پروژه رشته برق در مورد ولتاژ DC – قسمت ششم

کابل های جریان قوی

1- کلیات

در حدود 30 سال قبل برای فشارهای الکتریکی تا 60 کیلو ولت از کابل سربی یا عایق کاغذی استفاده می گردید و برای فشارهای الکتریکی بالاتر از کابل روغنی یا کابل با فشار گاز و انواع دیگر استفاده می شد این کابل ها دارای غلاف سربی هستند تا از ورود رطوبت جلوگیری نمایند در سالهای اخیر سازندگان کابلها بجای سرب ، اکثراً از آلومینیوم یا ازورق لوله شده فولاد استفاده می کنند از بیست سال قبل بجای غلاف فلزی از غلاف لاستیکی و یا پلاستیکی استفاده می شوند که در سالهای اخیر عایق سیمهای کابل نیز لاستیکی یا پلاستیکی انتخاب می شوند سیمهای کابل از مس الکترولیت یا آلومینیوم با گرد و یا قطاعی (سکتور) با سیمهای یک یا چند رشته تابیده و یا سیمهای لول های (توخالی) ساخته می شوند در شکل (1-4) مقاطع گوناگون سیم داخل کابل دیده می شود.

نکته مهم : برای استفاده از متن کامل تحقیق یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه   کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و تحقیق دانشگاهی در رشته های مختلف است که می توانید آن ها را به رایگان   کنید

شكل 1-4- 1) سیم گرد یك رشته ای 2) سیم سكتور یك رشته ای3) سیم گرد چند رشته ای 4) سیم سكنور چند رشته ای 5 و 6 ) سیم توخالی ( لوله ای ) 7) سیم تخم مرغی چند رشته ای مخصوص كابل فشار قوی

کابل ها بر حسب ساختمان داخلی که دارند می توانند یکی از انواع زیر باشند:

1- کابل با عایق کاغذی و غلاف فلزی (کابل معمولی سربی – کابل H – کابل سه غلافه)

2- کابل روغنی (یک سیمه – سه سیمه )

3- کابل با فشار گاز

4- کابل با عایق لاستیکی و یا پلاستیکی وغلاف فلزی

5- کابل با عایق لاستیکی و یا پلاستیکی با روپوش لاستیکی یا پلاستیکی

6- کابل های آبی و دریایی

2- ساختمان کابل ها

الف مواد هادی

همانطور که گفته شد مس از معروف ترین مواد هادی است و این فلز باید اقلاً 5/99 درصد خالص باشند که از انفعال شیمیایی باز ماند و سیمهای هادی آن با حالتی ساخته
می شود که بطور خمش پذیر قابل استفاده باشند همچنین آلومینیوم که از محاسن آن نسبت به مس قبلاً بررسی گردید ودر حال حاضر مورد استفاده می باشد.

شكل 2-4

ب- مواد عایق

متداول ترین عایق برای کابلها ، کاغذ اشباع شده می باشد که از خمیر و یا ذرات چوب و یا کنف مانیلا تهیه می شود کنف مانیلا از برگ گیاه مانیلا بدست می آید که اکثر در فیلیپین می روید وجود رشته ها و تارها در هر کاغذی مقاومت الکتریکی در آن قسمتی را از سایر اجزا کمتر می کند و هر چه قدر این رشته ها کوتاه تر باشد بهتر است رشته های مانیلا از رشته های ذرات یا چوب یا کوتاه تر است و لذا کاغذ مانیلا برای استفاده عایق – در کابل ها مناسب تر است کاغذ بطور فشرده در اطراف سیم هادی بصورت طبقات هم محور پیچیده می شوند اشباع کاغذ با روغن معدنی بطور قابل توجهی مقاومت عایقی را بالا می برد برای نمونه ولتاژ شکست برای کاغذ عایق 70 کیلوولت ماکزیمم بر سانتی متر بوده ولی پس از اشباع 600 کیلو ولت ماکزیمم بر سانتیمتر می شود اغلب به روغن اشباع کننده مقداری صمغ اضافه می شود تا غلظت آن افزایش یابد تا تراوش آن در درجه حرارت کار از لایه های بیرونی کاغذ کمتر گردد قابلیت نفوذ نسبی کاغذ اشباع شده در حدود 3 می باشد و برحسب خواص الکتریکی و حرارتی مواد ترکیبی مانند پلی ونینیل کلراید P.V.C و پلی تن در کاربردشان به عنوان عایق در کابل های توزیع انرژی منازل و تجارتی محاسنی نسبت به کاغذ اشباع شده دارند.

برای پیشرفت صنعت اشباع سازی کاغذ و تکمیل سایر عایق ها گام های مفید و مؤثری برداشته شده است که قبلاً مورد بحث قرار گرفت در کابل هایی که برای سیستم توزیع برق صنعتی بکار می روند موضوع کلاً فرق می کند در این مورد کابل های مسلح P.V.C بکار برده می شوند که در واقع از کاغذهای اشباع شده مجزا و کتان و لاک دار و لاستیک سخت ولگانیزه تشکیل می یابد و دلایل آن چنین است :

1- کابل P.V.C ظاهری بسیار جالب توجه دارد و وزن آن سبکتر و جابجایی راحت تری دارد .

