بررسی فنی-اقتصادی استفاده از کابل خودنگهدار

بررسی فنی-اقتصادی استفاده از کابل خودنگهدار
مقدمه :

از این سیستم کابل می توان بطور موقت یا دائم استفاده نمود . از نظر اجرایی و نگهداری، هزینه این سیستم بین سیستم هوایی با خطوط بدون عایق و سیستم کابل کشی زمینی می باشد . این سیستم در محلهایی که فضای لازم برای کابل کشی کم و یا گران می باشد مناسب است و عوامل دیگری که باعث برتری این سیستم بر سیستمهای هوایی می شود نصب و اجرای سریع و ساده ، ایمنی و صورت ظاهری و کنترل زیست محیطی آن می باشد. می توان از این کابلها بطور موقت نیز استفاده نمود تا اینکه شبکه دائمی (زمینی یا هوایی ) منطقه مورد نظر آماده شود . علاوه بر موارد بالا، ین سیستم، برای شرایط ذیل نیز مناسب است :
- در مناطقی که لازم است شرایط زیست محیطی آن دست نخورده باقی بماند و یا اینکه تغییرات بوجود آمده در آن حداقل باشد .
- برای دادن تغییرات در شبکه و یا توسعه آن
- برای خط ورودی و یا خروجی به پست ترانسفورماتور یا ایستگاهها، زیرا که با استفاده از این کابل نیازی به مقره های عایقی نمی باشد .
- از این کابلها که وزن آن ها کم بوده و دارای عایق پلی اتیلن کراس لینک (XLPE )می باشند، در شبکه های هوایی برای ولتاژهای ماکزیمم 12، 24، 36 کیلوولت استفاده می شود .
چکیده : در مواردی که استفاده از خطوط با هادیهای لخت منجر به بروز حوادث گذرا می شود و یا اینکه رعایت حریم و سایر نکات فنی و ایمنی شبکه برق مقدور نیست استفاده از کابلهای خود نگهدار هوایی راه حل منطقی است . از عمده ترین این موارد می توان به مسیرهایی اشاره نمود که دارای عرض کم بوده و یا در آنها موانعی از قبیل ردیف درختان وجود دارد .
همانطور که می دانیم کابلهای خود نگهدار دارای هادی آلومینیومی و عایق پلی اتیلن کراس لینک می باشند و برای نصب این کابلها برروی پایه ها نیاز به یک سیم نگهدارنده (massenger ) می باشد که جنس این سیم برای کابلهای 20kv از فولاد و برای کابلهای فشار ضعیف از آلیاژ آلومینیوم می باشد . در کابل خود نگهدار فشار ضعیف از سیم نگهدارنده بعنوان سیم نول نیز استفاده خواهد شد .
در طراحی خطوط با کابلهای خودنگهدار در دو سطح ولتاژ فشار متوسط و فشار ضعیف به ترتیب سطح مقطعهای زیر مورد نظر قرار گرفته است که این طراحی قابل تعمیم برای سطح مقطعهای دیگر نیز می باشد .
سطح مقطع mm2 65+ 120× 3 برای فشار متوسط و 70+25+95×3 برای فشار ضعیف که سیم نگهدارنده آنها به ترتیب 65 و 70 می باشد و سطح مقطع 25 در فشار ضعیف برای سیستم روشنایی معابر می باشد.
1- استاندارد کابلهای هوایی خود نگهدار1-1- استاندارد کابل خود نگهدار فشار ضعیف(Standard For Selfsupporting Over head Cables for 0.4 kv)
1-1-1- ولتاژ نامی : ولتاژ نامی 0.6/1kv است
1-1-2- هادیها : هادیها از آلومینیوم رشته ای بهم تابیده، دایره ای شکل بهم فشرده ( مثلاً هادی به اندازه 16mm2 که از آلومینیوم یکپارچه است ) می باشند .
1-1-3- عایق 1-1-3-1 ) مواد : عایق بایستی پلی اتیلن مخصوص با تراکم زیاد و سیاه رنگ مقاوم در مقابل جو باشد .
1-1-3-2 ) شناسایی فاز : در امتداد طول هر فاز(هادی) عایق شده برآمدگیهای مشخص به تعداد 2 و 3 و یا 4 عدد وجود دارند تا بتوان به کمک آنها فازها را از یکدیگر شناسایی نمود .
1-1-4- نگهدارنده یا سیم حامل ( هادی خنثی – massenger ) : نگهدارنده یا سیم حامل یک هادی باید از آلیاژ آلومینیوم
متشکل از هفت سیم کشیده ازمیله که با فرآیند ریختگی مداوم و پیچیدن تولید شده است باشد.
هیچگونه مفصل و یا اتصالی در نگهدارنده ( مسنجر) مجاز نمی باشد مگر اینکه این اتصال در میله و یا سیم اصلی قبل از کشیدن نهایی انجام شده باشد . نگهدارنده باید دایره ای شکل – رشته ای تابیده شده و بهم فشرده باشد .از نگهدارنده بعنوان هادی خنثی نیز استفاده می شود . پس از عایقکاری برای شناسایی نگهدارنده (مسنجر) آنرا با یک برآمدگی مقاوم طولی که بوضوح قابل دیدن است مشخص می نمایند

