قائمة الويب

البحث عن المنتج

لغة

يشارك

بيت / أخبار / أخبار الصناعة / كابلات الطاقة ذات الجهد المنخفض: دليل الاختيار والمعايير وبيانات الحجم
كابلات الطاقة ذات الجهد المنخفض: دليل الاختيار والمعايير وبيانات الحجم

كابلات الطاقة ذات الجهد المنخفض: دليل الاختيار والمعايير وبيانات الحجم

فئات المنتجات

محتوى

تُستخدم كابلات الطاقة ذات الجهد المنخفض (LV) على نطاق واسع في المباني التجارية والمنشآت الصناعية وشبكات توزيع المرافق ومشاريع البنية التحتية. يعد اختيار الكابل المناسب أمرًا ضروريًا للسلامة الكهربائية والتشغيل الموثوق وأداء النظام على المدى الطويل.

يجب أن يفي كبل الطاقة ذو الجهد المنخفض الذي تم اختياره بشكل صحيح بثلاثة معايير هندسية أساسية: القدرة على حمل التيار المستمر، وحدود انخفاض الجهد، والتحمل الحراري للدائرة القصيرة.

تشمل الاعتبارات الإضافية المواد العازلة، وبناء الموصل، وظروف التثبيت، وحجم الموصل المحايد، والتأريض الوقائي، والمتطلبات البيئية.

يلخص هذا الدليل الممارسات الهندسية المعترف بها دوليًا والتي تعتمد أساسًا على إيك 60228، وإيك 60502-1، وإيك 60364-5-52، وإيك 60364-5-54، وإيك 60949، مع مراجع تكميلية للمواصفة بي اس 7671 والكود الكهربائي الوطني (NEC) حيثما ينطبق ذلك.

1. المعايير المطبقة ونطاقها

تتناول المعايير الدولية المختلفة جوانب مختلفة من تصميم كابلات الجهد المنخفض وتصنيعها واختيارها وتركيبها.

المعيار / الكود التغطية الأولية
IEC 60228 موصلات الكابلات المعزولة، بما في ذلك فئات الموصلات ومتطلبات المقاومة الكهربائية
IEC 60502-1 كابلات الطاقة ذات العزل المبثوق للجهد المقنن 1 كيلو فولت (Um = 1.2 كيلو فولت) و3 كيلو فولت (Um = 3.6 كيلو فولت)
IEC 60364-5-52 اختيار وتركيب المعدات الكهربائية، بما في ذلك أنظمة الأسلاك، وقدرات حمل التيار، وانخفاض الجهد
IEC 60364-5-54 ترتيبات التأريض، والموصلات الواقية، وموصلات الربط الواقية
IEC 60949 حساب تيارات الدائرة القصيرة المسموح بها حرارياً، مع الأخذ في الاعتبار تأثيرات التسخين غير الأدياباتيكية
BS 7671 متطلبات المملكة المتحدة للتركيبات الكهربائية
إن إي سي (NFPA 70) متطلبات التركيبات الكهربائية الأمريكية، بما في ذلك سعة الموصل وطرق التثبيت

بالنسبة لمشروع معين، يجب تحديد الكود الكهربائي الوطني المطبق ومعيار المنتج والمواصفات الفنية للمشروع بوضوح.

لا ينبغي الجمع بين التصنيفات الحالية وعوامل التصحيح من معايير مختلفة دون التحقق من الافتراضات الأساسية وإمكانية تطبيقها.

2. معايير اختيار الكابل

2.1 القدرة على حمل التيار المستمر

تمثل سعة حمل التيار المستمر، والتي يشار إليها عادة باسم السعة، الحد الأقصى للتيار الذي يمكن أن يحمله الكابل بشكل مستمر في ظل ظروف التثبيت المحددة دون تجاوز درجة حرارة الموصل المسموح بها.

