مترجم سایت

کابل های فشار ضعیف و متوسط
بیش از 90% کابل های جریان زیاد دارای عایقی از کاغذ آغشته به روغن می باشند. بدین معنی که سیم ها با نوارهای کاغذی باند پیچی شده و سپس به نوعی از روغن معدنی غلیظ آغشته می شوند. چنین کابلی را که ما "کابل کم روغن" می نامیم از 1 تا 60 هزار ولت ساخت و نرم شده اند. سیم کابل از مس آلومینیوم است و می تواند یک لا یا چند لا (طنابی) باشد. سیم های چندلا نرم تر است و قابلیت انحنای آن نیز نسبت به کابل با سیم یک لا بیشتر است.

سیم های طنابی به مقطع گرد و بخصوص در کابل های سه سیمه و چهار سیمه از 1 تا 10 هزار ولت به شکل سکتور و بیضی نیز ساخته می شوند. کاغذ بصورت نوار باریک به ضخامت 1/0 تا 15/0 میلی متر به شکل مارپیچی روی سیم پیچیده می شود و قبل از اینکه کاغذ آغشته به روغن شود، سیم عایق شده را در خلاء و حرارت زیاد با دقت خشک می کنند و در همین حالت سیم عایق شده از داخل منبع روغن با درجه حرارت C 120-110 عبور داده می شود. در نتیجه روغن که در این درجه حرارت بسیار سیال است در داخل کاغذ نفوذ کرده و تمام خلل و فرج کاغذ را پر می کند. در درجه حرارت معمولی روغن کابل تقریبا سفت است و نمی تواند در داخل کابل مثلا به علت پستی و بلندی مسیر کابل جریان پیدا کند. برای جلوگیری از نفوذ رطوبت به داخل کابل، سیم عایق شده با یک غلاف فلزی پوشانده می شود و به همین جهت دو انتهای کابل نیز با سرکابل مخصوصی مقدار کمی آنتیمون و روی مخلوط دارد. این اضافات باعث می شوند که سرب قدری سخت تر شده و پایداری و استقامت آن در مقابل خورندگی و کروزیون بیشتر شود. در بعضی از کابل ها به جای سرب از غلاف آلومینیومی بدون درز استفاده می شود. مشکل ساختمانی این نوع کابل در درجه حرارت زیاد ذوب آلومینیوم است.

کابل های با غلاف آلومینیومی به خوبی کابل های سربی خم نمی شوند و انعطاف پذیر نیستند ولی در عوض به مراتب سبک تر از کابل های سربی هستند. غلاف آلومینیومی باید در مقابل کروزیون و خورندگی بخوبی حفاظت شود. این موضوع برای غلاف سربی نیز نیز صادق است، مگر اینکه کابل در مکان کاملا خشک (لوله های بتونی خشک) و یا در داخل ساختمان کشیده شود. غلاف کابل علاوه بر اینکه تحت تأثیر عوامل شیمیایی قرارمی گیرد، به علت جریان هائی که از زمین عبور می کند، تحت تأثیر عوامل الکترولیتی نیز واقع می شوند. لذا باید کابل از نظر الکتریکی نیز عایق باشد به همین جهت غلاف سربی توسط کاغذ قیر اندود شده بانداژ می شود و روی آن را با موادی شبیه قیروگونی می پوشانند.

کابلهائی که به طور آزاد در زیر زمین کشیده می شوند همگی تحت تأثیر نیروی مکانیکی سطحی نیز قرار می گیرند که باعث فرورفتگی هائی در کابل استقامت الکتریکی کابل در این نقاط تنزل می کند. لذا اینگونه کابلها که باید فشارهای خارجی را نیز تحمل کنند شامل زرهی از تسمه های فولا دی می شود و بهمین جهت بنام کابل های زرهی معروف هستند زره فولادی نیز برای جلوگیری از زنگ زدگی و خورندگی با قشری از قیروگونی و یا مواد مصنوعی pvc پوشانده می شود کابلهایی که تحت کشش زیاد نیز قرار میگیرند. (مثل کابل هایی که در معادن زیرزمینی به کار برده می شوند و یا کابل هایی که از رودخانه و یا دریاچه می گذرند) با زره فولادی از تسمه های باریک مفتول های گرد و یا پروفیل پوشانده می شوند.
 
سه رشته سیم پس از عایق شدن در ضمن اینکه اطراف خالی آن با الیاف کنفی یا پنبه ای پر می شود به صورت طناب به هم پیچیده می شود و مقطع دایره ای شکل پیدا می کند. برای جلوگیری از باز شدن و ریختن الیاف ها و در ضمن آماده کردن کابل دور آن را با چند لا نوار کاغذ به صورت کمربند باند پیچی می کند و به خاطر همین باند کاغذی کمربندی این نوع کابل بنام "کابل کمربندی" معروف است. کابل های کمربندی با رشته سیم های سکتوری دارای قطر کمتری نسبت به کابل های با رشته سیم دایره ای شکل هستند به همین جهت سبک تر و قابلیت انحنای آنها نیز بیشتر است. ولی به خاطر اینکه حوزه الکتریکی اطراف آن غیریکنواخت است نمی توان در اختلاف سطح های زیاد نیز از آن استفاده کرد و به همین جهت فقط در کابل های تا ولتاژ KV10 از مقطع سکتوری استفاده میشود. در گذشته که هنوز کابل های با عایق مصنوعی (PVC) رواج پیدا نکرده بود از کابل های کمربندی چهار سیمه برای توزیع برق شهری با اختلاف سطح 220-380 ولت نیز استفاده می شد.

