نگاهی بر کابل برق زیر دریایی

عبور کابلهای قدرت از کف دریا، یک چالش برای طراحان بود. در این بخش، نگاهی بر چگونگی غلبه بر این چالشها خواهیم داشت و به معرفی کابل برق زیر دریایی خواهیم پرداخت.

چالشهای کابل در ژرفنای دریا

اساساً محیط نصب کابل و شرایط بهره برداری از آن، در طراحی کابل بسیار تعیین کننده است. هنگامی که تصمیم به کابل کشی دریایی داریم، باید به ویژگیهایی این محیط، تأثیرات آن بر کابل و نحوه مقاوم سازی در برابر مخاطراتش آگاهی یابیم.

به طور کلی، موارد زیر برای تولید یک کابل برق زیردریایی مورد توجه قرار میگیرند:

• مقاومت در برابر نفوذ آب ← آب یکی از موارد مخرب ساختار عایقی کابلهای برق است. نفوذ آب به داخل عایق سبب ایجاد پدیده هایی با نام درخت آبی، درخت الکتریکی و نهایتاً فروپاشی عایق خواهد شد.
• پایداری در برابر نمک ← آبِ بیشتر اقیانوسها و دریاهای آزاد، شور است. نمک محلول در آب دریا میتواند تأثیرات مخربی بر روکش کابلها داشته باشد؛ بنابراین استحکام در برابر این عامل نیز مهم است.
• استحکام مکانیکی ← نیروی وزن حجم عظیم آب بر کابل کف دریا و تنشهای احتمالی از سمت آبزیان بزرگ یا لنگر کشتیها در نقاط نزدیک به ساحل، استقامت مکانیکی بالایی را برای کابل میطلبد.

عایق کابل های قدرت از اجزای تشکیل دهنده مهم آنها به شمار میرود. حفاظت از این بخش و یا مناسب سازیش میتواند تأثیر قابل توجهی بر افزایش قابلیت اطمینان کابل برق و طول عمر آن و کاهش هزینه نگهداری و سرویس داشته باشد. در ادامه به سه نوع مهم از عایقهای کابل برق زیر دریایی میپردازیم.

عایق کابل قدرت زیردریایی

1. عایق کاغذی PPL پر شده با سیال یا همان روغن: این کابلها برای خطوط HVDC تا سطح ولتاژ 600 کیلو ولت و HVAC تا ولتاژ 1000 کیلو ولت مناسب هستند. معمولاً از این کابلها در خطوط بالای 275 KV استفاده میگردد. انتقال توان الکتریکی بالا با هادی کوچکتر، قابلیت نصب تا عمق 800 متر بدون اقدامات حفاظتی خاص و قابل نصب در ژرفای 1200 متر با طراحی زره مناسب، از مزایای کابلهای پلی پروپیلن کاغذی پر شده با روغن هستند. با این حال، به دلیل وجود سیستم هیدرولیک تغذیه روغن، این کابلها با محدودیت طول در رنج 60 تا 100 کیلومتر مواجهند.
2. کابل با عایق کاغذی اشباع شده از آغشتگی به روغن با گرانروی بالا: این گروه از کابل های برق زیردریایی نیازی به سیستم تزریق روغن ندارند. به همین دلیل میتوانند در خطوط HVDC تا طول 600 کیلومتر به کار روند. این کابلها تا عمق 1600 متر قابل نصب خواهند بود. البته محدودیتهایی از منظر سطح ولتاژ وجود دارد.
3. عایقهای EPR و XLPE: پلی اتیلن کراسلینک شده و اتیلن پروپیلن رابر از گروه عایقهای خشک هستند. در جاهایی که مقررات اجازه میدهند، به کارگیری این نوع عایقها به دلیل عدم نیاز به روغن و کانالهایی برای عبور این سیال، سبب کاهش وزن و قطر کابل میشود. از طرفی، نصب و توسعه شبکه زیر دریایی نیز آسانتر خواهد شد. البته در کابل XLPE به لایه های ضد آب و مانع نفوذ آب نیاز خواهیم داشت. همچنین وجود زره در ساختار کابل ضروری خواهد بود. کابل برق زیر دریایی با عایق اکسترودد در محدوده ولتاژ 20 تا 320 کیلوولت استفاده شده است.

زره در کابلهای برق Submarine

همان طور که گفتیم، بیشتر کابلهای برق زیر دریایی برای حفاظت فیزیکی و مکانیکی، نیازمند زره هستند. در کابلهای HVDC و همین طور کابلهای MVAC و HVAC سه رشته، غالباً آرمر فولادی استفاده میگردد. زره در این کابلها ممکن است به صورت تک لایه، دو لایه و حتی چند لایه باشد.

کاربرد کابل های برق زیر دریایی

• پیوند شبکه انتقال برق کشورها که دارای مرز آبی با یکدیگرند به منظور افزایش قابلیت اطمینان
• تأمین برق جزایر از طریق اتصال آنها به شبکه برق در سرزمین اصلی
• ارتباط میان توربینهای بادی فراساحلی با هم و انتقال توان تولیدی آنها به خشکی
• رساندن انرژی الکتریکی به سکوهای نفتی در دریا