کابل های قدرت.

Præsentationer af emnet: "کابل های قدرت."— Præsentationens transcript:

1 کابل های قدرت

2 مقدمه : برق رساني به نقاط مختلف از سيمها و كابلها استفاده مي شود كه در ساختمان آنها فلزات هادي جهت حمل جريان برق به نقاط مورد نظر و عايقهاي مناسب به منظور جلوگيري از نشت جريان به نقاط ديگر به كار گرفته مي شود . يك هادي با روكش عايق ، سيم روكش دار يا سيم عايق دار ناميده مي شود و در صورتي كه چند هادي عايق بندي شده در داخل يك غلاف مشترك قرار گيرند ، اين مجموعه كابل ناميده مي شود . كابلها نقش مهمي را در صنايع امروزي بازي مي كنند به صورتي كه در واقع مانند رگهاي حياتي هستند كه در بدن انسان وجود دارند و در صورت عدم وجود آنها سيستمهاي صنعتي قادر به ادامه فعاليت خود نخواهند بود. كابلها با اتكا به ساختماني كه دارند و مقاومت آنها در برابر انواع آسيبهاي محيطي مي توانند با عبور از داخل ديوار،زمين،هوا وحتي زير آبها ، انرژي الكتريكي را به مكانهاي مصرف مورد نظر طراحان سيستم هاي الكتريكي منتقل كنند . كابل و كابل كشي به دليل اهميت بالاي آن به يكي از شاخه هاي اصلي رشته برق تبديل شده و آگاهي مهندسان برق در اين زمينه را طلب مي كند . كابلها به دليل برخوردار بودن ، عايق الكتريكي و غلاف هاي استحكام بخش ، قابليت اطمينان سيستم را بالا مي برند و سيستم قدرتي را كه در آن از كابل استفاده شده است ، نويد يك سيستم مطمئن را مي دهد . و در كل ، كابلها ، خواص و قابليت ها و مشخصات فني منحصر به فردي دارند ؛ در اين پروژه در ابتدا كلياتي در مورد كابلها ، خصوصيات كابلها و مشخصات جزيي هر يك بيان شده

3 انواع هادی های خطوط انتقال
AAC AAAC ACAR ACSR AACSR ACSS ACSR/GA ACSR/GW

4 معرفي هادي‌هاي تمام آلومينيومي شامل سيم‌هايي از آلومينيوم 1350 مي‌باشند كه بصورت يك يا چند لايه به‌دور يك سيم مركزي با سطح مقطع گرد بافته‌شده‌اند. هر لايه نسبت به لاية قبلي خود داراي تعداد 6 رشته بيشتر مي‌باشد.قابليت انعطاف‌پذيري بالاي اين هادي‌ها سبب شده تا تعداد لايه‌ها دريك سطح مقطع خاص افزايش يابد. هادي‌هاي AAC مطابق با الزامات استاندارد ASTM B230 و ASTM B231 توليد مي‌گردند. اين هادي‌ها عموماً با تعداد رشته‌هاي 61,37,19,7 و 91 طراحي مي‌گردند. كلاس AA براي هادي‌هاي بدون روكش مورد استفاده در خطوط هوايي كاربرد دارد. جهت لاية خارجي در اين هادي‌ها راستگرد بوده و معمولاً در هر لايه عكس لاية ديگر مي‌باشد. ويژگي‌ها و فوايد وزن كم در اين محصول يعني هزينه كمتر طول واحد هادي،جابجايي آسان‌تر در نصب، كاهش اتصالات پيچيده، اين هادي‌ها را از نظر اقتصادي مقرون به‌صرفه نموده‌است. هادي‌هاي تمام آلومينيومي مقاومت به خوردگي بالايي را بصورت ذاتي دارا بوده كه اين ويژگي بدليل ساختار متجانس و يك جنس اين هادي‌ها مي‌باشد. كاربردها هادي‌هاي تمام آلومينيومي 1350 در شرايطي كه استحكام بالا يا تحمل حرارتي بالاتر در مقايسه با هادي‌هاي ACSS و ACSR‌ و يا ساير انواع هادي‌ها، جزئي از پارامتر‌هاي طراحي نباشند در خطوط هوايي مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

