كيف تعمل كابلات الطاقة المدرعة على تحسين السلامة والموثوقية في البيئات القاسية

تُستخدم كابلات الطاقة المدرعة على نطاق واسع في المنشآت الصناعية وشبكات توزيع المرافق ومشاريع البنية التحتية والمنشآت الكهربائية تحت الأرض حيث تتطلب حماية ميكانيكية إضافية.

بالمقارنة مع الكابلات غير المدرعة، تشتمل الكابلات المدرعة على طبقة واقية معدنية مصممة لتقليل مخاطر التلف الميكانيكي أثناء التركيب والتشغيل. ومع ذلك، فإن بناء الدرع المناسب يعتمد على تكوين الكابل، وظروف التشغيل، وطريقة التثبيت، والمعايير الفنية المعمول بها.

يشرح هذا الدليل الاختلافات بين درع الأسلاك الفولاذية (سوا)، والدرع الشريطي الفولاذي (ستا)، والدرع المصنوع من أسلاك الألمنيوم (أوا)، ويحدد الاعتبارات الرئيسية لاختيار كابلات الطاقة المدرعة ذات الجهد المنخفض والمتوسط.

1. ما هو كابل الطاقة المدرع؟

يحتوي كابل الطاقة المدرع على طبقة معدنية واقية موضوعة خارج النوى المعزولة والأغطية الداخلية المرتبطة بها، اعتمادًا على تصميم الكابل.

قد يتضمن الكبل المدرع النموذجي المعزول بـ XLPE ذو الجهد المنخفض ما يلي:

1. موصل النحاس أو الألومنيوم.
2. العزل XLPE.
3. الحشو والتغطية الداخلية، حيثما ينطبق ذلك.
4. درع معدني.
5. غلاف حماية خارجي.

تتضمن الكابلات المدرعة ذات الجهد المتوسط ​​عادةً مكونات إضافية، بما في ذلك شاشات الموصلات، وشاشات العزل، وأنظمة الغربلة المعدنية.

يعتمد البناء الدقيق على تصنيف الجهد وعدد النوى والمعايير المطبقة ومواصفات العميل.

تتمثل الوظيفة الأساسية للدروع في توفير حماية ميكانيكية إضافية ضد أضرار التركيب والضغوط الميكانيكية الخارجية.

لا يجعل الدرع الكابل تلقائيًا مقاومًا للماء أو مقاومًا للحريق أو مقاومًا للانفجار أو مناسبًا لكل بيئة خطرة.

يجب تقييم هذه الخصائص بشكل منفصل.

2. الأنواع الشائعة من درع الكابلات

2.1 درع الأسلاك الفولاذية (SWA)

يتكون درع الأسلاك الفولاذية من أسلاك فولاذية مطبقة حول مجموعة الكابلات.

يتم استخدام SWA بشكل شائع في كابلات الطاقة متعددة النواة حيث تتطلب حماية ميكانيكية إضافية.

تشمل التطبيقات النموذجية ما يلي:

• توزيع الطاقة تحت الأرض.
• المنشآت الصناعية.
• مشاريع البنية التحتية.
• التركيبات الكهربائية الخارجية.
• المنشآت الثابتة المعرضة للإجهاد الميكانيكي.

يمكن أن توفر SWA الحماية الميكانيكية وقد تكون مناسبة للتركيبات التي تتضمن قوى شد محددة، مع مراعاة تصميم الكابل وحدود التثبيت الخاصة بالشركة المصنعة.

ومع ذلك، فإن وجود درع من الأسلاك الفولاذية لا يعني أن الكابل مناسب لأحمال السحب غير المقيدة أو الثني المستمر.

يجب التأكد من شد السحب المسموح به ونصف قطر الانحناء وطريقة التثبيت للكابل المحدد.

2.2 الدرع الشريطي الفولاذي (STA)

يتكون الدرع الشريطي الفولاذي من أشرطة معدنية يتم تطبيقها حول مجموعة الكابلات.

يُستخدم STA بشكل شائع في الكابلات متعددة النواة المخصصة للتركيبات الثابتة حيث تتطلب حماية إضافية ضد الأضرار الميكانيكية الخارجية.

