كابل الجهد المتوسط: العمود الفقري لتوزيع الطاقة الحديثة

في البنية التحتية الضخمة لأنظمة الطاقة الكهربائية، تُعدّ كابلات الجهد المتوسط ​​بمثابة الشرايين الأساسية التي تنقل الكهرباء من مصادر التوليد وخطوط نقل الجهد العالي إلى نقاط الاستهلاك النهائية - المصانع والمراكز التجارية والأحياء السكنية. تعمل هذه الكابلات عادةً بجهد يتراوح بين 1 و35 كيلوفولت (بتصنيفات شائعة مثل 6/10 كيلوفولت، و8.7/15 كيلوفولت، و12/20 كيلوفولت)، وهي تمثل العمود الفقري لتوزيع الطاقة تحت الأرض وفوقها المحمي. على عكس كابلات الجهد المنخفض المستخدمة في توصيلات الاستخدام النهائي، صُممت كابلات الجهد المتوسط ​​ببنية متعددة الطبقات متطورة لتحمل الإجهادات الكهربائية العالية، مما يضمن توصيل الطاقة بكفاءة وأمان وموثوقية عبر مسافات متوسطة مع أدنى حد من الفاقد.

تشريح كابل الجهد المتوسط: نظام دفاع متعدد الطبقات

إن بناء كابل الجهد المتوسط ​​هو أعجوبة في هندسة المواد، حيث تؤدي كل طبقة وظيفة مميزة وحيوية، وتعمل بتناغم لاحتواء المجال الكهربائي والتحكم فيه.

• موصل: عادةً ما يكون السلك مصنوعاً من النحاس أو الألومنيوم، ومجدولاً لزيادة مرونته. يتم تحديد مساحة المقطع العرضي بحيث يتحمل التيار المطلوب مع خسائر مقبولة وارتفاع طفيف في درجة الحرارة.

• شاشة الموصل (شاشة الخيط): طبقة رقيقة من مادة شبه موصلة، يتم تشكيلها بالبثق، تعمل على تنعيم المجال الكهربائي عند السطح الفاصل بين سطح الموصل الخشن والعازل الرئيسي. وتمنع هذه الطبقة حدوث التفريغ الجزئي، وهو عبارة عن شرارات مجهرية تتسبب في تآكل العازل بمرور الوقت.

• العزل الرئيسي: يُعدّ البولي إيثيلين المتشابك (XLPE) المادة الأساسية للكابل، وهو المادة الحديثة السائدة، ويُقدّر لقوته العازلة الممتازة، وثباته الحراري (حتى 90 درجة مئوية بشكل مستمر)، ومقاومته للرطوبة والمواد الكيميائية. تاريخيًا، كان يُستخدم أيضًا مطاط الإيثيلين بروبيلين (تقرير الأداء الإلكتروني)، الذي يُقدّر لمرونته.

• شاشة عازلة: طبقة شبه موصلة أخرى، ملتصقة بالسطح الخارجي للعازل الرئيسي. وظيفتها، بالتزامن مع شبكة الموصل، هي إنشاء مكثف أسطواني مثالي وناعم، مما يضمن مجالًا كهربائيًا شعاعيًا منتظمًا بدون تركيزات خطيرة.

• شاشة/درع معدني: طبقة أمان بالغة الأهمية. عادةً ما تُصنع من شريط نحاسي أو أسلاك أو مزيج منهما، وتخدم ثلاثة أغراض رئيسية:

• يحصر المجال الكهربائي داخل الكابل.

• يوفر مسارًا منخفض المقاومة لتدفق تيار العطل في حالة فشل العزل، مما يسمح لأجهزة الحماية بالفصل بسرعة.

• يعمل كطبقة ربط متساوية الجهد ويوفر بعض الحماية الكهرومغناطيسية.

• الغلاف الخارجي (السترة): تُصنع الطبقة الواقية النهائية عادةً من البولي فينيل كلوريد (مادة PVC) أو البولي إيثيلين (البولي إيثيلين) أو مركبات الهالوجين منخفضة الدخان (LSZH). توفر هذه الطبقة حماية ميكانيكية، ومقاومة للرطوبة، وحماية من المواد الكيميائية وأشعة الشمس والتآكل. في حالة الدفن المباشر، يمكن إضافة شريط فولاذي مموج أو درع سلكي أسفل الغلاف لمقاومة السحق.

التقنية الأساسية: ثورة في عزل البولي إيثيلين المتشابك (XLPE)

لقد شكّل التحوّل من المواد القديمة مثل PILC (الورق المعزول والمغطى بالرصاص) إلى XLPE معيارًا لتكنولوجيا كابلات الجهد المتوسط ​​الحديثة. يُصنع XLPE عن طريق ربط جزيئات البولي إيثيلين باستخدام عمليات كيميائية أو إشعاعية، مما يحوّله من مادة لدن بالحرارة (تذوب) إلى مادة متصلبة بالحرارة. وهذا يمنحه:

• درجة حرارة تشغيل أعلى: يمكنه التعامل مع الأحمال الزائدة والدوائر القصيرة بشكل أفضل.

• خصائص عازلة فائقة: انخفاض الخسائر العازلة وزيادة قوة الانهيار.

