تاسیسات و برق (آموزشکده ابن حسام بیرجند)

کابل های فشار قوی با عایق (XLPE)

چکیده:

تجدید نظر در بازار ذخیره الكتریكی و رشد گسترده آگاهی، ایجاد بازار جدید جالب برای راه حل‌های مقدماتی انتقال قدرت در تكنولوژی كابل‌ها قالب‌ریزی شده‌است. در همین اثناء پیشرفت در همه زمینه‌ها، توسعه استفاده از ( XLPE ) (رد شدن از پلی اتیلن وصل شده)، سیستم‌هیا عایقی كابل‌ها را تا مرز 500 kv را فراهم كرده است. كاربرد سیستم كابل‌های امروزی اغلب نسبت به خطوط هوایی مناسب‌تر است. در حالی‌كه روش‌های صنعتی جدید قادر هستند كابل‌های زیردریایی ها را با فیبر‌های نوری هماهنگ كرده و مفصل انعطاف‌پذیری با طول‌های بیشتر از قبل ارائه بدهند.پیشرفت بیشتر سیستم های عایقی فشار قوی موقعیت خلاقانه ABB را در مورد ولتاژهای بالای DC ارائه می‌دهد.

سیستم كابل‌های با ولتاژ 220 kv  و بالاتر قسمتی ازتوان بالای زیر بنای ترانسفورماتورهای قدرت مدرن روز هستند. این همه حاوی این است،‌ اگر چه یك وظیفه مهم تأمین كننده این است، به سیستم های نمایشی با قابلیت اطمینان بالا به خاطر فشارهای الكتریكی بالا در چنین سطح ولتاژی كه كابل و لوازم جانبی كلاً هماهنگ شده‌اند، اطمینان كامل را بدهد.

 تجدید نظر در بازار ذخیره الكتریكی و رشد گسترده آگاهی، ایجاد بازار جدید جالب برای راه حل‌های مقدماتی انتقال قدرت در تكنولوژی كابل‌ها قالب‌ریزی شده‌است. در همین اثناء پیشرفت در همه زمینه‌ها، توسعه استفاده از ( XLPE ) (رد شدن از پلی اتیلن وصل شده)، سیستم‌هیا عایقی كابل‌ها را تا مرز 500 kv را فراهم كرده است. كاربرد سیستم كابل‌های امروزی اغلب نسبت به خطوط هوایی مناسب‌تر است. در حالی‌كه روش‌های صنعتی جدید قادر هستند كابل‌های زیردریایی ها را با فیبر‌های نوری هماهنگ كرده و مفصل انعطاف‌پذیری با طول‌های بیشتر از قبل ارائه بدهند.پیشرفت بیشتر سیستم های عایقی فشار قوی موقعیت خلاقانه ABB را در مورد ولتاژهای بالای DC ارائه می‌دهد.

سیستم كابل‌های با ولتاژ 220 kv  و بالاتر قسمتی ازتوان بالای زیر بنای ترانسفورماتورهای قدرت مدرن روز هستند. این همه حاوی این است،‌ اگر چه یك وظیفه مهم تأمین كننده این است، به سیستم های نمایشی با قابلیت اطمینان بالا به خاطر فشارهای الكتریكی بالا در چنین سطح ولتاژی كه كابل و لوازم جانبی كلاً هماهنگ شده‌اند، اطمینان كامل را بدهد.

رفع محدودیت – تغییر قانون‌ها

سیستم كابل‌های فشار قوی یك قسمت اساسی دارد كه در محیطی مناسب، جدید، ویژه قرار می‌گیرد؛ هنگامیكه می‌آید و جایگزین خطوط هوایی می‌شود؛ با كابل‌های زیر زمینی. هزینه سیستم كابل‌های فشار قوی در طول دهه اخیر كاهش یافته و احتمالاً بیشتر هم پایین می‌آید. در همین زمان عملكرد كابل XLPE شدیداً افزایش پیدا كرده است. پیام جدید وجود دارد كه سیستم كابل‌های XLPE قادر است با خطوط هوایی، به طور تكنیكی، محیطی و به صورت اقتصادی رقابت كند. این یك اصل ویژه است در رنج ولتاژ 12 الی 170 كیلو ولت.

این ویژگی كابل‌های XLPE را از طرح انتقال خطوط هوایی در یك منظر جدید متمایز كرده‌است. در جاهایی كه پاسخ كابل‌ها اغلب چایگزین گیرایی داشته باشد.

 *عایق فشار قوی – عملكرد و پیشرفت

روند برقرار شده خوب به سمت یك عایق ضخیم كوچكتر ادامه خواهد داشت نتایج یك كابل باریك‌تر با امتیازات بیشتر، طول خطی طولانی‌تر در اطراف آن، نصب راحت‌تر، مفصل كوچكتر، انقباض و انبساط حرارتی، كاهش مواد عایقی به كاررفته. تجارب اموخته شده در طو ل توسعه كابل‌EHV_XLPE (extra high voltage XLPE)، توسعه یافتن مواد و فرایندها و خدمات فوق‌العاده XLPE، توانسته است ضخامت این كابل‌ها را تا 12-15 میلیمتر برای خطوط 132 kv كاهش دهد.

