farshad khodadadiyan

کابل فشار قوی

 

كابل فشار قوي

همانطور كه فوقاً به آن اشاره شد در كابلهاي كم روغن ياكابلهاي با روغن غليظ در اثر تغييرات درجه حرارت حفره‌ها و حبابهايي بوجود مي‌آيد كه در فشارهاي بالا باعث تخليه الكتروني و بالاخره سوختن كابل مي‌شود. لذا از چنين كابلهايي نمي‌توان درفشار قوي استفاده كرد.ساختمان كابلهاي فشار قوي بايد طوري باشد كه به هيچ وجه حفره هاي خالي در آن به وجود نيايدو يا اينكه ضخامت عايق كابل آنقدر بزرگ باشد كه در فشار قوي نيز شدت حوزهءآن از  k\mm 5 تجاوز نكند. اين عمل باعث مي شود كه از بازدهي كابل به علت زياد شدن مقاومت حرارتي آن به مقدار قابل ملاحظه اي كاسته گردد. در نتيجه اين تدبير بصرف وصلاح نمي باشد. لذا تنها راه ساختن كابلهاي فشار قوي، جلوگيري از حفره ها و حباب هاي هوائي وگازي است.

كابلهاي فشار قوي امروزه دو نوع است:

الف-كابل روغني

ب-كابل گازي

الف-كابل روغني

كابل روغني دو نوع است، كابل روغني با فشار كم وكابل روغني با فشار زياد

1) كابل روغني با فشار كم

در كابل روغني بافشار كم كاغذ كابل با روغن رقيق آغشته شده است. در موقع گرم شدن كابل، روغن اضافي از راه مجراي طولي كابل وارد ظرف انبساط  كه در انتهاي كابل قرار دارد مي‌شود. اين ظرف داراي بالشتك‌هاي هوائيمي‌باشد كه با ورود روغن به داخل ظرف جمع شده و باعث بالا رفتن فشار روغنداخل ظرف انبساط مي‌شود. بدين ترتيب روغن تا موقعي بداخل ظرف انبساط جريان پيدا مي‌كند كه فشارداخلي كابل و ظرف انبساط طبق قوانين فيزيكي برابر گردند. پس از خنك شدن كابل و در حقيقت پس از افتادن فشار داخلي كابل، روغن از ظرف انبساط كه داراي فشار بيشتريست به داخل كابل جريان پيدا مي‌كند و اين عمل رفت و آمد روغن كه دائماً در اثر گرم و سرد شدن كابل ادامه دارد مانع از بوجود آمدن فضاي خالي و حفره در كابل مي‌شود.لذا كابل روغني در مقابل تغييرات درجه حرارت باثبات و پايدار بوده و لازم نيست كه استقامت الكتريكي آن با توجه به حفره‌ها در نظر گرفته شود و بدين جهت استقامت الكتريكي كابل روغني را بر مبناي بزرگتري از كابل كم روغن قرار مي‌دهند. استقامت الكتريكي كابل روغني هيچگاه از kv/mm40 كمتر نمي‌شود. در جدول زير مشخصات الكتريكي كابل روغني و كابل كم روغن براي مقايسه در مقابل هم قرار گرفته است.

كابل كم روغن

كابل روغني فشار كم

مشخصات

Kv/mm50

Kv/mm 50

استقامت الكتريكي كوتاه مدت

Kv/mm 16-12

Kv/mm40

استقامت الكتريكي دراز مدت

Kv/mm 5-3

Kv/mm14-7

استقامت الكتريكي كه براي محاسبات وساختمان كابل در نظر گرفته مي‌شود.

 

 

از آنجا كه استقامت الكتريكي كابل روغني طبق جدول فوق در حدود 3-2 برابر استقامت كابل كم روغن است، مي‌توان.

اولاً ضخامت عايق و ايزولاسيون كابل روغني را در اختلاف سطح برابر در حدود نصف ضخامت عايق كابل كم روغن انتخاب كرد. ثانياً به جهت اينكه كابل روغني درمقابل تغييرات درجه حرارت از خود عكس‌العمل نشان نمي‌دهد و ايجاد حفره و حبابهاي گازي نمي‌كند. مي‌توان درجه حرارت مجاز كابل روغني را با كشيدن جريان بيشتر بالا برد. ثالثاً بخاطر كم شدن صخامت عايق كابل روغني، مقاومت حرارتي آن نيز كم مي شود. باتوجه به سه اصل فوق بار دهي كابل روغني در حدود 50% بيشتر از كابل كم روغن مشابه خود مي‌باشد. ضريب تلف دي‌الكتريكي كابل كم روغن همانطور كه مشاهده شد با تغيير درجه حرارت، زياد تغيير نمي‌كند ولي بمحض اينكه ولتاژ كابل به ولتاژ ايونيزاسيون در حفره‌ها رسيد ضريب تلف به سرعت بالا مي‌رود.ضريب تلف كابل روغني اولاً بخاطر  اينكه از روغن شل و بدون مواد خارجي و تصفيه شده در آن استفاده مي‌شود، خيلي كمتر از كابل كم روغن است و در ثاني تغييرات آن تقريباً تابع ولتاژ و درجه حرارت نمي‌باشد.. كابل روغني تنها كابلي است كه حتي درجريان متناوب تا فشار الكتريكي kv400 نيز ساخته مي‌شود.

