كابل چيست ؟
بطور كلي كابل داراي يك تعريف كلي مي باشد و آن عبارتست از هر نوع هادي كه قابليت عبور جريان برق را دار باشد و بوسيله موادي از محيط پيرامون خود عايق شده باشد . به صورتيكه ولتاژ روي سطح عيق به كار رفته نسبت به زمين صفر باشد و ولتاژ روي سطح هادي بكار رفته نسبت به زمين به ميزان ولتاژ فازي باشد كابل ناميده مي شود . با توجه به تعريف بالا در مورد كابل مشاهده مي كنيم كه اين تعريف موارد بسيار زيادي را در بر
مي گيرد . دليل استفاد از عايق در كابلها به علت آن است كه در هنگام نصب و قرار گرفتن كابل در داخل زمين باعث از بين رفتن سيم هادي داخل كابل با زمين گرديده و ولتاژ سطح زمين صفر باقي بماند .
در سيم هاي هوايي ولتاژ جزو مشخصات سيم لازم نمي باشد در حاليكه در كابلهاي زميني اضافه برداشتن مشخصات كابل از قبيل سطح مقطع و نوع عايق بكار رفته در آن و جنس سيم از لحاظ مقاومت هاي مكانيكي ، حتماً مي بايست ولتاژ كابل را نيز در نظر گرفت و يك يا چند رشته بودن اين كابلها نيز بسيار حايز اهميت است . جهت عايق نبودن سطح خارجي كابلها امروزه با توجه نوع مصرف آنها از مواد مختلفي استفاده مي گردد. كه مهمترين و متداولترين آنها استفاده از كاغذهاي مخصوص آغشته به روغن هاي مخصوص مي باشد . نوع ديگري از عايقها كه امروزه استفاده از آن تقريباً به طرز روز افزوني افزايش يافته است . استفاده از مواد پلاستيكي و بخصوص استفاده از PVC ( پلي و ينيل كلرايد ) مي باشد .
از آنجائيكه كابلهاي زمين كابلهايي كه در داخل و زير زمين نصب مي گردند ، همراه در معرض انواع فشارها و تتنش هاي مكانيكي مختلف قرار مي گيرند . بنابراين در ساخت آنها از قسمتهاي محافظ مختلفي از قبيل استفاده از نوارهاي فلزي وجهت افزايش مقاومت مكانيكي دركابلها و غلاف هاي سربي به منظور جلوگيري از نفوذ آب به داخل كابل استفاده گرديده است و همچنين بر روي اين غلاف هاي سربي و نوارهاي فلزي نيز جهت محافظت بيشتر از لايه هاي قير گوني نيز استفاده مي گردد .
ساختار كابل
كابلها با توجه به ولتاژي كه بايد آن وصل شوند و با توجه به مكانهايي كه بايد در آن نصب گردند به روشها وشاخصهاي متفاوت توليد مي شوند . بالطبع كابلهاي فشار ضعيف كه براي جريانهاي كم توليد مي شود ازساختمان ساده تري نيز نسبت به كابلهاي با جريان زياد برخوردارند . جنس اكثر هاديهاي بكار رفته در كابلها از مس بوده و عايق آنها نيز بسته به ميزان مصرف وكارايي آنها در بيشتر موارد از جنس لاستيك و پلاستيك هاي بخصوص به نام PVC كه اسم تجاري آن به پروتودور معرف است تشكيل شده اند . مزايا و محاسن بسيار زياد كابلهاي پروتودور باعث گرديده است كه استفاده عمل از اين نوع كابل به صورت روز افزوني افزايش يابد برخي از محاسن اين كابلها عبارتند از كابل كشي با شعاع خمش كم و وزن نسبتاً كم آن و وجود نداشتن مواد مذاب روغني در ساختمان آن كه استفاده از آن را در مواقع وجود تغيير ارتفاع ممكن مي سازد .
