کابل فشار قوی چیست؟

کابل فشار قوی یا کابل قدرت قادر به انتقال جریان در ولتاژ کاری بالا، یعنی بیشتر از ۳۰ کیلوولت می باشد، این کابل ها به دلیل اینکه باید میزان ولتاژ بالایی را انتقال دهند، از جنس هادی های فولادی با روکش آلومینیومی ساخته می شوند. استفاده از هادی فولادی در این نوع کابل برای ثابت نگهداشتن شکل هادی در بلند مدت می باشد. البته لازم به ذکر است که در ایران استاندارد این نوع کابل ها ۶۳ و ۱۳۲ کیلوولت می باشد. همچنین علاوه بر کابل های فشار قوی، كابل های فوق فشار قوی را داریم که در رنج ۲۳۰ کیلوولت الی ۵۰۰ کیلوولت قادر به انتقال جریان می باشد که استاندارد این نوع کابل در ایران متفاوت بوده و در خطوط انتقال در دو سطح ۲۳۰ کیلوولت و ۴۰۰ کیلوولت استفاده می شود.

با گذشت چندین دهه از توسعه خطوط انتقال برق فشار قوی و فوق فشار قوی، امروزه استفاده از کابل فشار قوی زیر زمینی در مناطق پر جمعیت شهری توجیه پذیر است. کابل فشار قوی در انواع مختلف تولید می شود که توزیع نیرو نوین آماده ارائه این نوع کابل ها در انواع زیر می باشد:

کابل فشار قوی گازی (گاز SF6)
کابل فشار قوی روغنی
کابل فشار قوی معمولی
کابل فشار قوی زره دار
کابل فشار قوی سربدار و زره دار
کابل فشار قوی با عایق XLPE

نواع کابل فشار قوی
کابل فشار قوی را علاوه بر دو دسته کلی گازی و روغنی، می توان براساس زره و نوع عایق نیز دسته بندی کرد که در ادامه به معرفی انواع کابل فشار قوی می پردازیم.

کابل فشار قوی روغنی
استفاده از کابل های کاغذی روغنی مشکلات زیادی به همراه داشته است، از این رو با بهره گیری از مواد پلیمری به ویژهXLPE ، بسیاری از این مشکلات برطرف گردیده است، به گونه ای که ادامه استفاده از کابل های روغنی فشار قوی دیگر توجیه پذیر نیست اما با این حال این نوع کابل فشار قوی خود به دو دسته کابل فشار قوی روغنی با فشار کم و زیاد تقسیم می شود که در ادامه هر یک را بررسی می کنیم.

کابل فشار قوی روغنی با فشار کم

در کابل های روغنی با فشار کم از عایق کاغذی آغشته به روغن رقیق استفاده می شود. عملکرد کابل روغنی با فشار کم به این صورت است که در زمان افزایش حرارت کابل، روغن اضافی از طریق گذرگاه طولی کابل وارد ظرف انبساطی که در انتهای کابل قرار دارد می شود. در این نوع کابل برای کنترل مکانیزم ورود و خروج روغن از بالشتک های هوایی استفاده می شود که با افزایش فشار، دریچه فشار سنج باز شده و روغن به داخل منبع انبساط وارد می شود با ورود روغن به داخل ظرف، بالشتک ها جمع شده و باعث بالا رفتن فشار روغن در داخل ظرف انبساط می شود و پس از خنک شدن و کاهش فشار داخلی کابل به دلیل اینکه روغن داخل ظرف نسبت به داخل کابل دارای فشار بیشتری می باشد به داخل کابل وارد می شود.

همچنین رفت و آمد دائمی روغن در اثر افزایش و کاهش دمای کابل مانع از به وجود آمدن فضای خالی در داخل کابل می شود. در واقع در کابل های روغنی مجاری روغن در هسته ها یا مجاور آن ها قرار می گیرند و روغن تحت فشار در این مجاری گردش می یابد با اتصال کانال های روغن به مخازنی که در فواصل مناسب در طول مسیر کابل قرار می گیرند فشار روغن در کابل حفظ می شود.

تعداد ظرف انبساط روغن در این نوع کابل به عواملی همچون سطح مقطع کانال روغنی، طول کابل و همچنین درجه غلظت روغن بستگی دارد ولی به طور معمول برای هر ۲۰۰۰ متر کابل روغنی یک ظرف انبساط در نظر گرفته می شود، و همچنین برای آنکه فشار روغن داخل کابل در تمامی طول کابل ثابت بماند از مفصل یا موف های مخصوص فشار شکن بهره گرفته می شود. در این نوع کابل به دلیل اینکه فشار روغن، عایق کاغذی را فشرده می کند و احتمال تشکیل حفره را کاملا از بین می برد، مقاومت دی الکتریک عایق کابل بسیار بالا می رود، در واقع یکی از مزایای اصلی کابل های روغنی، استقامت الکتریکی بالا می باشد. نقاط ضعف کابل روغنی فشار کم شامل نشت روغن، محدودیت در طول کابل به دلیل الزام وجود مخازن روغن و پیچیدگی و هزینه بالای اولیه به دلیل استفاده از واحد سیگنالینگ (جهت نشان دادن افت فشار هر هسته کابل) می باشد.