*كابل‌های زیرزمینی با خطوط هوایی متمایزند

البته، امنیت، زیست محیطی، قابلیت اطمینان وپارامترهای اقتصادی عملیاتی سیستم‌كابل‌های XLPE را از خطوط هوایی متمایز می‌سازد. برای سیستم كابل XLPE مدرن، نسبت هزینه كاهش یافته و فواید زیست‌محیطی و قابلیت اطمینان اغلب از مسایل روشن و مهم هستند. به خاطر گذشتن بزرگشان  از مناطق تكه‌تكه، كابل‌ها معمولاً كمتر نشان داده می‌شوند. در مقایسه با خطوط هوایی MVA تلفات را از دست می‌دهند. چكیده‌ای از فواید سیستم كابل XLPE در جدول زیر داده شده است.

میزان خطوط هوایی بعضی اوقات محدو می‌شود به وسیله زمستانی بالا كه شامل تعدادی زیادی وسایل گرمایی الكتریكی است. ددر طول روزهای گرم تابستان خطوط هوایی 50% الكتریسیته كمتری نسبت به زمستان حمل می‌كنند. این گیرایی كمتر مجبور است در آینده حل شود. در مناطقی كه محدودیت‌های هوایی وجود داردبرای مثال فواید كابل‌XLPE زیر زمینی آن‌ها را یك جذب كننده خالص می‌سازد.خطوط زیرزمینی انتقال تقریباً ظرفیت بالا وبهتری برای دوره‌های زمانی كوتاه‌تر از 90دقیقه را  به خاطر مقدار زیاد حرارت بالای اطراف خاك دارد.

*قابلیت سیستم كابل 400-500 kv

IEC تاكید می‌كند كه قابلیت اطمینان و هماهنگی مهم كابل‌ها و لوازم جانبی با توصیف عملكرد كلی سیستم، مقاومت كابل، اتصالات و ترمینال‌ها ثابت شده است. برنامه آزمون فراگیری شامل یك جفت آزمون صلاحیت در جزئیات IEC 62067 توضیح داده شده است.

ABB به عنوان تأمین كننده سیستم كابل‌های 400 kv   در سال 1995 واجد شرایط شده است.

*كیفیت مواد و تولید

تنها تأمین كننده‌های تأئید شده رسانیدن(تحویل داده) مواد لازم را بنا نهاده‌اند. همه تولیدات ABB برای كابل‌های فشارقوی و لوازم جانبی توسط ISO 9001 و ISO 14001 تأئید شده است.

هسته كابل‌های XLPE از یك مواد صنعتی خشك تولید شده‌است. سیستم عایقی كابل شامل لایه هدایت كننده در یك پروسه فشرده شده‌است. و برای عایق‌ها و مواد هدایت‌كننده در یك محل تمیز در  سه مرحله فشرده شده‌است.

*طراحی كابل

كابل مسی هدایت كننده كه یك منطقه 2500میلی‌متر مربع دارد كه به پنج جزء برای كاهش اثر پوستی تقسیم بندی شده‌است. ABB از هادی‌های برش زده استفاده می‌كند. كه ساخته‌ شده‌اند از عایق‌های مفتولی برای عبور با هم از 1000میلیمتر مربع پوشش براق متشكل از سیم‌های مسی درون یك بستر كاغذی كشی برای كاهش تأثیر مكانیكی و حرارتی انتقال داده شده عایق. تعداد سیم‌ها و مجموع عبوری به نایز مداری شبكه بستگی دارد. سفتی در طول سیم با هوای میانی درون پوسته سیم با پوردهای فشرده به پایان می رسد.

محافظ خارجی در مقابل تأثیر مكانیكی و پوسیدگی بوسیله یك پوشش محكم، فشرده و محدود ساخته شده است از HDPE(پلی اتیلن با دانسیته بالا). یك رشته فلزی درون قسمت داخلی غلاف به صورت افشان درون كابل نگه داشته‌شده‌است.

نتایج وزن پایین و لاغر كابل چندین استفاده دارد: طول بزرگتری از كابل می‌تواند روی قرقره‌ها پیچیده شود، از جریان‌های گردابی بالا كه درون غلاف كابل افت می‌كنند جلوگیری می‌شودو همچنین ظرفیت جریان عبوری بهینه سازی می‌شود.

*امكان قدرت هوایی

-         یك لایه هدایت كننده فشرده برای اندازه‌گیری غلاف خارجی

-         یك لایه عقبی سرخ رنگ فشرده برای سلامتی فوق‌العاده در اتفاقات محیطی

امكان دیگر كابل‌های طراحی شده پیشنهاد دارد كه حل كند درجه حرارت كنترل شده را با كابل‌های نوری. فیبرها محصور هستند درون یك تیوپ استیلف تقریباً با همان سایز به عنوان سیم پوششی كه منسجم شده درون پوشش كابل. درجه حرارت كنترل شده در این روش امكان بهینه سازی بارها را فراهم می‌سازد.