تشمل التطبيقات النموذجية ما يلي:

• تركيبات الكابلات المدفونة.
• توزيع الطاقة الصناعية.
• منشآت البنية التحتية الثابتة.
• تتطلب مسارات الكابلات حماية ميكانيكية إضافية.

تعتمد ملاءمة STA على بنية الشريط، وتصميم الكابل، وظروف التثبيت، ونوع الضغط الميكانيكي المتوقع.

لا ينبغي التعامل مع STA وSWA على أنهما قابلان للتبادل عالميًا.

على سبيل المثال، قد يختلف أدائها تحت تحميل الشد والضغط الميكانيكي الموضعي.

يجب اختيار البناء المناسب وفقًا لمواصفات المشروع والبيانات الفنية للشركة المصنعة.

2.3 درع أسلاك الألمنيوم (AWA)

درع أسلاك الألمنيوم عبارة عن درع غير مغناطيسي يستخدم عادة لكابلات طاقة التيار المتردد أحادية النواة.

في كابلات التيار المتردد أحادية النواة، ينتج التيار المتردد مجالًا مغناطيسيًا متغيرًا بمرور الوقت حول الموصل.

يمكن أن يؤدي الدرع الفولاذي المغناطيسي الحديدي إلى فقدان مغناطيسي وتسخين إضافيين، خاصة عندما يحيط بكابل تيار متردد فردي أحادي النواة.

ولذلك يتم اختيار الدروع غير المغناطيسية، مثل AWA، بشكل شائع لتطبيقات التيار المتردد أحادية النواة.

تشمل التطبيقات النموذجية ما يلي:

• كابلات طاقة التيار المتردد ذات الجهد المنخفض أحادية النواة.
• كابلات طاقة التيار المتردد ذات الجهد المتوسط ​​أحادية النواة.
• توزيع الطاقة الصناعية.
• شبكات توزيع المرافق.
• مشاريع الطاقة المتجددة.

يجب أن يأخذ الاختيار النهائي للدروع في الاعتبار ترتيب الكابلات وتكوين الترابط وتيار التشغيل والمتطلبات الميكانيكية والمعايير المعمول بها.

3. SWA vs STA vs AWA: الاختلافات الرئيسية

يصف هذا الجدول التطبيقات الشائعة بدلاً من القيود العالمية.

يجب التأكد من اختيار الدرع وفقًا لبناء الكابل الفعلي وظروف التثبيت ومتطلبات المشروع.

4. ما أهمية اختيار الدرع لكابلات التيار المتردد أحادية المركز

تتميز كابلات التيار المتردد أحادية النواة ومتعددة النواة بخصائص مغناطيسية مختلفة.

في كابل ثلاثي الطور متعدد النواة، تتفاعل المجالات المغناطيسية المرتبطة بموصلات الطور داخل نفس مجموعة الكابل.

في كبل تيار متردد فردي أحادي النواة، يحيط المجال المغناطيسي بالموصل الفردي وقد يتفاعل مع المكونات المعدنية القريبة.

يمكن أن يؤدي استخدام الدرع المغناطيسي المغناطيسي حول كابل تيار متردد فردي أحادي النواة إلى حدوث خسائر إضافية وارتفاع في درجة الحرارة.

لهذا السبب، يتم استخدام الدروع غير المغناطيسية مثل AWA بشكل شائع لكابلات طاقة التيار المتردد أحادية النواة.

يجب أن يأخذ التصميم أيضًا في الاعتبار:

• تشكيل الكابلات والتباعد.
• شاشة معدنية وربط غمد.
• ربط الدروع والتأريض.
• التشغيل الحالي.
• بيئة التثبيت.
• ظروف ماس كهربائى.

بالنسبة لأنظمة الجهد المتوسط، قد تؤثر أيضًا خسائر الشاشة المعدنية والغلاف على تصنيف التيار المسموح به.

عند الضرورة، يجب تقييم تصنيف تيار الكابل باستخدام طريقة حسابية قابلة للتطبيق مثل IEC 60287.

