الوصف التفصيلي
ما هو كابل طاقة الجهد المتوسط؟
كابل طاقة الجهد المتوسط (MV) هو كابل طاقة مقنن للتشغيل المستمر بين الأطوار من 3.6 كيلو فولت إلى 30 كيلو فولت (Um = 36 كيلو فولت)، كما تحدده IEC 60502-2. تقع كابلات الجهد المتوسط بين شبكة توزيع الجهد المنخفض (0.6/1 كيلو فولت) ونظام نقل الجهد العالي (≥66 كيلو فولت) — وهي المغذيات التي تنقل الطاقة من المحطات الفرعية الأولية إلى المحطات الفرعية الثانوية، ومن نقطة اتصال المرافق إلى المصنع الصناعي، ومن مولد توربين الرياح إلى محطة تجميع مزرعة الرياح.
الفرق الحرج بين كابل الجهد المنخفض (0.6/1 كيلو فولت) وكابل الجهد المتوسط هو وجود شاشات شبه موصلة على جانبي عزل XLPE — شاشة موصل بين الموصل والعزل، وشاشة عزل بين العزل والشاشة المعدنية. عند جهود الجهد المتوسط، يكون انحدار المجال الكهربائي داخل العزل مرتفعًا بما يكفي (عادةً 2–5 كيلو فولت/مم عند جهد التشغيل) بحيث تصبح أي فراغ مجهري أو تلوث أو عدم انتظام عند واجهة الموصل-العزل نقطة بدء تفريغ جزئي. يؤكل التفريغ الجزئي العزل تدريجيًا — ما يبدأ كتفريغ 5 بيكوكولوم يمكن أن يتطور إلى فشل الكابل بعد شهور أو سنوات في الخدمة.
تعمل الشاشات شبه الموصلة عند جهد الموصل وجهد الأرض على التوالي، منشئةً حدودًا متساوية الجهد ناعمة وخالية من الفراغات على جانبي العزل. إلغاء فجوات الهواء عند هذه الواجهات هو متطلب التصنيع المحدد لكابل الجهد المتوسط — ويُحقق عبر عملية ثلاثي البثق حيث تُبثق الطبقات الثلاث جميعًا (شاشة الموصل، عزل XLPE، شاشة العزل) في وقت واحد في رأس واحد وتُترابط معًا تحت الحرارة والضغط.
فئات الجهد المتوسط — أي تصنيف لنظامك؟
| جهد النظام (Uₙ) | تصنيف كابل IEC (U₀/U) | Um (الأقصى) | التطبيق النموذجي |
|---|---|---|---|
| 6.0 كيلو فولت أو 6.6 كيلو فولت | 3.6/6 كيلو فولت أو 6/10 كيلو فولت | 7.2 كيلو فولت / 12 كيلو فولت | التعدين والمصانع الصناعية بمحركات الجهد المتوسط |
| 10 كيلو فولت أو 11 كيلو فولت | 6/10 كيلو فولت أو 8.7/15 كيلو فولت | 12 كيلو فولت / 17.5 كيلو فولت | توزيع مرافق شائع في أوروبا وآسيا |
| 15 كيلو فولت أو 13.8 كيلو فولت | 8.7/15 كيلو فولت | 17.5 كيلو فولت | توزيع المرافق والصناعة في أمريكا الشمالية |
| 20 كيلو فولت | 12/20 كيلو فولت | 24 كيلو فولت | معيار التوزيع الأوروبي للجهد المتوسط |
| 30 كيلو فولت أو 33 كيلو فولت | 18/30 كيلو فولت | 36 كيلو فولت | دوائر تجميع مزارع الرياح، التوزيع في المملكة المتحدة ودول الكومنولث |
قاعدة اختيار U₀ (تصنيف الطور-إلى-الأرض) هي: يجب أن يكون U₀ للكابل مساويًا أو أكبر من أقصى جهد طور-إلى-أرض مستمر للنظام في جميع الظروف العادية وأحادية عطل الأرض. لنظام مؤرض بشكل صلب، U₀ = Uₙ/√3. لنظام يمكن أن يعمل مع عطل أرضي لفترة ممتدة (التأريض الرنان، العزل المحايد)، قد يحتاج U₀ إلى مساواة Uₙ — تصنيف كابل أعلى بكثير، وهو سبب أن نظام 11 كيلو فولت بمحايد معزول قد يحدد كابل 8.7/15 كيلو فولت (U₀ = 8.7 كيلو فولت ≈ 11 كيلو فولت × 0.8) بدلًا من 6/10 كيلو فولت (U₀ = 6 كيلو فولت ≈ 11 كيلو فولت/√3).
