انواع کابل در پستها:

کابلهای مورد استفاده در محدوده پستهای توزیع تا حداکثر 20KV به شرح زیر می‌باشند:

1) کابلهای فشار متوسط, برای ورودی و خروج از تابلوهای فشار متوسط و اتصال ترانسفورماتور:

این کابلها عموماً از نوع کابل خشک فشار قوی با عایق XLPE می‌باشند که بصورت تک رشته ای یا سه رشته ای با ولتاژ متناسب با سطح ولتاژ فشار متوسط, و با سطح مقطع متناسب با سطح اتصال کوتاه منطبق با استاندارد مربوطه مورد استفاده قرار می‌گیرند. این کابلها با سر کابلهای نوع خشک به سادگی قابل نصب و اتصال به تجهیزات فشار متوسط پست می‌باشند. استفاده از کابل فشار متوسط روغنی با عایق متشکل از لایه‌های کاغذ آغشته به روغن با پیشرفت تکنولوژی ساخت کابلهای خشک بطور چشمگیری کاهش یافته است. لیکن در صورت استفاده از این نوع کابلها در موارد خاص, می‌باید لوازم متعلقات مخصوص نصب و بهره برداری آنها اعم از اسر کابلها, گلویی‌ها و غیره را فراهم نمود.

 

2) کابلهای فشار ضعیف برای انتقال انرژی از ترانسفورماتور به تابلوهای تغذیه شبکه مصرف کننده‌ها و روشنایی معابر و غیره:

این کابلها از نوع کابل خشک فشار ضغیف با عایق PVC می‌باشند که به صورت یک رشته یا چند رشته با سطح مقطع‌های مختلف بسته به بار مصرفی مورد استفاده قرار می‌گیرند

 

3) کابلهای کنترل و حفاظت, برای اتصال تجهیزات حفاظتی ترانسفورماتور به تابلوی فشار متوسط, همچنین کابلهای تاسیسات برق و روشنایی و تهویه:

این کابلها با سطح مقطع 5/1 الی 5/2 میلیمتر مربع بصورت کابل چند رشته یا به شکل سیمهای عبور داده شده از داخل لوله برق (کاندوئیت) مورد استفاده قرار می‌گیرند.

برای عبور سیمههای زمین از کف طبقات باید در مرحله اجرایی عملیات ساختمانی لوله گذاری‌های

لازم در نقاط مورد نظر انجام شود.

 

4) سیم زمین برای احداث شبکه زمین پست و اتصال تجهیزات برقی داخل پست به شکل زمین:

این سیمها بصورت سیمهای تک رشته مسی بهم تابیده با سطح مقطع تعیین شده مطابق استاندارد مربوطه, بسته به سطح – اتصال کوتاه شبکه و نوع تجهیزات متصله می‌باشند. سیم زمین برای نصب در مسیرهای روباز بصورت روپوش دار, و برای قسمتهایی که در داخل خاک قرار دارد بصورت بدون روپوش مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

5) اتصالات کابلهای فشار متوسط, فشار ضعیف و سیمهای زمین:

این قطعات شامل کابل شوهای مسی با پیچ و مهره و واشرهای برنزی و انواع بستهای پیچ و مهره ای و فشاری هستند که برای اتصال کابلهای فشار متوسط و فشار ضعیف به ترمینالهای تجهیزات پست یا اتصال سر سیمهای زمین مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای اتصال سیمهای زمین به یکدیگر در قسمتهای مدفون شده در زیر خاک مناسبترین وسیله از نظر قابلیت اطمینان و دوام اتصالات در مقابل پوسیدگی, استفاده از شیوه اتصال حرارتی (THERMOWELD) می‌باشد.

کلیه قطعات اتصال کابلها و سیمهای برق برای نصب در محدوده پستهای توزیع می‌باید از مرغوبترین جنس و بالاترین دقت در نصب برخوردار باشند تا بهره برداری مطمئن پست را در دراز مدت تضمین نمایند.

لازم به ذکر است که ما در این فصل بیشتر در مورد کابلهای فشار متوسط (20(kv)) و فشار ضعیف (400V)  بکار رفته در شبکه توزیع صحبت می‌کنیم.

 

2-12) انتخاب کابل:

برای بهره برداری اقتصادی از کابلها, انتخاب بهینه سطح مقطع از اهمیت خاصی برخوردار است. در این فصل عوامل موثر در انتخاب کابل مورد بررسی قرار می‌گیرند, لازم به ذکر است که برای انتخاب بهینه سطح مقطع محاسبه تلفات و محاسبات اقتصادی نیز لازم می‌باشد.

معیارهای انتخاب کابل را می‌توان بصورت زیر تقسیم بندی نمود:

الف – ولتاژ نامی

ب – انتخاب سطح مقطع با توجه به جریان دهی کابل

پ – افت ولتاژ مجاز

ت – تحمل جریان اتصال کوتاه توسط کابل

 

1) ولتاژ نامی:

ولتاژ نامی بایستی متناسب با سیستمی که کابل در آن مورد استفاده قرار می‌گیرد باشد. با توجه به استاندارد کابلهای مورد استفاده در شبکه توزیع این ولتاژ بایستی مطابق جدول زیر باشد.

 

جدول : انتخاب ولتاژ نامی برای کابلهای بکار رفته در شبکه توزیع

(r.m.s) کیلو ولتU

19

12

35/6

6/0

(r.m.s) کیلو ولتU

33

20

11

1

کیلو ولتU

36

24

12

 

 

2) ظرفیت دهی جریان کابلها:

در این قسمت عوامل موثر بر جریان دهی کابلها مورد بررسی قرار گرفته و جداول مربوطه ارائه گردد.

مهمترین مرجع بکار رفته در این قسمت, استاندارد  287IEC-   تحت عنوان "محاسبه جریان نامی پیوسته کابلها در ضریب بار 100 درصد" می‌باشد که در هر قسمت که به اطلاعات کاملتری نیاز بود ملاک استاندارد فوق می‌باشد.