کابل فشار قوی روغنی با فشار زیاد

در ﮐﺎﺑﻞ روﻏﻨﯽ ﺑﺎ ﻓﺸﺎر بالا، با کمک کاغذ آمیخته با روغنی غلیظ هر تعداد رشته سیم موجود را به روغن آغشته می کنیم و برای جلوگیری از نشت روغن و ورود رطوبت و هوا هر کلاف را با نوار مسی و پلاستیکی ایزوله می کنیم. کابل های روﻏﻨﯽ ﺑﺎ ﻓﺸﺎر بالا را در لوله های فولادی جهت محافظ قرار داده و سپس هوای موجود در لوله را تخلیه می کنند و داخل آن را با روغن رقیقی (با فشار ۱۶ kPA/ cm2) پر می کنند همچنین برای جلوگیری از آسیب به هنگام ورود کابل در این لوله ها می توان آنها را با نوار فلزی (ﻏﯿﺮﻣﻐﻨﺎﻃﯿﺴﯽ) ایزوله کرد. عموما از این نوع کابل در مکان های تحت کشش، فشار و دارای زمین لغزنده هستند، استفاده می شود.

کابل های فشار قوی گازی
در کابل فشار قوی گازی، ولتاژ مورد نیاز برای تنظیم یونیزاسیون در داخل کابل با افزایش فشار، افزایش می یابد. بنابراین اگر کابل معمولی، تحت فشار کافی قرار داشته باشد، می توان یونیزاسیون را از بین برد. فشار گاز باعث ایجاد فشرده سازی شعاعی و بسته شدن حفره هایی می شود که ممکن است بین لایه های عایق کاغذ ایجاد شده باشند، این اصل اساسی کابل های گازی می باشد.

کابل گازی با فشار داخلی و غلاف آلومینیومی

ساختار این کابل شبیه کابل روغنی می باشد به این صورت که عایق کاغذی با مواد روغنی غلیظ آغشته شده و روی آن یک غلاف آلومینیومی کشیده می شود و پس از مونتاژ، فضای خالی بین غلاف و رشته سیم ها با گاز پر می شود، این ساختار در جایی که اختلاف سطح زیاد باشد کاربرد دارد، همچنین می توان این نوع کابل را و به صورت یک رشته و چند رشته در ولتاژهای مختلف ساخت.

کابل گازی با فشار داخلی و لوله فولادی

در تولید کابل گازی با فشار داخلی و لوله فولادی، عایق کاغذی به مواد روغنی آغشته می شود و آخرین لایه عایق کاغذی به وسیله کاغذ متالیزه و نوار نازک مسی پیچیده می شود. بعد از عایق نمودن سه رشته کابل، رشته ها به یکدیگر تابیده شده و بعد با زره فولادی نازک و باریک عایق شده و سپس در داخل لوله فولادی قرار گرفته و در انتها لوله فولادی با گاز پر می شود.

کابل گازی با فشار خارجی و لوله فولادی

در این نوع کابل عایق کاغذی به مواد روغنی بسیار غلیظ آغشته می شود و روی آن را با پلی اتیلن یا سرب می پوشانند و بعد سه رشته سیم عایق شده را به هم تابیده و فضای داخلی آن ها را با مواد پر کننده، پر کرده و با یک زره فولادی از آن محافظت می کنند. در آخر کابل را داخل یک لوله فولادی قرار داده و پس از مونتاژ، فضای داخل لوله را توسط گاز با فشار زیاد پر می کنند.

کابل گازی کپسولی پر شده با گاز

کابل های گازی در انواع معمولی و کپسولی تولید می گردند. در این نوع کابل تمامی سیم ها از جنس آلومینیوم ساخته شده است به همین دلیل توسط مقره هایی در وسط کپسول نگه داشته شده است. فشار گاز داخل کابل توسط فشار سنج کنترل می شود تا با کاهش فشار گاز، ابتدا آلارم فعال شده و سپس کابل را از مدار خارج کند. از این کابل در انتقال جریان و قدرت بالا از ژنراتور تا ترانسفورماتور در نیروگاه استفاده می شود.