2- کابل P.V.C جاذب رطوبت (نم گیر) نیست و بنابراین مانع دخول رطوبت در اتصالات آن می شود واحتیاجی به پوشاندن محل اتصالات آن وجود ندارد مگر در موارد خیلی حاد و زیان آور که ضرورت ایجاب می کند .

3- کابل P.V.C دیر اشتعال است و مقاومت آن در مقابل ضربات و صدمات مکانیکی نسبت به کابل کاغذی بیشتر است کابل P.V.C برای موارد خشن و سخت مثل معادن و صنایع استخراج خیلی مناسب است .

یکی از معایب کاربرد توموپلاستیک ها نظیر P.V.C حداکثر درجه حرارت مجاز برای کارکرد آن است که از 70 درجه سانتیگراد تجاوز نمی کند در حالیکه برای کابل با کاغذ اشباع شده تا 80 درجه سانتیگراد نیز مجاز است این موضوع در کارهای صنعتی چندان قابل توجه نمی باشد زیرا بهر حال تعیین جریانهای مصارف صنعتی با دقت فوق العاده ای انجام می گیرد و کنترل شرایط اضافه باری نسبت به موارد عمومی دقیق تر است .

با افزودن مواد نرم کننده و پایدار می توان کار کابل P.V.C را تا 85 درجه سانتیگراد بالا برد ولی مطلقاً خروج از حد مزبور این خاصیت را از بین می برد لاستیک bulty می تواند بطور مداوم تحت 85 درجه سانتیگراد کار کند و حدود اضافه باری را نیز تحمل نماید ولی قیمت آن خیلی گرانتر از P.V.C می باشد این کابل ویژه در موارد خاصی که مشکلات خاص حرارتی وجود داشته باشد بکار می رود.

ج مواد حفاظتی و پوششی کابل ها

از آن جایی که عایق کاغذی نم گیر و جاذب رطوبت است که یک روپوش سربی یا آلومینیوم بر روی آن پوشانده می شود تا از تأثیر صدمات رطوبت بر آن جلوگیری شود در موقعیتهایی که احتمال صدمات مکانیکی می رود مسلح کردن کابل نیز مورد نیاز است پوشش حفاظتی فلزی مستقیماً بر روی پوشش سربی قرار داده نمی شود چون بر آن خراش وارد می سازد مخصوصاً که کابل خم می شود بستری از پارچه کنفی یا نوار قیطانی باید قبلاً بر روی پوشش سربی کشیده شود سلاح پوششی می تواند شامل دو طبقه نوار فولادی باشد که لایه بالایی اتصالات لایه پایینی را بپوشاند برای حصول به قابلیت خمش بیشتر کابلها ، بجای نوار فولادی از سیم فولادی نخ پیچ استفاده می شود برای کابلهای کوچکتر یک لایه فولادی کافی است لیکن در کابلهای بزرگتر سیمهای فولادی با قطر کوچک دو طبقه خیلی نرم تر و قابل خمش تر از یک طبقه سیم با قطر بزرگتر می باشد یک پوشش خارجی از کنف قیر اندود نیز پیش بینی می شود که از نفوذ رطوبت به لایه های داخلی جلوگیری کند در مواردی که پوشش مسلح فولادی ضروری نباشد از غلاف سربی محکم شده با نوار مسی یا برنز و یا برنجی استفاده می شود.

پوشش خارجی P.V.C از لاستیک ولگانیزه و سپس نوار کنفی بر روی آن مسی باشد در شرایطی که قشر هادی ضرورت نداشته باشد پوشش P.V.C حفاظت مکانیکی در حد کافی به کابل نمی دهد پوشش های P.V.C همچنین به جای لایه کنفی نیز برای لایه بیرونی جهت حفاظت پوششی بر روی آلومینیوم یا سیم فولاد نخ پیچ شده مسلح نیز بکار می رود.

3- کابل با عایق کاغذی و پوشش سربی

یک کابل 11 کیلوولتی معروف به فرانتی Feranti در شکل (3-4) مشاهده
می شود.

شكل 3-4

این کابل درسال 1890 تا 1933 بین لندن و دپفورد بکار می رفته است و اولین عایق کاغذی اشباع شده به شمار می رود که در آن سیمهای عایق شده داخل لوله های آهنی کشیده شده است کابل در طولهای کوتاه 6 متری و با اتصالات مکانیکی توسط کارگر غیر ماهر کار گذاشته می شود.

در شکل (4-4) ی از کابل سه فاز مدرن 440 ولتی ، چهار سیمه توزیع انرژی دیده می شود هر سیم سطح سه اینچ مربع دارد.

