راهنمای انتخاب سرکابل در ارتفاع بالای ۱۰۰۰ متر در ایران
۱۷ شهریور ۱۴۰۵
واحد فنی و مهندسی پارس مفصل آسیا
اصل فنی روشن است: شرایط جوی و ارتفاع بر عایق جامد داخلی بدنه کابل اثر مستقیم ندارند، اما این استثنا را نمی‌توان به سطح بیرونی سرکابل تعمیم داد. سرکابل دارای سطح خزشی، فاصله هوایی فاز تا زمین و فاصله فاز تا فاز است؛ بنابراین بخش در تماس با هوا، عایق خارجی محسوب می‌شود و با کاهش چگالی هوا در ارتفاع، استقامت الکتریکی آن کاهش می‌یابد.
بند ۷.۲.۱ استاندارد IEC 60071-2:2023 میان عایق داخلی و خارجی تفکیک صریح ایجاد می‌کند. برای عایق داخلی می‌توان اثر شرایط هوای جوی را نادیده گرفت؛ اما برای فاصله‌های هوایی و مقره‌های تمیز، تصحیح جوی ولتاژهای تحمل ضربه صاعقه و کلیدزنی باید انجام شود. در مقره‌هایی که آزمون آلودگی لازم دارند، تصحیح ولتاژ تحمل فرکانس قدرت بلندمدت نیز ضروری است.
نتیجه کاربردی و بدون ابهام این است: سرکابل در انتهای کابل نصب می‌شود و زیر خاک قرار نمی‌گیرد؛ سطح عایقی آن با هوا در تماس است و بنابراین اعمال ضریب تصحیح ارتفاع برای عایق خارجی سرکابل الزام‌آور است. این حکم برای سرکابل هوایی و همچنین سرکابل نصب‌شده داخل ساختمان یا تابلو برقرار است. اصطلاح «سرکابل داخلی» فقط محل نصب را بیان می‌کند و به معنای «عایق داخلی جامد» نیست. آنچه ممکن است زیر خاک قرار گیرد کابل یا مفصل است؛ عایق جامد کابل و مفصل کاملاً مدفون و جدا از هوای محیط، مشمول تصحیح جوی ارتفاع مربوط به عایق خارجی نیست.
طبق بند ۷.۲.۲ و معادله ۱۱ استاندارد IEC 60071-2:2023، ولتاژ تحمل هماهنگی Ucw برای تعیین ولتاژ تحمل موردنیاز Urw در ضریب ارتفاع Ka ضرب می‌شود. رابطه برابر Ka = e^(mH/8150) است؛ H ارتفاع از سطح دریا بر حسب متر و m ضریبی وابسته به نوع تنش و آرایش عایقی است. برای ضربه صاعقه و نیز ولتاژ فرکانس قدرت کوتاه‌مدتِ فاصله‌های هوایی و مقره‌های تمیز، m برابر ۱ در نظر گرفته می‌شود.
برای نمونه، در ارتفاع ۱۰۰۰ متر و با m=1، مقدار Ka تقریباً ۱٫۱۳۱ است؛ در ارتفاع ۲۰۰۰ متر این مقدار تقریباً ۱٫۲۷۸ می‌شود. اعمال تصحیح ارتفاع برای محل‌های بالاتر از ۱۰۰۰ متر الزامی است. این ضریب باید در ولتاژ تحمل هماهنگی اعمال شود، نه اینکه صرفاً ولتاژ نامی شبکه در آن ضرب شود. بنابراین انتخاب رده محصول باید با مقایسه Urw اصلاح‌شده با مقادیر تحمل آزمون‌شده سرکابل انجام گیرد.
استاندارد IEEE Std 1313.2-1999 نیز همین اصل را تأیید می‌کند. بند ۶.۲.۱.۳ کاهش استقامت عایق خارجی با کاهش چگالی نسبی هوا را توضیح می‌دهد و در معادله ۱۵ چگالی نسبی هوا را به‌صورت δ = e^(-A/8.6) بیان می‌کند که در آن A ارتفاع بر حسب کیلومتر است. بند ۶.۳.۲.۷ نیز مقرر می‌کند که برای ارتفاع بالاتر از سطح دریا، BIL و فاصله‌های متناظر با عایق خارجی بر چگالی نسبی هوا تقسیم شوند.