5 معرفي هادي‌هاي تمام آلومينيوم آلياژي شامل سيم‌هايي از آلومينيوم آلياژي يا 6101 مي‌باشند كه بصورت يك يا چند لايه به‌دور يك سيم مركزي با سطح مقطع گرد بافته‌شده‌اند. هر لايه نسبت به لاية قبلي خود داراي تعداد 6 رشته بيشتر مي‌باشد. اين هادي ‌ها داراي خواص مكانيكي خوبي بوده و بعنوان هادي‌هاي با استحكام بالا شناخته مي‌شوند. هادي‌هاي AAAC مطابق با الزامات استاندارد ASTM B399 ، DIN ، NFC و BS توليد مي‌گردند. ويژگي‌ها و فوايد هادي‌هاي آلومينيومي تمام آلياژي داراي مزاياي زير در مقايسه با هادي‌هاي ACSR و يا AAC مي‌باشند: · اتلاف انرژي كمتر نسبت به هادي‌هاي ACSR با يك لايه آلومينيوم (مورد مصرف در خطوط توزيع و فوق توزيع) · افزايش شدت جريان تا ميزان 20% · يراق آلات ساده تر · مقاومت به خوردگي بسيار عالي در محيط‌هاي اكتيو براي خوردگي گالوانيك استحكام و شكم (Sag ) · مقاومت عالي نسبت به سايش در مقايسه با سيم‌هاي آلومينيومي 1350 مورد استفاده در هادي‌هاي AAC و ACSR · استحكام كششي معادل يا بالاتر · وزن معادل يا كمتر · هدايت الكتريكي معادل يا بالاتر · تداخل امواج راديويي كمتر به دليل دارا بودن كيفيت سطحي بهتر · مقاومت به خستگي بيشتر (به ميزان 80%) · مقاومت خزشي بهتر

6 كاربردها هادي‌هاي AAAC به طور گسترده اي در خطوط هوايي توزيع و انتقال در مناطق مجاور به دريا و يا مناطقي كه امكان بروز مشكلات خوردگي براي مغزي فولادي در هادي‌هاي ACSR وجود دارد كاربرد دارند. همچنين با دارا بودن نسبت هاي استحكام مكانيكي به وزن و هدايت به وزن بيشتر نسبت به هادي هاي ACSR جايگزين مناسبي براي اينگونه محصولات در خطوط انتقال و توزيع مي باشند. ضمناً اين هادي‌ها بعنوان جايگزين هادي‌هاي ACSR تك لايه اي به منظور كاهش اتلاف انرژي درخطوط هوايي توزيع و انتقال كاربرد دارند ، اين هادي‌ها سبب مي‌شوند تا اثر القايي مغزي فولادي موجود در هادي‌هاي ACSR حذف گشته و بنابراين بازده عملياتي خطوط افزايش يابد.

7 معرفي هادي‌هاي ACAR‌ تركيبي از سيم‌هاي آلومينيومي 1350 و سيم‌هاي آلومينيوم آلياژي يا 6101 مي‌باشند. در اين هادي‌ها سيم‌هاي آلومينيومي 1350-H19 بصورت يك يا چند لايه به‌دور مغزي آلومينيوم آلياژي با سطح مقطع گرد بافته‌شده‌اند. مغزي مي‌تواند شامل يك يا تعداد بيشتري سيم آلومينيوم آلياژي باشد. هادي‌هاي ACAR مطابق با الزامات استاندارد ASTM B398 ، , ASTM B230 ASTM B524 توليد مي‌گردند. ويژگي‌ها و فوايد هادي‌هاي ACAR داراي تعادلي عالي بين خصوصيات مكانيكي و الكتريكي مي‌باشند. در اين هادي‌ها براحتي مي‌توان با جابجايي سيم‌هاي آلومينيومي و آلومينيوم آلياژي با يكديگر خواص مكانيكي و الكتريكي بهينه را در طراحي هادي بدست آورد. كاربردها هادي‌هاي ACAR در جاهايي كه قابليت حمل جريان بالا، استحكام متوسط و وزن واحد طول كم، از معيارهاي اصلي در طراحي بوده، داراي كاربرد مي‌باشد.