• وزن أخف وتركيب أسهل: لا حاجة لغلاف رصاصي أو نظام زيت للتشريب.

• صيانة أقل: مقاومة لمشاكل امتصاص الرطوبة التي عانت منها مواد العزل الورقية.

مجالات التطبيق الرئيسية: حيث تهيمن كابلات الجهد المتوسط

• شبكات توزيع المرافق: الاستخدام الأساسي هو تشكيل الشبكة تحت الأرض في المدن والضواحي، وتغذية المحولات من المحطات الفرعية إلى محولات التوزيع.

• المصانع والمناجم: تشغيل المحركات الكبيرة والمضخات ومعدات المعالجة داخل المنشآت، وغالبًا في بيئات صعبة تتطلب أغلفة خاصة (مقاومة للزيت، ومدرعة).

• المجمعات التجارية والمستشفيات: تعمل هذه الأنظمة كخطوط نقل الطاقة الرئيسية في المباني الكبيرة وتوفر تغذية موثوقة لأنظمة السلامة الحيوية.

• الطاقة المتجددة: ربط توربينات الرياح في مزرعة أو نقل الطاقة من محطات العاكس الشمسي إلى نقطة ربط الشبكة.

• البحرية والمنصات البحرية: توفير الطاقة على السفن والمنصات البحرية، مما يتطلب أداءً محسّناً في مجال مقاومة الحريق والدخان والسمية.

التركيب والوصل والإنهاء: فن الاستمرارية

تعتمد موثوقية نظام الجهد المتوسط ​​على التركيب الميداني بقدر اعتمادها على التصنيع في المصنع.

• تثبيت: يتطلب الأمر عناية فائقة لتجنب تجاوز الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء، مما قد يؤدي إلى تلف أغشية العزل. وتُعدّ تقنيات السحب الصحيحة واختيار حجم الأنابيب المناسب أمراً بالغ الأهمية.

• وصلات الكابلات: تُستخدم لتوصيل كابلين بطولين مختلفين. يجب أن تعيد الوصلات المصبوبة مسبقًا أو القابلة للانكماش الحراري أو الباردة بناء اتصال الموصل بدقة، والأهم من ذلك، إعادة إنشاء واجهة أشباه الموصلات والعزل وأشباه الموصلات المستمرة والتحكم في المجال الكهربائي.

• نهايات الكابلات: قم بتوصيل الكابل بلوحات التوزيع الكهربائية أو المحولات أو خطوط النقل الهوائية. تعمل هذه الأنظمة على تخفيف الإجهاد عند نقطة قطع الغلاف المعدني، باستخدام مخاريط الإجهاد أو التدرج الهندسي لمنع تركيزات المجال المدمرة. يمكن أن تكون هذه الأنظمة داخلية أو خارجية أو قابلة للفصل (من النوع الكوعي).

الاختبار والصيانة: ضمان الموثوقية مدى الحياة

تخضع كابلات الجهد المتوسط ​​لاختبارات صارمة طوال دورة حياتها:

• قبول المصنع: يشمل ذلك اختبار التفريغ الجزئي (PD) عند جهد مرتفع لضمان سلامة العزل، وقياس لون برونزي دلتا (عامل التبديد) لتقييم الخسائر العازلة.

• تركيب الموقع: يتم إجراء اختبار تحمل التيار المستمر عالي الجهد (أهلاً-وعاء) بشكل شائع بعد التركيب والوصل لإثبات سلامة العزل قبل التشغيل.

• مراقبة الحالة: بالنسبة للدوائر الحرجة، يمكن لتقنيات مثل استشعار درجة الحرارة الموزعة (DTS) باستخدام الألياف البصرية أو مراقبة التفريغ الجزئي أن توفر إنذارًا مبكرًا بالأعطال المتطورة.

تُعدّ كابلات XLPE متوسطة الجهد العمود الفقري الصامت والذكي لشبكة الكهرباء الحديثة والمرنة. ويُسهم تصميمها المتطور متعدد الطبقات في حلّ مشكلة التحكم الآمن في الإجهاد الكهربائي العالي. ومع تطور الشبكات الكهربائية نحو توليد الطاقة الموزعة (الطاقة الشمسية، وطاقة الرياح) وبنية المدن الذكية، سيزداد الطلب على كابلات الجهد المتوسط ​​الموثوقة وعالية الأداء. ويُعدّ دورها في تمكين الانتقال إلى مستقبل طاقة أكثر كفاءةً وكهرباءً واعتمادًا على الطاقة المتجددة أمرًا جوهريًا، مما يُثبت أن بعضًا من أهم البنى التحتية هي تلك التي نادرًا ما نراها، مدفونة تحت أقدامنا أو ممتدة بشكل خفيّ عبر مدننا.

ششششششششش كابلات الجهد المتوسط ​​لمجموعة رويانغ

●كابل طاقة متوسط ​​الجهد من النحاس والبولي إيثيلين المتشابك والبولي فينيل كلوريد

●كابل طاقة متوسط ​​الجهد من النحاس المعزول بمادة XLPE

●كابل طاقة متوسط ​​الجهد ذو موصل من الألومنيوم ومادة XLPE مادة PVC

●كابل كهربائي JKLGYJ 10 كيلو فولت 120/20