تشمل تقييمات درجة حرارة التشغيل المستمر النموذجية لأنظمة العزل الشائعة ما يلي:

المواد العازلة الحد الأقصى النموذجي لدرجة حرارة الموصل المستمر
بولي كلوريد الفينيل 70 درجة مئوية
XLPE 90 درجة مئوية
إي بي آر 90 درجة مئوية

تنطبق هذه القيم على أنظمة العزل شائعة الاستخدام ويجب التحقق منها وفقًا لمعايير المنتج المعمول بها والبيانات الفنية للشركة المصنعة.

يسمح عزل XLPE بشكل عام بدرجة حرارة موصل تشغيل أعلى من عزل بولي كلوريد الفينيل التقليدي الذي يبلغ 70 درجة مئوية.

ومع ذلك، فإن الزيادة الناتجة في القدرة الاستيعابية الحالية ليست نسبة مئوية ثابتة.

تعتمد السعة الفعلية على عدة عوامل:

درجة الحرارة المحيطة

يؤدي ارتفاع درجات حرارة الهواء المحيط أو التربة إلى تقليل قدرة الكابل على تبديد الحرارة.

يجب تصحيح التصنيف الحالي وفقًا لدرجة حرارة التثبيت الفعلية.

طريقة التثبيت

تتعرض الكابلات المثبتة في الهواء الحر أو القنوات أو حوامل الكابلات أو القنوات أو المدفونة مباشرة تحت الأرض لظروف حرارية مختلفة.

يجب مراعاة طريقة التثبيت عند تحديد التصنيف الحالي المسموح به.

تجميع الكابلات

قد تتعرض الكابلات المتعددة المثبتة بالقرب من بعضها البعض للتدفئة المتبادلة.

يجب تطبيق عوامل تصحيح التجميع المناسبة وفقًا لمعيار التصميم المحدد.

المقاومة الحرارية للتربة

بالنسبة للمنشآت تحت الأرض، تؤثر المقاومة الحرارية للتربة بشكل كبير على تبديد الحرارة.

قد تؤدي التربة الجافة أو الردم المضغوط بشكل سيئ أو المقاومة الحرارية العالية إلى تقليل تصنيف التيار المسموح به.

مادة الموصل

تتميز موصلات النحاس والألومنيوم بمقاومة كهربائية وخصائص حرارية مختلفة.

يجب أن تراعي منطقة المقطع العرضي للموصل المحدد المادة ومعيار الموصل المطبق.

تشتمل الطرق والجداول المرجعية على IEC 60364-5-52، وBS 7671 الملحق 4، وجداول سعة NEC المعمول بها.

التقييمات الحالية المنشورة صالحة فقط بموجب شروطها المرجعية المحددة. يجب تطبيق التصحيحات المناسبة عندما تختلف ظروف التثبيت الفعلية.

2.2 انخفاض الجهد

يحدث انخفاض الجهد بسبب المقاومة الكهربائية ومفاعلة موصلات الكابلات.

قد يؤدي الانخفاض المفرط في الجهد إلى تقليل أداء المعدات وزيادة فقدان الطاقة والتسبب في حدوث مشكلات تشغيلية.

يجب أن يتبع انخفاض الجهد المسموح به الكود الكهربائي الوطني المعمول به والمواصفات الفنية للمشروع.

على سبيل المثال، تستخدم المشروعات المعتمدة على NEC عادةً توصيات التصميم بنسبة 3% للدوائر الفرعية و5% لدوائر التغذية والدوائر الفرعية المدمجة.

لا ينبغي التعامل مع هذه القيم على أنها متطلبات IEC عالمية.

نظام تكييف ثلاثي الطور

بالنسبة لدائرة متوازنة ثلاثية الطور، يمكن حساب الانخفاض التقريبي للجهد على النحو التالي:

ΔU = √3 × I × L × (R × كوسφ X × الخطيئةφ) / 1000

نظام تكييف أحادي الطور

بالنسبة لدائرة تقليدية أحادية الطور ثنائية الموصل مع موصلات صادرة وراجعة قابلة للمقارنة:

ΔU = 2 × I × L × (R × cosφ X × sinφ) / 1000

أين:

الرمز الوصف وحدة
ΔU انخفاض الجهد المحسوب V
I تحميل الحالي A
L طول الكابل في اتجاه واحد m
R مقاومة موصل التيار المتردد عند درجة حرارة التشغيل أوم / كم
X مفاعلة الكابل أوم / كم
cosφ عامل قوة التحميل —
sinφ المكون التفاعلي لعامل القدرة —

القسمة على 1000 تحول طول الكابل من الأمتار إلى الكيلومترات.

