بررسي فني-اقتصادي استفاده از كابل خودنگهدار

مقدمه :

از اين سيستم كابل مي توان بطور موقت يا دائم استفاده نمود . از نظر اجرايي و نگهداري، هزينه اين سيستم بين سيستم هوايي با خطوط بدون عايق و سيستم كابل كشي زميني مي باشد . اين سيستم در محلهايي كه فضاي لازم براي كابل كشي كم و يا گران مي باشد مناسب است و عوامل ديگري كه باعث برتري اين سيستم بر سيستمهاي هوايي مي شود نصب و اجراي سريع و ساده ، ايمني و صورت ظاهري و كنترل زيست محيطي آن مي باشد. مي توان از اين كابلها بطور موقت نيز استفاده نمود تا اينكه شبكه دائمي (زميني يا هوايي ) منطقه مورد نظر آماده شود . علاوه بر موارد بالا، ين سيستم، براي شرايط ذيل نيز مناسب است :
- در مناطقي كه لازم است شرايط زيست محيطي آن دست نخورده باقي بماند و يا اينكه تغييرات بوجود آمده در آن حداقل باشد .
- براي دادن تغييرات در شبكه و يا توسعه آن
- براي خط ورودي و يا خروجي به پست ترانسفورماتور يا ايستگاهها، زيرا كه با استفاده از اين كابل نيازي به مقره هاي عايقي نمي باشد .
- از اين كابلها كه وزن آن ها كم بوده و داراي عايق پلي اتيلن كراس لينك (XLPE )مي باشند، در شبكه هاي هوايي براي ولتاژهاي ماكزيمم 12، 24، 36 كيلوولت استفاده مي شود .
چكيده : در مواردي كه استفاده از خطوط با هاديهاي لخت منجر به بروز حوادث گذرا مي شود و يا اينكه رعايت حريم و ساير نكات فني و ايمني شبكه برق مقدور نيست استفاده از كابلهاي خود نگهدار هوايي راه حل منطقي است . از عمده ترين اين موارد مي توان به مسيرهايي اشاره نمود كه داراي عرض كم بوده و يا در آنها موانعي از قبيل رديف درختان وجود دارد .
همانطور كه مي دانيم كابلهاي خود نگهدار داراي هادي آلومينيومي و عايق پلي اتيلن كراس لينك مي باشند و براي نصب اين كابلها برروي پايه ها نياز به يك سيم نگهدارنده (massenger ) مي باشد كه جنس اين سيم براي كابلهاي 20kv از فولاد و براي كابلهاي فشار ضعيف از آلياژ آلومينيوم مي باشد . در كابل خود نگهدار فشار ضعيف از سيم نگهدارنده بعنوان سيم نول نيز استفاده خواهد شد .
در طراحي خطوط با كابلهاي خودنگهدار در دو سطح ولتاژ فشار متوسط و فشار ضعيف به ترتيب سطح مقطعهاي زير مورد نظر قرار گرفته است كه اين طراحي قابل تعميم براي سطح مقطعهاي ديگر نيز مي باشد .
سطح مقطع mm2 65+ 120× 3 براي فشار متوسط و 70+25+95×3 براي فشار ضعيف كه سيم نگهدارنده آنها به ترتيب 65 و 70 مي باشد و سطح مقطع 25 در فشار ضعيف براي سيستم روشنايي معابر مي باشد.
1- استاندارد كابلهاي هوايي خود نگهدار1-1- استاندارد كابل خود نگهدار فشار ضعيف(Standard For Selfsupporting Over head Cables for 0.4 kv)
1-1-1- ولتاژ نامي : ولتاژ نامي 0.6/1kv است
1-1-2- هاديها : هاديها از آلومينيوم رشته اي بهم تابيده، دايره اي شكل بهم فشرده ( مثلاً هادي به اندازه 16mm2 كه از آلومينيوم يكپارچه است ) مي باشند .
1-1-3- عايق 1-1-3-1 ) مواد : عايق بايستي پلي اتيلن مخصوص با تراكم زياد و سياه رنگ مقاوم در مقابل جو باشد .
1-1-3-2 ) شناسايي فاز : در امتداد طول هر فاز(هادي) عايق شده برآمدگيهاي مشخص به تعداد 2 و 3 و يا 4 عدد وجود دارند تا بتوان به كمك آنها فازها را از يكديگر شناسايي نمود .
1-1-4- نگهدارنده يا سيم حامل ( هادي خنثي – massenger ) : نگهدارنده يا سيم حامل يك هادي بايد از آلياژ آلومينيوم
متشكل از هفت سيم كشيده ازميله كه با فرآيند ريختگي مداوم و پيچيدن توليد شده است باشد.
هيچگونه مفصل و يا اتصالي در نگهدارنده ( مسنجر) مجاز نمي باشد مگر اينكه اين اتصال در ميله و يا سيم اصلي قبل از كشيدن نهايي انجام شده باشد . نگهدارنده بايد دايره اي شكل – رشته اي تابيده شده و بهم فشرده باشد .از نگهدارنده بعنوان هادي خنثي نيز استفاده مي شود . پس از عايقكاري براي شناسايي نگهدارنده (مسنجر) آنرا با يك برآمدگي مقاوم طولي كه بوضوح قابل ديدن است مشخص مي نمايند