1-1-5- طرح : کابل متشکل از یک یا چهار هادی آلومینیوم با عایق پلاستیکی تابیده شده بر روی یک نگهدارنده از آلیاژ آلومینیوم که عایق شده و یا لخت می باشد . منسجر همچنین هادی خنثی نیز می باشد .
1-1-6- علامت های مشخص شده بر روی کابل : در طول کابل ، آنرا با نام تولید کننده و سال تولید مشخص می نمایند و فاصله این علائم کمتر از 20cm است . این علائم بر روی عایق حک می شود.
1-1-7- آزمونهای نوعی Type test : آزمونهای نوعی ( تایپ تست ) حداقل برروی یک نمونه از هر نوع کابل مورد نظر انجام می شود . چنانچه یک نمونه از همان نوع کابل ولیکن با اندازه متفاوتی آزمون نمونه ای شده باشد و نتایج رضایت بخش باشند کابل مورد نظر را می توان از لحاظ این آزمون مورد تأئید دانست . چنانچه مواد ساختمان و یا روش تولید عوض شوند بایستی آزمون نوعی را در هر مورد تکرار نمود .
1-1-7-1 ) آزمون ولتاژ 1-1-7-2 ) اندازه گیری مقاومت هادیها و نگهدارنده ( massenger )
1-1-8- آزمونهای مکانیکی و فیزیکی : این آزمونها برای هر هادی از کابل بطور جداگانه انجام می شوند .
1-1-8-1 ) مشخصه های فیزیکی و مکانیکی عایق 1-1-8- 2 ) آزمون خمش
1-1-8-3 ) استقامت کششی نگهدارنده ( massenger ) 1-1-8-4 ) آزمون تشعشع خورشیدی ( مشابه سازی درآزمایشگاه )
نیازمندیها
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 عایق ها
1-1-9- آزمونهایی برای کابلهای تحویل شده
1-1-9-1 ) آزمون ولتاژ
مشخصات کابل های هوایی خود نگهدار بدون هادی روشنایی معابر
سطح مقطع کابلهای خود نگهدار
(mm2 )
هادی فازها
خودنگهدار (massenger)
هادی به همراه خودنگهدار
سطح مقطع هادی(mm2)
ضخامت کلی هادی(1)(mm)
ضخامت کلی (1)(mm)
نیروی کشش (KN)
ضخامت کلی کابل/ضخامت کابل بدون خودنگهدارmm
وزن کابل/ وزن کابل 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 کابل های هوایی خود نگهدار یا هادی روشنایی معابر
سطح مقطع کابلهای
خود نگهدار(mm2 )
هادی فازها
هادی روشنایی معابر
خودنگهدار (massenger)
هادی به همراه خودنگهدار
سطح مقطع هادی(mm2)
سطح مقطع هادی(mm2)
ضخامت کلی هادی(1)(mm)
نیروی کشش (KN)
ضخامت کلی (1)(mm)
ضخامت کلی کابل/ ضخامت کابل بدون خودنگهدارmm
وزن کابل/ وزن کابل 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- میانگین با دوبار اندازه گیری در زاویه های قائمه برای یک مقطع بدست می آید .
مقاومت و ضخامت عایق و هادی های کابل های خودنگهدار هوای
ضخامت هادی کابل خو نگهدار mm2
مقاومت DC در دمای 20˚C
Ω/Km
ضخامت متوسط عایق(1) کابل خود نگهدار mm
هادی فاز
هادی خنثی
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
ماکزیمم مقدار مقاومت DC هادی های روشنایی معابر ( 16mm ) برابر است با 1/9(Ω/Km)رادر20c میباشد.