يتم حساب نسبة انخفاض الجهد على النحو التالي:

انخفاض الجهد (٪) = ΔU / Un × 100

حيث Un هو جهد النظام الاسمي المطبق.

بالنسبة للأنظمة ثلاثية الطور، يتم استخدام الجهد من خط إلى خط عادةً. بالنسبة للأنظمة أحادية الطور، يتم استخدام جهد الإمداد المطبق.

توفر هذه المعادلات حسابات تقريبية لدوائر التيار المتردد التقليدية ذات الحالة المستقرة. قد يكون من الضروري إجراء تحليل أكثر تفصيلاً للتركيبات المعقدة، أو الأحمال غير المتوازنة، أو الأنظمة ذات التشوه التوافقي الكبير.

يمكن تقليل انخفاض الجهد عن طريق:

  • زيادة مساحة المقطع العرضي للموصل.
  • تقليل طول الكابل حيثما كان ذلك عمليًا.
  • اختيار مادة موصلة ذات مقاومة أقل.
  • تحسين عامل قدرة الحمل عند الاقتضاء.
  • تحسين ترتيب التوزيع الكهربائي.

2.3 الصمود الحراري للدائرة القصيرة

يجب أن تتحمل كابلات الطاقة التأثيرات الحرارية لدائرة كهربائية قصيرة حتى يقوم جهاز الحماية بفصل العطل.

قد يتمتع الكابل بقدرة كافية على حمل التيار المستمر ولكنه غير كافٍ لمقاومة الحرارة في دائرة القصر.

بالنسبة للأخطاء قصيرة الأمد المطبقة في ظل الظروف الأديباتية، يمكن تقدير الحد الأدنى لمساحة المقطع العرضي للموصل باستخدام:

S = أنا × √t / ك

أين:

الرمز الوصف وحدة
S مطلوب موصل منطقة مستعرضة مم²
I تيار الدائرة القصيرة المحتمل (RMS) A
t وقت مسح الخطأ s
k العامل الذي تحدده مادة الموصل وحدود درجة الحرارة المسموح بها A√s/مم²

تعتمد قيمة k المطبقة على مادة الموصل ونظام العزل ودرجة حرارة الموصل الأولية ودرجة حرارة الدائرة القصيرة النهائية المسموح بها.

القيم التوضيحية للموصل المشترك ومجموعات العزل موضحة أدناه.

مادة الموصل بولي كلوريد الفينيل (70°C to 160°C) XLPE (90 درجة مئوية إلى 250 درجة مئوية)
النحاس 115 143
الألومنيوم 76 94

هذه القيم توضيحية ولا تنطبق إلا في ظل افتراضات درجة حرارة الموصل الأولية والنهائية المحددة.

يجب التحقق من قيمة k المطبقة وفقًا لمعايير بناء الكابلات الفعلية والفعلية.

بالنسبة لفترات الصدع الأطول أو الظروف التي يكون فيها انتقال الحرارة أثناء الصدع مهمًا، قد لا تكون افتراضات المعادلة الأديباتية كافية.

توفر المواصفة القياسية IEC 60949 طرقًا لتقييم تيارات الدائرة القصيرة المسموح بها حرارياً، بما في ذلك التأثيرات غير الأدياباتيكية.

اعتبارات هندسية هامة

يعد الصمود الحراري لدائرة القصر معيارًا تصميميًا منفصلاً عن السعة المستمرة.

ومع ذلك، يعتمد الحساب على درجة حرارة الموصل الأولية المفترضة، والتي قد تتأثر بحمل التشغيل العادي للكابل.

