کابل‌های انتقال برق شهری یکی از مهم‌ترین اجزای شبکه برق‌رسانی هستند که وظیفه انتقال جریان الکتریکی از نیروگاه‌ها به مراکز مصرف را بر عهده دارند. این کابل‌ها بسته به نوع کاربرد، ولتاژ انتقال، محیط نصب و سایر عوامل، در انواع مختلفی طراحی و ساخته می‌شوند. از آنجایی که برق در حجم وسیع و تحت شرایط مختلفی منتقل می‌شود، انتخاب کابل مناسب اهمیت بالایی دارد تا ضمن کاهش تلفات انرژی، ایمنی و پایداری شبکه نیز تضمین شود.
انواع کابل‌های انتقال برق شهری بر اساس سطح ولتاژ
- کابل‌های فشار ضعیف (Low Voltage – LV)
این کابل‌ها برای ولتاژهای زیر ۱۰۰۰ ولت (۱ کیلوولت) استفاده می‌شوند و معمولاً در برق‌رسانی به ساختمان‌های مسکونی، اداری و تجاری کاربرد دارند. کابل‌های LV برای توزیع نهایی برق از ترانسفورماتورها به مصرف‌کنندگان استفاده می‌شوند.
- کابل‌های فشار متوسط (Medium Voltage – MV)
کابل‌های فشار متوسط برای انتقال برق در ولتاژهای ۱ تا ۳۳ کیلوولت به کار می‌روند و معمولاً بین ایستگاه‌های توزیع و صنایع یا مناطق مسکونی بزرگ استفاده می‌شوند. این کابل‌ها معمولاً در زیرزمین یا به‌صورت کابل‌های هوایی نصب می‌شوند و دارای عایق‌های مقاوم‌تری نسبت به کابل‌های فشار ضعیف هستند.
- کابل‌های فشار قوی (High Voltage – HV)
این کابل‌ها برای ولتاژهای بالاتر از ۳۳ کیلوولت طراحی شده‌اند و برق را از نیروگاه‌ها به پست‌های توزیع منتقل می‌کنند. کابل‌های HV معمولاً دارای عایق و روکش‌های پیشرفته‌تری هستند تا بتوانند ولتاژهای بالا را بدون خطر نشت جریان و افت ولتاژ انتقال دهند.
هادی‌های مورد استفاده در کابل‌های انتقال برق شهری
هادی‌ها مهم‌ترین بخش کابل‌های برق هستند که وظیفه انتقال جریان الکتریکی را بر عهده دارند. در کابل‌های برق، دو نوع اصلی هادی مورد استفاده قرار می‌گیرد:
– هادی مسی: مس رسانایی الکتریکی بالایی دارد و معمولاً در کابل‌های فشار ضعیف و متوسط استفاده می‌شود. این فلز به دلیل انعطاف‌پذیری بالا، مقاومت کم در برابر جریان الکتریکی و دوام بیشتر، گزینه‌ای محبوب برای بسیاری از تأسیسات برقی است.
– هادی آلومینیومی: آلومینیوم نسبت به مس سبک‌تر و ارزان‌تر است، اما مقاومت الکتریکی بیشتری دارد. به همین دلیل در کابل‌های فشار قوی و انتقال برق در فواصل طولانی از آلومینیوم استفاده می‌شود. کابل‌های آلومینیومی معمولاً در شبکه‌های هوایی یا خطوط انتقال زمینی در مناطقی که وزن و هزینه اهمیت دارد، به کار می‌روند.
عایق‌های مورد استفاده در کابل‌های انتقال برق شهری
عایق کابل نقش بسیار مهمی در محافظت از هادی و جلوگیری از نشت جریان الکتریکی دارد. بسته به نوع کابل، محیط نصب و سطح ولتاژ، از انواع مختلف عایق استفاده می‌شود:
– PVC (پلی‌وینیل کلراید): این نوع عایق برای کابل‌های فشار ضعیف و برخی کابل‌های فشار متوسط به کار می‌رود. مقاومت خوبی در برابر رطوبت، مواد شیمیایی و سایش دارد اما در دماهای بالا ممکن است کارایی آن کاهش یابد.