1-1-5- طرح : كابل متشكل از يك يا چهار هادي آلومينيوم با عايق پلاستيكي تابيده شده بر روي يك نگهدارنده از آلياژ آلومينيوم كه عايق شده و يا لخت مي باشد . منسجر همچنين هادي خنثي نيز مي باشد .
1-1-6- علامت هاي مشخص شده بر روي كابل : در طول كابل ، آنرا با نام توليد كننده و سال توليد مشخص مي نمايند و فاصله اين علائم كمتر از 20cm است . اين علائم بر روي عايق حك مي شود.
1-1-7- آزمونهاي نوعي Type test : آزمونهاي نوعي ( تايپ تست ) حداقل برروي يك نمونه از هر نوع كابل مورد نظر انجام مي شود . چنانچه يك نمونه از همان نوع كابل وليكن با اندازه متفاوتي آزمون نمونه اي شده باشد و نتايج رضايت بخش باشند كابل مورد نظر را مي توان از لحاظ اين آزمون مورد تأئيد دانست . چنانچه مواد ساختمان و يا روش توليد عوض شوند بايستي آزمون نوعي را در هر مورد تكرار نمود .
1-1-7-1 ) آزمون ولتاژ 1-1-7-2 ) اندازه گيري مقاومت هاديها و نگهدارنده ( massenger )
1-1-8- آزمونهاي مكانيكي و فيزيكي : اين آزمونها براي هر هادي از كابل بطور جداگانه انجام مي شوند .
1-1-8-1 ) مشخصه هاي فيزيكي و مكانيكي عايق 1-1-8- 2 ) آزمون خمش
1-1-8-3 ) استقامت كششي نگهدارنده ( massenger ) 1-1-8-4 ) آزمون تشعشع خورشيدي ( مشابه سازي درآزمايشگاه )
نيازمنديها
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.