يجب أن يفي حجم الموصل النهائي المحدد بمتطلبات السعة المستمرة، وانخفاض الجهد، ومتطلبات التحمل الحراري لدائرة القصر في وقت واحد.

3. اختيار المواد العازلة

تؤثر المواد العازلة على درجة حرارة تشغيل الكابل والأداء الكهربائي والمقاومة البيئية وملاءمة التركيب.

تشمل مواد العزل الشائعة المستخدمة في كابلات الطاقة ذات الجهد المنخفض PVC وXLPE وإي بي آر.

مادة درجة حرارة الموصل المستمر النموذجية درجة حرارة الدائرة القصيرة النموذجية التطبيقات المشتركة
بولي كلوريد الفينيل 70 درجة مئوية 160 درجة مئوية المباني والمنشآت التجارية والتوزيع العام للطاقة
XLPE 90 درجة مئوية 250 درجة مئوية المنشآت الصناعية، البنية التحتية، توزيع الطاقة، الطاقة المتجددة
إي بي آر 90 درجة مئوية 250 درجة مئوية تطبيقات الكابلات الصناعية والمتخصصة

درجات الحرارة الموضحة هي قيم نموذجية لأنظمة العزل الشائعة ويجب التحقق منها وفقًا لمعايير المنتج المعمول بها وبيانات الشركة المصنعة.

العزل PVC

يستخدم العزل PVC على نطاق واسع في التركيبات الكهربائية ذات الجهد المنخفض.

إنه يوفر عزلًا كهربائيًا عمليًا وخصائص ميكانيكية للعديد من التطبيقات التقليدية.

وتعتمد ملاءمتها على درجة حرارة التشغيل، وظروف التثبيت، ومتطلبات أداء الحريق المطبقة.

عزل XLPE

يوفر البولي إيثيلين المتقاطع (XLPE) عزلًا كهربائيًا جيدًا وأداءً حراريًا.

تُستخدم كابلات الطاقة المعزولة بـ XLPE بشكل شائع في المنشآت الصناعية وأنظمة توزيع المرافق ومشاريع البنية التحتية ومنشآت الطاقة المتجددة.

قد تسمح درجة حرارة الموصل المستمر الأعلى المسموح بها لـ XLPE بتصنيفات تيار أعلى في ظل ظروف تركيب مماثلة.

ومع ذلك، يجب تحديد فرق السعة الفعلي باستخدام طريقة التصميم ذات الصلة بدلاً من النسبة المئوية العالمية.

عزل EPR

يستخدم مطاط الإيثيلين بروبيلين (EPR) في العديد من تطبيقات الكابلات الصناعية والمتخصصة.

اعتمادًا على تركيبته وتركيب الكابلات، يمكن أن يوفر عزل EPR مرونة ومقاومة مفيدة لظروف بيئية معينة.

يجب أن يأخذ اختيار العزل النهائي في الاعتبار المتطلبات الكهربائية ودرجة حرارة التشغيل وبيئة التثبيت والأداء الميكانيكي والمعايير المعمول بها.

4. الموصلات المحايدة والوقائية

4.1 الموصلات المحايدة

يعتمد حجم الموصل المحايد على نظام التوزيع الكهربائي وتوازن الحمل والخصائص التوافقية.

في الأنظمة التقليدية ثلاثية الأسلاك ثلاثية الطور، عادةً ما يكون الموصل المحايد غائبًا.

في الأنظمة ثلاثية الطور ذات الأسلاك الأربعة، يجب أن يكون حجم الموصل المحايد وفقًا للتيار المحايد المتوقع ومتطلبات التثبيت المعمول بها.

تشمل الاعتبارات المهمة ما يلي:

الأحمال غير المتوازنة

يمكن أن يؤدي تحميل الطور غير المتساوي إلى إنتاج تيار في الموصل المحايد.

يجب أن يكون المحايد قادرًا على تحمل التيار غير المتوازن المتوقع.

التيارات التوافقية

الأحمال غير الخطية أحادية الطور، مثل مصادر طاقة الكمبيوتر، والإضاءة الإلكترونية، وبعض المعدات الإلكترونية، قد تولد توافقيات ثلاثية.