 

- حد مجاز جریان کابلها:

تعیین حد مجاز جریان کابلها به پارامترهای زیر بستگی دارد:

1) تلفات ایجاد شده در کابل

2) نحوه انتقال گرمای ایجاد شده به سطح کابل و محیط اطراف

استاندارد 287IEC   با در نظر گرفتن تلفات ایجاد شده در کابل و مقاومت حرارتی لایه‌های مختلف کابل و زمین در شرایط مشخص, حد مجاز جریان را به دست می‌دهد در این قسمت فرض بر این است که مقدار جریان کابلها در شرایط مشخص توسط کارخانه سازنده مشخص گردد. (این حد مجاز در اسناد فنی مناقصه آورده می‌شود).

 

3-12) عوامل موثر در ظرفیت نامی جریان کابل:

عوامل مهم موثر در ظرفیت نامی جریان کابل را می‌توان به گروههای زیر تقسیم نمود:

الف دما

دما از عوامل مهم تعیین ظرفیت نامی جریان کابل می‌باشد که شامل دمای محیط ، دمای محل نصب و نیز دمای مجاز برای عایق کابل و ساختار آن می‌باشد.

 

ب طرح کابل

علاوه بر دمای مجاز عایق کابل, نوع طراحی کابل و لایه‌های مختلف بکار رفته در آن, در تعیین جریان مجاز دارای اهمیت می‌باشند. این لایه‌ها چگونگی انتقال حرارت از هادی به سطح بیرونی کابل را مشخص می‌کنند.

 

پ شرایط نصب

شرایط نصب از قبیل نصب در هوا, دفن شده در زمین, در مجرا, نوع خاک و … از عوامل موثر بر جریان دهی کابلها می‌باشند.

 

ت اثرات کابلهای مجاور

در صورت همجواری کابل با سایر کابلها یا لوله‌ها بایستی ضرایب مناسب برای کاهش جریان مجاز کابل در نظر گرفت.

 

1-3-12) دما

1) دمای محیط

متوسط دمای محیط برای هر کشور و هر منطقه متفاوت می‌باشد که به شرایط آب و هوایی منطقه, شرایط نصب کابل بستگی دارد. در استاندارد  287IEC  دمای محیط اطراف کابل برای چندین کشور آمده است, در این استاندارد برای سایر کشورها بطور تقریبی اعداد جدول زیر پیشنهاد شده است.

جدول : دمای محیط و زمین بر حسب درجه سانتیگراد

شرایط آب و هوا

درجه حرارت محیط

درجه حرارت در عمق یک متری

 

حداقل

حداکثر

حداقل

حداکثر

حاره ای

25

55

25

40

نیمه حاره ای

10

40

15

30

معتدل

0

25

10

20

مقادیر جدول فوق تقریبی بوده و بایستی به هنگام استفاده از آن دقت کافی بعمل آورد. حدود نامی جریان کابل بایستی برای بدترین شرایط در سر تا سر سال محاسبه شود.

 

2) دمای کار کابل

حداکثر دمای کار کابل مطابق استاندارد 287IEC  برای کابلهای مختلف بایستی مطابق جدول زیر باشد:

جدول : حداکثر دمای کار هادی برای کابلهای مختلف

عایق

حداکثر درجه حرارت هادی

PVC

70

PE

70

XLPE

90

 

2-3-12) تاثیر شرایط نصب بر حد نامی جریان کابل:

1) عمق دفن کابل

حداقل کردن آسیب وارده به کابل علت تعیین کننده عمق دفن کابل می‌باشد که هر چقدر ولتاژ کابل بیشتر باشد عمق دفن کابل بیشتر می‌گردد. با افزایش عمق, دما افزایش یافته مقدار رطوبت بیشتر می‌گردد, در این حالت با افزایش دما ظرفیت جریان دهی کابل کمتر شده ولی با افزایش رطوبت این مقدار بیشتر می‌گردد.

 

2) مقاومت مخصوص حرارتی خاک

وجود رطوبت اثر تعیین کننده ای در مقاومت مخصوص هر نوع خاک دارد, برای هر منطقه این مقدار بایستی اندازه گیری شود, در صورتیکه این عدد در دسترس نباشد طبق استاندارد 287IEC   مقادیر زیر پیشنهاد می‌شود.

 

 

جدول : مقاومت مخصوص حرارتی خاک

وضعیت آب و هوا

شرایط خاک

مقاومت حرارتی (Km/W)

پیوسته مرطوب

خیلی مرطوب

7/0

بارانی

مرطوب

1

بندرت بارانی

خشک

2

بدون باران و یا کم

خیلی خشک

3

 

از کابلهای توزیع عموماً بطور دائم در بار کامل استفاده نمی شود, لذا مسئله خشک شدن خاک زیاد مطرح نمی باشد, در شرایطی که بتوان خاک را مرطوب فرض کرد مقدار مقاومت حرارتی خاک را می‌توان بین Km/W 1-8/0 در نظر گرفت. در محلهائیکه خاک همواره کاملاً مرطوب نمی باشد اما نوع آن مخلوطی از خک رس و خاک باغچه باشد مقدار Km/W 2/1رقم مناسبی می‌باشد. در صورتیکه خاک از شن و ماسه تشکیل شده باشد, بعد از خشک شدن مقداری هوا در فضای خالی شن و ماسه بوجود می‌آید. اگر این حالت در چند ماه از سال اتفاق بیفتد مقدار مقاومت حرارتی خاک را می‌توان بین Km/W 3 -2 با توجه به توضیحات زیر در نظر گرفت:

نوع الف: کابلهایی که در طول سال بار ثابتی حمل می‌کنند.

در حالی که بار دائمی یا دوره ای باشد, مقدار حداکثر مقاومت حرارتی خاک باید در نظر گرفته شود, اگر چه این مقدار در بعضی از سالها و برای مدت کوتاهی در تابستان یا پائیز بوجود آید, مقادیر پیشنهادی عبارتند از:

تمام خاکها بجز خاکهای زیر                           Km/W 5/1                       

خاک گچی با قطعات ریز گچ                         Km/W 2/1      

خاک با ترکیبی از گیاهان پوسیده                       Km/W 2/1

خاک سنگلاخی                                          Km/W 5/1

شن که آب آن کشیده شده باشد                        Km/W 5/2

خاک عمل آورده شده                                   Km/W 8/1

در صورتیکه خاک زیر پوششی از لایه غیر قابل نفوذ (مانند آسفالت) قرار گیرد. مقدار مقاومت حرارتی مربوط به ردیف اول در تمام انواع خاکها ممکن است به Km/W 2/1 کاهش یابد.

