برق را می توان از طریق سیستم های انتقال هوایی و یا کابل های زیرزمینی منتقل کرد. کابل های مختلف برای اهداف متفاوتی طراحی شده اند. کابل های برق برای انتقال و توزیع برق استفاده می شوند. در واقع کابل مجموعه ای از یک یا چند هادی الکتریکی عایق بندی شده است که با یک غلاف روکش احاطه شده و کنار هم قرار می گیرند. از این مجموعه یا به عبارتی کابل برای انتقال و توزیع نیروی برق استفاده می شود.
کابل برق می تواند به عنولن سیم کشی دائمی در داخل ساختمان بکار رود و یا از بالای فضاهای شهر و روستا عبور کرده و برق را از نیروگاه ها به هر جایی که بخواهیم برساند. با توجه به کاربرد کابل مهندسان استاندارد و نوع متریال آن را انتخاب می کنند. از کابل برق انعطاف پذیر برای سیم کشی و تجهیزات دستگاه های قابل حمل، ابزارهای سیار و ماشین آلات سنگین استفاده می شود.
کابل ها بر اساس ولتاژ، جریان قابل حمل، ماکزیمم دمای کاری و هدف مورد نیاز کاربر طراحی و تولید می شوند. در صنعت استخراج از کابل با پوشش های دوبل استفاده می شود تا استحکام مکانیکی مورد نیاز تامین شود.
در نیروگاه های بادی از کابل منعطف که پوشش محافظ اشعه ماورابنفش داشته باشد استفاده می شود.
کابل های زیرزمینی چون در معرض طوفان و صاعقه کمتری هستند و معمولا جابجا نمی شوند، نیاز به پوشش محافظ خیلی ویژه ای ندارند.
ظرفیت جریان جاری
ظرفیت جریان برق یکی از فاکتورهای مهم انتخاب اندازه مقطع بهینه هادی است. ظرفیت حمل جریان یک کابل زیرزمینی با حداکثر افزایش دمای مجاز تعیین می شود. علت افزایش دما اتلاف جریانی است که در کابل ایجاد می شود و به صورت گرما بروز می کند.
افت ولتاژ
حداکثر افت ولتاژ مجاز از منبع فاکتور مهم دیگری برای انتخاب هادی کابل برق است. طبق قانون اهم V=IR، اولین فاکتور موثر بر افت ولتاژ، جنس سیم است. مس بهترین رسانا نسبت به سایر فلزات است. بنابراین کابل مسی افت ولتاژ کمتری نسبت به کابل آلومینیومی در طول و اندازه معین خواهد داشت.
سایز سیم یکی دیگر از عوامل مهم در تعیین افت ولتاژ است. سیم هایی که سطح مقطع بزرگتری دارند نسبت به سیم های کوچکتر با طول یکسان، افت ولتاژ کمتری خواهند داشت.
ساخت کابل برق
کابل از اجزای مختلفی ساخته می شود و طی فرآیند تولید باید مراقب بود که این اجزا آسیب نبینند. این اجزا عبارتند از:
- هادی یا هسته
- پوشش عایق
- عایق داخلی یا bedding
- روکش محافظ armoring
- غلاف بیرونی و درونی
هادی در واقع تنها مسیر عبور جریان در کابل برق است که با توجه به نیاز و کاربرد کابل، متریال مختلفی می تواند داشته باشد. هادی های مسی و آلومینیومی بیشترین کاربرد را در صنعت دارند. هادی ها در کلاس های مختلفی طبقه بندی می شوند که در ادامه برخی از آن ها ذکر شده است:
کلاس 1: جامد – کلاس 2: رشته ای – کلاس 5: انعطاف پذیر – کلاس 6: فوق انعطاف پذیر (بیشتر برای جوشکاری)
سایز یا به عبارتی قطر سطح مقطع هادی را مقاومت الکتریکی آن تعیین می کند.
جنس عایق می تواند از PVC (پلی وینیل کلراید)، XLPE (پلی اتیلن) و یا لاستیک باشد. جنس عایق را با توجه به دمای کاری کابل تعیین می کنند. در واقع هسته ها را با استفاده از رنگ های مختلف عایق کدگزاری می کنند و یا روی کابل با چاپ عدد مشخص می کنند.
غلاف یا عایق داخلی بیشتر در کابل های چند هسته ای استفاده می شود و با کنار هم نگه داشتن هادی ها بستری برای غلاف بیرونی فراهم می کند و جنس آن می تواند از PVC یا لاستیک باشد.
armoring یا پوشش محافظ بیشتر به عنوان یک شیلد حفاظتی به کابل اضافه می شود تا کابل از گزند جوندگان یا حیوانات موزی در امان باشد. البته گاهی نیز این armoring به دلیل افزایش استحکام مکانیکی به کابل اضافه می شود مثلا در کابل های مورد استفاده در استخراج این پوشش فاکتور مهمی است و اگر باشد یک مزیت کابل تلقی می شود.
غلاف بیرونی نیز خارجی ترین روکش کابل است که با نام غلاف نیز شناخته می شود و جنس آن میتواند PVC یا لاستیک باشد. هدف غلاف حفاظت مکانیکی کلی، حفاظت از آب و هوا، مواد شیمیایی و الکتریکی کابل است. در جدول زیر جنس غلاف های مختلف به همراه مزایا و معایب استفاده از آن ها ذکر شده است:
ماکزیمم دمای کاری(c°) |
معایب |
مزایا |
جنس |
70-85 |
اتلاف دی الکتریک بالا، ذوب شدن در دمای بالا، انتشار هالوژن |
ازران، با دوام، در دسترس |
PVC |
- |
بسیار حساس به درخت و شکستن در دمای بالا |
کمترین اتلاف دی الکتریک، استحکام دی الکتریک اولیه بالا |
PE |
90 |
ذوب نمیشود اما دچار انبساط حرارتی می شود، حساسیت متوسطی به درخت دارد(برخی از پلیمرهای XPLE در برابر آب مقاوم هستند) |
اتلاف دی الکتریک کم، بهتر شدن خواص مکانیکی ماده در دمای بالا |
XPLE |
90 |
اتلاف دی الکتریک متوسط تا بالا، به فیلر معدنی نیاز دارد |
افزایش انعطاف پذیری، کاهش انبساط حرارتی نسبت به XPLE، حساسیت کم به درختان |
EPR |
70 |
وزن زیاد، قیمت بالا، با رطوبت آسیب می بیند |
اتلاف دی الکتریک کم تا متوسط، با تست DC دچار آسیب نمی شود |
کاغذ |
به کابل هایی که سطح مقطعشان بیشتر از 6 میلیمتر مربع باشد اصطلاحا کابل برق می گویند که با توجه به کاربردشان طبق استاندارد با کدهای مختلفی نامگذاری می شوند. شناسه کابل برق با ولتاژ اسمی و سطح مقطع آن تعریف می شود.