به گزارش مرکزکده به نقل از خبرگزاری برنا:
کابل‌های قدرت و کاربرد آن در صنعت
کابل قدرت چیست و جایگاه آن در صنعت کجاست؟ (این مطلب بیشتر به کاربرد کابل قدرت در صنایع مختلف پرداخته است.)
کابل قدرت به عنوان اصلی‌ترین ابزار انتقال انرژی الکتریکی در شبکه‌های توزیع و تاسیسات صنعتی شناخته می‌شود. این کابل‌ها وظیفه انتقال جریان الکتریکی در بازه‌های ولتاژی مختلف را از پست‌های برق تا تجهیزات مصرف‌کننده بر عهده دارند و انتخاب صحیح نوع کابل، مستقیماً بر کارایی، ایمنی و پایداری سیستم تأثیر می‌گذارد.
ساختار کابل قدرت
کابل قدرت از چندین لایه تشکیل شده‌اند که هرکدام وظیفه‌ای خاص در حفاظت، انتقال و ایمنی الکتریکی دارند:
هادی (Conductor)
مهم‌ترین بخش کابل است و معمولاً از مس آنیل‌شده کلاس ۲ یا ۵ (بر اساس IEC 60228) یا آلومینیوم خالص EC-Grade ساخته می‌شود.مقاومت الکتریکی هادی باید کمتر از مقادیر مشخص‌شده در جدول استاندارد باشد تا افت ولتاژ و تلفات حرارتی در محدوده مجاز باقی بماند.
کابل‌های مسی، به دلیل رسانایی ۵۸ m/Ω·mm² و تحمل حرارتی بالاتر، در صنایع سنگین ترجیح داده می‌شوند، در حالی که آلومینیوم با وزن کمتر و قیمت پایین‌تر، در پروژه‌های ساختمانی یا خطوط طولانی کاربرد دارد.
عایق (Insulation)
عایق وظیفه جلوگیری از تماس الکتریکی بین رشته‌ها و محیط را بر عهده دارد. رایج‌ترین مواد عایقی در کابل‌های قدرت عبارت‌اند از:
· PVC Type A / D: مناسب برای ولتاژ تا ۱ kV و دمای کاری ۷۰°C
· XLPE (Cross-Linked Polyethylene): برای ولتاژهای ۱ تا ۳۶ kV، با دمای کاری ۹۰°C و تحمل حرارتی لحظه‌ای تا ۲۵۰°C
· EPR (Ethylene Propylene Rubber): در محیط‌های مرطوب یا دارای لرزش مکانیکی بالا
کابل‌های قدرت با عایق XLPE به دلیل مقاومت حرارتی، الکتریکی و شیمیایی بالا، در پروژه‌های صنعتی مدرن انتخاب اول هستند.
غلاف و زره (Sheath & Armoring)
در کابل‌های زمینی و صنعتی، لایه‌های حفاظتی نقش مهمی دارند:
· غلاف داخلی (Inner Sheath) برای پوشاندن کل هادی‌ها و ایجاد سطحی صاف جهت اعمال زره
· زره (Armour) معمولاً از نوار یا سیم فولادی گالوانیزه ساخته می‌شود و از کابل در برابر فشار مکانیکی، ضربه یا نفوذ حیوانات محافظت می‌کند.
· غلاف بیرونی (Outer Sheath) از جنس PVC-ST2 یا PE تولید می‌شود و در برابر اشعه UV، مواد شیمیایی و رطوبت مقاوم است.
طبقه‌بندی کابل‌های قدرت بر اساس ولتاژ
بر اساس استاندارد IEC 60502، کابل‌های قدرت در سه سطح ولتاژی تولید می‌شوند:
نوع کابل
محدوده ولتاژ نامی
موارد استفاده
LV Power Cable
تا ۱ kV
تأسیسات ساختمانی و صنعتی سبک
MV Power Cable
۱ تا ۳۶ kV
شبکه‌های توزیع شهری و صنعتی
HV Power Cable
بالای ۳۶ kV
انتقال انرژی بین پست‌ها و نیروگاه‌ها
به‌عنوان مثال، کابل‌های ۳×۱۲۰+۷۰ میلی‌متر مربع با عایق XLPE و زره فولادی، یکی از پرکاربردترین مدل‌های کابل MV در صنایع فولاد و سیمان ایران هستند.