1-1-9-2) آزمونهای نمونه : آزمونهای حداکثر برروی ده درصد طول کابلهای تولید شده انجام شده اگرچه حداقل برروی یک طول کابل انجام میشود.
1-1-9-2-1) کنترل ساختمانی : ساختمان و ابعاد کابل باید تست شود و همچنین مقادیر لازم در جداول شماره های 2 ، 3 و 4 آمده اند .
1-1-9-2-2 ) اندازه گیری مقاومت هادیها و نگهدارنده : اندازه گیری مقاومت برروی نمونه ای از کابل بطول حداقل ده متر انجام می شود . مقادیر مورد نیاز در جدول شماره 4 آمده است .
1-2-استاندارد کابلهای خود نگهدار فشار متوسط ( ولتاژهای نامی 10 تا 30 کیلوولت )
Standard For Selfsupporting Over head Cables for 10-30 kv
1-2-1-طرح کابل : این سیستم شامل سه کابل تک رشته ای می باشد که برروی نگهدارنده ( massenger ) فولادی تابیده شده اند و نگهدارنده سیمی است که کابلها را نگهداشته ولی جریان از آن عبور نمی کند
ضمناًخواص الکتریکی درجدول شماره 5 و خواص فیزیکی در جدول شماره 6 آمده است(کابل خودنگدار متوسط)
شماره و سطح مقطع هادی ها (mm2 )
ماکزیمم مقاومت DC در 20˚C
(km/ ظ )
میزان مقاومت
AC در فرکانس 50HZ ( Km/ ظ )
راکتانس تقریبی در 50HZ
Km)/ ظ (
ظرفیت خازنی (کاپاسیتانس ) تقریبی Km)/ ىf (
ماکزیمم بار دائم (A )
ماکزیمم جریان اتصال کوتاه در 1 ثانیه (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 الکتریکی کابل های 12 کیلوولت
شماره و سطح مقطع هادی ها (mm2 )
ماکزیمم مقاومت DC در 20˚C
(km/ ظ )
میزان مقاومت AC در فرکانس 50HZ
( Km/ ظ )
راکتانس تقریبی در 50HZ
Km)/ ظ (
ظرفیت خازنی (کاپاسیتانس ) تقریبی Km)/ ىf (
ماکزیمم بار دائم (A )
ماکزیمم جریان اتصال کوتاه در 1 ثانیه (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 الکتریکی کابل های20 کیلوولت
شماره و سطح مقطع هادی ها (mm2 )
ماکزیمم مقاومت DC در 20˚C
(km/ ظ )
میزان مقاومت AC در فرکانس 50HZ
( Km/ ظ )
راکتانس تقریبی در 50HZ
Km)/ ظ (
ظرفیت خازنی (کاپاسیتانس ) تقریبی
( Km/ ىf (
ماکزیمم بار دائم (A )
ماکزیمم جریان اتصال کوتاه در 1 ثانیه (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 الکتریکی کابل های 36 کیلوولت
شماره و سطح مقطع هادی ها (mm2 )
جرم تقریبی آلومینیوم
( Kg /Km)
جرم کلی ( تقریبی )
(Kg /Km)
ماکزیمم ضخامت (mm2 )
3*35
400
1850
55
3*70
680
2300
61
3*120
1100
3000
68
3*185
1700
3700
75
خواص فیزیکی کابلهای 12 کیلوولت
شماره و سطح مقطع هادی ها (mm2 )
جرم تقریبی آلومینیوم
( Kg /Km)
جرم کلی ( تقریبی )
(Kg /Km)
ماکزیمم ضخامت (mm2 )
3*35
420
2300
64
3*70
700
2850
70
3*120
1150
3600
77
3*185
1700
4400
84
خواص فیزیکی کابلهای 24 کیلوولت
شماره و سطح مقطع هادی ها (mm2 )
جرم تقریبی آلومینیوم ( Kg /Km)
جرم کلی ( تقریبی )
(Kg /Km)
ماکزیمم ضخامت (mm2 )

