کابل 20 کیلو ولت فشار متوسط یا کابل 20kv کراسلینک چیست؟

کابل‌های 20 کیلوولت به عنوان یکی از اجزای حیاتی سیستم‌های انتقال و توزیع برق، نقشی اساسی در حفظ عملکرد پایدار شبکه‌های برق دارند. این کابل‌ها با تحمل ولتاژ بالا، ویژگی‌های خاصی دارند که آن‌ها را قادر می‌سازد تا در شرایط محیطی مختلف از جمله شرایط آب و هوایی سخت و همچنین در فضاهای شهری و صنعتی عملکردی مؤثر داشته باشند. در این مقاله، به بررسی جامع و تخصصی کابل‌ 20 کیلوولت از جنبه‌های مختلف می‌پردازیم: ساختار فنی، انواع، کاربردها، استانداردها، چالش‌ها و آینده این نوع کابل‌ها.

فصل اول: مقدمه

1.1. تعاریف و اهمیت کابل‌های 20 کیلوولت

کابل‌های 20 کیلوولت از کابل‌های فشار متوسط هستند که برای انتقال انرژی الکتریکی در شبکه‌های توزیع برق شهری و صنعتی طراحی شده‌اند. این کابل‌ها در ولتاژهایی بالاتر از کابل‌های فشار ضعیف ولی پایین‌تر از کابل‌های فشار قوی عمل می‌کنند. به عبارت دیگر، کابل‌های 20 کیلوولت به عنوان رابطی بین شبکه‌های فشار قوی (با ولتاژهای بالای 36 کیلوولت) و شبکه‌های فشار ضعیف (با ولتاژهایی کمتر از 1 کیلوولت) عمل می‌کنند.

این کابل‌ها با توجه به ویژگی‌های منحصر به فرد خود، به‌ویژه در شرایط محیطی دشوار، می‌توانند عملکرد مطلوبی داشته باشند. برای مثال، در پروژه‌های بزرگ شهری، صنعتی، زیرساخت‌های انرژی و حتی در شبکه‌های انتقال انرژی برق در مناطق دورافتاده، این کابل‌ها گزینه‌ای مناسب هستند.

1.2. تاریخچه و تکامل کابل‌های 20 کیلوولت

با پیشرفت فناوری در تولید کابل‌ها و نیاز به انتقال انرژی در فواصل طولانی‌تر و به‌ویژه در مناطقی با شرایط محیطی مختلف، کابل‌های فشار متوسط به‌طور چشمگیری تکامل یافته‌اند. اولین کابل‌های فشار متوسط در دهه‌های 1950 تا 1960 به‌طور گسترده استفاده شدند، اما در ابتدا به دلیل مشکلات مربوط به مواد عایق و عدم پایداری در برابر ولتاژهای بالا، عملکرد آن‌ها محدود بود. با گذشت زمان، با توسعه مواد جدید مانند پلی‌اتیلن کراسلینک (XLPE) و تکنیک‌های جدید در طراحی و ساخت کابل‌ها، این مشکلات برطرف شدند و کابل‌های 20 کیلوولت به انتخاب اصلی برای پروژه‌های بزرگ تبدیل شدند.

فصل دوم: ساختار و طراحی کابل‌های 20 کیلوولت

2.1. ساختار فیزیکی و الکتریکی کابل‌های 20 کیلوولت

کابل‌های 20 کیلوولت باید در برابر ولتاژ بالا، شرایط محیطی و آسیب‌های مکانیکی مقاوم باشند. این کابل‌ها معمولاً از چندین لایه ساخته می‌شوند که هرکدام ویژگی‌های خاصی دارند و به عملکرد کلی کابل کمک می‌کنند. اجزای اصلی یک کابل 20 کیلوولت عبارتند از:

1. هسته (رسانا): هسته کابل‌ها معمولاً از مس یا آلومینیوم ساخته می‌شود. انتخاب ماده هادی بستگی به هزینه و نیاز به کارایی دارد. مس به دلیل خاصیت رسانایی بالاتر نسبت به آلومینیوم، معمولاً در کابل‌های با کیفیت بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد، اما به دلیل هزینه بالاتر، آلومینیوم در برخی کاربردها انتخاب مناسب‌تری است.
2. عایق: مواد عایق در کابل‌های 20 کیلوولت باید مقاومت بالایی در برابر ولتاژهای بالا داشته باشند و در برابر شرایط محیطی مختلف مقاوم باشند. یکی از بهترین مواد برای عایق‌گذاری در این کابل‌ها، پلی‌اتیلن کراسلینک (XLPE) است که به دلیل ویژگی‌های ویژه‌ای همچون مقاومت در برابر حرارت، رطوبت، اشعه ماوراء بنفش و ولتاژهای بالا، یکی از مواد پرکاربرد در این زمینه به شمار می‌آید. در برخی کابل‌ها از پلی‌وینیل کلراید (PVC) یا ایپوکسی نیز به عنوان عایق استفاده می‌شود.
3. شیلد فلزی: شیلد فلزی در کابل‌های 20 کیلوولت برای محافظت در برابر تداخلات الکترومغناطیسی (EMI) و همچنین برای محافظت مکانیکی به‌کار می‌رود. شیلد معمولاً از فلزات مقاوم مانند فولاد یا مس ساخته می‌شود. این لایه باعث می‌شود که کابل‌ها در برابر آسیب‌های مکانیکی مقاوم‌تر باشند و همچنین از ایجاد نویزهای الکترومغناطیسی جلوگیری می‌کند.
4. پوشش خارجی: پوشش بیرونی کابل‌ها به منظور حفاظت در برابر آسیب‌های فیزیکی، مواد شیمیایی، رطوبت، و تغییرات دمایی به‌کار می‌رود. این پوشش معمولاً از PVC، پلی‌اتیلن یا سایر مواد مشابه ساخته می‌شود که خاصیت ضد آب و ضد آتش دارند.

2.2. انواع مختلف کابل‌های 20 کیلوولت

کابل‌های 20 کیلوولت بر اساس نیازهای خاص پروژه‌ها و شرایط محیطی مختلف، انواع مختلفی دارند. این انواع به شرح زیر هستند:

1. کابل‌های مسی با عایق XLPE: این کابل‌ها معمولاً در شرایطی که نیاز به انتقال انرژی با کیفیت بالا و در فواصل طولانی است، استفاده می‌شوند. این کابل‌ها از مس به عنوان هادی و از پلی‌اتیلن کراسلینک شده (XLPE) به عنوان عایق استفاده می‌کنند.
2. کابل‌های آلومینیومی با عایق PVC: این کابل‌ها بیشتر در شبکه‌های شهری و مناطقی که نیاز به صرفه‌جویی در هزینه‌ها وجود دارد، به‌کار می‌روند. این کابل‌ها با هادی آلومینیومی و عایق PVC برای کاربری‌های اقتصادی مناسب هستند.
3. کابل‌های مقاوم در برابر آتش: در مکان‌هایی که خطر آتش‌سوزی وجود دارد، از کابل‌های مقاوم در برابر آتش استفاده می‌شود. این کابل‌ها به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که در شرایط آتش‌سوزی، شعله را گسترش نداده و از انتقال حرارت به دیگر بخش‌ها جلوگیری کنند.
4. کابل‌های دارای شیلد ضد آب: این کابل‌ها معمولاً در محیط‌های مرطوب و زیر آب به‌کار می‌روند و دارای یک لایه عایق ضد آب برای جلوگیری از نفوذ رطوبت هستند.

2.3. ساختار کابل‌های Na2XSYBY

یکی از ساختارهای رایج کابل‌های 20 کیلوولت، کابل‌های Na2XSYBY است. این کابل‌ها به دلیل ویژگی‌های فنی و ساختاری خاص خود در شبکه‌های توزیع برق فشار متوسط بسیار پرکاربرد هستند. ساختار این کابل‌ها شامل اجزای زیر است:

• Na: این بخش نشان‌دهنده عایق پلی‌اتیلن کراسلینک شده (XLPE) است که مقاومت بالایی در برابر ولتاژ و شرایط محیطی دارد.
• 2X: دو هسته‌ای بودن کابل را نشان می‌دهد که معمولاً از مس یا آلومینیوم ساخته می‌شود.
• SYBY: شیلد فلزی فولادی که کابل را از تداخلات الکترومغناطیسی و آسیب‌های مکانیکی محافظت می‌کند.

این نوع کابل‌ها برای پروژه‌هایی که نیاز به مقاومت بالا در برابر آسیب‌های مکانیکی و تداخلات الکترومغناطیسی دارند، بسیار مناسب هستند.