عملکرد حرارتی و الکتریکی کابل
یکی از مهم‌ترین پارامترهای طراحی کابل، جریان مجاز (Ampacity) است که به جنس هادی، نوع نصب، و دمای محیط بستگی دارد.به‌طور نمونه، جریان مجاز یک کابل مسی ۱۲۰ mm² در هوای آزاد حدود ۲۸۰ آمپر و در خاک حدود ۲۳۰ آمپر است.
افزایش دمای محیط، مجاورت کابل‌ها، یا قرارگیری در داکت بسته می‌تواند باعث کاهش ظرفیت جریان‌دهی شود؛ بنابراین در طراحی صنعتی، ضرایب تصحیح حرارتی (Derating Factors) طبق IEC 60287 محاسبه می‌شوند.
کاربرد کابل‌های قدرت در صنعت
کابل‌های قدرت در تمامی بخش‌های صنعتی، از تولید تا توزیع انرژی، نقش حیاتی دارند. انتخاب نوع کابل به عواملی چون توان نامی تجهیزات، شرایط نصب، نوع محیط (خشک، مرطوب، خورنده یا قابل‌انفجار)، و الزامات حفاظتی وابسته است. در ادامه، مهم‌ترین حوزه‌های صنعتی و مشخصات کابل‌های مناسب هر یک بررسی می‌شود.
نیروگاه‌ها و پست‌های برق
در نیروگاه‌های حرارتی و سیکل ترکیبی، کابل‌های ولتاژ متوسط (MV) با عایق XLPE Class 90°C و غلاف PVC-ST2 یا PE مقاوم به UV برای انتقال انرژی بین ژنراتورها، ترانسفورماتورها و تابلوهای اصلی استفاده می‌شوند.در مسیرهایی که دما تا ۱۲۰°C افزایش می‌یابد، استفاده از کابل‌های مقاوم در برابر حرارت با شیلد مسی برای کاهش نویزهای الکترومغناطیسی الزامی است.کابل‌های با استاندارد IEC 60502-2 و مقاومت تخلیه جزئی کمتر از ۱۰ pC معمولاً در این حوزه به‌کار می‌روند.
صنایع فولاد، سیمان و معادن
در محیط‌های صنعتی با ارتعاش، گردوغبار و دمای بالا، کابل‌های زره‌دار (SWA یا AWA) با هادی مسی و عایق XLPE یا EPR بهترین عملکرد را دارند.این کابل‌ها در تغذیه کوره‌های قوس الکتریکی، نوارهای نقاله و الکتروموتورهای سنگین استفاده می‌شوند.در صورت احتمال تماس با روغن یا حلال‌ها، غلاف نهایی باید از جنس PVC Type ST2 یا Neoprene انتخاب شود.
صنایع نفت، گاز و پتروشیمی
در محیط‌های مستعد انفجار (Zone 1 و Zone 2)، کابل‌های قدرت باید دارای گواهی IEC 60079 و مقاومت بالا در برابر شعله و هیدروکربن باشند.کابل‌های Cu/XLPE/PVC/SWA/PVC Flame Retardant با تست IEC 60332-3-24 معمولاً در این پروژه‌ها استفاده می‌شوند.سیم و کابل جهان شاهین نوین از تولیدکنندگان داخلی است که کابل‌های زره‌دار ضدحریق و مقاوم در برابر هیدروکربن را مطابق با همین استانداردها تولید می‌کند.
زیرساخت‌های شهری، ریلی و ساختمانی
در متروها، برج‌ها، و مجتمع‌های تجاری بزرگ، کابل‌های قدرت در مسیرهای طولانی نصب می‌شوند؛ بنابراین افت ولتاژ و افت حرارتی از عوامل کلیدی هستند.در این محیط‌ها از کابل‌های آلومینیومی سبک‌وزن با عایق XLPE و روکش LSZH (Low Smoke Zero Halogen) استفاده می‌شود تا در صورت آتش‌سوزی، دود و گاز سمی تولید نکنند.