8 معرفي هادي‌هاي آلومينيومي تقويت شده با فولاد تركيبي از سيم‌هاي آلومينيومي 1350-H19 مي‌باشند كه بصورت يك يا چند لايه به‌دور مغزي فولادي در مركز با سطح مقطع گرد بافته‌شده‌اند. مغزي فولادي مي‌تواند شامل يك يا چند رشته ( 37,19 و 7 رشته) باشد. هادي‌هاي ACSR مطابق با الزامات استاندارد ASTM B230 , ASTM B341, ASTM B232 ، ASTM B498و ASTM B500 توليد مي‌گردند. مي‌توان تركيبات زيادي از تعداد لايه‌ها و سيم‌هاي آلومينيوم و فولاد را طراحي نمود. سايز‌ها و تعداد لايه‌هاي مربوط به هادي‌هاي مرسوم مورد استفاده در خطوط هوايي در جداول مشخصات فني ارائه شده‌است. به‌منظور محافظت مغزي فولادي در برابر خوردگي از پوشش‌دهي گالوانيزه و يا آلومينايز استفاده مي‌گردد. پوشش گالوانيزة كلاس A در محيط‌هاي معمولي كاربرد دارد. چنانچه لازم باشد تا هادي‌هاي ACSR در محيط‌هايي با خوردگي بالا مورد استفاده قرار گيرند از سيم‌هاي گالوانيزة كلاسB و يا C و يا فولاد با پوشش آلومينيوم استفاده مي‌شود. معمولاً مغزي فولادي با استحكام بالا همراه با پوشش گالوانيزة كلاس A براي اين هادي‌ها مناسب مي‌باشد. ويژگي‌ها و فوايد هادي‌هاي ACSR معمولاً بعنوان هادي‌هايي با قابليت اطمينان و نسبت استحكام به وزن مناسب با حفظ صرفة اقتصادي شناخته مي‌شوند. هادي‌هاي ACSR تركيبي از وزن سبك و هدايت الكتريكي خوب آلومينيوم و استحكام كششي بالاي فولاد مي‌باشند. در طراحي خطوط به كمك اين هادي‌ها مي‌توان كشش‌هاي بالاتر، فاصله اسپن‌هاي كوتاهتر و sag كمتري را در مقايسه با ساير هادي‌ها بدست آورد.لايه‌هاي فولادي اين هادي‌ها را از نظر مكانيكي تقويت مي‌نمايند. هادي‌هاي ACSR/GA عمدتاً بصورت 6/1, 7/1, 12/7, 36/1, 24/7, 26/7, 30/7, 30/19, 54/7, 54/19 طراحي مي‌گردند. كاربردها هادي‌هاي آلومينيومي تقويت شده با فولاد (ACSR ) بصورت گسترده‌اي در خطوط توزيع و انتقال به‌كار گرفته مي‌شوند.

9 معرفي ويژگي‌ها و فوايد كاربردها
هادي‌هاي آلومينيومي تقويت شده با فولاد AW تركيبي از سيم‌هاي آلومينيومي 1350-H19 مي‌باشند كه بصورت يك يا چند لايه به‌دور مغزي فولادي با روكش AW در مركز با سطح مقطع گرد بافته‌شده‌اند. مغزي فولادي با پوشش آلومينيومي (AW ) مي‌تواند شامل يك يا چند رشته ( 37,19 و 7 رشته) باشد. هادي‌هاي ACSR مطابق با الزامات استاندارد ASTM B549 , ASTM B502, ASTM B230 توليد مي‌گردند. مي‌توان تركيبات زيادي از تعداد لايه‌ها و سيم‌هاي آلومينيوم و فولاد را طراحي نمود. سايز‌ها و تعداد لايه‌هاي مربوط به هادي‌هاي مرسوم مورد استفاده در خطوط هوايي در جداول مشخصات فني ارائه شده‌است. ويژگي‌ها و فوايد مغزي فولادي كه شامل لاية نازكي از پوشش آلومينيوم (تقريباً 10% شعاع اسمي سيم) اطراف سيم فولادي مي‌باشد، هادي‌هايACSR/AW را ايجاد مي‌نمايدكه تركيبي از وزن سبك و هدايت الكتريكي خوب آلومينيوم و استحكام كششي بالاي فولاد مي‌باشند. هادي‌هاي ACSR/AW عمدتاً بصورت 6/1, 7/1, 12/7, 36/1, 24/7, 26/7, 30/7, 30/19, 54/7, 54/19 طراحي مي‌گردند. كاربردها هادي‌هاي آلومينيومي تقويت شده با فولاد با پوشش آلومينيومACSR/AW در خطوط توزيع و انتقال و در مناطقي كه به مقاومت به خوردگي و درجه حرارت بالا نياز است مورد استفاده قرار مي‌گيرند. اين هادي‌ها اغلب در مناطقي كه آلودگي هوا وجود دارد و در امتداد ساحل و يا مناطق صنعتي بكار برده مي‌شوند.