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

خواص فیزیکی کابلهای 36 کیلوولت

ردیف

تعداد رشته ها و سطح مقطع (میلیمتر مربع)

شدت جریان در شرایط متعارف

( آمپر )

25+16×1
78

25+35×3
125

25+16+16×3
روشنایی معابر
78

25+16+35×3
12

50+16+70×3
192

70+16+95×3
239
مقاطع استاندارد کابل خود نگهدار هوایی برای شبکه فشار ضعیف (0/4Kv )
ردیف
تعداد رشته ها و سطح مقطع
(میلیمتر مربع)
شدت جریان در شرایط متعارف
( آمپر)

35 ×3
120

70 ×
18

120 ×3
250
مقاطع استاندارد کابل خود نگهدار هوایی برای شبکه فشار متوسط ( 20Kv )
یادآوری:
· جنس هادی از آلومینیوم و جنس عایق کابل از نوع پلی اتیلن یا پلی اتیلن کراس لینک (XLPE ) است .
· درجه حرارت محیط در شرایط متعارف 20˚c + می باشد .
· حداکثر درجه حرارت هادی 90˚c .
2-طراحی خطوط فشار متوسط و فشار ضعیف با کابل خود نگهدار
در پروژه ای به همین نام بررسی کاملی بر روی طراحی خطوط با کابل خود نگهدار انجام پذیرفته و در این مقاله نمی گنجد.
3-ایمنی سیستم کابل خودنگهدار
شناسایی هادی خنثی در زمان اجرا و نگهداری آسان است .
- هیچگونه خطری افراد و یا حیواناتی که بطور تصادفی کابل را لمس می کنند تهدید نمی کند و مخصوصاً کابلهایی که بر روی دیوارها نصب می شوند.
- آتش سوزیهای ناشی از اتصال کوتاه خیلی نادر می باشند .
- احتمال افزایش اضافه ولتاژ ناشی از رعد وبرق کم است.
4-قابلیت اطمینان سیستم کابل خود نگهدار
- جرقه های ناشی از اضافه ولتاژهای ضربه ای به ندرت اتفاق می افتد .
- عایق در مقابل جو خیلی مقاوم است .
- ساختمان کابل بنحوی است که خود میراکننده است .
- ارتعاشات ناشی از باد و غیره از بین رفته (میراشونده) و لذا استفاده از اسپنهای بزرگتر ممکن است .
- اضافه ولتاژهای ناشی از رعدو برق باعث بروز نواقص کنتورهای اندازه گیری مشترکین نمی شود.
- هیچگونه قطعی برق بعلت تماس اشجار یا حیوانات با کابل که موجب اتصال کوتاه بشود بوجود نمی آید .
- همچنین تجربه نشان داده است که معایب به وجود آمده در هادیهای لخت سه تا پنج برابر بیشتر از این سیستم کابل می باشد .
5-مسائل اقتصادی
- از تیرهای ( پایه های ) سبکتر و کوتاهتری می توان استفاده نمود .
- برای هر هادی عایق کننده جداگانه ای نیاز نمی باشد .
- هزینه های اولیه این سیستم کمتربوده زیرا که می توان با بالابردن مقاومت سیستم، کابلهای زیاد دیگری بر پایه های موجود نصب نمود .
- در این سیستم می توان این سیستم کابلها را برروی ولتاژ فشار متوسط و کابلهای مخابراتی نصب نمود .
- حریم این کابلها کوچکتر است .
- مفصل زدن خیلی ساده است زیرا فقط یک هادی ( هادی خنثی – نگهدارنده ) نیاز به مفصل کششی دارد .
- هزینه های کشیدن کابل کمتر است زیرا که همه هادیها بطور همزمان باهم کشیده می شوند.
- تجربه نشان داده است که هزینه اجرای این سیستم 10 الی 60درصد کمتر از سیستم سیم های هوایی لخت میباشد .
6-فواید دیگر این سیستم
- راکتانس این سیستم کابلهای خود نگهدار 4/1 خطوط سیم لخت مشابه می باشد و در این صورت افت ولتاژ این سیستم کوچکتر است .
- جریانهای اتصال کوتاه بزرگتر بوده و بنابراین در این سیستم حفاظت، سریعتر و مطمئن تر عمل می کند.
- از این سیستم نمی توان ( یا به سختی می توان )، از الکتریسته بطور غیر مجاز استفاده نمود .( کاهش استفاده غیر مجاز از برق )

تلفن همراه

33964120 -- 33964122
   فاکس [phone]
تلفن همراه
   09120620556     
http://www.cable-wire.ir