كابل طاقة معزول متوسط الجهد XLPE وفقًا لمعيار IEC

أساس المعايير
تم تصميم هذه السلسلة وتصنيعها واختبارها وفقًا صارمًا للمعايير الدولية التالية لـ IEC والمعايير الوطنية ذات الصلة:

IEC 60502-2:2014 – كابلات الطاقة ذات العزل المبثوق وملحقاتها للجهد المقدر من 1 كيلو فولت إلى 30 كيلو فولت قابلة للتطبيق على أنظمة كابلات الطاقة ذات العزل المبثوق ذات التركيب الثابت للجهد المقدر من 6 كيلو فولت إلى 30 كيلو فولت، مع تحديد تصميم الكابل وبنائه وأبعاده وطرق الاختبار.
IEC 60840:2020 – كابلات الطاقة ذات العزل المبثوق وملحقاتها للجهد المقدر فوق 30 كيلو فولت حتى 150 كيلو فولت قابلة للتطبيق لاختبار طرق ومتطلبات كابلات الطاقة المعزولة XLPE ذات الجهد العالي.
GB/T 12706.2-2020 – كابلات الطاقة العازلة المبثوقة وملحقاتها للجهد المقدر من 6 كيلو فولت إلى 30 كيلو فولت المعيار الوطني المكافئ لـ IEC 60502-2.
GB/T 12706.3-2020 – كابلات الطاقة العازلة المبثوقة وملحقاتها للجهد المقدر بـ 35 كيلو فولت، المعيار الوطني المكافئ لـ IEC 60502-2.
GB/T 19666-2019 – القواعد العامة للأسلاك والكابلات المقاومة للهب والحريق. متطلبات الأداء المقاوم للهب والحريق.

ملاحظة أساسية: ينطبق معيار IEC 60502-2:2014 بشكل خاص على كابلات الطاقة العازلة المبثوقة للجهد المقدر من 6 كيلو فولت (Um = 7.2 كيلو فولت) إلى 30 كيلو فولت (Um = 36 كيلو فولت)، ويغطي مواد عزل مختلفة بما في ذلك البولي إيثيلين المتشابك (XLPE)، وكلوريد البولي فينيل (PVC)، ومطاط الإيثيلين البروبيلين (EPR). يحدد هذا المعيار المتطلبات الفنية الكاملة لتصميم الكابلات وبنائها وأبعادها وطرق الاختبار لضمان سلامة وموثوقية الكابلات في نقل وتوزيع الطاقة.

هيكل المنتج
الهيكل الأساسي لكابلات الطاقة ذات الجهد المتوسط المعزولة XLPE هو كما يلي (مع أخذ النوع المدرع كمثال):

هيكل أساسي مبثوق مشترك ثلاثي الطبقات
الموصل: يستخدم موصل نحاسي مجدول من الفئة 2 أو موصل ألومنيوم، ذو بنية دائرية مضغوطة، يتوافق مع متطلبات IEC 60228/GB/T 3956. تستخدم الموصلات ذات المقطع العرضي الكبير بنية موصل مجزأة، مع التحكم في انحراف قطر الاستدارة في حدود ±0.5% D، مما يقلل بشكل فعال من تأثير الجلد وتأثير القرب لزيادة قدرة النقل.
شاشة الموصل: يتم ضغط طبقة من المركب المتشابك شبه الموصل فوق سطح الموصل، مما يؤدي إلى تغطيته بالكامل. يعمل هذا على توحيد المجال الكهربائي ومنع التفريغ الجزئي بين الموصل وطبقة العزل.
طبقة العزل: مادة العزل الرئيسية هي البولي إيثيلين المتشابك (XLPE)، باستخدام عملية ربط كيميائي جاف بالكامل تعمل على تحويل البولي إيثيلين الحراري البلاستيكي إلى بولي إيثيلين متشابك متصلد بالحرارة. تم تحسين الخصائص الميكانيكية ومقاومة الشيخوخة الحرارية بشكل كبير. الطبقة العازلة موحدة وكثيفة، ذات قوة عازلة عالية.
شاشة العزل: يتم ضغط طبقة من مركب مترابط شبه موصل فوق طبقة العزل، وترتبط بها بإحكام لتوحيد توزيع المجال الكهربائي بشكل أكبر.