تشمل التوافقيات الثلاثية المضاعفات الثالثة والتاسعة والخامسة عشرة والأعلى من التوافقية الثالثة.

في الأنظمة ثلاثية الطور ذات الأسلاك الأربعة، قد تتراكم هذه التيارات التوافقية في الموصل المحايد بدلاً من إلغائها.

ونتيجة لذلك، فإن التيار المحايد قد يتجاوز المستوى المتوقع من خلل حمل التردد الأساسي وحده.

اعتمادًا على الطيف التوافقي الفعلي والمعيار المطبق، قد تكون هناك حاجة إلى موصل محايد كامل الحجم أو كبير الحجم.

يجب أن يعتمد تحجيم الموصل المحايد على ظروف التشغيل المتوقعة بدلاً من قاعدة التحجيم العالمية.

4.2 الموصلات الأرضية الواقية

توفر الموصلات الأرضية الواقية (PE) مسارًا لتيار العطل وتدعم الانفصال التلقائي للإمداد في ظل ظروف خطأ محددة.

توفر المواصفة القياسية IEC 60364-5-54 متطلبات تحديد حجم الموصل الوقائي.

تعتمد مساحة المقطع العرضي المطلوبة على عوامل تشمل:

  • منطقة المقطع العرضي لموصل الطور.
  • مادة موصلة.
  • تيار خطأ الأرض المحتمل.
  • وقت تشغيل جهاز الحماية.
  • شروط الحماية والتركيب الميكانيكية.

بالنسبة لبعض التركيبات، قد يكون للموصل الواقي نفس مساحة المقطع العرضي لموصل الطور.

بالنسبة للموصلات ذات الطور الأكبر، قد يُسمح بحجم موصل وقائي مخفض حيث يتم استيفاء متطلبات المعيار المطبق.

يُسمح بالموصلات الأرضية الواقية والموصلات المحايدة (PEN) فقط في ظل ظروف النظام والتركيب المحددة.

ولا ينبغي افتراض أنها مقبولة لكل ترتيبات توزيع الكهرباء.

5. اعتبارات الحمل التوافقي

يمكن للتيارات التوافقية أن تزيد من خسائر الموصل وتؤثر على حجم الكابل.

يعتمد التأثير على الطيف التوافقي، وبناء الكابلات، وترتيب الموصلات، ونظام التوزيع الكهربائي.

تسخين موصل الطور

محركات التردد المتغير، والمقومات، وغيرها من المعدات غير الخطية قد تولد تيارات توافقية في موصلات الطور.

يمكن لهذه التيارات أن تزيد من تسخين الموصل وقد تؤثر على مساحة المقطع العرضي للكابل المطلوبة.

تسخين موصل محايد

في الأنظمة ثلاثية الطور ذات الأسلاك الأربعة التي توفر أحمالًا غير خطية كبيرة أحادية الطور، قد تتراكم تيارات توافقية ثلاثية في الموصل المحايد.

يجب أخذ هذا التأثير في الاعتبار عند اختيار حجم الموصل المحايد.

التخفيف التوافقي

اعتمادًا على التطبيق، قد تشمل التدابير المناسبة ما يلي:

  • زيادة مساحة المقطع العرضي للموصل.
  • اختيار موصل محايد الحجم المناسب.
  • تركيب المرشحات التوافقية.
  • استخدام محول مناسب أو تكوينات محرك الأقراص.
  • تقييم طيف التيار التوافقي الفعلي أثناء تغيير حجم الكابل.

توفر معايير معينة، بما في ذلك BS 7671، عوامل تصحيح محددة للظروف التوافقية المحددة.

لا ينبغي تطبيق هذه العوامل بشكل عام على جميع تركيبات الكابلات ذات الجهد المنخفض.

يجب مراعاة المعايير المعمول بها وترتيب الكابلات وخصائص الحمل الفعلية.

6. التركيب والعوامل البيئية

يجب أن يأخذ الاختيار الصحيح للكابل في الاعتبار الظروف التي سيتم بموجبها تركيب الكابل وتشغيله.