در هنگام استفاده از كابلهاي با ولتاژ در داخل ساختمان نيازي به استفاده از قيف كابل نمي باشد همچنين در مورد كابلهاي پروتودور ذكر اين نكته ضروري است كه اين نوع كابلها قابل اشتعال نيستند و در هنگام حريق و آتش سوزي باعث هدايت آتش نمي گردند و در برابر انواع مواد شيميايي تخريب كننده عايق كابل داراي مقاومت خوبي بوده و از ثبات و پايداري خوبي نيز برخوردارند و در برابرعوامل مختلف جوي به خوبي از خود مقاومت نشان مي دهندو كپك نيز برروي آن نمي بندد . اين نوع كابل براي مناطق گرمسيري با گرمايي بالا نيز پايداري خوبي از خود نشان مي دهد به همين جهت امروزه بنا به دلايل گفته شده و مزاياي مناسب آن و با توجه به قيمت مناسب اين نوع كابل نسبت به ساير كابلها استفاده از آن در همه جا فراگير شده است . از كابلهاي NYY در كارخانجات و حتي مصارف خانگي و شبكه هاي برق به طور فراوان استفاده مي شود و. كابلهايي كه جهت استفاده در جريان هاي بالا مورد استفاده مي شود . و در ولتاژهاي با لا نيز از اين كابلها استفاده مي گردد . سيمهاي داخل كابلها كه وظيفه عبور جريان برق را به عهده دارند از جنس آلومينيم و سم بوده و عايق هاي كاغذي آنها پيچيده مي شوند . و در نهايت رطوبت آن را مي گيرند سپس اين كاغذ ها را در گرماي 110 تا 120 درجه سلسيوس در خلاءدر حاليكه آغشته به روغن هستند قرار مي دهند .
علت قرار دادن در گرماي زياد آن است كه روغن مخصوص كابل كاملاً روان ورقيق گرديده و بتواند درتمام خلل و فرج و منافذ كاغذ نفوذ كرده و در نهايت موجب افزايش استقامت الكتريكي كاغذ گردد . از آنجائيكه در دماي معمولي روغن كابل شل و رقيق مي باشد و مي تواند در طول كابل جاري شود . بنابراين كابلهايي راكه مخصوص استفاده در كوهها و دره ها توليد مي شوند بايد داراي خصوصيات زير باشند .
الف- در آنها از روغن كم استفاده گردد .
ب- روغني را جهت استفاده در عايق آن بكار گيرند كه درگرماي محيط درجه حرارت معمولي سفت و غليظ باشد .
رعايت دو مورد فوق الذكر در مورد كابلهايي كه در داخل كوهها و دره ها استفاده مي شوند آن است كه در اينگونه نقاط با توجه به اختلاف ارتقاع موجود روغن در يك طرف كابل جمع نشده و طرف ديگر كابل روغن خود را از دست داده و خشك شده و در نتيجه خاصيت عايق مورد نظر از دست برود .
در كابلها به منظور جلوگيري كردن از نفوذ رطوبت به داخل عايق كابلها آنها را توسط يك غلاف فلز محافظ مخصوص مي پوشانند . به همين جهت توسط قيف مخصوص كابل انتهاي كابل را از هواي محيط عايق مي سازند امروز از پوسته هاي سربي ويا آلومينيومي جهت ساخت جنس غلاف محافظ كابل استفاده مي گردد .
عملاً پوششهاي سركابل سربي آسانتر تهيه ونصب مي شوند به همين جهت در بيشتر موارد از پوشش سرب كابل به جاي پوشش آلومينيوم مي باشد و كابلهايي كه داراي روپوش آلومينيومي هستند از قابليت خمش كمتري نسبت به كابلهاي سربي برخوردارند تنها مزيت كابلهاي با روپوش آلومينيومي نسبت به كابلهاي با پوشش سربي سبكي آنها مي باشد .
