایی معابر ( 16mm ) برابر  است با       1/9(Ω/Km)رادر20c میباشد.

1-1-9-2) آزمونهای نمونه : آزمونهای حداکثر برروی ده درصد طول کابلهای تولید شده انجام شده اگرچه حداقل برروی یک طول کابل انجام میشود.

1-1-9-2-1) کنترل ساختمانی : ساختمان و ابعاد کابل باید تست شود و همچنین مقادیر لازم در جداول شماره های 2 ، 3 و 4 آمده اند .

1-1-9-2-2 ) اندازه گیری مقاومت هادیها و نگهدارنده  : اندازه گیری مقاومت برروی نمونه ای از کابل بطول حداقل ده متر انجام می شود . مقادیر مورد نیاز در جدول شماره 4 آمده است .

1-2-استاندارد کابلهای خود نگهدار فشار متوسط ( ولتاژهای نامی 10 تا 30 کیلوولت )

Standard For Selfsupporting Over head Cables for 10-30 kv

1-2-1-طرح کابل : این سیستم شامل سه کابل تک رشته ای می باشد که برروی نگهدارنده ( massenger ) فولادی تابیده شده اند و نگهدارنده سیمی است که کابلها را نگهداشته ولی جریان از آن عبور نمی کند

ضمناًخواص الکتریکی درجدول شماره 5 و خواص فیزیکی در جدول شماره 6 آمده است(کابل خودنگدار متوسط)

شماره و سطح مقطع هادی ها (mm2 )

ماکزیمم مقاومت DC در 20˚C

(km/ Ω )

میزان مقاومت

 AC در فرکانس 50HZ ( Km/ Ω )

راکتانس تقریبی در 50HZ

Km)/ Ω (

ظرفیت خازنی (کاپاسیتانس ) تقریبی Km)/ μf (

ماکزیمم بار دائم (A )

ماکزیمم جریان اتصال کوتاه در 1 ثانیه (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 الکتریکی کابل های 12 کیلوولت

شماره و سطح مقطع هادی ها (mm2 )

ماکزیمم مقاومت DC در 20˚C

(km/ Ω )

میزان مقاومت AC در فرکانس 50HZ

( Km/ Ω )

راکتانس تقریبی در 50HZ

Km)/ Ω (

ظرفیت خازنی (کاپاسیتانس ) تقریبی Km)/ μf (

ماکزیمم بار دائم (A )

ماکزیمم جریان اتصال کوتاه در 1 ثانیه (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 الکتریکی کابل های20 کیلوولت

شماره و سطح مقطع هادی ها (mm2 )

ماکزیمم مقاومت DC در 20˚C

(km/ Ω )

میزان مقاومت AC در فرکانس 50HZ

( Km/ Ω )

راکتانس تقریبی در 50HZ

Km)/ Ω (

ظرفیت خازنی (کاپاسیتانس ) تقریبی

( Km/ μf (

ماکزیمم بار دائم (A )

ماکزیمم جریان اتصال کوتاه در 1 ثانیه (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 الکتریکی کابل های 36  کیلوولت

شماره و سطح مقطع هادی ها (mm2 )

جرم تقریبی آلومینیوم

 ( Kg /Km)

جرم کلی ( تقریبی )

(Kg /Km)

ماکزیمم  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 فیزیکی کابلهای 12 کیلوولت

شماره و سطح مقطع هادی ها (mm2 )

جرم تقریبی آلومینیوم

( Kg /Km)

جرم کلی ( تقریبی )

(Kg /Km)

ماکزیمم  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 فیزیکی کابلهای 24 کیلوولت

شماره و سطح مقطع هادی ها (mm2 )

جرم تقریبی آلومینیوم ( Kg /Km)

جرم کلی ( تقریبی )

(Kg /Km)

ماکزیمم  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 فیزیکی کابلهای  36 کیلوولت

 

ردیف

تعداد رشته ها و سطح مقطع (میلیمتر مربع)

شدت جریان در شرایط متعارف

( آمپر )

1

25+16×1

78

2

25+35×3

125

3

25+16+16×3

روشنایی 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 هوایی برای شبکه فشار ضعیف (0/4Kv )

 

ردیف

تعداد رشته ها و سطح مقطع

(میلیمتر مربع)

شدت جریان در شرایط متعارف

( آمپر)

1

35 ×3

120

2

70 ×3

180

3

120 ×3

250

جدول 8-  مقاطع استاندارد کابل خود نگهدار هوایی برای شبکه فشار متوسط ( 20Kv )

یادآوری:

·     جنس هادی از آلومینیوم و جنس عایق کابل از نوع پلی اتیلن یا پلی اتیلن کراس لینک (XLPE  ) است .