نوع ب : کابلها با بار متغیر و حداکثر بار در تابستان

تمام خاکها بجز خاکهای زیر                           m/W K2/1

خاکهای  سنگلاخی                                        m/W K3/1    

خاک شنی که آب آن کشیده شده باشد      Km/W 2

خاک عمل آورده شده                                   Km/W 6/2

نوع پ : کابلها با بار متغیر و حداکثر بار در زمستان                                                                                       

تمام خاکها بجز خاکهای زیر                           Km/W1

خاک رسی                                                Km/W 9/0

خاک گچی با قطعات ریز گچ                          Km/W 2/1

خاک شنی که آب آن کشیده شده باشد                Km/W 5/

خاک عمل آورده شده                                   Km/W 2/1   

 وقتی خاک رسی زیر پوشش غیر قابل نفوذ قرار گیرد مقدار مقاومت حرارتی آن ممکن است تا Km/W8/0کاهش یابد.

 

4-12) شرایط استاندارد و ضرایب نامی برای تصحیح مقدار نامی باردهی کامل:

مقادیر جریان مشخص شده در جداول انتهای این قسمت براساس پارامترهای مشخص شده زیر می‌باشد و در صورتی که کابل در شرایطی بجز شرایط مشخص شده بکار رود باید ضرایب تصحیح مناسب لحاظ شود

1-4-12) کابلهای نصب شده در هوا

الف – دمای هوای محیط  برای کابلهای توزیع و  برای کابلهای داخل ساختمان پست در نظر گرفته می‌شود. 

ب – جریان هوا بطور قابل ملاحظه ای محدود نشده و برای کابلهای نصب شده روی دیوار بایستی حداقل فاصله 2 سانتیمتر فضای خالی تا دیوار وجود داشته باشد.

پ – مدارهای مجاور هم حداقل 15 سانتیمتر از هم فاصله داشته بطوریکه بر یکدیگر اثر حرارتی نداشته باشند.

ت – کابلها در مقابل اشعه آفتاب محافظت شوند.

ضرایب تصحیح دمای محیط برای کابل در هوا

 

جدول ضرایب تصحیح درجه حرارتهای مختلف

عایق کابل

حداکثر دمای هادی در شرایط کار

دمای هوای محیط

25

 

 

 

30

35

40

45

50

55

PVC

XLPE*

XLPE**

70

90

90

06/1

1

04/1

1

95/0

1

94/0

91/0

96/0

87/0

86/0

91/0

79/0

8/0

87/0

71/0

75/0

82/0

61/0

69/0

76/0

 *برای ولتاژ بالایKV 33/19

 **برای ولتاژ زیر KV 33/19

هنگامیکه گروهی از کابلهای قدرت چند رشته ای در هوا نصب می‌شوند باید فضای کافی برای انتقال دما موجود باشد, برای اینکه در شرایط نصب در هوا مقدار جریان کاهش نیابد تی تمهیدات زیر در نظر گرفته شود.

الف – فاصله افقی بین مدارها نباید از دو برابر قطر خارجی کابلها کمتر باشد.

ب – فاصله عمومی بین مدارها نباید از چهار برابر قطر خارجی کابلها کمتر باشد.

پ – در صورتی که تعداد مدارها از 3 بیشتر شود باید تمامی آنها بصورت افقی نصب گردند.

 

2-4-12)کابلهای کشیده شده بطور مستقیم در زمین:

الف – دمای زمین 15 درجه سانتیگراد

ب – مقاومت مخصوص حرارتی خاک Km/W 2/1

پ – حد فاصله مدارهای مجاورm8/1

ت – حداقل عمق گودال برای کابل تا ولتاژ یک کیلو ولت برابر 50 سانتیمتر و برای کابلهای بیش از یک کیلو ولت تا 33 ولت برابر 8/0 متر در نظر گرفته شده است.

 

ضرایب تصحیح:

ضرایب تصحیح برای دمای زمین, مقاومت مخصوص حرارتی خاک, کابلهای نصب شده بصورت گروهی, عمق کابل گذاری در جدول زیر آمده است.

 

جدول : ضریب تصحیح برای دماهای مختلف زمین


عایق کابل

حداکثر دمای هادی در شرایط کار

دمای هوای محیط

10

15

20

25

30

35

40

45

Pvc

 XLPE

 

70

90

04/1

03/1

 

1

1

 

95/0

97/0

 

9/0

93/0

 

85/0

89/0

 

8/0

85/0

 

74/0

81/0

 

67/0

77/0

 

 

جدول : ضریب تصحیح برای مقاومت حرارتی خاک (مقدار متوسط)

اندازه‌های هادی

مقاومت مخصوص حرارتی خاک (Km/W)

8/0

9/0

1

5/1

2

5/2

3

کابل تک رشته ای تا 150 400-150

 

کابل چند رشته ای تا 16

150- 25

400-185

16/1

17/1

 

09/1

14/1

16/1

11/1

12/1

 

06/1

1/1

11/1

07/1

07/1

 

04/1

07/1

07/1

91/0

9/0

 

95/0

93/0

92/0

81/0

8/0

 

86/0

84/0

82/0

 

73/0

72/0

 

79/0

76/0

74/0

 

67/0

66/0

 

74/0

7/0

68/0

 

 

 

 

جدول ضریب تصحیح برای مدارهایی با سه کابل تک رشته بصورت افقی یا مثلثی گروهی

ولتاژ کابل(Kv)

تعداد مدارات

فاصله بین مراکز گروه کابلها

تماس با یکدیگر

M15/0

M3/0

45/0

6/0

مثلثی           تخت

1/6/0

2

3

4

5

6

77/0

56/0

59/0

55/0

52/0

8/0

68/0

63/0

58/0

56/0

82/0

72/0

67/0

63/0

6/0

88/0

79/0

75/0

72/0

7/0

9/0

83/0

81/0

78/0

77/0

93/0

87/0

85/0

83/0

82/0

بالاتر از 1/6/0 تا (24) 20/12

2

3

4

5

6

78/0

66/0

6/0

55/0

52/0

8/0

69/0

63/0

58/0

55/0

81/0

71/0

65/0

61/0

58/0

85/0

76/0

72/0

68/0

66/0

88/0

8/0

76/0

73/0

72/0

9/0

83/0

8/0

77/0

76/0

33/19

2

3

4

5

6

79/0

67/0

62/0

57/0

54/0

81/0

7/0

65/0

6/0

57/0

81/0

71/0

65/0

6/0

57/0

85/0

76/0

72/0

68/0

66/0

88/0

8/0

76/0

73/0

72/0

9/0

83/0

8/0

77/0

76/0

                       