كابل روغني سه سيمه براي ولتاژهاي kv30 تا kv132 و كابل يك سيمه براي ولتاژهاي تا kv400 ساخته مي‌شود.  در گذشته ارتباط روغن با منبع انبساط در كابلهاي سه سيمه كانالهائي بود كه در اطراف سيم بين مواد پركننده كابل تعبيه مي‌شد. . امروزه كابلهاي روغني سه سيمدار را با مواد پر كننده پر نمي‌كنند، بلكه از همان فضاي خالي كه در اطراف سه سيم كه به صورت طناب بهم پيچيده شده است بوجود مي‌آيد بعنوان كانال روغني استفاده مي‌شود.. در نتيجه روغن درحد فاصل بين سيم و غلاف سربي كابل جريان دارد.

كابلهاي يك رشته‌اي همانطور كه گفته شد داراي سيم توخالي مي‌باشندو احتياج به كانال مخصوص بين كابل و منبع انبساط روغن ندار.

تعداد منبع‌هاي انبساط روغن كابل بستگي به طول كابل و سطح مقطع كانال روغن و درجه غلظت آن و بالاخره بستگي به باردهي كابل دارد. بطور كلي براي هر دو هزار متر كابل روغني يك ظرف انبساط كافي است. در نتيحه يك كابل 4000 متري در ابتدا و انتها شامل منبع انبساط خواهند شد. در صورتيكه تفاوت ارتفاع بين دو سر كابل روغني زيادباشد، (كابل در سراشيبي يا سربالائي خوابانده شده باشد) براي اينكه فشار روغن داخل كابل در تمام طول تقريباً ثابت بماند، از مفصل يا موف‌هاي مخصوص فشارشكن استفاده مي شود. اين مفصل‌ها داراي ديافراگم مخصوصي مي‌باشند و با تقسيم كابل طويل به چند قسمت كوچك فشار داخل كابل راتا حدودي يكنواخت مي‌كنند و امكان نصب منبع انبساط را در اين محل‌ها عملي مي‌سازد.

فشارداخل كابل روغني عموماً kp/cm2 6-5/1 است و چون غلاف سربي اين فشار را نمي‌تواند تحمل كند، غلاف سربي دركابلهاي سه سيمه با يك زره فولادي و در كابلهاي يك سيمه با يك زره غير مغناطيسي حفاظت مي‌شود.

 

2) كابل روغني بافشار زياد

در كابل روغني بافشار زياد، هر يك از رشته سيم‌ها با كاغذ آغشته به روغن غليظ مانند كابل كم روغن ايزوله و باند پيچي مي‌شوند و سپس براي جلوگيري از خروج روغن و ورود رطوبت بداخل آن در موقع حمل و نقل و نصب و مونتاژ، هر يك از كلاف‌ها را با نوار مسي و نوار نايلوني محكم بانداژ مي‌كنند.

براي جلوگيري از زخمي شدن كابل درموقع داخل كردن آن در لوله فولادي، آنها را با يك نوار فلزي غير مغناطيسي بطور مارپيچي با فاصله زياد مي‌پيچند. پس از مونتاژ كابل، هواي داخل لوله فولادي را تخليه كرد و با روغن رقيق با فشار kp/cm216 پر مي‌كنند.

در موقعي كه كابل در اثر بار گرفتن گرم مي‌شود، روغن داخل لوله منبسط شده وفشار روغن بالا مي‌رود.

وقتي فشار روغن به حد معيني رسيد دريچة سوپاپ فشار سنج باز مي‌شود و روغن كابل تا موقعي كه فشار داخل لوله مجدداً به حد مجاز نرسيده باشد، بداخل منبع انباسط جريان پيدا مي‌كند. در موقعي كه روغن كابل در اثر كم بازي كابل سرد مي‌شود. توسط يك پمپ مخصوص بطور خودكار روغن بداخل كابل پمپاژ مي‌شود و كمبود روغن و فشار كابل را جبران مي‌كند.

دستگاه‌هاي مختلف تنظيم فشار كابل مثل دستگاه‌ مراقبت فشار(فشارسنج)، پمپ و سوپاپ و غيره همه بطور دوبل درشبكه كابل نصب مي‌شوند. در صورتيكه يكي از دستگاه‌ها بعلت خرابي از كار بيفتند، دستگاه مشابه ديگر بطور خودكار وظايف محوله را بعهده مي‌گيرد.