 خواص عايق ها
1-1-9- آزمونهايي براي كابلهاي تحويل شده
1-1-9-1 ) آزمون ولتاژ
 مشخصات كابل هاي هوايي خود نگهدار بدون هادي روشنايي معابر
سطح مقطع كابلهاي خود نگهدار
(mm2 )
هادي فازها
خودنگهدار (massenger)
هادي به همراه خودنگهدار
سطح مقطع هادي(mm2)
ضخامت كلي هادي(1)(mm)
ضخامت كلي (1)(mm)
نيروي كشش (KN)
ضخامت كلي كابل/ضخامت كابل بدون خودنگهدارmm
وزن كابل/ وزن كابل 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
830/87
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
مشخصات كابل هاي هوايي خود نگهدار يا هادي روشنايي معابر
سطح مقطع كابلهاي
خود نگهدار(mm2 )
هادي فازها
هادي روشنايي معابر
خودنگهدار (massenger)
هادي به همراه خودنگهدار
سطح مقطع هادي(mm2)
سطح مقطع هادي(mm2)
ضخامت كلي هادي(1)(mm)
نيروي كشش (KN)
ضخامت كلي (1)(mm)
ضخامت كلي كابل/ ضخامت كابل بدون خودنگهدارmm
وزن كابل/ وزن كابل 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.
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- ميانگين با دوبار اندازه گيري در زاويه هاي قائمه براي يك مقطع بدست مي آيد .
 مقاومت و ضخامت عايق و هادي هاي كابل هاي خودنگهدار هواي
ضخامت هادي كابل خو نگهدار mm2
مقاومت DC در دماي 20˚C
Ω/Km
ضخامت متوسط عايق(1) كابل خود نگهدار mm
هادي فاز
هادي خنثي
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
ماكزيمم مقدار مقاومت DC هادي هاي روشنايي معابر ( 16mm ) برابر است با 1/9(Ω/Km)رادر20c ميباشد.
1-1-9-2) آزمونهاي نمونه : آزمونهاي حداكثر برروي ده درصد طول كابلهاي توليد شده انجام شده اگرچه حداقل برروي يك طول كابل انجام ميشود.
1-1-9-2-1) كنترل ساختماني : ساختمان و ابعاد كابل بايد تست شود و همچنين مقادير لازم در جداول شماره هاي 2 ، 3 و 4 آمده اند .
1-1-9-2-2 ) اندازه گيري مقاومت هاديها و نگهدارنده : اندازه گيري مقاومت برروي نمونه اي از كابل بطول حداقل ده متر انجام مي شود . مقادير مورد نياز در جدول شماره 4 آمده است .
1-2-استاندارد كابلهاي خود نگهدار فشار متوسط ( ولتاژهاي نامي 10 تا 30 كيلوولت )
Standard For Selfsupporting Over head Cables for 10-30 kv
1-2-1-طرح كابل : اين سيستم شامل سه كابل تك رشته اي مي باشد كه برروي نگهدارنده ( massenger ) فولادي تابيده شده اند و نگهدارنده سيمي است كه كابلها را نگهداشته ولي جريان از آن عبور نمي كند
ضمناًخواص الكتريكي درجدول شماره 5 و خواص فيزيكي در جدول شماره 6 آمده است(كابل خودنگدار متوسط)
شماره و سطح مقطع هادي ها (mm2 )
ماكزيمم مقاومت DC در 20˚C
(km/ ظ )
ميزان مقاومت
AC در فركانس 50HZ ( Km/ ظ )
راكتانس تقريبي در 50HZ
Km)/ ظ (
ظرفيت خازني (كاپاسيتانس ) تقريبي Km)/ ىf (
ماكزيمم بار دائم (A )
ماكزيمم جريان اتصال كوتاه در 1 ثانيه (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
 خواص الكتريكي كابل هاي 12 كيلوولت
شماره و سطح مقطع هادي ها (mm2 )
ماكزيمم مقاومت DC در 20˚C
(km/ ظ )
ميزان مقاومت AC در فركانس 50HZ
( Km/ ظ )
راكتانس تقريبي در 50HZ
Km)/ ظ (
ظرفيت خازني (كاپاسيتانس ) تقريبي Km)/ ىf (
ماكزيمم بار دائم (A )
ماكزيمم جريان اتصال كوتاه در 1 ثانيه (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
خواص الكتريكي كابل هاي20 كيلوولت
شماره و سطح مقطع هادي ها (mm2 )
ماكزيمم مقاومت DC در 20˚C
(km/ ظ )
ميزان مقاومت AC در فركانس 50HZ
( Km/ ظ )
راكتانس تقريبي در 50HZ
Km)/ ظ (
ظرفيت خازني (كاپاسيتانس ) تقريبي
( Km/ ىf (
ماكزيمم بار دائم (A )
ماكزيمم جريان اتصال كوتاه در 1 ثانيه (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
خواص الكتريكي كابل هاي 36 كيلوولت
شماره و سطح مقطع هادي ها (mm2 )
جرم تقريبي آلومينيوم
( Kg /Km)
جرم كلي ( تقريبي )
(Kg /Km)
ماكزيمم ضخامت (mm2 )
3*35
400
1850
55
3*70
680
2300
61
3*120
1100
3000
68
3*185
1700
3700
75
 خواص فيزيكي كابلهاي 12 كيلوولت
شماره و سطح مقطع هادي ها (mm2 )
جرم تقريبي آلومينيوم
( Kg /Km)
جرم كلي ( تقريبي )
(Kg /Km)
ماكزيمم ضخامت (mm2 )
3*35
420
2300
64
3*70
700
2850
70
3*120
1150
3600
77
3*185
1700
4400
84
 خواص فيزيكي كابلهاي 24 كيلوولت
شماره و سطح مقطع هادي ها (mm2 )
جرم تقريبي آلومينيوم ( Kg /Km)
جرم كلي ( تقريبي )
(Kg /Km)
ماكزيمم ضخامت (mm2 )

3*35
450
3100
76
3*70
750
370
82
3*120
1150
4500
89
3*185
1750
5400
95

 خواص فيزيكي كابلهاي 36 كيلوولت

رديف

تعداد رشته ها و سطح مقطع (ميليمتر مربع)

شدت جريان در شرايط متعارف

( آمپر )

25+16×1
78

25+35×3
125

25+16+16×3
روشنايي معابر
78

25+16+35×3
12

50+16+70×3
192

70+16+95×3
239
 مقاطع استاندارد كابل خود نگهدار هوايي براي شبكه فشار ضعيف (0/4Kv )
رديف
تعداد رشته ها و سطح مقطع
(ميليمتر مربع)
شدت جريان در شرايط متعارف
( آمپر)