همچنين شايان توجه است كه در عمل به جاي استفاده از روپوش سربي مي توان از يك نوار فولادي نيز استفاده نمود براي اين كار از نوارهاي فولادي مخصوصي به ضخامت 3/0 ميلي متر تا 4/0 ميلي متر كه به صورت لوله اي در آورده شده و بر روي سطح جانبي عايق كابل پيچيده مي شود استفاده مي كنند. و طوري اين نوارهاي فولادي را بر روي عايق خارجي كابل مي پيچيده مي شود استفاده مي كنند . وطوري اين نوارهاي فولادي را بر سپس نوارهاي فولادي بر روي هم قرار گرفته شده را به يكديگر جوش مي دهند سپس براي اين كه لوله فولادي را بتوان بسته به نيازهاي مختلف خم نموددر آنها شيارهاي مارپيچي شكلي بوجود مي آروند . و شبيه به لوله خرطومي
مي شود . نكته قابل توجه در كابلهاي با غلاف آلومينيومي و فولادي آن است كه مي بايست به طريق مختلف آنها را در برابر اكسيد شدن و زنگ زدگي محافظت نمود اين موضوع براي كابلهاي با روپوش سربي كه در داخل ساختمان و يا كانال هاي بتوني خشك نيز نصب مي شوند نيز صادق است . روپوش به كار گرفته شده در كابلها به دليل اثرات شيميايي كه جريانهاي عبوري از زمين باعث آن مي شوند . تخريب مي گردند .
به همين دليل جهت از بين بردن اين اثرات اكثراً كابلهاي با روپوش سربي را توسط يك روپوش جانبي ديگر كه بيشتر از جنس پارچه ياكنف مخصوص آسفالت مي باشد به شكل نواري به دور كابل و به ضخامت هاي متفاوت بر روي پيچيده مي شوند ، محافظت مي كنند . چنانچه از اين كابلها رد مكانهايي استفاده گردد كه در آنجا كابل تحت فشارهاي مكانيكي و يا تنش هاي مختلف باشد مي بايست جهت افزايش تحمل مكانيكي كابل حتماً در زير روپوش هاي پارچه و اسفالته و در بعضي موراد قير اندود از دو دور نوار فولادي پيچيده شده نيز استفاده نمود در مورد استفاده از كابلهايي كه در داخل ساختمانها بكار گرفته مي شوند نيازي به استفاد از محافظهاي مكانيكي بر روي سطح جانبي كابل ها نمي باشد اما اگر بخواهيم كابل را در زير زمين بخوابانيم و يا كابلهايي كه قرار است در داخل معادن و روردخانه ها نصب گردند . بايد حتماً در آنها به منظور حفاظت در برابرتنشهاي مكانيكي نوارهاي فولادي استفاده نمود و اطراف اين نوارها را نيز توسط پارچه هاي مخصوص يا كنف هاي قيراندود بپوشانيم . البته در كابلهايي كه تحت كشش بسيار زيادي قرار دارند از حفاظت هاي فلزي مخصوص كه از سيم هاي گرد يا تخت و يا پروفيل تهيه شده اند استفاده مي گردد كه استفاده از اين وسايل موجبات كابل را در برابر خطرات و حوادث نيز فراهم مي آورد .
در مورد كابلهاي با روپوش آلومينيومي ذكر اين نكته ضروري است كه اين روپوشها داراي محافظي در برابر اكسيد اسيون نمي باشند لذا در هنگام استفاده نمودن از اين كابلها بايد بطور متناوب روي غلاف آلومينيومي آن را توسط روپوشي از پارچه آسفالته و يا مواد عايق مصنوعي ديگر را پوشاند . همچنين به منظور جلوگيري از سايش سطح خارجي كابلها از يك سري عايقهاي پلاستيكي استفاده مي گردد كه اين مواد پلاستيكي را بوسيله پيستوله هاي بخصوصي برروي غلافهاي سربي يا آلومينيومي مي پاشند . انواع مختلفي كه از كابلهاي باعايق كاغذي توليد
مي شود بستگي به ولتاژ كار آنها دارد .
كابلهاي كمربندي
كابلهايي را كه در آنها براي تمام رشته هاي سيم بكار گرفته شده در داخل كابل از يك غلاف سربي به طور مشترك استفاده مي شود به كابلهاي كمربندي شهرت دارند . از اين كابلهاي كمربندي بطور خاص تا ولتاژKV20 كيلوولت استفاده مي گردد . در ساخت اين كابلها سه يا چهار رشته از سيم هاي عايق شده نسبت به هم راشبيه به يك طناب به دو هم مي پيچند و در خاتمه روي آنها را توسط نوار كاغذي مخصوص مانند كمربند مي پيچند . سطح مقطع كه بر اين كابلها ي كمربندي نرم شده اس بين 5/1-1000 ميلي متر مربع مي باشد . كه اندازه هاي نرم شده اين كابلها به قرار زير است .