پروژه‌های انرژی تجدیدپذیر
در نیروگاه‌های خورشیدی و بادی، کابل‌ها در معرض اشعه UV، تغییرات شدید دما و رطوبت قرار دارند.کابل‌های مخصوص فضای باز با غلاف UV Resistant PE و دمای کاری تا ۱۲۰°C انتخاب می‌شوند. برند جهان شاهین نوین نیز تولید کابل‌های مناسب نیروگاه‌های خورشیدی با تست مقاومت از -۴۰ تا +۸۰ درجه سانتی‌گراد را در سبد محصولات خود دارد.
در مجموع، انتخاب صحیح نوع کابل بر اساس شرایط محیطی و مکانیکی، مطابق با استانداردهای IEC 60287 و IEC 60332، نه‌تنها موجب افزایش عمر مفید کابل می‌شود بلکه از بروز خطاهای الکتریکی و آتش‌سوزی در تأسیسات جلوگیری می‌کند.
استانداردها و آزمون‌های کنترل کیفیت کابل قدرت
کابل‌های قدرت باید تحت آزمون‌های زیر قرار گیرند:
· تست ولتاژ فرکانس قدرت (AC Voltage Test)
· تست مقاومت عایقی (Insulation Resistance)
· تست تخلیه جزئی (Partial Discharge ≤ ۱۰ pC)
· تست شعله‌پذیری (IEC 60332)
· تست حرارت و فشار مکانیکی روی غلاف (IEC 60811)
در ایران، شرکت‌هایی مانند سیم و کابل جهان شاهین نوین با استقرار سیستم مدیریت کیفیت ISO 9001 و آزمایشگاه‌های مجهز، تولید کابل‌های قدرت را مطابق با استانداردهای IEC و ISIRI انجام می‌دهند. محصولات این شرکت شامل کابل‌های PVC، XLPE، کنترل و ابزار دقیق بوده و در پروژه‌های نیروگاهی، نفتی و ساختمانی استفاده می‌شود.
انتخاب کابل در پروژه‌های صنعتی
در طراحی کابل‌کشی صنعتی، مهندسین برق معمولاً پارامترهای زیر را لحاظ می‌کنند:
· ولتاژ کاری (U₀/U)
· جریان نامی تجهیزات
· طول مسیر و افت ولتاژ مجاز (≤ ۵%)
· دمای محیط و روش نصب (در هوا، خاک یا کانال)
· نیاز به حفاظت مکانیکی یا شیلد الکترومغناطیسی
به عنوان مثال، برای یک موتور سه‌فاز ۱۶۰ کیلووات در فاصله ۱۲۰ متری از تابلو اصلی، کابل ۳×۹۵+۵۰ mm² Cu/XLPE/PVC/AWA با افت ولتاژ کمتر از ۳٪ گزینه مناسبی است.
روند توسعه فناوری کابل در ایران
در سال‌های اخیر، تولیدکنندگان داخلی به سمت استفاده از فناوری‌های پیشرفته Triple Extrusion Line و Curing Process در اتمسفر نیتروژن حرکت کرده‌اند که باعث کاهش عیوب عایقی و افزایش یکنواختی ضخامت روکش می‌شود.سیم و کابل جهان شاهین نوین نیز با بهره‌گیری از این تکنولوژی و دستگاه‌های تست PD آنلاین، توانسته محصولات ولتاژ متوسط و بالا را با کیفیت رقابتی در بازار منطقه عرضه کند.
جمع‌بندی
کابل‌های قدرت، عنصر اصلی انتقال انرژی در صنایع مدرن هستند و انتخاب صحیح آن‌ها، نیازمند شناخت دقیق از پارامترهای الکتریکی، حرارتی و مکانیکی است.استفاده از مواد باکیفیت، رعایت استانداردهای بین‌المللی و آزمون‌های کنترل کیفی دقیق، تضمین‌کننده عملکرد پایدار در شرایط کاری مختلف است.
در این میان، حضور برندهای داخلی مانند سیم و کابل جهان شاهین نوین که تولید کابل‌های قدرت با عایق XLPE، روکش مقاوم و زره فولادی را بر اساس استاندارد IEC 60502 عرضه می‌کنند، گامی مهم در جهت خودکفایی صنعتی و ارتقای کیفیت شبکه‌های انرژی کشور به شمار می‌آید.
منبع خبر: خبرگزاری برنا