35 ×3
120

70 ×
18

120 ×3
250
 مقاطع استاندارد كابل خود نگهدار هوايي براي شبكه فشار متوسط ( 20Kv )
يادآوري:
· جنس هادي از آلومينيوم و جنس عايق كابل از نوع پلي اتيلن يا پلي اتيلن كراس لينك (XLPE ) است .
· درجه حرارت محيط در شرايط متعارف 20˚c + مي باشد .
· حداكثر درجه حرارت هادي 90˚c .
2-طراحي خطوط فشار متوسط و فشار ضعيف با كابل خود نگهدار
در پروژه اي به همين نام بررسي كاملي بر روي طراحي خطوط با كابل خود نگهدار انجام پذيرفته و در اين مقاله نمي گنجد.
3-ايمني سيستم كابل خودنگهدار
شناسايي هادي خنثي در زمان اجرا و نگهداري آسان است .
- هيچگونه خطري افراد و يا حيواناتي كه بطور تصادفي كابل را لمس مي كنند تهديد نمي كند و مخصوصاً كابلهايي كه بر روي ديوارها نصب مي شوند.
- آتش سوزيهاي ناشي از اتصال كوتاه خيلي نادر مي باشند .
- احتمال افزايش اضافه ولتاژ ناشي از رعد وبرق كم است.
4-قابليت اطمينان سيستم كابل خود نگهدار
- جرقه هاي ناشي از اضافه ولتاژهاي ضربه اي به ندرت اتفاق مي افتد .
- عايق در مقابل جو خيلي مقاوم است .
- ساختمان كابل بنحوي است كه خود ميراكننده است .
- ارتعاشات ناشي از باد و غيره از بين رفته (ميراشونده) و لذا استفاده از اسپنهاي بزرگتر ممكن است .
- اضافه ولتاژهاي ناشي از رعدو برق باعث بروز نواقص كنتورهاي اندازه گيري مشتركين نمي شود.
- هيچگونه قطعي برق بعلت تماس اشجار يا حيوانات با كابل كه موجب اتصال كوتاه بشود بوجود نمي آيد .
- همچنين تجربه نشان داده است كه معايب به وجود آمده در هاديهاي لخت سه تا پنج برابر بيشتر از اين سيستم كابل مي باشد .
5-مسائل اقتصادي
- از تيرهاي ( پايه هاي ) سبكتر و كوتاهتري مي توان استفاده نمود .
- براي هر هادي عايق كننده جداگانه اي نياز نمي باشد .
- هزينه هاي اوليه اين سيستم كمتربوده زيرا كه مي توان با بالابردن مقاومت سيستم، كابلهاي زياد ديگري بر پايه هاي موجود نصب نمود .
- در اين سيستم مي توان اين سيستم كابلها را برروي ولتاژ فشار متوسط و كابلهاي مخابراتي نصب نمود .
- حريم اين كابلها كوچكتر است .
- مفصل زدن خيلي ساده است زيرا فقط يك هادي ( هادي خنثي – نگهدارنده ) نياز به مفصل كششي دارد .
- هزينه هاي كشيدن كابل كمتر است زيرا كه همه هاديها بطور همزمان باهم كشيده مي شوند.
- تجربه نشان داده است كه هزينه اجراي اين سيستم 10 الي 60درصد كمتر از سيستم سيم هاي هوايي لخت ميباشد .
6-فوايد ديگر اين سيستم
- راكتانس اين سيستم كابلهاي خود نگهدار 4/1 خطوط سيم لخت مشابه مي باشد و در اين صورت افت ولتاژ اين سيستم كوچكتر است .
- جريانهاي اتصال كوتاه بزرگتر بوده و بنابراين در اين سيستم حفاظت، سريعتر و مطمئن تر عمل مي كند.
- از اين سيستم نمي توان ( يا به سختي مي توان )، از الكتريسته بطور غير مجاز استفاده نمود .( كاهش استفاده غير مجاز از برق )
- مي توان يك يا چند هادي براي روشنايي خيابانها را بركابل اصلي تابا ند
درباره وب سايت


سلام ؛
به وب سایت شاذ  الکتريک خوش آمدید.
در این وب سایت سعی خواهد شد مطالب متنوعی از مهندسی برق گنجانده شود.از تمامی دوستان متخصص این رشته بمنظور پربارنمودن آن دعوت بعمل می آید تا با ارائه نظرات ارزشمند مارا یاری نمایند.
ضمنا" آمادگی تبادل لینک با کلیه سایتها و وبلاگ های علمی دراین زمینه را داريم.در صورت تمایل آدرس خود را به ايميل ما بفرستيد  قبلا از همکاري شما متشکريم .