– XLPE (پلی‌اتیلن کراس‌لینک شده): این عایق دارای مقاومت حرارتی بالا، انعطاف‌پذیری خوب و قابلیت تحمل ولتاژهای بالا است. در کابل‌های فشار متوسط و فشار قوی به دلیل ویژگی‌های برتری که نسبت به PVC دارد، بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
– EPR (اتیلن پروپیلن رابر): این نوع عایق در کابل‌های مخصوصی که نیاز به انعطاف‌پذیری و مقاومت شیمیایی بالایی دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
روکش‌های محافظ در کابل‌های انتقال برق شهری
روکش کابل نقش حفاظتی داشته و از کابل در برابر شرایط محیطی، تنش‌های مکانیکی و سایر عوامل مخرب محافظت می‌کند. انواع مختلف روکش شامل:
– PVC: پرکاربردترین نوع روکش که مقاومت خوبی در برابر رطوبت و مواد شیمیایی دارد.
– PE (پلی‌اتیلن): مقاومت بالایی در برابر آب و مواد خورنده دارد و در کابل‌های دفنی و زیرزمینی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
– LSZH (کم دود و بدون هالوژن): این نوع روکش در مکان‌هایی که ایمنی و کاهش دود و گازهای سمی اهمیت دارد، به کار می‌رود، مانند متروها، ساختمان‌های عمومی و صنایع حساس.
ویژگی‌های کابل‌های انتقال برق شهری
مقاومت در برابر شرایط جوی: کابل‌های برق باید در برابر دماهای مختلف، رطوبت، اشعه UV و مواد شیمیایی مقاوم باشند.
عایق‌بندی قوی: جلوگیری از نشتی جریان و ایجاد ایمنی در سیستم برق‌رسانی.
تحمل تنش‌های مکانیکی: مخصوصاً برای کابل‌هایی که در زمین دفن می‌شوند یا در برج‌های انتقال هوایی نصب می‌شوند.
طول عمر بالا: استفاده از مواد باکیفیت باعث افزایش طول عمر کابل و کاهش هزینه‌های نگهداری می‌شود.
حداقل تلفات انرژی: هادی‌های باکیفیت باعث کاهش افت ولتاژ و بهینه‌سازی مصرف انرژی می‌شوند.
کاربردهای کابل‌های انتقال برق شهری
شبکه‌های توزیع شهری: انتقال برق از پست‌های توزیع به منازل، ادارات و مراکز تجاری.
صنایع و کارخانه‌ها: تأمین برق مورد نیاز ماشین‌آلات و تجهیزات صنعتی.
خطوط انتقال زیرزمینی: در شهرهای بزرگ که استفاده از کابل‌های هوایی ممکن نیست.
شبکه‌های هوایی: در مناطق روستایی و مناطقی که حفاری برای کابل‌کشی امکان‌پذیر نیست.
روش‌های نصب و مهار کابل‌های انتقال برق شهری
کابل‌های انتقال برق شهری بسته به شرایط محیطی، ولتاژ، هزینه‌های نصب و ایمنی، به روش‌های مختلفی مهار و نصب می‌شوند. به طور کلی، روش‌های نصب این کابل‌ها را می‌توان به سه دسته اصلی تقسیم کرد:
-
کابل‌های دفنی (Underground Cables)
کابل‌های دفنی در زیر زمین کار گذاشته می‌شوند و برای تأمین برق شهری، صنعتی و انتقال برق در مناطقی که امکان استفاده از کابل‌های هوایی وجود ندارد، به کار می‌روند. این روش بیشتر در شهرهای بزرگ و مناطقی که به لحاظ زیبایی شهری و ایمنی، استفاده از کابل‌های هوایی مناسب نیست، استفاده می‌شود.
ویژگی‌ها و روش نصب کابل‌های دفنی:
استفاده از عایق‌های مقاوم: مانند XLPE یا PVC که در برابر رطوبت، خوردگی و فشارهای مکانیکی مقاوم باشند.
حفاظت مکانیکی: معمولاً کابل‌ها را داخل لوله‌های پلی‌اتیلنی (PE)، فولادی یا کانال‌های بتنی قرار می‌دهند تا از آسیب‌های خارجی جلوگیری شود.
عدم تأثیر شرایط جوی: این کابل‌ها از باد، باران، برف و طوفان در امان هستند، اما در برابر حفاری‌های غیرمجاز و نشست زمین آسیب‌پذیرند.
هزینه نصب بالا: به دلیل نیاز به حفاری، کانال‌کشی و تأمین پوشش‌های محافظتی، هزینه نصب این کابل‌ها بیشتر از کابل‌های هوایی است.
کاربرد: در شهرهای بزرگ و مناطقی که حفظ زیبایی و ایمنی مهم است. برای تغذیه ایستگاه‌های توزیع برق و تأمین برق مراکز صنعتی. در فرودگاه‌ها، متروها و تأسیسات زیرزمینی.