5. هل يوفر الكابل المدرع حماية ضد الماء؟

تخدم الدروع والحماية المائية وظائف مختلفة.

يوفر الدرع المعدني في المقام الأول الحماية الميكانيكية. ولا يمنع بحد ذاته دخول الماء إلى الكابل.

تعتمد مقاومة الماء على بنية الكابل بشكل عام، بما في ذلك:

• مادة الغلاف الخارجي والنزاهة.
• مكونات حجب الماء الطولية، حيثما تم تحديدها.
• حواجز الرطوبة الشعاعية، حيثما تم تحديد ذلك.
• وصلات الكابلات ونهاياتها.
• شروط التثبيت.

بالنسبة للمنشآت الموجودة تحت الأرض أو المعرضة للرطوبة، يجب أن تحدد مواصفات المشروع بوضوح الأداء المطلوب لحماية المياه.

لا ينبغي وصف الكابل المدرع تلقائيًا بأنه مقاوم للماء ما لم تدعم متطلبات بناء الكابل والأداء ذات الصلة هذا الادعاء.

6. هل يوفر الكابل المدرع مقاومة للحريق؟

تعتبر الحماية الميكانيكية والأداء ضد الحرائق من خصائص الكابلات المنفصلة.

الكابل المدرع ليس مثبطًا للهب أو مقاومًا للحريق تلقائيًا.

اعتمادًا على المشروع، قد تشمل المتطلبات الإضافية ما يلي:

مثبطات اللهب

تم تصميم واختبار الكابلات المقاومة للهب للحد من انتشار اللهب في ظل ظروف اختبار محددة.

ينبغي اختيار طرق اختبار IEC 60332 المعمول بها وفقًا للأداء المطلوب وترتيب الكابلات.

مقاومة الحريق

تم تصميم الكابلات المقاومة للحريق للحفاظ على سلامة الدائرة لفترة محددة في ظل ظروف اختبار الحريق المحددة.

ويجب تحديد طريقة الاختبار المطبقة ومتطلبات القبول في مواصفات المشروع.

أداء منخفض للدخان والهالوجين

يعتمد الأداء المرتبط بالدخان المنخفض والهالوجين على مواد الكابلات المحددة ومتطلبات الاختبار المعمول بها.

يجب التحقق من هذه الخصائص بشكل منفصل عن بناء الدروع.

بالنسبة للمباني الصناعية والبنية التحتية والأنفاق والمشاريع الأخرى ذات المتطلبات المحددة للسلامة من الحرائق، يجب أن تحدد مواصفات الكابل الأداء المطلوب ضد الحرائق ووثائق الاختبار الداعمة.

7. هل يمكن استخدام درع الكابل كموصل أرضي وقائي؟

قد يساهم الدرع المعدني في ترتيب التأريض الوقائي في بعض التركيبات، ولكن لا ينبغي افتراض ملاءمته.

عندما يكون المقصود من الدرع أن يعمل كموصل وقائي، يجب التحقق من استمراريته الكهربائية، ومنطقة المقطع العرضي الفعالة، ومقاومته لتيار العطل، وطريقة الاتصال، والامتثال لمعايير التثبيت المعمول بها.

يجب أن يأخذ التصميم في الاعتبار:

• تيار خطأ الأرض المحتمل.
• وقت تشغيل جهاز الحماية.
• المواد المدرعة والبناء.
• الاستمرارية الكهربائية عند المفاصل والنهايات.
• متطلبات التأريض والترابط المطبقة.

قد تكون هناك حاجة إلى موصل أرضي وقائي منفصل اعتمادًا على النظام الكهربائي ومواصفات المشروع.

لا ينبغي التعامل مع الدرع كبديل متوافق تلقائيًا مع موصل الحماية المخصص.

8. اعتبارات التثبيت الرئيسية

يعد التثبيت الصحيح أمرًا ضروريًا لتحقيق الأداء المقصود لكابلات الطاقة المدرعة.

الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء

يعتمد الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء على بنية الكابل ونوع الموصل ونظام العزل وتصميم الدروع وظروف التثبيت.