درجة الحرارة المحيطة

يجب تصحيح التصنيف الحالي المسموح به وفقًا للهواء المحيط الفعلي أو درجة حرارة التربة.

تعمل درجات الحرارة المرتفعة بشكل عام على تقليل قدرة الكابل على تبديد الحرارة.

تجميع الكابلات

قد تتعرض الكابلات المتعددة المثبتة على مقربة من التدفئة المتبادلة.

يجب تطبيق عوامل تصحيح التجميع المناسبة وفقًا لمعيار التثبيت المحدد.

التثبيت تحت الأرض

بالنسبة للكابلات المدفونة، تشمل العوامل المهمة ما يلي:

  • المقاومة الحرارية للتربة.
  • عمق الدفن.
  • تباعد الكابلات.
  • مادة الردم.
  • ظروف رطوبة التربة.
  • مصادر الحرارة القريبة.

يجب تقييم هذه الشروط عند تحديد معدل التيار المستمر للكابل.

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.

يجب ألا تتعرض الكابلات لقوى ثني تتجاوز الحدود الميكانيكية المحددة لها.

الحماية الميكانيكية

يمكن اختيار كابلات الطاقة المدرعة عندما تكون هناك حاجة إلى حماية ميكانيكية إضافية.

تشمل إنشاءات الدروع الشائعة درع الأسلاك الفولاذية (SWA)، والدرع الشريطي الفولاذي (STA)، والدرع المصنوع من أسلاك الألمنيوم (AWA).

يعتمد نوع الدرع المناسب على بنية الكابل وظروف التثبيت ومتطلبات المشروع.

بالنسبة لكابلات التيار المتردد أحادية النواة، تتطلب المواد المدرعة والفقد المغناطيسي المرتبط بها اهتمامًا خاصًا.

7. الاستنتاج

يتطلب الاختيار المناسب لكابلات الطاقة ذات الجهد المنخفض تقييمًا منسقًا للمتطلبات الكهربائية والحرارية والميكانيكية والبيئية.

يجب أن يفي الكابل المناسب في نفس الوقت بما يلي:

  1. القدرة على الحمل الحالي المستمر في ظل ظروف التثبيت الفعلية، بما في ذلك درجة الحرارة المطبقة وتصحيحات التجميع.

  2. متطلبات انخفاض الجهد وفقًا للكود الكهربائي الحاكم ومواصفات المشروع.

  3. الصمود الحراري لدائرة كهربائية قصيرة بناءً على تيار العطل المحتمل، ووقت تشغيل جهاز الحماية، وحدود درجة حرارة الموصل المسموح بها.

  4. تحجيم الموصل المحايد والوقائي مناسبة لنظام التوزيع الكهربائي وخصائص الحمل المتوقع.

  5. التثبيت والمتطلبات البيئية ، بما في ذلك الحماية الميكانيكية، ونصف قطر الانحناء، والظروف الحرارية.

يجب أن تشير القرارات الهندسية إلى الإصدارات المعمول بها من IEC 60228، وIEC 60502-1، وIEC 60364-5-52، وIEC 60364-5-54، وIEC 60949، والرموز الكهربائية الإقليمية ذات الصلة.

يجب دائمًا التحقق من الاختيار النهائي للكابل وفقًا للبيانات الفنية المنشورة من قبل الشركة المصنعة والمواصفات الفنية المعتمدة 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 كابلات الطاقة ذات الجهد المنخفض لدينا على كابلات معزولة بـ PVC وXLPE مع موصلات من النحاس أو الألومنيوم، وهي متوفرة في هياكل أحادية النواة ومتعددة النواة، مع خيارات مدرعة وغير مدرعة.

يمكن تصنيع المنتجات وفقًا لمعايير IEC المعمول بها والمتطلبات الفنية الخاصة بالعميل.

هل تبحث عن شركة مصنعة لكابلات الطاقة ذات الجهد المنخفض؟

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

السابقالتالي
منتج ذو صلة