500-400-300-240-185-150-120-95-70-50-35-25-16-10-6-4-5/2-5/1-1000-800-625 شايان ذكر است كه در شبكه هاي شهر و در ولتاژ 220 ولت تا 380 ولت از كابلهاي كمربندي مي توان استفاده نمود . كه در اين گونه كابلها معمولاً و در بيشتر موارد سيمهاي فاز را به شكل سكتور و مثلثي و سيم نول آن را با قطع دايره اي شكل مي سازد . به دليل وجودشدت ميدان هاي مغناطيسي از كابلهاي كمربندي درولتاژ هاي زياد استفاده نمي كنند زيرا اين گونه از لحاظ استحكام عايقي ضعيف مي باشند به همين جهت در ولتاژهاي بالا بيشتر از كابلهاي يك رشته اي با غلاف سربي مخصوص كه به دور آن پيچيده شده است استفاده مي گردد. همچنين كار كردن با كابلهاي تك رشته آسانتر ازكابلهاي كمربندي مي باشد . همچنين كابلهايي كه داراي سه غلاف
مي باشد از قابليت جريان دهي بالاتري نسبت به كابلهاي كمربندي برخوردارند . در مورد هر كابل دو مشخصه بسيار مهم را بايد در نظر گرفت .
الف- ولتاژ الكتريكي كه كابل بايد در آن فشار مورد استفاده قرار گيرد .
ب- قابليت ماكزيمم جريان دهي كابل
كه ولتاژ الكتريكي قابل تحمل براي هر كابلي بستگي به ضخامت عايق بكار رفته بين دو سيم دارد .
و ماكزيمم جرياني كه از يك كابل مي تواند عبور نمايد نيز بستگي به سطح مقطع سيم بكار رفته در داخل آن دارد .
در كابلهايي كه امروزه مورد استفاده قرار مي گيرد طوري بايد ساخته شوند كه تحمل شدت ميدان الكتريكي حداكثر تا (5-2) را داشته باشند . به همين علت است كه در يك جريان ثابت هر چه ولتاژ كابل افزايش يابد بايد سطح مقطع كابل نيز افزايش يابد .
نكته ديگر در مورد كابلهايي كه در فشار ضعيف مورد استفاده قرار مي گيرند آن است كه درجه حرارت كاري آنها براي كابلهايي تا فشار (KV 6-1 ) نبايد از حدود 65 درجه سلسيوس به طور تقريبي بيشتر گردد . در يك تقسيم بندي كلي كه با توجه به عايق بندي و شيوه حفاظتي در كابلها صورت پذيرفته است آنها را به چهار گروه بزرگ مي توان تقسيم بندي نمود كه در زير آورده شده است .
الف- كابلهاي فشار ضعيفي كه داراي استحكام عايقي تا ولتاژ 1000 ولت مي باشند .
ب- كابلهاي فشار متوسطي كه داراي استحكام عايقي براي ولتاژ 3300 تا 45000 ولت مي باشند .
ج- كابلهاي فشارقويي كه داراي استحكام عايقي از ولتاژ 60000 تا 90000 مي باشند .
د – كابلهاي فشار خيلي قوي كه داراي قدرت و استحكام عايقي از 110 كيلو ولت تا 380 كيلو ولت مي باشند .
همچنين همواره قبل از استفاده از كابل و بنا به موارد استفاده اي كه از كابل در نظر مي گيريم بايد ميزان قدرت عايقي كابل با توجه به حرارتي كه در كابل از جهت عبور جريان ايجاد مي شود توجه نمود زيراقدرت عايقي هركابلي فقط درزمانيكه جريان عبوري از كابل سبب ايجا حرارت بيش از حد مجاز دركابل نگردد تحمل كافي خواهد داشت و مي تواند تا آن ميزان جريان گرماي حاصله را به طرز صحيح و كافي از خود انتقال دهد .