مقدمه : در این مقاله قصد داریم توضیح مختصری در مورد شبکه توزیع برق هوایی با استفاده از کابل های فاصله دار و همچنین مزیت های آن نسبت به شبکه لخت هوایی و خودنگهدار فشار متوسط و هادی های روکش دار بدهیم. همچنین در مورد ساختمان کابل های فاصله دار هم اندکی بحث خواهد شد.

 

شبکه توزیع برق هوایی با کابل های فاصله دار :

 

شبكه هاي كابل فاصله دار در اكثر كشورها و به ويژه در آمريكا ، برزيل، كشورهاي آسياي جنوب شرقي و اروپا بطور گسترده استفاده مي شوند. كابل هاي فاصله دار در ولتاژهاي فوق توزيع و در سطح ولتاژ 69 كيلو نيز بكار برده شده اند. اين شبكه به ويژه بمنظور كاهش حريم مورد استفاده قرار گرفته است. قيمت كابل هاي فاصله دار كمتر از نصف كابل هاي خود نگهدار فشار متوسط با سطح مقطع يكسان است . اين نوع كابل ها كه نسل جديدي از خطوط هوايي عايق شده است مي توانند جايگزين شبكه هاي كابل خودنگهدار فشار متوسط گرديده و توانايي هاي بيشتري را به ارمغان آورد. لذا با توجه به مزایای قابل توجه شبکه هوایی توزیع با کابل های فاصله دار، طراحی، نصب و گسترش آنها در شبکه های توزیع کشور میتواند راهگشای بسیاری از مشکلات باشد.

 

 در این نوع از شبکه های توزیع فشار متوسط از یک سیم فولادی زمین شده به عنوان نگهدارنده وزن هادی ها و همچنین به عنوان سیم گارد استفاده می شود. این سیم به عنوان سیم صفر در شبکه ستاره زمین شده عمل می کند. اين سيم خط را در مقابل صاعقه نيز حفاظت مي نمايد و بدين ترتيب مشكلات شبكه هاي هادي روكش دار مانند لزوم بكارگيري سيم گارد مجزا، شاخك هاي هوايي و يا لخت نمودن هادي در محل اتصال به مقره بطوركامل رفع مي شود.

چندین فاصله نگهدار لوزی شکل یا صلیبی در هر اسپن از سیم فولادی مذکور آویزان بوده و در سه راس دیگر آن هادی های روکش دار سه لایه (ضخیم) تمام آلومینیومی قرار می گیرند. به این ترتیب فاصله ثابتی بین کابل های هوایی فاصله دار در طول شبکه توزیع وجود خواهد داشت. فاصله نگهدار عایقی باید  از جنس پلی اتیلن دانسیته بالا و مقاوم به اشعه ماوراء بنفش باشد و سطح شکست عایقی پایه آن برای شبکه ولتاژ متوسط 13.8 kv معادل 110kv در نظر گرفته شده است. در شکل زیر نحوه آرایش کابل ها و نگهدارنده فولادی در اسپن و فاصله نگهدار را ملاحظه می کنید.

 

 

از کاربردهای مهم شبکه کابل های فاصله دار  احداث خط در فاصله زیاد اسپن بین دو پایه است که این امر به جهت وجود سیم نگهدارنده فولادی امکان پذیر است. همچنین در مناطق با برف سنگین یا باد شدید نیز وجود فاصله نگهدارنده و سیم نگهدارنده فولادی شرایط بهره برداری مناسب را فراهم میکند.

سرمایه گذاری اولیه شبکه هوایی توزیع با کابل های فاصله دار بسیار کمتر از کابل های خودنگهدار فشار متوسط می باشد در حالی که بسیاری از مزایای کابل های خودنگهدار در این شبکه ها تامین می شود.

پایه های عبوری این شبکه فاقد مقره بوده و به دلیل فاصله کم هادی های جانبی از یک دیگر، در کاهش باند آزادسازی حریم بسیار موثر می باشد.

لمس هادی های سه لایه به دلیل نداشتن شیلد زمین شده با احتمال خطر مواجه بوده و ایمن نمی باشد ولی استفاده از این شبکه به علت روکش دار بودن به طور قابل ملاحظه ای خطرات جانی آنها کمتر از شبکه های با هادی لخت می باشد.

با توجه به نزدیک بودن فازها به یکدیگر خاصیت سلفی شبکه توزیع کاهش یافته و افت ولتاژ ناشی از آن نیز کم خواهد بود.

خاصیت خازنی خط نسبت به خطوط رایج با هادی های لخت زیادتر بوده و قرارگیری هادی ها بر روی رئوس یک مثلث متساوی الاضلاع  نیز مقادیر یکسان اندوکتانس و کاپیتانس خط در هر سه فاز را تضمین می کند.

یراق آلات خط به مقدار قابل ملاحظه ای در این شبکه کاهش پیدا میکند و تکنیک های نصب بسیار ساده تر می باشد.