10 معرفي ويژگي‌ها و فوايد كاربردها
هادي‌هاي آلومينيوم آلياژي تقويت شده با فولاد تركيبي از سيم‌هاي آلومينيوم آلياژي مي‌باشند كه بصورت يك يا چند لايه به‌دور مغزي فولادي در مركز با سطح مقطع گرد بافته‌شده‌اند. اين هادي‌ها با تمام انواع مغزي‌هاي فولادي كه در هادي‌هاي ACSR مورد استفاده قرار مي‌گيرند (فولاد گالوانيزة كلاسA,B,C و سيم فولادي AW ) طراحي مي‌گردند. هادي‌هاي AACSR مطابق با الزامات استاندارد ASTM B302 , ASTM B502, ASTM B498 و ASTM B711 توليد مي‌گردند. ويژگي‌ها و فوايد در هادي‌هاي AACSR‌ استحكام كششي بالاي سيم‌هاي آلياژي 6201 با استحكام بالاي سيم‌هاي فولادي تركيب شده و هادي‌اي با استحكام فوق‌العاده بالا بهمراه هدايت الكتريكي خوب را ايجاد نموده است. كاربردها هادي‌هاي آلومينيوم آلياژي تقويت شده با فولاد در خطوط توزيع و انتقال و در مناطقي كه فاصلة بلند اسپن‌ها غير قابل تغيير بوده به منظور حداقل نگه داشتن Sag استفاده مي‌شوند.

11 اگر چه اين محصول مشابه هادي‌هاي ACSR بوده، اما مزاياي متمايزي براي برخي از كاربرد‌هاي خطوط انتقال دارا مي‌باشد: · دماي كاري پيوسته بالاتر نسبت به ACSR · حمل جريان بيشتر ( تا دو برابر) نسبت به ACSR · مقاومت به خستگي بالا به دليل تحمل نيروي مكانيكي بسيار كم توسط سيم‌هاي آلومينيومي آنيل شده (نرم شده). · مناسب جهت نصب با حداكثر كشش مجاز مطابق استاندارد. · داراي حداقل هدايت الكتريكي 63% IACS (هدايت الكتريكي آلومينيوم خالص EC 1350-H19 برابر با % IACS مي‌باشد). · كاهش ارتفاع دكل‌ها به دليل كاهش شكم Sag · عدم وجود فاكتور خزش Creepدراز مدت در مقايسه با هادي‌هاي ACSR .

12 كاربردها ويژگي‌ها و فوايد
از كابل‌هاي OPGW در بالاترين نقطة دكل‌هاي خطوط انتقال استفاده مي‌شود. كاربردها این کابل در خطوط انتقال به دو منظور استفاده می گردد: کاربرد اول: محافظت از خطوط فاز حاوی جریان الکتریکی(هادی های انتقال هوایی) در برابر جریان های اتصال کوتاه و جریان های آنی رعد و برق و ارت نمودن این حریان ها و انتقال آنها به زمین از طریق دکل های انتقال کاربرد دوم: انتقال داده های صوتی و تصویری با به کارگیری فیبر های نوری ويژگي‌ها و فوايد انتقال فیبرهای نوری از طریق دکل های انتقال هوایی دارای فوايد بسياري نسبت به كابل‌هاي فيبرنوري منتقل شده از طریق زمین می باشد به عنوان مثال می توان به هزينه بسیار کمتر نصب هوایی هر كيلومتر از اين كابل‌ها نسبت به كابل‌هاي زمينی،كاهش آسيب‌هاي وارد شده به کابل ناشي از گودبرداري‌ها، گسترش مسير‌ها، جايگزيني سيستم‌هاي فاضلاب زيرزميني و ... اشاره نمود. همچنین با توجه به دو منظوره بودن کابل OPGW می توان علاوه بر محافظت از خطوط فاز حاوی جریان الکتریکی در برابر اتصال های کوتاه و جریان های ساعقه، از قابلیت فیبر های نوری نیز در انتقال داده های صوتی و تصویری بهره جست و در مکان هایی که انتقال فیبر های نوری از طریق کابل های زمینی دارای هزینه زیادی می باشد (مثل مناطق کوهستانی و ...) هزینه این امر را کاهش داد.