-
کابل‌های خودنگهدار (Aerial Bundled Cables – ABC)
کابل‌های خودنگهدار نوعی کابل هوایی هستند که به‌صورت چند رشته‌ای در کنار هم قرار گرفته و توسط یک نگهدارنده تقویت شده‌اند. این کابل‌ها برای توزیع برق در مناطق شهری و روستایی به‌عنوان جایگزین کابل‌های هوایی سنتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
ویژگی‌ها و روش نصب کابل‌های خودنگهدار:
ساختار مجتمع: شامل چندین رشته کابل که معمولاً دارای هادی آلومینیومی و روکش XLPE هستند و در کنار هم دسته‌بندی شده‌اند.
نصب روی تیرهای برق: این کابل‌ها روی پایه‌های چوبی، فلزی یا بتنی نصب شده و توسط اتصالات مخصوص مهار می‌شوند.
کاهش خطرات ناشی از اتصال کوتاه: به دلیل روکش عایق دار، احتمال برق‌گرفتگی و آتش‌سوزی کمتر است.
مقاومت بالا در برابر شرایط جوی: این کابل‌ها در برابر باد، باران و برف مقاوم هستند.
نصب آسان‌تر و ارزان‌تر نسبت به کابل‌های دفنی.
کاربرد: توزیع برق در مناطق شهری، حومه‌ای و روستایی. جایگزین کابل‌های هوایی سنتی برای افزایش ایمنی و کاهش قطعی برق. کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری نسبت به شبکه‌های سیمی باز.
- کابل‌های هوایی با مهار فلزی (Overhead Lines)
کابل‌های هوایی سنتی شامل هادی‌های بدون روکش (Bare Conductors) هستند که روی تیرهای برق و با استفاده از مقره‌های عایق نصب می‌شوند. این کابل‌ها بیشتر در خطوط انتقال برق فشار قوی و فوق فشار قوی کاربرد دارند.
ویژگی‌ها و روش نصب کابل‌های هوایی سنتی:
نصب روی پایه‌های فلزی، چوبی یا بتنی: این کابل‌ها توسط مقره‌ها و بازوهای نگهدارنده روی تیرهای برق مهار می‌شوند.
استفاده از هادی‌های بدون روکش: معمولاً از جنس آلومینیوم تقویت‌شده (ACSR)، آلومینیوم-فولاد (AACSR) یا مسی ساخته می‌شوند.
مقرون‌به‌صرفه بودن: نسبت به کابل‌های دفنی، نصب و نگهداری این کابل‌ها ارزان‌تر و سریع‌تر است.
آسیب‌پذیر در برابر شرایط جوی: طوفان، باد، باران شدید، یخبندان و برخورد اشیاء می‌توانند باعث قطعی یا آسیب‌دیدگی این کابل‌ها شوند.
نیاز به فضای زیاد: برای جلوگیری از اتصال کوتاه، فاصله بین کابل‌ها باید رعایت شود.
کاربرد: انتقال برق در مسیرهای طولانی بین نیروگاه‌ها و ایستگاه‌های توزیع. استفاده در خطوط فشار متوسط و قوی. برق‌رسانی به مناطق روستایی و کوهستانی.
مقایسه روش‌های مختلف مهار و نصب کابل‌ها
| نوع کابل | هزینه نصب | ایمنی | دوام | شرایط نصب | سرعت اجرا | مقاومت در برابر شرایط جوی |
| دفنی (Underground) | بالا | بسیار بالا | بالا | داخل خاک یا لوله | کند | عالی (ضد آب، ضد باد) |
| هوایی سنتی (Overhead) | کم | پایین‌تر از خودنگهدار | متوسط | روی تیرهای برق و مقره‌ها | سریع | بالا (مقاوم در برابر باد و باران) |
| خودنگهدار (ABC) | متوسط | بالا | متوسط | روی تیرهای برق | سریع | متوسط (آسیب‌پذیر در برابر باد و یخ‌زدگی) |
نتیجه‌گیری
انتخاب روش نصب کابل‌های انتقال برق شهری بستگی به شرایط محیطی، هزینه، ایمنی و دوام مورد نیاز دارد. کابل‌های دفنی به دلیل ایمنی و دوام بالا، بهترین گزینه برای شهرهای بزرگ و مناطق حساس هستند، اما هزینه بالایی دارند. در مقابل، کابل‌های خودنگهدار یک گزینه ایمن و مقرون‌به‌صرفه برای توزیع برق در شهرها و روستاها محسوب می‌شوند. کابل‌های هوایی سنتی نیز برای انتقال برق در مسافت‌های طولانی و مناطق کم‌جمعیت کاربرد دارند، اما در برابر شرایط جوی آسیب‌پذیرتر هستند.
