انتخاب کابل برق مناسب برای اطمینان از قابلیت اطمینان و ایمنی طولانی مدت یک سیستم برق در یک پروژه بسیار مهم است. چه یک نیروگاه صنعتی جدید، یک شبکه توزیع برق شهری، یا یک نیروگاه انرژی تجدیدپذیر، انتخاب صحیح کابل مستقیماً بر هزینه های سرمایه گذاری پروژه، بهره وری عملیات و نگهداری و ایمنی پرسنل و تجهیزات تأثیر می گذارد. من یک راهنمای انتخاب فنی کامل برای پروژه‌های خارج از کشور ارائه خواهم کرد، با تمرکز بر شش بعد اصلی: رتبه‌بندی ولتاژ، مواد رسانا، نوع عایق، ساختار زره، مواد غلاف، و استانداردهای گواهی‌نامه.

I. رتبه بندی ولتاژ:مبنای اولیه انتخاب ولتاژ نامی کابل برق اساسی ترین و مهم ترین پارامتر در انتخاب کابل است. ولتاژ نامی کابل معمولاً به شکل Uo/U(Um) بیان می شود، که در آن Uo ولتاژ فرکانس توان نامی بین هادی و زمین یا محافظ فلزی است، U ولتاژ فرکانس توان نامی بین هادی ها و Um بالاترین ولتاژ در سیستم است. بر اساس رتبه بندی ولتاژ، کابل ها را می توان به دو دسته تقسیم کردکابل های ولتاژ پایین (300/500 ولت، 450/750 ولت، 0.6/1 کیلو ولت)،کابل های ولتاژ متوسط ​​(3 تا 35 کیلوولت)و کابل های فشار قوی (بالاتر از 35 کیلو ولت). در زمینه توزیع برق ولتاژ متوسط، استاندارد IEC 60502-2 کابل های 3.6/6kV تا 18/30kV را پوشش می دهد که شبکه اصلی زیرساخت های برق مدرن را تشکیل می دهد. هنگام انتخاب کابل برای پروژه های خارج از کشور، مقدار Uo باید بر اساس روش اتصال به زمین سیستم قدرت تعیین شود: در سیستم های غیر زمینی یا سیستم هایی که از طریق سیم پیچ های مهار قوس به زمین متصل می شوند، کابل هایی با Uo برابر با ولتاژ فاز نامی سیستم باید انتخاب شوند. در سیستم های به طور موثر زمین، کابل هایی با Uo برابر با 80 درصد ولتاژ نامی فاز سیستم را می توان انتخاب کرد.

برای پروژه‌های انتقال با سطوح ولتاژ بالاتر، استاندارد IEEE 404 رتبه‌بندی‌های الکتریکی و الزامات آزمایشی را برای اتصالات کابل دی‌الکتریک محافظ اکسترود شده از 2.5 کیلو ولت تا 500 کیلوولت مشخص می‌کند و از قابلیت اطمینان کلی سیستم‌های کابل ولتاژ بالا اطمینان می‌دهد.

II. مواد هادی:انتخاب هسته مس در مقابل هسته آلومینیوم انتخاب مواد رسانا به طور مستقیم بر ظرفیت حمل جریان، هزینه و عمر کابل تاثیر می گذارد. در حال حاضر، مواد رسانای اصلی مس و آلومینیوم هستند.

هادی های مسی رسانایی و دوام عالی دارند. مقاومت مس تقریباً 1.6 برابر کمتر از آلومینیوم است (1.72 در مقابل 2.8 μΩ·cm)، به این معنی که برای همان سطح مقطع، هادی‌های مس ظرفیت حمل جریان بالاتر و تلفات خط کمتری دارند. در همین حال، استحکام کششی مس تقریباً 1.7 برابر آلومینیوم است (50 در مقابل 30 نیوتن بر میلی‌متر مربع)، که آن را برای مقاومت در برابر تنش مکانیکی مناسب‌تر می‌کند.

از طرف دیگر هادی های آلومینیومی مزیت هزینه قابل توجهی دارند. آلومینیوم تنها حدود 30 درصد مس وزن دارد، اما رسانایی آن حدود 61 درصد مس است. برای دستیابی به ظرفیت حمل جریان یکسان، سطح مقطع یک هادی آلومینیومی باید حدود 1.6 برابر یک هادی مسی باشد که معمولاً نیاز به افزایش دو گیج AWG دارد. تحت شرایط حمل جریان یکسان، کابل‌های هادی آلومینیومی قطر بیرونی بزرگ‌تری دارند و سبک‌تر هستند، که آنها را برای پروژه‌های خطوط هوایی حساس به هزینه که وزن کابل نگرانی عمده‌ای نیست، مناسب می‌کند. با این حال، برای سیم کشی داخلی یا محیط های ارتعاشی با محدودیت فضا، مس، با استحکام مکانیکی بالاتر و اندازه فشرده تر، انتخاب مطمئن تری است.

