درس علوم عامه: کابل های عایق شده با پلی اتیلن متقاطع (کابل های عایق شده XLPE)

کابل‌های عایق‌شده با پلی اتیلن متقاطع (کابل‌های XLPE) نه تنها در سیستم‌های تامین برق ولتاژ پایین زیر 6 کیلوولت، بلکه در سیستم‌های خطوط انتقال و توزیع با سطوح ولتاژ از 6 کیلوولت تا 500 کیلوولت نیز به طور گسترده استفاده می‌شوند. ساختار کابل‌های XLPE زیر 6 کیلوولت اساساً مشابه کابل‌های ولتاژ پایین PVC است. (به نمودار مراجعه کنید)

نمودار ساختار کابل پلی اتیلن متقاطع تک هسته‌ای

(الف) کابل عایق‌شده با پلی اتیلن متقاطع تک هسته‌ای؛ (ب) کابل زره‌دار با نوار فولادی عایق‌شده با پلی اتیلن متقاطع تک هسته‌ای؛ (ج) کابل زره‌دار با سیم فولادی عایق‌شده با پلی اتیلن متقاطع تک هسته‌ای؛ (د) نمودار کلی: 1، 8، 17 - هادی؛ 2، 9، 18 - محافظ هادی؛ 3، 10، 19 - عایق؛ 4، 11، 20 - محافظ عایق؛ 5، 12، 21 - محافظ نوار مسی؛ 6، 13، 22 - نوار بسته‌بندی؛ 7، 16، 26 - غلاف بیرونی؛ 14، 23 - غلاف داخلی؛ 15، 24 - زره نوار فولادی؛ 25 - سیم مسی

نمودار ساختار کابل پلی اتیلن متقاطع سه هسته‌ای:

(الف) کابل بدون زره؛ (ب) کابل زره‌دار با نوار فولادی؛ (ج) کابل زره‌دار با سیم فولادی؛ (د) نمودار کلی: 1، 9، 19 - هادی؛ 2، 10، 20 - محافظ هادی؛ 3، 11، 21 - عایق؛ 4، 12، 22 - محافظ عایق؛ 5، 13، 23 - محافظ نوار مسی؛ 6، 14، 24 - پرکننده؛ 7، 15، 25 - نوار بسته‌بندی؛ 8، 18، 28 - غلاف بیرونی؛ 16، 26 - غلاف داخلی؛ 17، 27 - زره نوار فولادی/سیم فولادی

در مقایسه با سایر کابل‌های پلاستیکی ولتاژ پایین، مهم‌ترین تفاوت ساختاری کابل‌های پلی اتیلن متقاطع (XLPE) 6 تا 35 کیلوولت، افزودن لایه‌های محافظ نیمه‌رسانای داخلی و خارجی و یک لایه محافظ فلزی نوار مسی (سیمی) است. هر دو لایه محافظ نیمه‌رسانا از مواد XLPE حاوی کربن سیاه استفاده می‌کنند که معمولاً 1 تا 2 میلی‌متر ضخامت دارند و مقاومت حجمی آن‌ها تقریباً 10⁴ Ω·cm است. نوار مسی (سیم) یک مدار برای جریان خطای زمین کابل ایجاد می‌کند و یک پتانسیل زمین پایدار را فراهم می‌کند. بنابراین، سیم زمین کابل‌های XLPE از طریق نوار مسی (سیم) به جای نوار فولادی زره‌دار هدایت می‌شود که این امر حیاتی است. کابل‌هایی با سطح مقطع هادی 240 متر مربع یا کمتر عموماً از ساختار محافظ نوار مسی استفاده می‌کنند. در حالی که کابل‌هایی با سطح مقطع هادی بیش از 240 متر مربع از ساختار محافظ سیم مسی استفاده می‌کنند.

مدل‌های نماینده کابل‌های XLPE 6 تا 35 کیلوولت شامل انواع هسته آلومینیومی YJLV یا YJLY و انواع هسته مسی YJV یا YJY هستند.

شکل دو ساختار معمولی کابل‌های پلی اتیلن متقاطع با سطوح ولتاژ 66 کیلوولت و بالاتر را نشان می‌دهد. علاوه بر نوع YJLY/V و نوع YJV/Y، مدل‌های نماینده شامل YJQ، نوع YJLQ، YJLW و نوع YJLLW نیز می‌شوند.

نمودار شماتیک ساختار کابل پلی اتیلن متقاطع 66 تا 220 کیلوولت (I)

(الف) نمای مقطعی؛ (ب) نمای بیرونی 1- هادی؛ 2- محافظ داخلی؛ 3- عایق؛ 4- محافظ بیرونی؛ 5- محافظ سیم مسی؛ 6- لایه مسدودکننده آب طولی؛ 7- لایه ضد آب جامع؛ 8- غلاف بیرونی

نمودار شماتیک ساختار کابل پلی اتیلن متقاطع 66 تا 220 کیلوولت (II) (الف) نمای مقطعی؛ (ب) نمای بیرونی 1- هادی؛ 2- محافظ داخلی؛ 3- عایق؛ 4- محافظ بیرونی؛ 5- لایه مسدودکننده آب طولی؛ 6- غلاف فلزی غیر مغناطیسی؛ 7- غلاف بیرونی

در مقایسه با کابل‌های 35 کیلوولت و پایین‌تر، کابل‌های 66 کیلوولت و بالاتر از نوار فولادی برای لایه زره خود استفاده نمی‌کنند. در عوض، آن‌ها از فلزات غیر مغناطیسی مانند غلاف‌های آلومینیومی موجدار (مس، آلیاژ آلومینیوم، فولاد ضد زنگ) استفاده می‌کنند که ضد آب عالی نیز ارائه می‌دهند. غلاف بیرونی کابل عموماً از مواد PVC ساخته شده است که یک لایه گرافیت رسانا در بالای آن پوشانده شده است. این لایه گرافیت به عنوان ترمینال زمین عمل می‌کند و آزمایش‌های مقاومت در برابر ولتاژ را بر روی غلاف بیرونی تسهیل می‌کند.