شكل 4-4

برشی از کابل 11 کیلوولتی تک هسته ای با عایق کاغذی و پوشش سربی در شکل (5-4) دیده می شود.

سطح هسته کابل 4/0 اینچ مربع است مشکل عمده و جدی که در این نوع کابل ظاهر می شود غیر قابل ارتجاع بودن پوشش سربی است وقتی کابل تحت بار قرار
می گیرد. پوشش عایق و سربی انبساط می یابند ولی وقتی کابل سرد می شود پوشش سربی نمی تواند به حالت اولیه خود برگردد و در خلال سالهای متمادی سرد و گرم شدن کابل در بین طبقات مختلف عایق کاغذی حفره ایجاد شد ولتاژ دوسر بیشتر از ولتاژ دو سر کاغذ با همان ضخامت می باشد واین امر به سبب ضریب نفوذ نسبتی خلأ است که ضریب نفوذ نسبی کاغذ کمتر است قسمت حفره حاصله ما بین طبقات کاغذ شبیه
خازن های سری می باشد از آن جایی که خلأ در مقایسه با کاغذ هم ضخامت خود ظرفیت بسیار کمی دارد ولتاژ دوسر خلأ بیشتر خواهد بود وقتی که ولتاژ دو سر خلأ به حد کافی برسد سبب یونیزه شدن گاز مسدود شده درون آن می شود قسمت خلأ بزرگتر شده و با ایجاد حرارت در قوس خلأ در سایر قسمت های آن نیز خلأ هایی ایجاد
می شود و مجموع این جریان سبب فساد تدریجی عایق کابل و بالاخره شکست کلی آن می گردد برای تأخیر انداختن در تولید حفره ، راه های مختلفی وجود دارد مثلاً در کابل فوق با نوارهای مسی می توان از خاصیت غیر ارتجاعی پوشش سربی کاست.

شكل 5-4

4- کابل های روغنی

برای ولتاژهای خیلی بالاتر ، می توان کابل را از روغن عایق ویژه ای مثل شکل (6-4) پر کرد .

شكل 6-4

کابل نشان داده شده با 22 کیلوولت کار می کند و سطح هسته هادی حلقوی 4/0 اینچ مربع است و فشار 5 تا 10 پوند بر اینچ مربع بر کابل وارد می شود تا روغن در طول مسیر جریان یابد هر گونه انبساط یا انقباض یا حرکت جابجایی روغن خیلی ساده انجام می گیرد بدون آن که فشاری غیر عادی بر سایر لایه ها وارد شود فشار روغن ایجاد خلأ را کمتر می کند و احتمالاً اگر حفره ای تولید شود از روغن پر می شود که ضریب نفوذ نسبی بزرگتریدارد و به همین خاطر عمر و دوام یک کابل روغنی تقریباً دو برابر کابل معادلش با عایق کاغذی می باشد همچنین این حقیقت نیز وجود دارد که با بودن روغن عمل خنک کردن کابل انجام می گیرد از معایب کابل روغنی قیمت خیلی بالای اولیه و همچنین اتصال دادن بسیار پیچیده و مشکل آن است .

5- کابل گازی

روش دیگری برای جلوگیری از شکست و فساد کابل ، قرار دادن آن در داخل لوله فولادی دارای گاز نیتروژن با فشار 200 پوند بر اینچ مربع می باشد که در شکل (7-4) دیده می شود.

شكل 7-4

در شکل یک کابل سه فاز سه رشته اس 66 کیلوولتی نشان داده شده است که سطح هر رشته آن 15/0 اینچ مربع است پوشش سربی فقط 4/3 ضخامت معمولی را دارد.

لذا این غلاف جزئی فشار وارد می کند که از ایجاد حفره در حالت سرد شدن جلوگیری می کند و گاز موجود عامل سرد کننده می باشد کابل پر از گاز ولتاژ کار کابل را باهمان سطح به حدود دو برابر می رساند و میزان تحمل آن در برابر جریان 5/1 برابر می شود لوله فولادی نیز حفاظ مکانیکی ایده آلی برای کابل فراهم می سازد روش دیگری برای کمپرس کردن گاز نیتروژن در این کابل ها وجود دارد به این ترتیب که گاز در فضای بین پوشش سربی وعایق کاغذی قرار می گیرد فشار گاز با تقسیم کردن متعدد فضای مزبور را به حفره های مجزا و با فاصله مارپیچی از هم نگاهداری می کند اگر به چنین کابلی ، اتصالی یا هر گونه خسارت وارد گردد گاز فقط در طول کوتاهی از بین می رود و برای نگاهداری فشار گاز ، منبع خارجی ضرورت ندارد و یا همچنین لوله فولادی پوشش خارجی نیز لازم نمی باشد.

برای دیدن قسمت های دیگر این تحقیق لطفا” از منوی جستجوی سایت که در قسمت بالا قرار دارد استفاده کنید. یا از منوی سایت، فایل های دسته بندی رشته مورد نظر خود را ببینید.

لینک متن کامل با فرمت ورد

Leave a comment