تغديه دستگاه‌هاي تنظيم فشار در حالت عادي بوسيله برق شبكه و درموقع قطع كلي برق بوسيله يك منبع برق اضطراري تأمين مي‌گردد.

فشار  kp/cm216 باعث مي‌شود كه درهيچ حالتي حفره‌هاي خالي درعايق كابل ظاهر نشود و بدين جهت استقامت الكتريكي اين كابلها در مقابل ولتاژ متناوب در حدود kv/mm60 و در مقابل فشار ضربه‌اي در حدود kv/mm130 است. چنانچه ديده مي‌شود استقامت الكتريكي كابل روغني بافشار زياد خيلي بيشتر از استقامت الكتريكي كابل روغني با فشار كم است و بدين جهت مي‌توان از قطر ايزولاسيون كابل به مقدار قابل ملاحظه‌اي كاست، بدون اينكه به ضريب اطمينان كابل لطمه‌اي وارد شود و در نتيجه اين كابلها بخصوص در فشار U0/U=127/220 kv و بالاتر اغلب ارزان تر از كابلهاي روغني بافشار كم مي‌باشند و در مكانهايي كه كابل تحت كشش وفشار نيز قرار مي‌گيرد، مثل داخل معادن و جاهايي كه زمين داراي لرزش خفيف مي‌باشد، بسيار مناسب است.

 

ب- كابل گازي

كابلهاي گازي را مي‌توان به چهار دسته تقسيم كرد.

1) كابل گازي بافشار داخلي در غلاف آلومينيومي

كابل گازي بافشار داخلي بخصوص در جائي بكار برده مي‌شود كه تفاوت سطح زيادباشدو تنوان از كابل روغني استفاده كرد. مثلاً درموقعي كه به دلايلي مانند عبور كابل از رودخانه، درياچه و يا زمين‌هاي باتلاقي محل مناسبي براي نصب منبع انبساط وجود نداشته باشد از كابل گازي استفاده مي‌شود.

كابل گازي با فشار داخلي بصورت يك رشته‌اي و سه رشته‌اي براي اختلاف سطح‌هاي از kv 30/3 ، 17 تا kv110/64 ساخته مي‌شوند. ساختمان كابل گازي با فشار داخلي و غلاف آلومينيومي شبيه كابل روغني سه سيمه است ولي طرز كار و تأثير آن شبيه كابل گازي با فشار داخلي در لوله فولاديست. بدين طريق كه كاغذ كابل با مواد روغني غليظ كه در درجه حرارت بارنامي نيز هنوز سفت است. آغشته مي‌شود وسپس در غلاف آلومينيومي جاي مي‌گيرد.

پس از مونتاژ و نصب كابل، فضاي خالي بين غلاف آلومينيومي ورشته سيم‌هاي ايزوله شده با گازازت پر مي‌شود.فشار گاز داخل غلاف آلومينيومي تا حدوديست كه از ايجاد ايوانيزسيون حتي در موقعي اتصال زمين شدن كابل نيز جلوگيري مي‌كند. اين فشار بر حسب اختلاف سطح كابل متغيير است ولي در هر حال از kp/mm2 16 تجاوز نمي‌كند. استقامت الكتريكي كابل گازي بسيار زياد و بازدهي آن نيز برابر بازدهي كابل روغني سه سيمه مي‌باشد.

فشار كابل توسط يك فشار سنج كنتاكت دهنده مراقبت و كنترل مي‌گردد و افت فشار غير مجاز بلافاصله به مركز كنترل اطلاع داده مي‌شود و قبل از اينكه فشار گاز به حدي پائين آمده باشد كه كابل خسارت به بيند، كابل بطور خود كار از شبكه برق رساني قطع مي‌گردد. افت فشار اغلب دراثر نشت كردن يك نقطه از كابل در اثر فشار نامساعد مكانيكي بوجود مي‌آيد. در موقعي كه نشت گاز كم باشد، مي‌توان گاز از دست رفته را با پر كردن تدريجي كابل در زير بار جبران كرد. تا در فرصت مناسب كابل تعمير گردد. 

2) كابل گازي با فشار داخلي در لوله فولادي

در اين نوع كابل عايق كاغذي رشته سيم‌ها توسط مواد روغني باغلظت زياد كه چكه و نشت نمي‌كند و رطوبت را نيز به خود جذب نمي‌كند آغشته مي‌شود، لذا در موقع حمل و نقل و مونتاژ نيز  احتياج به هيچگونه حفاظت و مراقبت خاصي براي جلوگيري از نفوذ رطوبت و يا خارج شدن روغن ندارد. آخرين لايه عايق كاغذي سيم با كاغذ متاليزه و نوار نازك مسي بعنوان حفاظ و محدود كننده حوزه (شبيه كاغذH) پيچيده مي‌شود. سپس اين سه رشته سيم عايق شده چون طناب بهم تابيده شده و درهمين حال با يك زره فولادي از تسمه‌هاي باريك پوشانده مي‌شوند و در داخل لوله فولادي قرار مي‌گيرند.

