راهنمای انتخاب کابل 20 کیلو ولت

راهنمای پیش رو برای انتخاب کابل 20 کیلو ولت، هم برگزیدن سایز مناسب را مورد توجه قرار میدهد و هم انتخاب نوع و ساختار کابل را.

انتخاب سایز کابل 20 کیلو ولت

اجازه بدهید از سایز کابل آغاز کنیم. برای انتخاب سایز مطلوب کابل، چند معیار تأثیرگذار هستند:

  1. جریان عبوری از کابل و ظرفیت آمپری هر سایز با توجه به جنس رسانا و عایق و شرایط نصب
  2. حداکثر جریان اتصال کوتاه مدار و ظرفیت تحمل آن توسط کابل در زمان معین
  3. افت ولتاژ که در مسافتهای بالا تأثیرش بیشتر خواهد شد

بر خلاف کابلهای فشار ضعیف، در مورد کابلهای فشار قوی و فشار متوسط مانند 20 کیلوولت، موضوع مهمی که در تعیین سایز مناسب به آن توجه میشود، حداکثر جریان اتصال کوتاه مدار است. در ادامه، هر سه عامل را بررسی میکنیم.

ظرفیت جریان هر سایز از کابل

در قدم اول برای انتخاب سایز کابل 20 کیلو ولت، به جریان عبوری از کابل و بیشینه ظرفیت آمپری هر سایز توجه میکنیم. معمولاً توان یا آمپر عبوری از کابل معلوم است. اگر توان را میدانید، با فرمول زیر میتوانید جریان اسمی عبوری را محاسبه نمایید:

In= S× 1000 / UL×√3

  • In= جریان نامی (آمپر)
  • S= توان ظاهری (مگا ولت آمپر)
  • UL= ولتاژ نامی خط که در اینجا 20KV است.

جدول زیر، حداکثر جریان مجاز عبوری از کابلهای فشار متوسط مسی تک رشته را در روشهای مختلف نصب و شرایط اعلام شده، نشان میدهد. از این جدول برای کابل 20 کیلوولت مسی Single core میتوان استفاده کرد:

جدول جریان مجاز کابلهای فشار متوسط مسی تک هسته

و جدول زیر مربوط به کابل آلومینیومی MV مونو فاز میباشد:

جریان مجاز کابل آلومینیومی فشار متوسط

اگر دمای محل نصب کابل به غیر از فرضهای مندرج در جداول بالا باشد، ضرایب اصلاحی زیر را در نظر بگیرید:

جدول ضریب تصحیح جریان مجاز کابل MV در دماهای مختلف

حداکثر جریان اتصال کوتاه

اگر بیشینه جریان اتصال کوتاه مدار را میدانید، به سراغ فرمول محاسبۀ حداقل سایز مناسب برای تحمل این جریان در زمان معین خواهیم رفت؛ اما اگر حداکثر جریان اتصال کوتاه مدار معلوم نباشد، ابتدا باید آن را محاسبه کنید.

پس از معلوم شدن ماکسیمم جریان اتصال کوتاه مدار، از فرمولهای زیر برای دستیابی به حداقل سطح مقطع مناسب که بتواند جریان یاد شده را در زمان معین که همان زمان مورد نیاز و تنظیم شده برای قطع مدار توسط عنصر حفاظتیست، استفاده خواهیم کرد:

محاسبه سطح مقطع کابل 20 کیلوولت برای تحمل حداکثر جریان اتصال کوتاه

محاسبۀ افت ولتاژ در کابل 20KV

افت ولتاژ در کابل، رابطۀ مستقیمی با طول آن دارد. به همین علت، هنگامی که طول شبکۀ برق زیاد باشد، باید بیشتر به موضوع افت ولتاژ در کابلها و عبور نکردن آن از مقدار مجاز، دقت شود.

