کابل خودنگهدار چیست؟

کابل خودنگهدار چیست؟

کابل Aerial Bundled Cable (ABC) نوعی کابل الکتریکی است که از چند هادی عایق تشکیل شده است که با یکدیگر بسته شده و توسط یک پوشش مشترک محافظت می شوند. این نوع کابل به طور معمول در شبکه های توزیع برق برای خطوط برق هوایی استفاده می شود.کابل Aerial Bundled Cable که به نام کابل ABC یا کابل خود نگهدار نیز شناخته می شود، نوعی کابل توزیع برق است که معمولا برای خطوط برق هوایی استفاده می شود.

این نوع کابل چندین هادی عایق شده دارد که به یکدیگر بسته شده اند و توسط یک سیم پیام رسان یا یک کابل فولادی پشتیبانی می شوند.عایق روی هر هادی معمولاً از پلی اتیلن متقاطع (XLPE) یا پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) ساخته می شود که عایق الکتریکی عالی و محافظت در برابر عوامل محیطی مانند رطوبت و اشعه ماوراء بنفش را فراهم می کند.

ساختار کابل خودنگهدار

ABC ها از دو یا چند هادی فاز عایق شده که معمولاً از آلومینیوم یا مس ساخته می شوند و یک هادی خنثی عایق شده که معمولاً از فولاد یا آلیاژ مناسب ساخته می شود، تشکیل شده اند. هادی ها به هم پیچ خورده و با یک لایه محافظ از عایق PVC یا XLPE پوشانده شده اند که در برابر هوا و آسیب محافظت می کند.

ABC ها معمولاً از سه هادی تشکیل شده اند که با یک پوشش مشترک به هم متصل می شوند. دو تا از هادی ها از مواد با مقاومت بالا ساخته شده اند و برای حمل بار الکتریکی استفاده می شوند، در حالی که هادی سوم یک سیم خنثی است که از ماده ای با استحکام کمتر ساخته شده و برای متعادل کردن بار استفاده می شود.

انواع کابل خود نگهدار

کابل‌های خودنگهدار در انواع مختلفی موجود هستند که هر کدام برای کاربرد خاصی طراحی شده‌اند. رایج‌ترین انواع کابل‌های خودنگهدار عبارتند از:

*کابل‌های خودنگهدار هوایی

این نوع کابل برای توزیع برق هوایی در ولتاژهای پایین و متوسط استفاده می‌شود. آنها معمولاً در مناطق روستایی یا سایر مناطقی که نصب خطوط برق سنتی دشوار یا گران است استفاده می‌شوند.

*کابل‌های خودنگهدار مسی

این نوع کابل برای توزیع برق هوایی در ولتاژهای بالا استفاده می‌شود. آنها معمولاً در مناطق شهری یا سایر مناطقی که تقاضای برق بالا است استفاده می‌شوند.

*کابل‌های خودنگهدار روکش دار

این نوع کابل برای توزیع برق در زیر زمین استفاده می‌شود. آنها معمولاً در مناطقی که کابل‌های هوایی به دلیل خطرات ایمنی یا زیبایی قابل استفاده نیستند استفاده می‌شوند

*نصب کابل خود نگهدار

ABC ها معمولاً با استفاده از اتصالات و سخت افزارهای ویژه ای که برای تحمل وزن کابل طراحی شده اند، روی تیرهای برق یا برج ها نصب می شوند. آنها معمولاً بسته به سطح ولتاژ بین قطب ها در ارتفاع ۶-۱۲ متری از سطح زمین قرار می گیرند.

ولتاژ کابل های ABC

ABC ها برای کار در سطوح ولتاژ مختلف، از ۶۰۰ ولت تا ۳۳ کیلو ولت طراحی شده اند. سطح ولتاژ به کاربرد خاص و مقدار توان الکتریکی که باید منتقل شود بستگی دارد.