پس از نصب و مونتاژ كابل، داخل لوله فولادي با گاز ازت پر مي‌شود.

براي بالا بردن استقامت الكتريكي كابل در مقابل اختلاف سطح متناوب در بعضي ازكابلها بخصوص كابلهاي U0/U=127/220 kv و بالاتر از مخلوطي از گاز ازت و گاز SF6 نيز استفاده شده است.

فشار گاز در كابلهاي با فشار الكتريكي نامي U0/U=64/110 kv در حدود kp/cm2 16-15 است. گاز در زير چنين فشاري مي‌تواند حتي در داخل عايق كابل نفوذ كند وحفره‌هاي احتمالي خالي را بپوشاند، بطوريكه حتي در موقع اتصال زمين نيزايونيزاسيون صورت نمي‌گيرد.

استقامت الكتريكي هر يك از رشته‌هاي كابل كه ساخته آن شبيه كابل كم روغن است در اثر فشار گاز بحدي بالا مي رود و بهبود مي‌يابد كه مي‌توان از اين كابل در فشارهاي خيلي قوي تا kv400 نيز استفاده كرد.

 

3) كابل گازي با فشار خارجي در لوله فولادي

در اين نوع كابل عايق كاغذي كه با ورق متاليزه H پوشانده شده است بامواد روغني با غلظت بسيار زياد آغشته مي‌شود و سپس روي آن پوششي از سرب يا از پلي اتيلن كه داراي دو لايه از نوار مسي است قرار مي‌گيرد.

پس از تابيده شدن سه سيم عايق شده بصورت طناب، فضاي خالي آن با مواد پركننده پوشانده مي‌شود وروي آن مجدداً باندپيچي مي‌شود و بالاخره با يك زره فولادي از تسمه‌هاي باريك حفاظت مي‌شود و بدين صورت در داخل يك لوله فولادي نسبتاً گشادي قرار مي‌گيرد

پس از نصب و مونتاژ كابل، فضاي خالي داخل لوله فولادي با گاز از تحت فشار kp/cm2 16-15 پر مي‌شود. گاز داخل لوله حالت يك فنر ارتعاشي راپيدا مي‌كند و باعث مي‌شود كه در موقع انبساط روغن در اثر ازدياد درجه حرارت، گاز فشرده شود و مجدداً پس از سرد شدن كابل در اثر كم باري، روغن كابل در اثر فشار زيادگاز بداخل كاغذ فشرده وتزريق شود و بدين طريق از ايجاد حفره‌هاي خالي جلوگيري گردد.

 

4) كابل كپسولي با گاز SF6

كابلهاي كپسولي با گاز SF6بخصوص در پستهاي كپسولي با گاز SF6 و در انتقال انرژي جريان‌هاي زياد و قدرت زياد از ژنراتور تا ترانسفورماتور در نيزوگاه‌هاي بزرگ بكار برده مي‌شود. اين كابلها در مسافتهاي كوتاه بخاطر سادگي آن در ارتباط با سيم‌ هوائي بصورت يكفازهو در مسافتهاي زياد بخاطر كم كردن كارهاي حفاري و خاك برداري بصورت سه فاز ساخته مي‌شوند. كابلهاي كپسولي SF6 به قطعات 12 متري ساخته مي‌شوند، بطوريكه كپسول و سيم‌ هادي آلومينيومي و عايق نگهدارنده (پايه‌ها) تماماً در كارخانه نصب و پس از آزمايشهاي لازم براي بهرهبرداري حمل مي‌شوند. جوش دادن و ارتباط قطعات به يكديگر در محل نصب انجام مي‌گيرد.

سيم‌ها كه تماماً از لولة آلومينيومي ساخته مي‌شوند توسط ايزولاتورهائي در وسط كپسول نگهداشته مي‌شوند. اين يازولاتورها در كپسولهاي يك فاز بصورت سه پايه مي‌باشند

براي اينكه انبساط و انقباض لوله آلومينيومي آسيبي به پايه‌ها وارد نياورد ، لوله آلومينيومي از داخل يك حلقه آلومينيومي در محل ايزولاتور عبور داده مي‌شود.

در سيستم سه فاز هر يك از رسانه‌هاتوسط دوايزولاتور V مانند در داخل لوله نگهداشته مي‌شود. در صورت تغيير كردن مسير كابل از زانوهائي استفاده مي‌شود.

 

 

+ نوشته شده در  پنجشنبه هفدهم آذر 1390ساعت 17:21  توسط farshad  |