يجب تأكيد القيمة المطبقة من خلال ورقة بيانات المنتج الخاصة بالشركة المصنعة وتعليمات التثبيت.

سحب التوتر

يعتمد الحد الأقصى لشد السحب المسموح به على بنية الكابل والطريقة المستخدمة لتطبيق قوة السحب.

يجب أن يتجنب تخطيط التثبيت تحميل الشد المفرط الذي قد يؤدي إلى تلف الموصلات أو العزل أو الدروع أو مكونات الكابلات الأخرى.

إنهاء الدروع والترابط

يجب أن تكون الغدد المدرعة وملحقات الإنهاء متوافقة مع بناء الكابل المحدد.

عندما يكون الربط الكهربائي مطلوبًا، يجب الحفاظ على الاستمرارية وفقًا لتصميم التركيب المعتمد.

التآكل والتعرض البيئي

يجب اختيار مادة الدروع والأغطية الواقية والغلاف الخارجي وفقًا لبيئة التثبيت.

قد يكون من الضروري مراعاة المزيد من البيئات الساحلية أو الكيميائية أو تحت الأرض أو غيرها من البيئات المسببة للتآكل.

9. كيفية اختيار كابل الطاقة المدرع المناسب

قبل طلب عرض الأسعار، يجب على المشترين تحديد المتطلبات الكهربائية والتركيبية الرئيسية.

تساعد المعلومات التالية الشركات المصنعة على التوصية ببناء الكابل المناسب:

عندما لا يتم تحديد حجم الكابل بعد، قد تحتاج الشركة المصنعة أيضًا إلى تيار التصميم وطول مسار الكابل وترتيبات التثبيت وتيار الدائرة القصيرة المحتمل لدعم الاختيار الفني.

10. الاستنتاج

توفر كابلات الطاقة المدرعة حماية ميكانيكية إضافية للتركيبات الكهربائية المعرضة لظروف التشغيل والتركيب الصعبة.

ومع ذلك، فإن اختيار الكابل المدرع الصحيح يتطلب أكثر من مجرد الاختيار بين الأسلاك الفولاذية، والشريط الفولاذي، ودرع أسلاك الألمنيوم.

يجب أن يأخذ التصميم النهائي للكابل في الاعتبار ما يلي:

1. الجهد المقنن وتكوين الموصل.
2. متطلبات الحماية الميكانيكية.
3. التأثيرات المغناطيسية للتيار المتردد ومواد الدروع.
4. التثبيت والظروف البيئية.
5. متطلبات التأريض والترابط.
6. متطلبات الأداء ضد الحرائق والحماية من المياه، حيثما ينطبق ذلك.

تخدم SWA وSTA وAWA احتياجات هندسية مختلفة. ويجب تقييم مدى ملاءمتها وفقًا لمعايير المنتج المطبقة ومتطلبات التثبيت والمواصفات الفنية للمشروع.

حول شينيو كابل

تقوم شركة Xinyu Cable بتصنيع كابلات الطاقة ذات الجهد المنخفض والمتوسط لتوزيع المرافق والمرافق الصناعية والبنية التحتية وتطبيقات الطاقة المتجددة.

تشتمل مجموعة منتجاتنا على كابلات طاقة موصلة من النحاس والألومنيوم مع عزل XLPE أو PVC، وهي متوفرة في إنشاءات أحادية النواة ومتعددة النواة.

تشمل خيارات الكابلات المدرعة درع الأسلاك الفولاذية (SWA)، ودرع الشريط الفولاذي (STA)، ودرع أسلاك الألمنيوم (AWA)، وفقًا لتصميم الكابل المحدد والمتطلبات الفنية.

يمكن تصنيع المنتجات وفقًا لمعايير IEC المعمول بها والمواصفات الخاصة بالعميل.

هل تبحث عن شركة مصنعة لكابلات الطاقة المدرعة؟

أرسل إلينا مواصفات الكابل أو ورقة البيانات الفنية أو فاتورة الكميات (BOQ) للمراجعة الفنية وعروض الأسعار.