 

 

 

جدول ضریب تصحیح برای عمق کابل (تا مرکز کابل یا مرکز گروه مثلثی کابل

عمق قرار گرفتن کابل (M)

کابلهای KV 1/6/0

بالاتر از 1/6/0 تا KV 33/19

تا

 

بالاتر از

تا

بالاتر از

5/0

6/0

8/0

1

25/1

5/1

75/1

2

5/2

3 یا بیشتر

1

99/0

97/0

95/0

94/0

93/0

92/0

91/0

9/0

89/0

1

98/0

96/0

94/0

92/0

91/0

89/0

88/0

87/0

86/0

 

1

97/0

694/0

92/0

9/0

89/0

87/0

86/0

85/0

83/0

-

-

1

98/0

96/0

95/0

94/0

92/0

91/0

9/0

-

-

1

97/0

95/0

94/0

92/0

9/0

89/0

88/0

 

جدول ضریب تصحیح برای عمق دفن کابل (تا مرکز کابل یا مرکز گروه مثلثی کابل)

 

3-4-12) کابلهای نصب شده در مجرا:

الف – دمای زمین 15 درجه سانتیگراد

ب – مقاومت مخصوص حرارتی زمینKm/W 2/1

پ – حداقل فاصله مدارهای مجاور از یکدیگرm8/1

ت – حداقل عمق کابل گذاری برای کابلهای با ولتاژ زیر KV1 برابر 50 سانتیمتر و برای کابلهای از یک تا 33 کیلو ولت 8/0 متر.

ضریب تصحیح برای تغییرات دمای زمین مطابق جدول می‌باشد و ضرایب برای مقاومت حرارتی خاک و گروه کابلها و عمق قرار گرفتن کابلها در جدول‌های بعد آمده است.

 

جدول ضریب تصحیح برای مقاومت مخصوص حرارتی خاک

اندازه هادی ( )

مقاومت حرارتی خاک (Km/W)

8/0

9/0

 

1

5/1

2

5/2

3

کابل تک رشته ای تا150

400-185

کابل چند رشته ای تا16

150- 25

 

400-185

1/1

11/1

05/1

07/1

 

09/1

07/1

08/1

04/1

05/1

 

06/1

04/1

05/1

03/1

03/1

 

04/1

94/0

94/0

97/0

96/0

 

95/0

87/0

86/0

92/0

9/0

 

87/0

81/0

79/0

87/0

85/0

 

82/0

75/0

73/0

74/0

78/0

 

76/0

 

 

جدول ضریب تصحیح برای گروه کابلهای تک رشته بصورت مثلثی و یا افقی در مجرا

ولتاژ کابل (KV)

تعداد مدارات

فاصله بین مراکز مجراها

در تماس

45/0

6/0

1/6/0

2

3

4

5

6

86/0

77/0

73/0

7/0

68/0

9/0

83/0

81/0

78/0

77/0

93/0

87/0

85/0

83/0

82/0

بالاتر از 1/6/0 تا 20/12

2

3

4

5

6

85/0

75/0

7/0

67/0

64/0

88/0

8/0

76/0

73/0

71/0

9/0

83/0

8/0

77/0

76/0

33/19

2

3

4

5

6

85/0

76/0

71/0

67/0

65/0

88/0

8/0

76/0

73/0

71/0

9/0

83/0

8/0

77/0

76/0

 

 

 

 

جدول ضریب تصحیح برای کابلهای چند رشته در مجرا بصورت افقی

ولتاژ کابل (KV)

تعداد مجراها در گروهها

فاصله بین مراکز کابلها (m)

در تماس

3/0

45/0

6/0

1/6/0

2

3

4

5

6

9/0

82/0

78/0

75/0

72/0

93/0

87/0

85/0

82/0

81/0

95/0

9/0

89/0

87/0

86/0

 

 

96/0

93/0

91/0

9/0

9/0

بالاتر از 1/6/0 تا 20/12

2

3

4

5

6

88/0

8/0

75/0

71/0

69/0

91/0

84/0

81/0

77/0

75/0

93/0

87/0

84/0

82/0

8/0

94/0

89/0

87/0

85/0

84/0

33/19

2

3

4

5

6

87/0

78/0

73/0

69/0

67/0

89/0

82/0

78/0

75/0

73/0

92/0

85/0

82/0

79/0

78/0

93/0

87/0

85/0

83/0

82/0

 

 

جدول ضریب تصحیح برای عمق کابلها (مراکز مجراها یا گروه مجرای مثلثی)

عمق کابل (m)

کابل kv 1/6/0

از 1/6/0 تا kv 33/19

تک رشته

چند رشته

تک رشته

چند رشته

5/0

6/0

8/0

1

25/1

5/1

75/1

2

5/2

3 تا بیشتر

1

98/0

95/0

93/0

9/0

89/0

88/0

87/0

86/0

85/0

1

99/0

97/0

96/0

95/0

9/0

94/0

93/0

93/0

92/0

-

-

1

98/0

95/0

93/0

92/0

9/0

89/0

88/0

-

-

1

99/0

97/0

96/0

95/0

94/0

93/0

92/0

 

5-12) افت ولتاژ:

از عوامل مهم تعیین سطح مقطع کابل, مقدار افت ولتاژ مجاز آن می‌باشد, این مقدار بخصوص در کابلهای فشار ضعیف و کابلهای فشار متوسط در شرایطی که طول کابل خیلی طولانی باشد, عامل تعیین کننده می‌باشد.