*قسمت سیستم كابل‌های 220-500 kv

در كابل‌های ولتاژ متوسط معمول است كه در مورد دور یقطعات فكر كنیم. حتی اگر این تأمین كننده‌های متفاوت بیایند، آن‌ها می‌توانند به یكدیگر ملحق شوند. و به عنوان یك سیستم كامل كار خواهند كرد. و این علت محدودیت دادن برای خیابان‌های الكتریكی در ساختمان تجهیزات در       IEC 60502  است.

كابل‌های HV و همچنین EHV و لوازم فرعی به عنوان سیستم طراحی می‌شوند. نه وجود ساختمان تجهیزات كابل‌ها و نه سطح ولتاژ ، فقط تست تجهیزات در IEC 60840 وIEC 62067 .

*طراحی كابل 400 kv XLPE

در سال 1996 ،ABB یك سفارش از خدمات عمومی برای تامین و نصب یك سیستم كابلXLPE 400 كیلو ولتی رد یك تونل زیرزمینی طولانی به طول 6.3 كیلومتر در مركز برلین دریافت كرد.

تونل مطرح شده در 25 تا 35 متری زمین واقع شده‌است و یك قطر سه متری دارد.

سیستم كابل با هادی‌های مسی قطعه‌قطعه شده 1600 میلیمتر مربعی و یك خازن انتقالی 1100MVA دارد؛ و بخشی از یك خط انتقال ضربدری میان شبكه فشارقوی شرق و غرب شكل گرفته است. كابل به صورت سه فاز منسجم به صورت قائم نصب شده است. یكی بالای دیگری با طراحی خاص . 7.2 متر دور از هم و با یك مدار كوچك در وسط هر فاصله مسیر كابل تقسیم شده به 9 قسمت كه تقریباً 730 متر طولانی‌تر است. انتهای GIS روی دو پست فرعی و اتصال ABB جدید نصب شده و برای اتصال كابل‌های طولانی مورد استفاده قرار گرفته است. كابل نصب شده تشكیل شده از سه قطعه اصلی با سه قطعه كوچكتر میان هر قطعه اصلی. مدار كابل در دساكبر سال 1998 به درون خدمات عمومی رفت.

*پروژه‌های كابل‌های زیر آبی جدید

در سال 1998 پروژه كانال جزایر الكترونیكی را تحویل داد كه توان تولید از فرانسه به جرسی را تقویت می‌كند كه برای اولین بار جرسی را به شبكه میانی اروپا متصل كرد. بخش زیردریایی این پروژه در ژول 2000 تكمیل شد.

اجزاء اصللی تحویل داده شده برای این پروژه عبارتند از:

-         كابل‌های زیردریایی میان فرانسه و جرسی و میان جرسی و گیونرسی(تقریباً به طول 70 كیلومتر)

-         پست‌های فرعی GIS

-         ترانسفورماتورهای جدید و راكتورها

دوتا از كابل‌های زیر آبی از همان شیوه طراحی شده‌اند. به عبارت دیگر سه هسته جدا شده از پوشش با عایق XLPE می‌باشد ك ههر كدام یك فیبر نوری با 24 فیبر مجتمع در آن برای ارتباط سیستم و قطع داخلی را شامل می‌شود. كالب‌ها سیم‌های لاكی دوبل دارند.( به عبارت دیگر یك لایه داخلی از لاك كش نشان و یك لایه خارجی كه لاك سنگی نامیده می‌شود)برای حفاظت آزاد از آسیب‌هایی كه می‌تواند سبب جریان جزر و مدی شود.

كابل یك قطر تقریباً 250 میلیمتری و وزنی در حدود 58 كیلوگرم بر متر را در هوا دارد. همچنین هر دو كابل‌ها بوسیله كارخانه در طول كاملشان تحویل داده می‌شوند.

سیستم‌های كنترلی جدا از هم در عملیات كامپیوتری اتصال كابل‌ها نصب شده‌اند. كه در سال 2003 كامل شده‌است.

*برق فشار قوی DC  (HVDC)

برق DC فشار قوی كه از سال 1997 به جریان انداخته شد. نوآوری دیگر ABB در زیر زمین است. كه تكنولوژی كابل‌های فشار قوی پیشرفته را متحد كرد. كابل‌ها جریان مستقیم فشار قوی را برای انتقال قدرت حجیم د رفواصل طولانی و عنمدتاً زیر آب بكار برده می‌شوند.

تكنولوژی كابل‌های قدیمی بر پایه سیستم عایقی كاغذ آغشته به روغن چسپنده سبك بنا نهاده شده است. چرا كه این كابل‌ها فواید تكنیكی زیادی دارند. ساخت پروسه آهسته و تولید آخر از نظر مكانیكی حساس است.  صنعت نیز زمان زیادی خود به دنبال یك كابل HVDC فشاری از نوع مورد استفاده در سیستم AC می‌باشد.