استانداردهای لازم

ABC ها برای مطابقت با طیف وسیعی از استانداردهای بین المللی و ملی، از جمله IEC، ASTM، BS، و AS/NZS تولید می شوند. این استانداردها الزامات فنی برای طراحی، ساخت و آزمایش کابل و همچنین استانداردهای ایمنی و زیست محیطی را که باید رعایت شود، مشخص می کند.

کاربردهای ABC

ABC ها به طور گسترده در شبکه های توزیع برق برای خطوط برق هوایی، به ویژه در مناطق روستایی و دورافتاده که کابل کشی زیرزمینی عملی یا مقرون به صرفه نیست، استفاده می شود. آنها همچنین در مناطق شهری برای روشنایی خیابان ها و سایر کاربردهای عمومی استفاده می شوند.

۶ مزیت اصلی کابلهای خود نگهدار

استفاده از کابل‌های بسته‌بندی هوایی (ABC) در شبکه‌های توزیع برق مزایای متعددی دارد:

۱.ایمنی بهبود یافته:

ABCها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که در برابر خطاها و اتصال کوتاه مقاوم‌تر باشند و استفاده از آن‌ها را نسبت به خطوط برق هوایی سنتی ایمن‌تر می‌کند.

۲.کاهش قطعی برق:

ABC ها کمتر در معرض آسیب ناشی از سقوط شاخه ها، آوارها و رویدادهای مرتبط با آب و هوا مانند صاعقه هستند که خطر قطع برق را کاهش می دهد.

۳.مقرون به صرفه:

نصب و نگهداری ABC نسبت به خطوط برق هوایی سنتی مقرون به صرفه تر است، که می تواند به تعمیر و نگهداری و تعمیرات مکرر نیاز داشته باشد.

۴.زیبایی شناسی بهبود یافته:

ABC ها نسبت به خطوط برق هوایی سنتی از نظر زیبایی شناسی خوشایندتر هستند، زیرا به گونه ای طراحی شده اند که مزاحم کمتری داشته باشند و بهتر با محیط اطراف ترکیب شوند.

۵.ظرفیت بالاتر:

ABC ها می توانند ظرفیت بیشتری از توان الکتریکی را در مقایسه با خطوط برق سقفی سنتی حمل کنند، که آنها را برای استفاده در مناطق با تقاضای بالا ایده آل می کند.

۶.کاهش اثرات زیست محیطی:

ABC ها نسبت به خطوط برق هوایی سنتی تاثیر زیست محیطی کمتری دارند، زیرا به تیرهای کمتر و پاکسازی کمتری از پوشش گیاهی نیاز دارند.

به طور کلی، استفاده از ABC ها طیف وسیعی از مزایای را ارائه می دهد که آنها را به گزینه ای جذاب برای شبکه های توزیع برق در بسیاری از موقعیت ها تبدیل می کند.

معایب کابل های خودنگهدار

به اذعان کارشناسان فنی شرکت های توزیع نیروی برق، تلفات ناشی از کابل های خودنگهدار به حدی است که اگر قبلا در ۸ فاصله تیرهای هوایی را با سیم مسی بدون خارج از شدن محدوده مجاز ولتاژ می‌توانسته اند برقدار نمایند اما در صورت استفاده از کابل های خودنگهدار معمولا بیش از ۴ یا ۵ فاصله را نمی توان از این کابل‌ها استفاده نمود چراکه در غیر اینصورت با تلفات زیاد روبه رو شده و افت ولتاژ انتهای خط بیش از حد مجاز استاندارد خواهد شد.

روکش عایق کابل های خودنگهدار به دلیل قرار گرفتن طولانی مدت در آفتاب و تحمل گرما و سرمای فصول مختلف سال ترک برداشته و در باران به شدت آسیب پذیر می باشند. با آمدن باران میزان خاموشی های ناشی از این اتفاق به حدی است که شرکت های توزیع به سختی می توانند جوابگوی مشکلات ناشی از اتصالات رخ داده شده و قطعی های آن باشند.