برای به دست آوردن درصد افت ولتاژ، فرمول و مقادیر جدول زیر را به کار میبریم:

محاسبۀ افت ولتاژ در کابل 20 کیلو ولت
جدول مقاومت، راکتانس و کاپاسیتانس کابل 20 کیلو ولت

مثالی برای انتخاب سایز کابل 20 کیلو ولت

انتخاب سایز کابل مطلوب برای: خط 12/20 کیلوولت. طول خط 3000 متر. توان نامی مورد نیاز 5 مگاوات با ضریب قدرت 0.8 است و حداکثر جریان اتصال کوتاه را 7 کیلو آمپر در نظر میگیریم. سه کابل به صورت تخت با فاصلۀ فازهای مجاور به اندازۀ 2 برابر قطر کابل و در زمین با دمای 25 C° نصب خواهند شد:

  • با تقسیم 5MW بر ضریب توان 0.8، توان ظاهری برابر با 6.25 MVA میشود. بر اساس فرمول، جریان نامی کابل 180 آمپر خواهد شد. جدولهای جریان مجاز و ضریب تصحیح 0.96 برای دمای 25 درجه در زمین، به ما میگویند کابل 50 مسی میتواند 195 آمپر را عبور دهد و کابل 95 آلومینیومی نزدیک به 220 آمپر را و این دو سایز از نظر جریان نامی مناسب هستند. جریان مجاز کابل 70 آلومینیومی 184 خواهد بود و چون به حداکثر جریان نامی نزدیک است، همان سایز 95 مطمئنتر میباشد.
  • با فرض حداکثر جریان اتصال کوتاه 7000 آمپر و تقسیم آن بر 143 و 94، به ترتیب اعداد 48.95 و 74.47 برای مس و آلومینیوم حاصل میشوند. بنابراین، سایزهای 50 مسی و 95 آلومینیومی از دیدگاه تحمل جریان اتصال کوتاه هم مناسب خواهند بود.
  • با توجه به فرمول Voltage drop و مقادیر رزیستانس AC و راکتانس سلفی جدول، افت ولتاژ کابل 50×1 مسی در بار کامل 2.4% خواهد شد. اگر بخواهیم افت ولتاژ کمتر از 2 درصد باشد، باید سایز 70×1 مسی را برگزینیم تا به حداکثر افت ولتاژ 1.8% برسیم. افت ولتاژ با کابل 95×1 آلومینیومی هم نزدیک به 2 درصد خواهد بود و قابل قبول است.

برگزیدن ساختار مناسب کابل 20KV

کابل 20 کیلوولت زره دار

منظور از ساختار کابل، بودن یا نبودن اجزای حفاظتی، تناسب جنس پوشش خارجی با شرایط مدنظر و به طور کلی، هماهنگی اجزای تشکیل دهندۀ کابل با ویژگیهای محل نصب و بهره برداری از آن است.

نکات زیر، پیشنهاد و راهنمایی خوبی برای انتخاب نوع و ساختار کابل 20 کیلو ولت بر مبنای شرایط بهره برداری ارائه میدهند:

  • کابل کشی بر روی سینی و لدر در فضای باز ← کابل های مسی یا آلومینیومی rm (نیمه افشان) ساده و متداول؛ مثلِ: N2XSY, NA2XSY
  • دفن مستقیم کابل در زیر زمین در حالیکه نیروها و فشارهای مکانیکی بسیار محتمل هستند ← ترجیحاً کابلهای مسی یا آلومینیومی rm زره دار؛ مانندِ: N2XSYRY, NA2XSYBY, N2XSEYRY
  • کابلکشی در تونلها و ایستگاههای مترو ← کابل های rm با روکش کم دود و بدون هالوژن؛ مثلِ: N2XSH, NA2XSHBH, N2XSHRH
  • کابلکشی زیر زمینی در خاک باتلاقی یا نزدیک به رود و مسیل ← کابلهای rm با روکش PE یا دارای لایۀ مانع نفوذ آب؛ مانندِ: N2XS2Y, N2XS(F)2YRY, NA2XS(FL)2Y, NA2XS(F)2YBY
  • کابل 20KV برای نصب در قرقرۀ کابل جمع کن یا کاربردهای متحرک در حفاری و معادن ← کابل گرد یا تخت با رسانای مس rf (افشان)، عایق و روکش از آمیزه های انعطاف پذیر رابر و تقویت شده در برابر کشش و محافظت شده در برابر پیچش با نخهایی از جنس پلی آمید یا پلی استر؛ همچون: (N)TSCGEWOEU, (N)TSFLCGEWOEU, (N)TSKCGEWOEU
  • کابل 20 کیلوولت زیر دریایی ← کابل rm سه رشتۀ مسی یا آلومینیومی، عایق EPR یا XLPE، دارای لایه های محافظ در برابر آب شامل: نوار نیمه هادی مانع نفوذ آب، نوار متورم شونده با آب، لایۀ آلومینیوم/کوپلیمر و کاغذ قیر اندود، یک یا دو لایۀ آرمر SWA و روکش PVC یا HDPE بدون/با الیاف محافظ پلی پروپیلن