13 معرفي با توجه به روند رو به رشد استفاده از خطوط هوايي عايق شده در شبكه‌هاي توزيع، شركت آلومتك اقدام به توليد هادي‌هاي هوايي با ‌روكش‌ XLPE و PVC و يا تركيبي از آنها نموده است. هادي‌هاي مورد استفاده در شبكه‌هاي توزيع‌ عموما از نوع آلومينيوم با مغزي فولادي (ACSR ) و آلومينيوم آلياژي (AAAC ) و تمام آلومينيومي (AAC ) مي‌باشد. هادي‌هاي آلياژي به دليل داشتن ويژگي هاي منحصر به فردي همچون ظرفيت حمل جريان بالاتر، وزن سبكتر، نسبت هاي استحكام به وزن و هدايت الكتريكي به وزن بيشتر نسبت به هادي هاي ACSR ، مقاومت به خوردگي عالي، كيفيت سطحي بسيار بالاتر با سختي بسيار بالا و ... به ‌طور گسترده‌اي در خطوط توزيع و انتقال مورد استفاده قرار مي‌گيرند. هادي‌هاي روكش دار هوايي معمولا به صورت تك روكش (Covered Conductor ) يا دو روكش Covered Conductor Tree) ) توليد و مورد استفاده قرار مي گيرند كه در اين خصوص هادي هاي دو روكشه هوايي، بيشتر در مناطقي كه در آنها احتمال برخورد با درختان و شاخه زني وجود دارد مورد استفاده قرار مي گيرند. هادي‌هاي روكش‌دار مطابق با استانداردهاي SFS 5791 ، BS-EN وEN توليد مي‌گردند. ويژگي‌هاي روكش روكش مورد استفاده در هادي‌هاي هوايي روكش دار تك لايه از جنس پلي‌اتيلن كراس‌لينك (XLPE ) به رنگ مشكي بوده كه در مقابل اشعة ماوراء بنفش خورشيدي (UV ) از مقاومت لازم برخوردار است. بنا به درخواست مشتري مي توان اين هادي ها را با روكش هايي همچون PVC ، PE و XLPE و يا تركيبي از آنها در هادي هاي دو روكشه توليد و عرضه نمود.

14 مزايا مزاياي استفاده از هادي‌هاي هوايي روكش‌دار در مقايسه با هادي‌هاي هوايي بدون روكش عبارتند از: · قابليت استفاده در معابر تنگ و باريك · كاهش قطعي‌هاي كوتاه مدت و بلند مدت انرژي الكتريكي · حفظ محيط زيست از طريق كاهش شاخه‌زني درختان و جلوگيري از مرگ پرندگان · كاهش احتمال آتش‌سوزي در جنگل‌ها و مراتع · كاهش حريم · حفظ ايمني افراد · ممانعت از برق دزدي و سرقت سيم · كاهش هزينه‌هاي نگهداري خطوط · كاهش طول كراس آرم‌ها و نيروهاي گشتاوري آن · كاهش جريان تلف شده كاربردها : خطوط توزيع و فوق توزيع هوايي ( هادي هاي روكش دار يك يا دو لايه از نوع ACSR و AAC و AAAC ) نول و نگهدارنده مشترك در كابل هاي خودنگهدار 5 سيمه استاندارد ( هادي هاي تمام آلياژي روكش دار شده در اين بخش مورد استفاده قرار مي گيرند)