در ضمن بهتر است از غلاف آلومینیومی کابل ها به عنوان سیم چهارم یا سیم صفر بخصوص در شبکه های شهری که همیشه از سیم صفر جریان می گذرد استفاده نشود زیرا مشخص نیست که ارتباط غلاف با موف های موجود در مسیر کابل به  نحو کاملا مطمئنی انجام گرفته شده باشد. حوزه الکتریکی سیمها اولا از عایق اصلی سیمها خارج شده و تا غلاف سربی ادامه پیدا می کند. لذا مواد پر کننده کابل که از استقامت الکتریکی خوبی برخوردار نیستند نیز تحت تاثیر فشار الکتریکی قرار می گیرند. بخصوصی منطقه ما بین سیم ها که نمی تواند از مواد عایق خوب پر شود دارای شدت حوزه بسیار قوی می باشد. در ثانی خطوط حوزه در عایق کاغذی سیم ها نیز از حالت شعاعی که عمود بر سطح ورقهای کاغذ است خارج شده و در بعضی از قسمت ها حتی این خطوط مماس بر سطح کاغذ عبور می کند و در قسمت های دیگر نیز دارای یک مولفه در سطح کاغذ خواهند بود. در نتیجه تفاوت پتانسیل در سطح لایه کاغذها نیز پیدا می شود و چون استقامت الکتریکی در سطح کاغذ به مراتب کمتر از استقامت الکتنریکی ضخامت کاغذ است در نتیجه بین لایه ها و در منطقه Z این کابل در فشارهای زیاد تخلهء الکتریکی که مقدمهء جرقه زدن و سوختن کابل است ایجاد می شود. بدین جهت کابل کمربندی را نمی توان برای فشار های زیاد ساخت و در نتیجه ساختمان این کابل ها به فشار ماکسیموم تا KV20 محدود می شود.

در سال 1913 با آشنایئ به شدت حوزه در کابل کمربندی و استقامت الکتریکی کاغذ در سطح و در عمق شخصی به نام هو خست پیشنهاد کرد که هر یک از رشته سیم ها پس از عایق شدن با ورقهء نازک فلزی پوشانده شود و سپس غلاف سربی به طریقی رویه سه کلاف کشیده شود که با ورق های نازک فلزی در تماس باشد. بابه کار بستن این پیشنهاد کاغذهای اطراف رشته سیم ها فقط تحت تاثیر حوزه های شعاعی یعنی عمود بر سطوح کاغذ قرار می گیرند و مؤلفه های سطحی از بین می رود، در ضمن تمام مواد پرکننده اطراف سیم های کابل بخصوص در منطقه Z فاقد حوزه الکتریکی می شود و دیگر احتیاج نیست با عایق خوب و با ارزش پر شود. پیشنهاد هو خسنت باعث پیشرفت سریع صنعت کابل سازی و ساختن کابل های فشارقوی شد. کابل هایی که به این طریق ساخته می شوند کابل H معروفند.

بعدها بخاطر اینکه کابل های ضخیم با داشتن یک غلاف سربی دارای قابلیت انحنای بسیار کم است و فرم دادن و خم کردن آن مشکل است، لذا کابل هائی با سه غلاف سربی ساخته شد و بنام «کابل سه غلافه» معروف گردیدند. کابل سه غلافه تا ولتاژ 60 هزار ولت ساخته می شود. در کابل سه غلافه نیز بخصوص در ولتاژهای بالا از کاغذ متالیزه H استفاده می شود. در اینجا وظیفه کاغذ H ارتباط برقرار کردن بین کاغذ H و غلاف سربی است.در موقعی که درجه حرارت کابل در اثر زیاد بالا می رود، حجم روغن داخل کابل زیاد شده و بطور رادیال (شعاعی) به غلاف سربی فشار وارد می سازد و باعث انبساط آن می شود. در موقع کم باری و سرد شدن کابل حجم روغن کم شده و مجددا بطرف داخل فشرده می شود. ولی چون غلاف سربی نمی تواند مجددا جمع شود، بین عایق کابل در صورتیکه فاقد کاغذ H باشد و غلاف سربی فاصله هوائی (جدائی) بوجود می آید که به علت  نداشتن استقامت الکتریکی کافی باعث تخلیه الکتریکی در زیر پوشش غلاف سربی می شود، در صورتیکه ورقه نازک H بعلت تماس باغلاف سربی، با آن هم پتانسیل است و فاصله هوائی کوچکی که در اثر انبساط و انقباض روغن بدست می آید، نمی تواند باعث تخلیه الکتریکی در آن مکان که فاقد اختلاف پتانسیل گردد.

برای تعین ضخامت عایق کابل کم روغن، شدت حوزه در اطراف سیم KV/mm 5-2 در نظرگرفته می شود. در صورتی که استقامت الکتریکی حقیقی چنین کابلی در موقعی که از آن بار گرفته می شود در حدود KV/mm 16 است و در موقعی که کابل را تا درجه حرارتی گرم کنیم که در موقع بار نامی گرم شود، استقامت الکتریکی آن تغییرمحسوسی نمی کندوحتی چندین بارگرم وسردکردن متوالی کابل ،تأثیری روی استقامت الکتریکی کابل نمی گذارد بطوری که اگر شدت حوزه الکتریکی KV/mm5-2 انتخاب شود، می توان گفت که کابل با ضریب اطمینانی معادل با 5-3 کار می کند.