برای تعیین افت ولتاژ در کابلها بایستی مقدار مقاومت و راکتانس آنها در شرایط بهره برداری مشخص شود و سپس با استفاده از فرمولهای (1) تا (4) افت ولتاژ در کابل را بدست آورد. لازم به ذکر است که مشخص کردن مقدار مقاومت و راکتانس کابلها, از جمله مشخصات فنی می‌باشد که بایستی در جدول, مربوط به مشخصات فنی اسناد مناقصه توسط فروشنده ارائه شده باشد, در صورتی که اطلاعات در دسترس نباشد می‌توان از جداول قبل برای تعیین مقدار مقاومت و راکتانس استفاده نمود, مقدار راکتانس کابل تابع پارامترهای زیادی می‌باشد که در جداول قبل برای شرایط بخصوص مقادیر آن آمده است.

برای محاسبات مربوط به جریان متناوب تک فاز:

الف ولتاژ (1)                                 

درصد افت ولتاژ (2)     

برای محاسبات مربوط به جریان متناوب سه فاز:

افت ولتاژ (3)             

درصد افت ولتاژ (4)

 

فرمولهای (1) تا (4) برای حالت بار نقطه ای در انتهای خط می‌باشد و فرمولها دارای تقریب می‌باشد, در شبکه‌های توزیع عموماً بار بصورت گسترده بوده لذا در صورتی که اطلاعات کامل از بار و شبکه موجود باشد از برنامه‌های پخش بار بایستی استفاده شود, در حالتی که بار یکنواخت فرض شود در فرمولهای فوق بایستی ضریب 5/0 وارد شود.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



جدول مشخصات الکتریکی با عایق PVC باولتاژ 600 تا 1000 ولت

کابلهای چند رشته ای زره دار یا بدون زره

کابلهای تک رشته ای زره ای*

راکتاس (50HZ)

مقاومت AC در

راکتس (50HZ)

مقاومت AC در

(ohm/km)

آلومینیوم

(ohm/km)

مس

(ohm/km)

تخت**

(ohm/km)

مثلثی

(ohm/km)

آلومینیوم

(ohm/km)

مس

(ohm/km)

اندازه هادی (ohm/km)

 

087/0

084/0

081/0

081/0

079/0

 

077/0

076/0

076/0

076/0

075/0

074/0

27/2

44/1

04/1

770/0

533/0

 

385/0

305/0

248/0

198/0

152/0

122/0

038/1

870/0

627/0

464/0

321/0

 

232/0

184/0

150/0

121/0

0929/0

0752/0

 

 

 

198/0

193/0

 

189/0

188/0

186/0

184/0

182/0

181/0

 

 

 

112/0

107/0

 

103/0

103/0

101/0

099/0

069/0

094/0

 

 

 

770/0

533/0

 

354/0

305/0

248/0

198/0

152/0

122/0

 

 

 

464/0

321/0

 

232/0

184/0

150/0

121/0

0927/0

0751/0

16

25

35

50

70

 

95

120

150

185

240

300

                 

زره با سیم آلومینیوم

فاصله بین مراکز کابل دو برابر قطر کابل

 

جدول مشخصات الکتریکی کابل با عایق xlpe و ولتاژ V 1000/600

راکتاس  Hz 50

مقاومت AC  در

زره دار یا بدون زره

چند رشته ای

 

تک رشته زره دار*

آلومینیوم

 

مس

 

اندازه هادی

 

 

080/0

079/0

077/0

076/0

075/0

 

073/0

073/0

073/0

073/0

073/0

072/0

تخت**

 

145/0

162/0

 

157/0

155 /0

156/0

155/0

151/0

149/0

مثلثی

 

 

106/0

103/0

 

098/0

096/0

097/0

096/0

092/0

090/

45/2

54/1

11/1

822/0

568/0

 

411/0

325/0

265/0

211/0

162/0

130/0

47/1

927/0

668/0

494/0

342/0

 

247/0

197/0

160/0

128/0

0989/0

0802/0

16

25

35

50

70

 

95

120

150

185

240

300

                     

 

6-12) تحمل جریان اتصال کوتاه توسط کابل:

در انتخاب نوع کابل, تحمل جریان اتصال کوتاه یکی از عوامل تعیین کننده می‌باشد. در زمان بروز اتصال کوتاه جریان بطور ناگهانی برای چند سیکل افزایش یافته و سپس مقدار آن کم شده تا آنکه سیستم حفاظتی عمل نماید. مدت زمان اتصال کوتاه معمولاُ بین 2/0 تا 3 ثانیه می‌باشد. در زمان شروع اتصال کوتاه ممکن است کابل در بار کامل (حداکثر دما) باشد و افزایش دمای ناشی از اتصال کوتاه عامل مهمی در انتخاب سطح مقطع نامی خواهد بود. جریان اتصال کوتاه گاهی تا بیست برابر جریان دائمی رسیده و این جریان نیروی الکترومغناطیسی و ترمودینامیکی بوجود می‌آورد که متناسب با مربع جریان می‌باشد.

 

نظر به اینکه زمان اتصال کوتاه خیلی کوتاه است, کابل پس از آن به سرعت خنک می‌شود و عایق کابل بایستی تحمل دماهای بالاتر از جریان دائمی (ناشی از اتصال کوتاه) را داشته باشد. جدول زیر مقادیر دمای تحمل اجزاء مختلف کابلهای توزیع را نشان می‌دهد.

مقادیر مذکور مطابق با استاندارد724IEC   می‌باشد.

 

جدول زیر حد دمای اتصال کوتاه

مواد

درجه حرارت حداکثر

عایق PVC تا سطح مقطع 300 میلیمتر مربع

150

عایق PVC تا سطح مقطع بیش از 300 میلیمتر مربع

عایق PVC برای ولتاژ KV 6/6 و بالاتر

130

 

160

غلاف PVC

200

عایق XLPE

250

اتصال هادیها بصورت لحیم شده

اتصال هادیها بصورت فشرده شدن

160

250

غلاف پلی اتیلن

150

 

مقادیر داده شده در جدول فوق برای سایر اجزاء کابل غیر از عایق آن می‌باشد.

در نبودن پوشش مسطح کابل غلاف بعنوان عایق در نظر گرفته می‌شود. مقادیر بالا در مواردی کاربرد دارد که قابلیت تحمل عایق کمتر از اعداد فوق نباشد.

 

1-6-12) مقادیر جریان اتصال کوتاه بر اساس دما:

معمولاً فرض بر آن است که کل انرژی ورودی به کابل که توسط هادیها جذب شده است به حرارت تبدیل شود و شرایط موجود آدیاباتیک باشد. بعلاوه مقدار گرمای جذب شده به مدت زمان اتصال کوتاه بستگی دارد که حداکثر این زمان (5) ثانیه فرض می‌شود.