كابل الجهد المتوسط أحادي النواة مقابل ثلاثي النواة
| المعامل | أحادي النواة | ثلاثي النواة |
|---|---|---|
| القطر الخارجي للكابل لكل طور | قطر فردي أصغر — تعامل وانحناء أسهل | قطر أكبر — أثقل لكل متر، يتطلب نصف قطر انحناء أكبر |
| السعة (نفس المقطع) | أعلى — تبديد حراري أفضل | أقل — تسخين متبادل بين الأطوار في كابل واحد |
| التركيب | ثلاثة كابلات منفصلة موضوعة بتشكيل ثلاثي الأوراق أو مسطح | كابل واحد بجميع الأطوار الثلاثة؛ مسار أبسط |
| ترابط الشاشة المعدنية | ترابط متقاطع مطلوب للمسافات الطويلة لتقليل فقد التيارات الدائرة | ترابط بنقطة واحدة أو صلب — التيارات الدائرة متوازنة داخل الكابل إذا كان مدرعًا |
| حجم شاشة عطل الأرض | الشاشة مصممة لمسار تيار عطل أحادي النواة | يمكن لحجم الشاشة الاعتماد على الاقتران المتبادل للشاشات |
| التطبيق النموذجي | المقاطع الكبيرة (≥300 مم²)، المسافات الطويلة، تركيبات الترابط المتقاطع | المقاطع المتوسطة، التوزيع الحضري، التركيبات البسيطة |
| طول التصنيع | أطول ممكن (وزن بكرة أصغر لكل طور) | أقصر (بكرة أثقل)؛ محدود بوزن النقل |
الكابل ثلاثي النواة هو الافتراضي لمعظم توزيع الجهد المتوسط لأنه أبسط في التركيب والتوصيل — خندق كابل واحد، سحب كابل واحد، توصيل واحد لكل دائرة. يُستخدم الكابل أحادي النواة حيث يتجاوز المقطع ما هو عملي في البنية ثلاثية النواة (عادةً فوق 400–500 مم²)، أو حيث يتطلب الطول ترابطًا متقاطعًا لإدارة فقد الشاشة، أو حيث يكون وزن كابل ثلاثي النواة غير قابل للإدارة للتركيب.
التفريغ الجزئي — بوابة جودة كابل الجهد المتوسط
اختبار التفريغ الجزئي (PD) هو اختبار الجودة النهائي لكابل الجهد المتوسط — فهو يتحقق من أن نظام العزل بثلاثي البثق خالٍ من الفراغات والملوثات وعدم انتظام الواجهات التي تسبب فشل العزل التدريجي. معيار الاختبار هو IEC 60885-3.
إجراء اختبار PD لكل طول إنتاج:- يُرفع الجهد بسلاسة إلى 2 U₀ ويُثبت لمدة 10 ثوانٍ
- يُخفض الجهد إلى 1.73 U₀
- يُقاس حجم PD عند 1.73 U₀ — يجب أن يكون ≤5 بيكوكولوم
- التفريغ الذي يتجاوز 5 بيكوكولوم عند 1.73 U₀ سبب للرفض — يُقطع طول الكابل، وتُزال الوحدة المعيبة، وتُعاد اختبار الوحدات المتبقية
- يُكرر الاختبار لكل نواة من الكابل متعدد النوى
حجم الشاشة المعدنية — تيار عطل الأرض
تخدم الشاشة المعدنية (شريط النحاس أو أسلاك النحاس) وظيفتين: توفر مستوى مرجعيًا للأرض محددًا (تدرج سعوي)، وتحمل تيار عطل الأرض من نقطة العطل عائدة إلى المصدر. تحدد الوظيفة الثانية مقطع الشاشة:
- مقطع الشاشة (A) = √(I² × t) / K، حيث:
- t = زمن تنظيف العطل (ثوانٍ، من إعداد مرحل الحماية)
- K = ثابت المادة: 226 للنحاس (أدياباتي، 200°C نهائي)؛ 148 للألومنيوم
على سبيل المثال: عطل أرضي 12 كيلو أمبير، زمن تنظيف 0.5 ثانية → A = √(144 × 0.5) / 226 = √72 / 226 ≈ 37.7 مم² مكافئ نحاسي. ستُحدد شاشة سلك نحاسي 50 مم² مع هامش.
مقطع الشاشة غير الكافي سبب شائع لفشل كابل الجهد المتوسط — تذوب الشاشة أثناء عطل الأرض قبل أن ينظف مرحل الحماية، وينتقل قوس العطل إلى التدريع أو الأطوار المجاورة، ويتصاعد عطل طور-إلى-أرض مفرد إلى عطل ثلاثي الأطوار.
لماذا تختار كابلات طاقة الجهد المتوسط من Yichi؟
- نظام عزل XLPE بثلاثي البثق: تُبثق شاشة الموصل وعزل XLPE وشاشة العزل في وقت واحد في رأس واحد على خط CCV (الفلكنة المستمرة المتدلية). تقضي عملية ثلاثي البثق على الفراغات البينية — المصدر الأساسي للتفريغ الجزئي في كابلات الجهد المتوسط
- كل طول إنتاج مختبر للتفريغ الجزئي: ليس اختبار عينات — كل متر من كل طول إنتاج مختبر للتفريغ الجزئي إلى ≤5 بيكوكولوم عند 1.73 U₀ وفق IEC 60885-3. تُطبع نتيجة الاختبار على ملصق بكرة الكابل وشهادة الاختبار
- مختبر بالنوع وفق IEC 60502-2: برنامج اختبار النوع الكامل بما فيه التفريغ الجزئي ومعامل القدرة العازل (ظل الخسارة) مقابل الجهد واختبار جهد الدورة الحرارية واختبار تحمل جهد النبضة (BIL) والاختبارات الميكانيكية على جميع بنى الكابلات
- مقطع الشاشة مصمم لتيار عطل أرضك: وفر مستوى عطل الأرض في نظامك وزمن تنظيف الحماية — نحسب ونتحقق من مقطع الشاشة المعدنية وفق IEC 60949 ونضمّن الحساب في ورقة بيانات الكابل
- تصنيفات جهد وبنى مخصصة: فئات الجهد القياسية IEC هي 3.6/6 و6/10 و8.7/15 و12/20 و18/30 كيلو فولت. جهود وسيطة غير قياسية وعزل TR-XLPE للظروف الرطبة وتكوينات شاشة مخصصة متاحة عند الطلب
- توافق الملحقات: نوفر إرشادات التوصيل والإنهاء المتوافقة مع كبرى شركات تصنيع ملحقات الجهد المتوسط (3M وRaychem/TE وNexans وPfisterer وSüdkabel) — حدد نظام الملحقات المفضل لديك ونطابق أبعاد الكابل وفقًا لذلك