ما هو الفرق بين كابلات الجهد العالي والمنخفض؟

في أنظمة نقل وتوزيع الطاقة، الكابلات هي الحلقة الحاسمة التي تربط مصادر الطاقة ومعدات المستخدم النهائي.يتم تصنيف الكابلات بشكل عام على أنها:كابلات الجهد المنخفضوالكابلات عالية الجهد. فهم الاختلافات الأساسية بين هذين النوعين أمر ضروري لضمان سلامة وموثوقية واقتصادية لنظام الطاقة.

تعريف مستوى الجهد

الاختلاف الأساسي بين كابلات الجهد العالي والمنخفض يكمن في مستويات الجهد المطبقة.مستوى الجهد هو العامل الأساسي الذي يحدد تعقيد هيكل العزل في الكابل.

يتم استخدام كابلات الجهد المنخفض بشكل عام في أنظمة الكهرباء من 1kV وأقل من ذلك. على سبيل المثال ، يتم استخدام كابلات الجهد العددي 0.6/1kV الشائعة على نطاق واسع في توزيع الطاقة في المباني ،إمدادات الطاقة للمعدات الصناعية، وشبكات الكهرباء الحضرية منخفضة الجهد. هذه الكابلات مسؤولة عن نقل الطاقة الكهربائية من صندوق التوزيع إلى معدات المستهلك النهائي.

على النقيض من ذلك ، تستخدم كابلات الجهد العالي في سيناريوهات النقل ذات الجهد العالي.خطوط الدخول والخروج للمحطات الفرعية الكبيرة، ونقل الطاقة لمسافات طويلة. 110kV تقع ضمن فئة الجهد العالي، مصممة لتحقيق نقل الطاقة عالية السعة، مع انخفاض الخسائر.

الاختلافات في الهيكل والمواد

بسبب مستويات الجهد المختلفة بشكل كبير التي تحملها ، تظهر كابلات الجهد العالي والمنخفض اختلافات كبيرة في تصميم الهيكل الداخلي واختيار المواد.

1تصميم الموصلات والعزل

نأخذ كابل عازل للنار منخفض الجهد على سبيل المثالسلك التيار الكهربائي منخفض الجهد من نوع LV 0.6/1kV CU/XLPE/STA/PVC Class Cيستخدم هذا الكابل الموصلات النحاسية (CU) والبولي إيثيلين المتقاطعة (XLPE) كمادة عازلة، مع فولتاج اسمي من 0.6/1kV.الوظيفة الرئيسية للطبقة العازلة هي منع حلقات قصيرة من مرحلة إلى مرحلة وتسرب الأرض؛ الهيكل بسيط نسبياً، وسمك العزل رقيق.

الكابلات عالية الجهد مختلفة تماماً²كابل التوتر العالي 110kV كهربائي واحد النواة النحاس مقاوم للمياه الطاقة على سبيل المثال ، على الرغم من أنها تستخدم أيضًا الموصلات النحاسية وعزل البولي إيثيلين المتقاطع (XLPE)سمك طبقة العزل للكابل عالي الجهد 110kV أكبر بكثير من الكابل منخفض الجهدوالأهم من ذلك، كابلات الجهد العالي عادة ما يكون لها طبقات الحماية الموصلات وطبقات الحماية العازلة داخل وخارج طبقة العزل.هذه الطبقات الحماية مصنوعة من مواد شبه موصلة لتوحيد الحقل الكهربائي ومنع التفريغ الجزئيفي ظل ظروف الجهد العالي ، فإن إجهاد المجال الكهربائي مركز للغاية ؛ دون بنية حماية مناسبة ، سيتم تدمير الكابل عن طريق الانهيار في وقت قصير جدا.

2.الدرع والغطاء 

غالبًا ما تتطلب كابلات الجهد المنخفض مستوى معين من الحماية الميكانيكية للتكيف مع بيئات وضع معقدة.يستخدم كابل الجهد المنخفض المذكور أعلاه درع شريط فولاذي (STA) مع غطاء خارجية من الكلوريد البوليفينيل (PVC) وخصائص مضاعفة للحريق من الفئة Cهذا التصميم يسمح له بمقاومة بعض الإجهاد الميكانيكي ومناسب للدفن المباشر، وتركيب القنوات، أو البيئات الداخلية التي تتطلب سلامة مضاعفة للحريق.

يضع الكابلات عالية الجهد تركيزًا أكبر على الحماية المائية والحماية الميكانيكية الشعاعية. كابل 110kV العالي الجهد المذكور أعلاه هو هيكل كابل عالي الجهد نموذجي ذو نواة واحدة ،عادة ما تستخدم غطاء من الألومنيوم المموج أو غطاء من البولي إيثيلين (PE) وتتميز بتركيب منع الماءوبما أن كابلات الجهد العالي غالباً ما تكون تحت الأرض أو تحت الماء، فإن تدخل الرطوبة يمكن أن يؤدي إلى نمو التجاعيد العازلة، مما يؤدي في نهاية المطاف إلى انهيار العزل.أدائها المقاوم للماء له أهمية قصوى في التصميم الهيكلي.

سيناريوهات التطبيق ومتطلبات التثبيت

بسبب الاختلافات في الهيكل والمواد ، فإن كابلات الجهد العالي والكهرباء المنخفضة لديها متطلبات مختلفة للتثبيت والاستخدام.

تتمتع كابلات الجهد المنخفض بمجموعة واسعة من التطبيقات، من خطوط إمدادات الطاقة الرئيسية في المباني السكنية إلى أسلاك المعدات في ورش العمل في المصانع.بسبب نصف قطرها المنحني الصغير نسبيا (eعلى سبيل المثال ، الحد الأدنى لقطر الانحناء للكابلات المنخفضة الجهد المذكورة أعلاه هو 12D إلى 15D ، حيث D هو القطر الخارجي للكابل ،أنها توفر مرونة عالية في التثبيت وتتطلب أدوات بناء أقل نسبيا.

تُستخدم كابلات الجهد العالي بشكل رئيسي في خطوط نقل الطاقة الرئيسية. تتطلب كابلات 110kV ذات النواة الواحدة متطلبات أكثر صرامة لقطر الانحناء أثناء وضعها. علاوة على ذلك ، فإن الكابلات ذات النواة الواحدة قد تكون أكثر صرامة.لأن الكابلات ذات النواة الواحدة تولد حقول مغناطيسية متغيرة أثناء التشغيل، فإنها عادة ما تتطلب مشابك مصنوعة من مواد غير مغناطيسية للتثبيت، ويجب النظر في الترتيب للحد من خسائر التيار الدوامي.عملية تصنيع المفاصل والإنهاءات للأسلاك عالية الجهد معقدة للغايةعادة ما تتطلب تشغيل من قبل المهنيين المدربين بشكل خاص. تؤثر جودة التثبيت بشكل مباشر على سلامة تشغيل شبكة الكهرباء بأكملها.

ملخص

في الختام، كل من كابلات الجهد المنخفض والجهد العالي هي مكونات لا غنى عنها في أنظمة الطاقة الحديثة.في حين أن كابلات الجهد العالي تركز على الاستقرار والكفاءة للقدرة الكبيرةفي اختيار الكابلات، من الضروري اختيار المنتجات التي تلبي المعايير بدقة، استنادا إلى الجهد القياسي للمشروع الفعلي،ومتطلبات الأداء الكهربائيفقط من خلال فهم التباينات الأساسية بين كابلات الجهد العالي والمنخفض يمكننا ضمان التشغيل الآمن والموثوق به لنظام الطاقة من المصدر إلى النهاية.