مثال عددی IEEE در بند ۶.۳.۲.۷ بسیار گویاست: در ارتفاع ۱۶۰۰ متر، δ برابر ۰٫۸۳۰ محاسبه شده و BIL موردنیاز عایق خارجی از ۵۸۸ کیلوولت در سطح دریا به ۷۰۸ کیلوولت افزایش می‌یابد. در همان مثال، استاندارد تصریح می‌کند که BIL عایق خارجی تجهیز در ارتفاع باید از BIL عایق داخلی کمتر نباشد و در صورت لزوم بالاتر انتخاب شود.
برای شبکه‌ای با Um برابر ۳۶ کیلوولت، انتخاب سرکابل ۵۲ کیلوولت یک حکم خودکار صرفاً بر اساس عدد ارتفاع نیست. ابتدا باید ولتاژهای تحمل هماهنگی، نوع تنش، ارتفاع واقعی، فاصله‌های هوایی، فاصله خزشی، آلودگی و نتایج آزمون محصول بررسی شوند. هرگاه مقدار تحمل اصلاح‌شده از توان تأییدشده رده ۳۶ یا ۴۲ کیلوولت بیشتر شود، استفاده از رده بالاتر مانند ۵۲ کیلوولت یا طراحی ویژه، یک الزام فنی برای تأمین سطح عایقی موردنیاز خواهد بود.
ارتفاع و آلودگی دو موضوع جداگانه‌اند. ضریب Ka کاهش استقامت هوا را جبران می‌کند، در حالی که انتخاب فاصله خزشی و آرایش بشقابک‌ها باید با سطح آلودگی، رطوبت، نمک، گردوغبار و شرایط صنعتی محل هماهنگ شود. اعمال ضریب ارتفاع به‌تنهایی جای کنترل فاصله خزشی و الزامات آلودگی را نمی‌گیرد.
جمع‌بندی: سرکابل زیر خاک نصب نمی‌شود و چون عایق خارجی آن در تماس با هواست، تصحیح ارتفاع باید برای آن اعمال شود؛ چه سرکابل هوایی باشد و چه داخل ساختمان یا تابلو نصب شود. کابل و مفصل کاملاً مدفون دارای عایق جامد هستند و تصحیح جوی ارتفاع به عایق داخلی آنها اعمال نمی‌شود. انتخاب نهایی سرکابل باید بر اساس Urw اصلاح‌شده، سطح تحمل واقعی و آزمون‌شده محصول، شرایط آلودگی و فاصله‌های نصب انجام گیرد.
سرکابل‌های سری HHK شرکت پارس مفصل آسیا متناسب با ولتاژ نامی شبکه و ارتفاع محل نصب انتخاب و ساخته می‌شوند و فاصله خزشی و سطح تحمل ولتاژ کلیدزنی آنها بر اساس شرایط همان ارتفاع در نظر گرفته می‌شود. برای دریافت اطلاعات بیشتر، به صفحه سرکابل HHK شرکت پارس مفصل آسیا به نشانی https://www.parsmafsal.com/products/very-heavy-pollution-outdoor-single-core-cable-termination-phhk-1e مراجعه کنید یا با کارشناسان فنی شرکت تماس بگیرید.
Uᵣw = Kₐ × Ucw | Kₐ = e^(mH/8150) | IEEE: δ = e^(-A/8.6)
| مرجع | بند | نتیجه فنی |
|---|---|---|
| IEC 60071-2:2023 | ۷.۲.۱ | تفکیک عایق داخلی از خارجی؛ الزام تصحیح برای فاصله هوایی و مقره تمیز |
| IEC 60071-2:2023 | ۷.۲.۲، معادله ۱۱ | محاسبه Ka و ضرب Ucw در آن برای تعیین Urw |
| IEEE Std 1313.2-1999 | ۶.۱.۹ | اثر ارتفاع بر تعداد مقره و عملکرد عایق خارجی آلوده |
| IEEE Std 1313.2-1999 | ۶.۲.۱.۳، معادلات ۱۴ و ۱۵ | کاهش CFO با کاهش چگالی نسبی هوا |
| IEEE Std 1313.2-1999 | ۶.۳.۲.۷ | افزایش BIL خارجی؛ مثال ۵۸۸ به ۷۰۸ کیلوولت در ارتفاع ۱۶۰۰ متر |