III. نوع عایق:تفاوت بین XLPE، EPR و TR-XLPE مواد عایق درجه بندی دمای کابل، قدرت الکتریکی و عمر مفید کابل را تعیین می کند. در حال حاضر، مواد اصلی عایق عبارتند از پلی اتیلن متقاطع (XLPE)، لاستیک پروپیلن اتیلن (EPR) و پلی اتیلن متقاطع مقاوم در برابر درخت (TR-XLPE).

XLPE در حال حاضر پرکاربردترین ماده عایق در شبکه های انتقال و توزیع برق جهانی است. این دارای استحکام دی الکتریک بالا و ضریب تلفات کم است که به لایه های عایق نازک تر در همان سطح ولتاژ اجازه می دهد و در نتیجه قطر خارجی کابل کمتر و وزن سبک تر است. کابل‌های عایق‌شده XLPE معمولاً دمای کار مداوم 90 درجه سانتی‌گراد و دمای اضافه بار اضطراری تا 130 درجه سانتی‌گراد دارند.

عایق EPR نرم است و دارای انعطاف‌پذیری عالی، مقاومت در برابر آب و مقاومت در برابر خوردگی شیمیایی است، که آن را به ویژه برای کاربردهایی که نیاز به خمش مکرر یا کار در محیط‌های مرطوب دارند، مانند تجهیزات متحرک، معدن، و نصب کشتی مناسب است. EPR حساسیت کمتری نسبت به درختکاری در آب دارد و قابلیت اطمینان طولانی مدت آن در محیط های غوطه وری نسبت به XLPE سنتی برتر است.

TR-XLPE (پلی اتیلن متقاطع مقاوم در برابر درختان) یک ماده بهبود یافته است که بر اساس XLPE ساخته شده است. با افزودن مواد افزودنی مقاوم در برابر آب به XLPE، TR-XLPE خواص الکتریکی عالی XLPE را حفظ می کند و در عین حال توانایی جلوگیری از رشد درخت آب را به دست می آورد. این ویژگی آن را به ویژه برای دفن مستقیم زیرزمینی، کابل های زیردریایی و سیستم های توزیع برق در مناطق با رطوبت بالا مناسب می کند.

IV. ساختار زره: ضمانت اصلی حفاظت مکانیکی
لایه زره ساختار کلیدی برای محافظت از کابل ها در برابر آسیب های مکانیکی است. متداول ترین انواع زره شامل زره فولادی (SWA)، زره سیم آلومینیومی (AWA) و زره نواری فولادی (STA) است.

SWA (زره سیم فولادی) از سیم فولادی گالوانیزه زخمی یا بافته شده ساخته شده است که دارای استحکام کششی و فشاری بسیار بالایی است و برای دفن مستقیم و مکان های مستعد آسیب خارجی مناسب است. با این حال، سیم فولادی یک ماده فرومغناطیسی است که هنگام استفاده در کابل های سه هسته ای باعث پسماند و تلفات جریان گردابی می شود. بنابراین، هنگامی که در کابل های AC تک هسته ای استفاده می شود، باید از عملیات غیر مغناطیسی استفاده شود.

AWA (زره سیم آلومینیومی) از سیم آلومینیومی غیر مغناطیسی استفاده می کند که به طور کامل از مشکلات تلفات مغناطیسی جلوگیری می کند و مخصوصاً برای گذاشتن کابل های ولتاژ متوسط ​​AC تک هسته ای مناسب است. در عین حال، آلومینیوم سبک تر است و مزایای قابل توجهی را در سناریوهای تخمگذار عمودی یا سینی کابل با دهانه بزرگ ارائه می دهد.

STA (زره نواری فولادی) از نوار فولادی گالوانیزه دولایه، با ساختار فشرده و مقاومت فشاری قوی، اما مقاومت کششی ضعیف تر ساخته شده است.

V. مواد غلاف: PVC در مقابل انتخاب LSZH

مواد غلاف به طور مستقیم بر مقاومت کابل در آب و هوا، تاخیر در شعله و عملکرد محیطی تأثیر می گذارد. مواد غلاف رایج عبارتند از PVC (پلی وینیل کلرید) و LSZH (بدون دود هالوژن).