·     درجه حرارت محیط در شرایط متعارف 20˚c + می باشد .

·     حداکثر درجه حرارت هادی 90˚c .

2-طراحی خطوط فشار متوسط و فشار ضعیف با کابل خود نگهدار

در پروژه ای به همین نام بررسی کاملی بر روی طراحی خطوط با کابل خود نگهدار انجام پذیرفته و در این مقاله نمی گنجد.

3-ایمنی سیستم کابل خودنگهدار

شناسایی هادی خنثی در زمان اجرا و نگهداری آسان است .

-         هیچگونه خطری افراد و یا حیواناتی که بطور تصادفی کابل را لمس می کنند تهدید نمی کند و مخصوصاً کابلهایی که بر روی دیوارها نصب می شوند.

-         آتش سوزیهای ناشی از اتصال کوتاه خیلی نادر می باشند .

-         احتمال افزایش اضافه ولتاژ ناشی از رعد وبرق کم است.

4-قابلیت اطمینان سیستم کابل خود نگهدار

-         جرقه های ناشی از اضافه ولتاژهای ضربه ای به ندرت اتفاق می افتد .

-         عایق در مقابل جو خیلی مقاوم است .

-         ساختمان کابل بنحوی است که خود میراکننده است .

-         ارتعاشات ناشی از باد و غیره از بین رفته (میراشونده) و لذا استفاده از اسپنهای بزرگتر ممکن است .

-         اضافه ولتاژهای ناشی از رعدو برق باعث بروز نواقص کنتورهای اندازه گیری مشترکین نمی شود.

-         هیچگونه قطعی برق بعلت تماس اشجار یا حیوانات با کابل که موجب اتصال کوتاه بشود بوجود نمی آید .

-         همچنین تجربه نشان داده است که معایب به وجود آمده در هادیهای لخت سه تا پنج برابر بیشتر از این سیستم کابل می باشد .

5-مسائل اقتصادی

-         از تیرهای ( پایه های ) سبکتر و کوتاهتری می توان استفاده نمود .

-         برای هر هادی عایق کننده جداگانه ای نیاز نمی باشد .

-         هزینه های اولیه این سیستم کمتربوده زیرا که می توان با بالابردن مقاومت سیستم، کابلهای زیاد دیگری بر پایه های موجود نصب نمود .

-         در این سیستم می توان این سیستم کابلها را برروی ولتاژ فشار متوسط و کابلهای مخابراتی نصب نمود .

-         حریم این کابلها کوچکتر است .

-         مفصل زدن خیلی ساده است زیرا فقط یک هادی ( هادی خنثی – نگهدارنده ) نیاز به مفصل کششی دارد .

-         هزینه های کشیدن کابل کمتر است زیرا که همه هادیها بطور همزمان باهم کشیده می شوند.

-         تجربه نشان داده است که هزینه اجرای این سیستم 10 الی 60درصد کمتر از سیستم سیم های هوایی لخت میباشد .

6-فواید دیگر این سیستم

-         راکتانس این سیستم کابلهای خود نگهدار 4/1  خطوط سیم لخت مشابه می باشد و در این صورت افت ولتاژ این سیستم کوچکتر است .

-         جریانهای اتصال کوتاه بزرگتر بوده و بنابراین در این سیستم حفاظت، سریعتر و مطمئن تر عمل می کند.

-         از این سیستم نمی توان ( یا به سختی می توان )، از الکتریسته بطور غیر مجاز استفاده نمود .( کاهش استفاده غیر مجاز از برق )

-          می توان یک یا چند هادی برای روشنایی خیابانها را برکابل اصلی تابا

7- مراجع

7-1- استاندارد کابلهای خود نگهدار فشار ضعیف

7-2- استاندارد کابلهای خود نگهدار فشار متوسط

7-3- جزوات طراحی خطوط





نوع مطلب : شبکه، 
برچسب ها :

       نظرات
جمعه 13 اسفند 1389
سعید رحمانی