15 معرفي شيلدواير‌ها يا سيم‌هاي گارد در خطوط انتقال هوايي استفاده مي‌شوند.شيلدواير از نظر ظاهري مشابه مغزی هادي‌هاي ACSR بوده و ساختاري شامل 7، 19، 37 رشته سيم‌ فولادي گالوانيزه از كلاس‌هاي A, B و‍C و يا سيم فولادي AW را دارا مي‌باشد كه حول يكي از سيم‌ها بصورت هم مركز بافته شده‌اند. در شيلدواير‌ها جهت پيچيده شدن سيم‌ها در لايه خارجي چپگرد مي‌باشد. شيلدواير‌ها مطابق با الزامات استاندارد ASTM B498, ASTM B415, ASTM B416 توليد مي‌گردند. كاربرد شيلدواير به منظور به حداقل رساندن احتمال برخورد صاعقه به هادي‌هاي فاز حامل جريان الكتريكي و جريان‌هاي اتصال كوتاه از بالاترين نقطه‌دكل به زمين متصل مي‌گردد. در خطوط با ولتاژ بالا (HV) مي‌توان از دو شيلد‌واير استفاده نمود. در خطوط انتقال مي‌توان از کابل OPGW استفاده نمود تا علاوه بر برقراري ارتباط ، نقش شيلدواير را نيز ايفا نمايد.

16 انواع کابل و کاربرد آن از نظر ساختمان داخلی
کابل پروتودور : کاربرد این نوع کابل در انتقال و توزیع انرژی برق کارخانجات و شبکه های تا یک کیلو ولت می باشد. کابل باعایق کاغذی : کاربرد آن در ساختمان ها و شبکه ها و ... می باشد. کابل با عایق پلاستیکی : کاربرد آن در کشش ها بوده و دیگر تولید و استفاده نمی شود. کابل با غلاف سربی (کابل کاغذی با غلاف سربی) : کاربرد آن در پمپ بنزین ها و مناطق ذخیره نفت و تصفیه خانه ها می باشد. کابل با روپوش آلومینیوم : کاربرد آن در انتقال انرژی در زمین می باشد. کابل دریایی : همان طور که از اسمش پیداست برای انتقال انرژی برق تا 10 کیلو ولت از رودخانه ها و دریاها اغلب از این کابل که نوعی پروتودور می باشد استفاده می شود.

17 تعویض هادی های خط با هادی های ظرفیت بالا، یكی از بهترین راهكارهای افزایش ظرفیت خطوط انتقال است كه از نظر فنی و اقتصادی، در اغلب موارد، قابل توجیه است. در این روش، با استفاده از سازه ها و دكل های موجود، هادی ها معمول خط (ACSR ) با هادی های ظرفیت بالا(ACCR)، جایگزین می شوند. این نوع هادی ها قادر به افزایش ظرفیت خط تا سه برابر هادی های معمولی می باشند. طرح این هادی ها اولین تغییر عمده در خطوط انتقال هوایی نسبت به هادی های ACSR است كه در ابتدای قرن بیستم معرفی شده بودند. همچنین، این هادی جدید قادر به حل معضلات مربوط به گریز از محدوده های حرارتی در خطوط انتقال واقع شده در مناطق گرمسیر است. ساختار فنی هادی های ظرفیت بالا هادی های ظرفیت بالا (ACCR) تشكیل شده اند از سیم های آلومینیومی تقویت شده كه توسط سیم های آلیاژی زیركونیوم- آلومینیوم، احاطه شده اند. كه در ساختمان سیم های آلومینیومی تقویت شده مركزی، بكار رفته است. چنین تركیبی باعث می شود تا استحكام مكانیكی سیم های تقویت شده هشت برابر سیم های آلومینیومی معمولی باشد. همچنین، وزن این تركیب كمتر از نصف وزن فولاد معادل است، رسانایی آن بیشتر است و ضریب انبساط طولی آن كمتر از نصف ضریب انبساط طولی فولاد می باشد. رسانایی سیم های بیرونی این نوع هادی كه از آلیاژ زیركونیم- آلومینیوم تشكیل شده اند، تنها 5/1% از آلومینیوم خالص كمتر است اما در عوض مقاومت حرارتی بالایی دارند. یكی از ویژگی های آلیاژ زیركونیم- آلومینیوم عملكرد آن ها در دمای بالا است بطوریكه این تركیب می تواند بطور دائم در دمای 210 درجه سانتی گراد عمل كند. این در حالی است كه دمای مجاز هادی های آلومینیومی در حدود 100 درجه سانتی گراد است.