غلاف های PVC مزایایی مانند هزینه کم، استحکام مکانیکی بالا و مقاومت در برابر خوردگی شیمیایی را ارائه می دهند که باعث می شود در تاسیسات داخلی و خارجی معمولی مورد استفاده قرار گیرند. استاندارد BS 5467 الزامات ساخت و آزمایش را برای کابل های زره ​​پوش با روکش PVC مشخص می کند و پیکربندی استاندارد برای سیستم های توزیع برق ولتاژ پایین در انگلستان و کشورهای مشترک المنافع است.

غلاف های LSZH (بدون دود هالوژن) در حالی که فاقد هالوژن هستند، دود کمتری تولید می کنند و در هنگام سوختن گازهای سمی هالوژن اسید آزاد نمی کنند و ایمنی بالاتری را در مناطق پرجمعیت و فضاهای بسته ارائه می دهند. استاندارد BS 6724 کابل ها را ملزم می کند که هنگام سوزاندن دود و گازهای خورنده کمتری نسبت به کابل های BS 5467 تولید کنند، و این باعث می شود که برای مکان هایی با الزامات ایمنی پرسنل بالا مانند تونل ها، متروها، بیمارستان ها و مراکز داده انتخابی ارجح باشد.

VI. استانداردهای صدور گواهینامه: تضمین انطباق و دسترسی به بازار

پروژه های مهندسی خارج از کشور باید با استانداردهای کابل و مشخصات کشور یا منطقه بازار هدف مطابقت داشته باشند. سیستم های استاندارد به طور قابل توجهی در مناطق مختلف متفاوت است، که نیاز به رعایت دقیق معیارها در طول انتخاب دارد.

استانداردهای IEC پذیرفته شده ترین سیستم استاندارد بین المللی در سطح جهانی هستند. IEC 60502-1 برای کابل های نصب ثابت ولتاژ پایین از 1 کیلو ولت تا 3 کیلو ولت اعمال می شود، در حالی که IEC 60502-2 برای کابل های توزیع ولتاژ متوسط ​​از 3.6/6kV تا 18/30kV اعمال می شود. سری IEC 60332 روش‌های آزمایشی را برای ویژگی‌های مقاوم در برابر شعله کابل‌ها مشخص می‌کند، با IEC 60332-1-2 با استفاده از یک شعله پیش مخلوط 1 کیلو وات برای آزمایش ویژگی‌های انتشار شعله عمودی یک کابل.

استانداردهای بریتانیا (BS) استانداردهای مهمی در کشورهای مشترک المنافع و بسیاری از مستعمرات سابق بریتانیا هستند. BS 5467 الزامات کابل های زره ​​پوش با روکش PVC را مشخص می کند، در حالی که BS 6724 الزامات را برای کابل های زره ​​پوش بدون هالوژن بدون دود مشخص می کند. BS 7846 روش‌های ساخت و آزمایش را برای کابل‌های مقاوم در برابر آتش 600/1000 ولتی زره‌دار مشخص می‌کند و به آنها نیاز دارد تا دود کم و انتشار گازهای خورنده کم را در شرایط شعله حفظ کنند.

استانداردهای آمریکای شمالی در درجه اول بر اساس استانداردهای UL هستند. UL 1072 ساختارهای محافظ و بدون محافظ کابل‌های برق فشار متوسط ​​را پوشش می‌دهد و به هادی‌ها نیاز دارد که رشته‌ای از مس یا آلومینیوم و عایق‌ها دی الکتریک اکسترود شده جامد باشند. ANSI/ICEA S-94-649 الزامات ساخت و ساز برای کابل های خنثی کواکسیال با ولتاژ نامی از 5 کیلو ولت تا 46 کیلو ولت را مشخص می کند که عمدتاً در شبکه های توزیع اولیه در مناطق مسکونی، تجاری و صنعتی استفاده می شود. AEIC CS8 الزامات کابل های برق محافظ دی الکتریک اکسترود شده 5kV تا 46kV را مشخص می کند.

به طور خلاصه، انتخاب کابل های برق یک پروژه مهندسی سیستم پیچیده است که شامل ابعاد متعددی از جمله سطح ولتاژ، مواد رسانا، نوع عایق، ساختار زره، مواد غلاف و استانداردهای گواهی است. انتخاب صحیح نه تنها مستلزم رعایت پارامترهای فنی پروژه فعلی، بلکه در نظر گرفتن شرایط محیطی، روش های تخمگذار، مقررات ایمنی و هزینه های بهره برداری و نگهداری طولانی مدت است. توصیه می شود در طول مرحله طراحی پروژه، با ترکیب نمودارهای مسیر تخمگذار خاص، گزارش های ارزیابی محیطی و الزامات عملیات سیستم، به طور کامل با تولید کنندگان کابل حرفه ای ارتباط برقرار کنید تا به طور مشترک مناسب ترین راه حل کابل را برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد طولانی مدت شبکه برق تأیید کنید.