از دیگر مسائلی که استفاده از این کابل های جدید را با مصائبی همراه کرده است اتصال شبکه و سیم مسی به کابل خودنگهدار و آلومینویم است که وجود این دو فلز در کنار هم باعث خوردگی بالایی شده و در مدت زمان کوتاهی این خوردگی باعث آرک زدن و قطعی برق می شود.
با توجه به مشکلات ناشی از به‌کارگیری هادی‌های لخت وخطرات وحوادث ناشی از آن از جمله شرایط آب وهوایی، اتصال کوتاه های موقت و دایمی، برخوردشاخه های درختان، صدمات ناشی از حیوانات وپرندگان وخوردگیهای شیمیایی که می تواند منجر به قطعی برق وافزایش انرژیهای توزیع نشده گردد، رویکرد به هادی روکشدار و کابل خودنگهدار می تواند بسیار مؤثر باشد.

از دیگر مشكلات عمده اكثر شركتهای توزیع برق‌، احداث شبكه در محلات قدیمی شهرها، در مناطق پر درخت و به‌طور كلی مسیرها و معابر كم عرض می‌باشد. این مشكل از جمله مشکلاتی است كه تامین برق مطمئن، سرویس دهی منظم و كم خطر را با اشكال مواجه می‌سازد.

کابل خودنگهدار: راهكاری برای كاهش تلفات

در مناطقی از شهرهای بزرگ با توجه به وجود بافت شهری فرسوده و وجود معابر بسیار كم عرض و غیراستاندارد عدم وجود حریم و فضای كافی و مناسب برای سیمهای هوایی، صخره ای بودن مسیر برای كابل كشی زمینی و نبود امكانات و دشواری تردد تجهیزات و ماشین آلات در مناطق كوهستانی و خارج از شهر، شركت‌های توزیع را ناگزیر به كارگیری انواع هادیهای روکشدار به‌ویژه كابلهای خودنگهدار (و در ایران عمدتا از نوع فشار ضعیف) نموده است.

کاربرد کابل خودنگهدار در کجاست؟

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 ۲۰kv 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  کابل خودنگهدار mm۲ ۶۵+ ۱۲۰× ۳ برای فشار متوسط و ۷۰+۲۵+۹۵×۳ برای فشار ضعیف که سیم نگهدارنده آنها به ترتیب ۶۵ و ۷۰ می باشد و سطح مقطع ۲۵ در فشار ضعیف برای سیستم روشنایی معابر می باشد.

کابل خودنگهدار فشار ضعیف ساختاری به هم تابیده دارد که عمدتا در توزیع برق خانگی از آنها استفاده می شود، می توان این کابل های خودنگهدار فشار ضعیف تکفاز و سه فاز را بر اساس تعداد رشته های تشکیل دهنده به صورت زیر طبقه بندی و نام گذاری کرد:

کابل خودنگهدار شش رشته

کابل های خودنگهدار شش رشته از سه رشته فاز، یک رشته روشنایی معابر، و یک رشته نول، و یک رشته نگه دارنده تشکیل شده است.

کابل خودنگهدار پنج رشته

این نوع از کابل های خودنگهدار دارای پنج رشته به صورت سه رشته فاز، یک رشته روشنایی معابر و یک رشته نول نگه دارنده می باشند.

کابل خودنگهدار سه رشته

کابل خودنگهدار سه رشته شامل یک رشته فاز، یک رشته روشنایی معابر و یک رشته نول نگه دارنده می باشد.

کابل خودنگهدار دو رشته

کابل خودنگهدار دو رشته مخصوص کابل سرویس رسانی به مشترکین و تغذیه تک فاز بوده که شامل یک رشته فاز و یک رشته نول می باشد.