با مساوی قرار دادن حرارت ورودی  با حرارت جذب شده (حاصلضرب جرم, افزایش درجه و حرارت مخصوص) معادله ای بشرح زیر بدست می‌آید.

که در آن:

 

I : جریان اتصال کوتا ه(rms) بر حسب آمپر

T : مدت زمان اتصال کوتاه (ثانیه)

k : مقدار ضریب ثابت برای مواد بکار رفته در هادی

s : سطح مقطع هادی

   : دمای نهایی

      : دمای اولیه

      : عکس ضریب حرارتی مقاومت  هادی (بر درجه سانتیگراد در صفر درجه)

ضرایب ثابت فوق برای فلزات مختلف در جدول زیر آمده است که در آن:

 

   : حرارت مخصوص حجمی هادی در دمای

    : هدایت فلز هادی در  

 

 

 

 

 

 

 

جدول : ثابتهای محاسبات اتصال کوتاه

 

2-6-12) کابلهای توزیع قدرت:

برای شرایط خاصی از افزایش دما مطابق جدول حد دمای اتصال کوتاه می‌توان فرمول داده شده را بطوریکه در جدول زیر آمده است بکار برد. در این جدول بطوری که در محاسبات اتصال کوتاه معمول است, فرض می‌شود وقتی که اتصال کوتاه رخ می‌دهد کابل در درجه حرارت حداکثر مجاز در حال بهره برداری است.

یک راه دیگر برای نشان دادن اطلاعات موجود در آخرین ستون جدول زیر آن است که آنها را بصورت گرافیکی نمایش داد. شکلهای(1-12) و (2-12) برای کابلهای با عایق PVC و شکلهای (3-12) و (4-12) برای کابلهای عایق XLPE می‌باشند.

 

جریان اتصال کوتاه برای کابلهای با عایقهای مختلف

 

 

 

 

 

 

 

 



3-6-12) جریانهای اتصال کوتاه غیر متقارن:

در بخش‌های قبل جریانهای اتصال کوتاه متقان سه فاز فازها مورد بررسی قرار گرفت. در مورد جریانهای اتصال کوتاه غیر متقارن مثلاً جریانهای اتصال زمین, عوامل دیگری نیز می‌بایستی در نظر گرفته شوند زیرا که در این حالت جریان اتصال کوتاه می‌تواند در پوششهای فلزی و یا زره جریان یابد. بطور کلی برای هادیهای با اندازه کوچک افزایش دما عامل تعیین می‌باشد, ولیکن در هادیهای با اندازه بزرگتر بطوریکه در جدول حد دمای اتصال کوتاه نشان داده شده است با در نظر گرفتن پوششهای سربی و یا زره حد مجاز کمتر می‌شود.

دمای پوشش زره را می‌توان با لایه PVC پوشانیده شده بر روی آن کنترل نمود. حداکثر جریانهای اتصال کوتاه غیر متقارن برای کابلهای توزیع قدرت که رایج می‌باشند در جدول‌های ذیل آورده شده اند و این مقادیر برای کابلهای چند مفتولی می‌باشند. مقادیر داده شده با در نظر گرفتن مدت اتصال کوتاه یک ثانیه می‌باشد. برای مدت زمانهای غیر از یک ثانیه این ارقام بر ریشه دوم زمان داده شده تقسیم می‌شوند.

 

جدول : حداکثر جریان اتصال کوتاه نامتقارن مجاز به زمین (کابلهای زره دار سیمی با عایق PVC و هادی آلومینیومی مفتولی) و ولتاژ KV1/6/0 و مدت زمان خطا برابر یک ثانیه

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

کابل را از یکدیگر جدا نموده و چنانچه این رشته‌ها بطور محکم با هم بسته نشده باشند, کابل تمایل به از هم گسیختگی خواهد داشت. این اثر در کابلهای با عایق کاغذی که فاقد پوشش مسلح می‌باشند از اهمیت خاصی برخوردار است زیرا ممکن است عایق در این شرایط آسیب ببیند.

مسطح نمودن کابلها باعث جلوگیری از آسیب ناشی از این نیروها می‌شود.

 

4-6-12) اثرات ترمودینامیکی:

افزایش گرمای زیاد در نتیجه جریان اتصال کوتاه باعث ایجاد انبساط در هادیهای کابل شده و انبساط بوجود آمده باعث بروز مشکلاتی از قبیل پیشروی طولی در کابلهای چند رشته ای و یا جابجایی کابل در صورتی که بطور مناسب نصب نشده باشد, خواهد شد.

پیشروی هادی در هادی‌های تک مفتولی از اهمیت بیشتری برخوردار  است.

5-6-12) طراحی مفصلها و سر کابلها:

اثرات ناشی از جریان اتصال کوتاه در مفصلهای کابلهای دفن شده در زمین مهم می‌باشد زیرا که به علت فشار وارده از زمین بر روی سطح کابل، هادیهای کابل ممکن است در داخل کابل بطور طولی افزایش یافته و داخل مفصل یا سر کابل شوند, مقدار این نیروی پیش رونده خیلی زیاده بوده, مثلاً و برای کابلهای با اندازه بزرگتر اهمیت آن بیشتر می‌باشد. اگر مواد پر کننده مفصلها و ترمینالها (سر کابلها) به اندازه کافی نرم باشد که اجازه پیشروی هادیها را بدهد نیروی ذکر شده باعث ایجاد نقص در داخل سر کابل یا مفصل می‌شود و پس از خنک شدن هادیها تنش بوجود آمده در آنها باعث ایجاد مشکلات دیگری خواهد شد و بعنوان مثال تنش بوجود آمده بر روی رینگهای نگهدارنده هادیها باعث بیرون آمدن هادیها خواهد شد و به همین دلیل حد نهایی دما برای اتصالات لحیم شده هادیها 160 درجه سانتیگراد در نظر گرفته شده است. از عوامل دیگری که باید در نظر گرفته شوند آن است که نگهدارنده و چفت و بستها بایستی مناسب انتخاب شده تا در دمای بوجود امده در آنها باعث ایجاد اشکال در مفصل نشود.

