نوشتار پیش رو، نگاهی دارد بر روشهایی که میتوان از آنها برای افزایش ظرفیت آمپری یا همان افزایش جریان مجاز عبوری از کابل های برق استفاده نمود.
Ampacity کابل برق چیست؟
ظرفیت آمپری یا Ampacity یک کابل برق، حداکثر جریان الکتریکیست که میتواند در شرایط معین از آن کابل بگذرد بدون آنکه دمای رسانای آن از حد مجاز و قابل تحمل عایقش فراتر رود. به عبارت دیگر، آنچه سبب میگردد برای کابلهای برق، بیشینه جریان مجاز تعیین شود، جلوگیری از ازدیاد دمای آن و ممانعت از آسیب به عایق کابل است تا از این طریق ایمنی کابل از دست نرود و عمر آن کاهش نیابد.
با این توضیحات، میتوان دریافت که ظرفیت جریانی کابل برق به معیارهایی مانند: جنس رسانا و عایق آن، سطح مقطع رسانا، تعداد هادیها، بودن یا نبودن کابلهای برق دیگری در نزدیکی آن، محل و ویژگیهای نصب و دمای محیط وابسته است.
به علت وجود مقاومت الکتریکی هر چند اندک در هادیهای مسی یا آلومینیومی کابلهای برق، بخشی از توان عبوری از کابلها به گرما تبدیل و تلف میشود. همین گرما که با مربع جریان عبوری از کابل ارتباط مستقیم دارد، به شکلهای زیر از کابل به محیط پیرامون انتقال مییابد:
- نصب در زیر زمین: انتقال گرما از طریق هدایت
- نصب در هوای آزاد: انتقال گرما از مسیر هدایت، همرفت و تابش
فرمول زیر، حداکثر جریان مجاز کابل برق را با تأثیر عوامل مذکور نشان میدهد:
I= √(ΔT/nRS)
در این فرمول: I جریان مجاز کابل با واحد آمپر است. ΔT اختلاف درجه حرارت رسانای کابل با دمای محیط با واحد سلسیوس خواهد بود. n تعداد هادیهای کابل است. R مقاومت مؤثر هر هادی کابل در دمای مجاز آن با واحد اُهم بر متر میباشد. و S مقاومت حرارتی کل با یکای سلسیوس بر وات است.
راههای افزایش ظرفیت آمپری کابل برق
با دانستن ملاکها و متغیرهایی که بر حداکثر جریان عبوری از کابلها و تبادل گرمای آنها با محیط تأثیر میگذارند، میتوان راههای متعدد و گوناگونی را برای افزایش جریان مجازشان به کار بست. تعدادی از این راهکارها عبارتند از:
- انتخاب جنس رسانای کابل با هدایت الکتریکی بیشتر
- افزایش سطح مقطع هادی (های) کابل
- برگزیدن عایق با دمای قابل تحمل بالاتر. مثلاً XLPE با حداکثر دمای کار عادی 90 درجۀ سلسیوس به جای PVC با دمای کار 70 C° در کابلهای LV
- استفاده از چند کابل قدرت Single Core به جای یک کابل قدرت چند رشته
- کاهش دمای کابل و دمای محیط نصب با به کار بردن خنک کننده ها یا جریان هوای اجباری
- ایجاد فاصلۀ افقی یا عمودی بیشتر در کابلهای یک مدار از یکدیگر و از مدارهای مجاور
- جلوگیری از تابش مستقیم آفتاب بر سطح کابل
- کاهش عمق دفن کابل تا مقدار مجاز در مقررات
- انتخاب روشهای دیگر کابلکشی به جای استفاده از لوله و داکت
- تغییر در خاک و ماسۀ محل دفن کابل با هدف کاهش مقاومت حرارتی
- استفاده از جبران سازها یا فیلترها برای افزایش ضریب قدرت مدار و کاهش دامنۀ هارمونیک سوم جریان
- تغییر در روش زمین کردن اسکرین فلزی کابلهای HV. مانند انتخاب روش Cross bonding به جای Both ends
نظر به این که کابل مدنظر از قبل وجود دارد یا تصمیم گیری برای انتخاب و خریدش در حال انجام است، فضای نصبش کجاست، در چه سطح ولتاژی قرار دارد و طول خط چه قدر است، میتوان یک یا چند روش از روشهای یاد شده را برای افزایش ظرفیت آمپری آن برگزید.