هزینه کابل های فاصله دار در حدود یک ششم شبکه های کابل های زمینی با داکت های بتنی می باشد.

کابل های هوایی فاصله دار  در محدوده خارج از شهر و مناطق جنگلی  جهت کاهش قطعی ها و در مناطق مجاور دریا به منظور جلوگیری از خوردگی شیمیایی به کار برده می شود.

عمده ترین مزیت استفاده از کابل های فاصله دار در شبکه توزیع برق، جدا شدن کامل طراحی مکانیکی و الکتریکی از همدیگر می باشد. در واقع می توان مطابق با طول اسپن، شرایط بارگزاری منطقه و وزن هادی ها، نوع سیم نگهدارنده فولادی را به سادگی و در یک محدوده وسیع انتخاب نمود. در واقع صرفا براساس توان الکتریکی مورد استفاده و افت ولتاژ مجاز می توان سطح مقطع کابل فاصله دار را تعیین و پس از اتمام طراحی الکتریکی نسبت به تعیین مشخصات سیم نگهدارنده فولادی اقدام نمود.

 

مزایای شبکه های کابل فاصله دار

 

برای درک بهتر از مزایای شبکه های کابل فاصله دار، ویژگی های این شبکه را با سه شبکه هوایی لخت و کابل خودنگهدار فشار متوسط و هادی روکش دار را بررسی میکنیم.

مهمترین ویژگی های شبکه کابل فاصله دار نسبت به شبکه های هادی لخت عبارت است از :

1- باند حریم کمتر به دلیل فاصله 30 سانتی متری در 33 کیلولت بین دو فاز کناری و فشرده شدن خط

2- حذف مقره

3- قیمت کمتر نسبت به شبکه با هادی لخت در طی دوره بهره برداری به دلیل کاهش خسارت خاموشی.

4- کاهش هزینه های بهره برداری به علت نرخ عیب کمتر

5- افزایش امکان حفاظت اشخاص از برق گرفتگی

6- قطعی برق کمتر و کاهش انرژی توزیع نشده

7- کاهش قطع درختان و جلوگیری از مرگ و میر پرندگان و حیوانات

8- استفاده از هادی های تمام آلومینیوم ( ارزان تر و قابل تولید در داخل کشور)

 

مزایای کابل های فاصله دار نسبت به کابل های خودنگهدار فشار متوسط عبارت اند از :

1- عیب یابی کابل های خودنگهدار بدلیل پیچیده شدن فازها در هم بسیار دشوار و تعمیرات آن مشکل است.

2- هزینه احداث آن ها 60% شبکه با کابل های خودنگهدار فشار متوسط معادل می باشد.

3- انشعابگیری و اتصال ترانس ها در شبکه کابل فاصله دار بسیار راحت تر شده است.

4- کابل های فاصله دار سبک تر از کابل های خودنگهدار هستند و در نتیجه قدرت پایه ها کمتر خواهد بود.

مزایای شبکه کابل فاصله دار نسبت به هادی های روکش دار فشار متوسط عبارتند از : 

1- عدم نیاز به تجهیزات اضافی حفاظت در مقابل صاعقه

2- احتمال کمتر پاره شدن هادی و افتادن آن بر روی زمین

ساختمان کابل های فاصله دار

در شکل زیر ساختمان کابل  فاصله دار (spacer cable) را ملاحظه میکنید.

 

 

 قسمت اول جنس رسانای هادی روکش دار است که می تواند شامل انواع رایج خطوط هوایی لخت باشد اما با توجه به آنکه سیم نگهدارنده در این سیستم عهده دار تحمل نیروهای کششی مکانیکی است لذا عموما از هادی تمام آلومینیوم (AAC) به عنوان هادی های فاز استفاده میشود.

قسمت دوم لایه نیمه هادی پلی اتیلنی با دانسیته بالا یا همان گرافیت روی هادی کابل می باشد. البته میتوان از پلی اتیلن با دانسیته پایین در تولید استفاده کرد در این صورت حداکثر دمای کار پیوسته هادی به جای 90 باید به 75 درجه سانتیگراد کاهش یابد.

قسمت سوم عایق کابل که از جنس پلی اتیلن کراس لینک شده (XLPE) می باشد.

قسمت چهارم روکش نهایی کابل از جنس پلی اتیلن با دانسیته بالا (HDPE) می باشد.

 

در زیر برخی از تصاویر مربوط به شبکه های هادی روکش دار را ملاحظه می فرمایید.

 

   

 

عمده مطالب فوق برگرفته از کتاب شبکه های توزیع برق روکش دار و عایق شده تالیف جناب دکتر مهرداد طرفدار حق و مهندس کریم روشن میلانی می باشد. 

توجه:هرگونه کپی برداری از مقاله با ذکر منبع و ارائه ی لینک مقاله بلامانع است.