 

6-6-12) اختلاف بین هادیهای مسی و آلومینیوم:

اگر چه ضریب انبساط آلومینیوم از مس بیشتر است ولیکن تنش بوجود آمده در آن به علت اینکه ضریب مدولاسیون الاستیک آن کمتر است همانند مس خواهد بود. بنابراین نیروهای در هم شکننده برای هر دو فلز تقریباً مشابه یکدیگر می‌باشند.

وقتی که محدودیتها توسط غلافهای سربی و یا نیروهای الکترومغناطیسی تحت تأثیر قرار می‌گیرند نوع فلز هادی از لحاظ تئوری هیچ فرقی ندارد ولیکن در رابطه با نیروهای ضربه ای آلومینیوم از ضریب کمتری نسبت به مس برخوردار است زیرا که برای یک مقدار مشخصی از جریان, اندازه سطح مقطع هادی آلومینیوم از مس بزرگتر می‌باشد.

 

7-6-12) نصب و کابل کشی کابلهای توزیع:

اثرات نیروی پیشروی طولی در کابلهایی که در زمین کشیده شده اند از مهمترین پارامترهای, هنگام نصب می‌باشند.

در کابلهایی که دارای عایق ترموپلاستیک و غلاف خارجی می‌باشند بایستی از افزایش زیاد فشار محلی (موضعی) جلوگیری نمود زیرا که باعث تغییر شکل دادن عایق و غلاف می‌شود. این مورد ممکن است به علت رعایت نکردن شعاع انحنا در موقع کابل کشی و یا مناسب نبستن وسایل نگهدارنده در کابلها پیش آید.

موارد نامبرده بالا در مورد کابلهای با عایق ترموست که سطح مقطع آنها بزرگتر است نیز صادق می‌باشد.

 

7-12) کابل کشی و سیم بندی مدارها در پستها و شبکه توزیع:

کابل کشی بین تجهیزات داخلی پست و نیز کلیه کابلهای ورودی و خروجی در محدوده پست بطور روکار یعنی نصب شده روی سینی کابل یا داخل کانال انجام می‌گیرد.

نکات زیر در نصب کابلهای فشار قوی و فشار ضعیف می‌باید مورد توجه قرار گیرد:

1) فاصله حداقل بین کابلهای هم ولتاژ باید به اندازه قطر کابل ضخیم‌تر مجاور باشد.

2) در صورتیکه ولتاژ کابلهای موازی متفاوت باشد حداقل فاصله بین دو کابل مجاور مجاور باید 30 سانتیمتر باشد.

3) بطور کلی کابلهای هم ولتاژ باید بصورت گروههای جداگانه نصب گردند.

4) حداکثر تعداد کابلهای داخل کانال, مجرا و یا لوله باید چنان باشد که کشیدن آنها به سادگی انجام گردد. لذا نباید بیش از 40% سطح مقطع داخلی مجرا, کانال یا لوله توسط کابلهای کشیده شده از داخل آن اشغال گردد.

5) کابلهای تک رشته مورد استفاده در سیستم تک فاز می‌باید بصورت یک گروه, سه تایی با آرایش هندسی مثلث نصب شوند. سه رشته این کابلها می‌باید در فواصل حداکثر 30 سانتیمتری به وسیله بستهای مناسب به یکدیگر محکم گردند تا کابلها در اثر نیروی اتصال کوتاه آسیب نبینند.

سطح داخلی پست می‌باید از یک لایه لاستیک نرم پوشیده شده باشد. برای عبور از لوله فولادی, هر سه رشته کابل سیستم سه فاز باید از داخل یک لوله عبور نمایند.

6) ورود کابلهای زیر زمینی به ساختمان در محل زیرزمینی یا کانال کابل باید از طریق لوله هائیکه در دیوار زیر زمین یا کانال کار گذاشته شده است انجام می‌گیرد. لوله‌های فوق الذکر بعد از عبور کابل باید با مواد مخصوص پر شوند, بطوریکه مانع ورود آبهای زیر زمینی و گاز و غیره به زیرزمین یا کانال کابل گردند.

7) در اتصال هادی کابلها به هم باید دقت گردد که هادیهای مختلف نول و فاز بطور درست به هم اتصال داده شود, بطوری که از چرخش فازها خودداری به عمل آید.

8) سر سیمهای کابل باید با استفاده از کابل شوهای مناسب به ترمینالهای مربوطه متصل گردند. کابلشوهای فشاری باید با دستگاه مخصوص منگنه گردند.

9) انتهای کابل و سر سیمهای آن باید بوسیله علامت مناسبی که به مرور زمان از بین نرود و قابل خواندن باشد نشانه گذاری گردد تا چنانچه کابل و یا سرسیمها از محل خود باز شده باشند, بستن دوباره آنها بدون اشکال و اشتباه انجام شود.

 

8-12) فیدرهای خروجی 20 کیلو ولت پست قورخانه متروی تهران:

این پست دارای 19 فیدر خروجی 20 کیلو ولت می‌باشد که در دیاگرام تک خطی پست مشخص شده است.

که برخی از این فیدر عبارتند از:

فیدر RS ایستگاه خیام: 4.055 کیلومتر

فیدر RS ایستگاه شوش: 9.475 کیلومتر

فیدر RS ایستگاه علی آباد: 19.423 کیلومتر

فیدر  پانزده خرداد: 2.71 کیلومتر

فیدر  امام خمینی: 558 متر

فیدر RS ایستگاه امام خمینی: 213 متر

و به عنوان نمونه یکی از فیدرها مثلاً فیدر 20 کیلو ولت پست برق قورخانه – خیام را مورد بررسی قرار می‌دهیم:

طول فیدر:  1/4کیلو متر

برای طراحی فیدرها از کابل XLPE استفاده می‌کنیم.

 

الف ) ولتاژ نامی

ولتاژ نامی همانطوریکه می‌دانیم باید متناسب با سیستمی که کابل در آن مورد استفاده قرار می‌گیرد باشد و با توجه به جدول و اینکه فیدر 20 کیلو ولت است. ولتاژ زیر را انتخاب می‌کنیم.