ترتیب در نگارش سطح مقطع رشته، دارای اهمیت می باشد که در جدول زیر به بررسی ترتیب نگارش سطح مقطع رشته ها در کابل های سه فاز و تکفاز می پردازیم. لازم به ذکر است که معنای نمادهای اختصاری استفاده شده در جدول به شرح زیر است.

• نماد اختصاری A به معنای سطح مقطع نامی هادی فاز
• نماد اختصاری L به معنای سطح مقطع نامی هادی روشنایی معابر
• نماد اختصاری M& N به معنای سطح مقطع نامی هادی نول نگه دارنده

مشخصات کابل خودنگهدار فشار متوسط

کابل های خود نگه دار فشار متوسط در سطح مقطع های مختلف قابل تولید هستند که اندازه های استاندارد در صنعت برق ایران شامل کابل های سه فاز 35، 70، 120 و 150 میلیمتر مربع است. این خطوط هوایی در مقابل عوامل طبیعی همچون پرتو ماورا بنفش نور خورشید قرار دارند، به همین دلیل لازم است که عایق بیرونی آن در برابر این عوامل از مقاومت بالایی برخوردار باشد که این امر مهم ترین تفاوت ساختاری این کابل و کابل های زمینی محسوب می شود.

برش مقطعی کابل خودنگهدار فشار متوسط

کابل های خودنگهدار فشار متوسط از اجزای مختلفی تشکیل شده است که در ادامه به بررسی برش مقطعی کابل خودنگهدار فشار متوسط می پردازیم. همانطور که در عکس زیر مشاهده می کنید اجزای این کابل به شرح زیر است.

• رسانا (هادی)
• پوشش نیمه رسانای روی رسانا
• پوشش نیمه رسانای روی عایق
• نوار جداکننده
• شیلد فلزی
• نوار جداکننده
• روکش بیرونی (غلاف)
• نگهدارنده

اگر بخواهیم ساختار کابل های خود نگه دار را بررسی کنیم باید بگوییم که کابل خودنگهدار دارای عایق XLPE و هادی آلومینیومی و همچنین یک سیم نگهدارنده (مسنجر) می باشد، که جنس این سیم برای کابل های 20 کیلو ولت از فولاد و برای کابل های فشار ضعیف از آلیاژ آلومینیوم می باشد. در ساختار کابل خودنگهدار فشار ضعیف از سیم نگه دارنده به عنوان سیم نول نیز استفاده خواهد شد. در ادامه به تفصیل به بررسی انواع کابل های خود نگه دار می پردازیم. لایه های تشکیل دهنده کابل خودنگهدار فشار متوسط به شرح زیر می باشد:

لایه های تشکیل دهنده کابل خودنگهدار فشار متوسط به شرح زیر می باشد:

1. هادی: هادی کابل خودنگهدار فشار متوسط از رشته های آلومینیومی غیر آلیاژی چند مفتولی با مقطع گرد تشکیل شده که ساختاری فشرده و به هم تابیده دارد.
2. اسکرین هادی: پوشش نیمه رسانای روی هادی با حداقل ضخامت 0.30 میلیمتر و ضخامت متوسط 0.80 میلیمتر، لایه ای اکسترود شده با ترکیب پلی اتیلن کراس لینک شده در جهت کم کردن تنش های الکترو استاتیک و همچنین یکنواخت سازی میدان، مستقیما بر روی هادی کشیده می شود به نحوی که کاملا به عایق بچسبد.
3. عایق: عایقی از جنس پلی اتیلن شبکه ای (XLPE) به صورت اکسترود شده طبق استاندارد IEC 60502- 2 بر روی لایه نیمه رسانای هادی کشیده می شود.
4. اسکرین عایق: اسکرین عایق که به آن پوشش نیمه رسانای روی عایق یا عایق دوم نیز گفته می شود با حداقل ضخامت 0.6 میلیمتر لایه ای اکسترود شده مطابق با استاندارد IEC 60502-2 بوده که در جهت یکنواختی میدان و همچنین افزایش خاصیت عایقی، بر روی عایق کابل کشیده می شود.
5. نوار جداکننده: یک لایه نیمه رسانا با حداقل ضخامت 0.1 میلیمتر است که بر روی پوشش نیمه رسانای عایق کابل قرار می گیرد.
6. شیلد فلزی: شیلد فلزی یک لایه فلزی متشکل از رشته سیم های مسی هم مرکز با یک نوار مسی پیچیده شده به دور هسته، مطابق با استاندارد IEC60228 می باشد. برای مثال در کابلی با سطح مقطع 150 میلیمتر مربع که از 28 رشته با قطر 0.85 میلیمتر تشکیل شده است باید سطح مقطع شیلد فلزی را عددی معادل 16 میلیمتر مربع در نظر بگیریم.
7. نوار جدا کننده شیلد فلزی از غلاف: این لایه برای جدا کردن غلاف و شیلد فلزی از ترکیب مناسبی تشکیل شده که می تواند پلی پروپیلن، پلی استر و سایر پلاستیک ها را از یکدیگر جدا کند.
8. غلاف بیرونی: آخرین لایه کابل مطابق با استاندارد ASTM D1248 از یک روکش پلی اتیلن HDPE، مقاوم در مقابل شرایط محیطی می باشد که معمولا بر روی این روکش مشخصات کابل درج می گردد.
9. سیم نگه دارنده: سیم نگهدارنده لخت مطابق با استاندارد ASTM B498 باید از رشته های به هم تابیده فولادی گالوانیزه ساخته شود. در مناطقی که احتمال خوردگی زیاد است، می توان از هادی های فولادی با پوشش آلومینیومی استفاده کرد.

کابل های خودنگهدار از طریق ارتینگ سیم نگه دارنده در مقابل اضافه ولتاژ های ناشی از اصابت صاعقه حفاظت می شوند، به همین دلیل باید عمل ارتینگ، در فاصله کمتر از 500 متر برای سیم نگهدارنده کابل های خودنگهدار فشار متوسط انجام شود.

مراحل کابل کشی کابل خودنگهدار

برای کابل کشی کابل خودنگهدار باید مراحل زیر را با توجه به استانداردهای موجود در محل نصب انجام داده تا کار کابل کشی به سهولت انجام شود. لازم به ذکر است تمامی مراحل زیر باید توسط متخصصین مربوطه انجام شود.

نصب پایه برق

در ابتدای کابل کشی کابل خودنگهدار باید تیرهای سیمانی را نصب کنیم.

تعیین متراژ کابل

در قدم دوم باید میزان کابل مصرفی را محاسبه کنیم که این کار را می توان با اندازه گیری طول مسیر و تعداد تیر برق های موجود انجام داد.

تعیین نوع کابل

در قدم سوم باید نوع کابل، یعنی تکفاز یا سه فاز بودن را تعیین کنیم که برای تعیین آن باید به بررسی مصرف کننده و نیاز منطقه بپردازیم.

نصب با کلمپ

در قدم آخر برای اتصال کابل ها باید از کلمپ یا اتصال دهنده استفاده کرد که آن را از سر تیرهای برق دیگر به کابل موردنظر وصل می کنیم، همچنین به یاد داشته باشید که در آخر هر خط، کلمپ انتهایی بسته شود.

تاریخچه کابل خودنگهدار

کشور فرانسه برای اولین بار در سال 1955 از این مدل کابل ها برای شبکه های برق فشار ضعیف استفاده کرد و آن را جایگزین کابل هایی کرد که به وسیله هادی سیمی در شبکه ها استفاده می شد.این کابل های نو ظهور به دلیل کارائی بسیار مناسب و قیمت بسیار ارزان به سرعت و به طرز چشم گیری در تمامی دنیا مورد استقبال قرار گرفتند.