 

u 0  کیلو ولت

12

u   کیلو ولت

20

Um  کیلو ولت

24

 

ب) نوع کابل:

کابلهای XLPE طبق استاندارد طراحی شان بر دو نوعند:

1) کابل XLPE با ولتاژ 0.6/1  (KV)

2) کابل XLPE با ولتاژ 0.6/1  (KV) تا 19.33  (KV)

که ما از نوع دوم کابل XLPE یعنی با ولتاژ 0.6/1  (KV) تا 19.33  (KV) استفاده می‌کنیم. مشخصات این نوع کابل عبارتست از :

1) هادیها:

هادیها از جنس مس و آلومینیوم چند مفتولی به شکل دایره می‌باشند.

2) پوششهای الکترواستاتیکی:

پوشش الکترواستاتیکی نیمه هادی بصورت اکسترود شده روی هادی و نواری یا اکسترود شده روی عایق می‌باشد.

3) پوشش الکترواستاتیکی فلزی:

از سیمهای مسی برای کابلهای تک رشته ای و نوار مسی برای سه رشته ای استفاده می‌شود.

4) پوشش زیر زره:

از جنس PVC اکسترود شده برای کابل سه رشته ای می‌باشد.

5) زره:

از جنس فولاد گالوانیزه می‌باشد.

6) غلاف:

از جنس PVC اکسترود شده می‌باشد.

 

ج) حداکثر دمای هادی:

مطابق استاندارد 90 درجه سانتیگراد در نظر گرفته شده است.

 

د) شرایط نصب:

نصب به دو صورت امکان پذیر است:

1) کابل کشی در هوا

2) نصب کابل در زمین

که ما کابل را از مجراهای بتونی و زیر زمینی عبور می‌دهیم.

 

نصب کابل XLPE در زمین:

ه) دمای زمین 15 درجه سانتیگراد و مقاومت حرارتی زمین 1.5Km/W می‌باشد.

و) حداقل عمق کابل گذاری برای کابل‌های فشار متوسط برابر با 8/0 متر در نظر گرفته می‌پشود.

 

ز) ضرایب تصحیح:

ضرایبی هستند که در ظرفیت جریان دهی کابل ضرب می‌شوند و این ضرایب تصحیح عبارتند از:

ضریب دمای محیط, ضریب دمای زمین, ضریب مقاومت مخصوص حرارتی خاک, ضریب کابلهای نصب شده به صورت گروهی و ضریب عمق کابل گذاری.

و با توجه به جداول این ضرایب به صورت زیر تعیین می‌گردند:

1) ضریب تصحیح دمای محیط (25 درجه سانتیگراد) برابر 1 است.

2) ضریب تصحیح دمای زمین (15 درجه سانتیگراد) و کابل XLPE برابر 1 است.

3) ضریب تصحیح مقاومت مخصوص حرارتی خاک برای کابل چند رشته ای با سطح مقطع  و مقاومت حرارتی خاک 1.5Km/W برابر 0.96 است.

4) ضریب تصحیح گروه کابلهای چند رشته ای و ولتاژ 19.33  (KV)   برابر 78/0 است.

(کابلها در تماس هم می‌باشند)

5) ضریب تصحیح عمق دفن کابل برای عمق 8/0 و ولتاژ 0.6/1(KV) تا 19.33  (KV) برابر 1 است.

جریانی که از کابل عبور می‌کند به توان انتقالی و ولتاژ بستگی دارد. (یعنی اینکه ما چه توانی را می‌خواهیم با چه ولتاژی انتقال دهیم)

در DC جریان کشیده شده از کابل (هادی) (A)  می‌باشد.

و در جریان متناوب تکفاز  یا  (بر حسب آمپر) می‌باشد.            

و در جریان متناوب سه فاز هم               و یا  می‌باشد و همانطوریکه می‌دانیم ضریب قدرت(P.F) استاندارد در کشور ما بین 0.85 تا 0.9 می‌باشد.

و با داشتن S یا P انتقالی توسط کابل به راحتی می‌توانیم با استفاده از فرمولهای گفته شده مقدار جریان عبوری از کابل را تعیین کنیم.

سپس ضرایب تصحیحی را که لازم است, در این مقدار جریان اعمال کرده و جریانی زا بدست می‌آوریم و سطح مقطع بهینه برای کابل را با توجه به استاندارد ویژه آن کابل و با توجه به این جریان بدست آمده انتخاب می‌کنیم.

 

ط) افت ولتاژ:

هادیها از نوع مسی بوده و سطح مقطع آنها می‌باشد. و کابل چند رشته ای است پس مقاومت و راکتانس این مابل عبارتست از :

 

(مقاومتAC  در 90 درجه سانتیگراد)

 

(راکتانس در فرکانس Hz50) و امپدانس این کابل (فیدر) برابر است با:

 

 

L=4.1KM       

                    

امپدانس کابل برابر است با:

 

بنابراین افت ولتاژ جریان سه فاز متناوب نیز از روابط زیر محاسبه می‌گردند:

 

و در صد افت ولتاژ بصورت :

 

 

ی) حد دمای اتصال کوتاه:

چون زمان اتصال کوتاه خیلی کوتاه است و پس از رفع اتصالی کابل به سرعت خنک می‌شود. پس عایق کابل می‌تواند دماهای بالاتری را نسبت به دمای جریان دائمی تحمل کند. و مطابق استاندارد724IEC  کابل XLPE در هنگام اتصال کوتاه تا دمای 250 درجه سانتیگراد را می‌تواند تحمل کند.

 

ک) مقدار جریان اتصال کوتاه براساس دما:

در این جا فرض بر این است که وقتی اتصال کوتاه رخ می‌دهد کابل در درجه حرارت حداکثر مجاز در حال بهره برداری است.

و با توجه به جدول داریم که:

 

نوع عایق کابل

جنس هادی

افزایش درجه حرارت (سانتیگراد)

جریان اتصال کوتاه (A)

XLPE

مسی

90-200

144*ST-12

 

و جریان اتصال کوتاه:

 

=(سطح مقطع هادی)

 

و با داشتن T (مدت زمان اتصال کوتاه (بر حسب ثانیه))

می توان مقدار جریان اتصال کوتاه را برای این کابل بدست آورد. و ما با توجه به حداکثر جریان اتصال کوتاه کابل, رله‌ها و یا فیوزها را انتخاب می‌کنیم.