شاشة معدنية وطبقة درع
الشاشة المعدنية: تستخدم شريطًا نحاسيًا ملتفًا أو سلكًا نحاسيًا مضفرًا/هيكلًا من الخيوط متحدة المركز. يحمل تيار الخطأ أثناء حدوث ماس كهربائي في الكابل ويوفر حماية كهرومغناطيسية في ظل ظروف التشغيل العادية.
الغلاف الداخلي/الفاصل: يتم توفير مادة الفاصل المناسبة بناءً على نوع الدرع.
طبقة الدروع: اعتمادًا على بيئة الاستخدام ومتطلبات الحماية الميكانيكية، يمكن اختيار أشكال الدروع التالية:
- درع شريطي فولاذي مزدوج (الرمز "2"): مناسب للتطبيقات التي تخضع لقوى خارجية ميكانيكية معينة ولكن ليس لقوة شد مفرطة.
- درع سلكي فولاذي دائري دقيق (الرمز "3"): مناسب للمناطق ذات الاختلافات العالية في الارتفاع، وقادر على تحمل القوى الخارجية الميكانيكية وقوة الشد الكبيرة.
الغلاف الخارجي: يستخدم مادة البولي فينيل كلوريد (PVC)، أو البولي إيثيلين (PE)، أو مادة الهالوجين الصفري منخفضة الدخان (LSZH)، مما يوفر الحماية الميكانيكية، وحماية البيئة، والحماية من التآكل. يمكن توفير خصائص خاصة مثل مقاومة الأشعة فوق البنفسجية، ومقاومة الزيوت، ومكافحة النمل الأبيض، ومكافحة القوارض بشكل اختياري.

المعايير الفنية
درجات الجهد المقدرة
U₀/U (kV): 3.6/6، 6/6، 6/10، 8.7/10، 8.7/15، 12/20، 18/20، 18/30، 21/35، 26/35.
U₀ هو الجهد بين الموصل والأرض، U هو الجهد بين الموصلات.
ملحوظة: الحد الأقصى لجهد التشغيل للكابل هو 1.2 إلى 1.5 مرة الجهد المقدر.

نطاق المساحة المقطعية الاسمية
مدرعة أحادية النواة (نواة واحدة): 25–800 ملم²، بحد أقصى يصل إلى 1200 ملم².
مدرعة متعددة النواة (3 أنوية): 25–500 ملم².

معلمات درجة حرارة التشغيل
الحد الأقصى لدرجة حرارة التشغيل العادية المستمرة: 90 °درجة مئوية (وفقًا لـ IEC 60502-2).
الحد الأقصى لدرجة حرارة الدائرة القصيرة (≤ 5 ثوانٍ): 250 °درجة مئوية (وفقًا لـ IEC 60502-2).
الحد الأدنى لدرجة حرارة التثبيت: لا تقل عن 0 °C (يتطلب التسخين المسبق إذا كانت أقل من ذلك) (وفقًا لـ IEC 60502-2).

الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء (أثناء التثبيت)
كابل أحادي النواة، مدرع: ≥ 15 × القطر الخارجي للكابل (D)؛ غير مدرع: ≥ 20 × D.
كابل متعدد النواة، مدرع: ≥ 12 × القطر الخارجي للكابل (D)؛ غير مدرع: ≥ 15 × D.

معايير مقاومة اللهب
يتوافق المنتج مع متطلبات معايير مقاومة اللهب التالية:
- IEC 60332-1: اختبار اللهب العمودي لكابل واحد.
- IEC 60332-3: اختبار اللهب الرأسي للكابلات المجمعة (مثبط اللهب من الفئة A/B/C؛ الفئة C هي المتطلب الأساسي).
- LSZH: معيار مثبط اللهب منخفض الدخان وخالٍ من الهالوجين (اختياري).
يمكن أيضًا تلبية متطلبات الأداء الخاصة مثل الفئة A وB وC المثبطة للهب والمقاومة للحريق والمضادة للنمل الأبيض والمضادة للقوارض.

مقاومة التيار المستمر للموصل (القيم النموذجية)
المقطع العرضي الاسمي 50 مم²: موصل نحاسي كحد أقصى. 0.387 أوم/كم، موصل الألومنيوم كحد أقصى. 0.641 أوم/كم.
المقطع العرضي الاسمي 70 مم²: موصل نحاسي كحد أقصى. 0.268 أوم/كم، موصل الألومنيوم كحد أقصى. 0.443 أوم/كم.
المقطع العرضي الاسمي 95 مم²: موصل نحاسي كحد أقصى. 0.193 أوم/كم، موصل الألومنيوم كحد أقصى. 0.320 أوم/كم.
المقطع العرضي الاسمي 120 مم²: موصل نحاسي كحد أقصى. 0.153 أوم/كم، موصل الألومنيوم كحد أقصى. 0.253 أوم/كم.
المقطع العرضي الاسمي 150 مم²: موصل نحاسي كحد أقصى. 0.124 أوم/كم، موصل الألومنيوم كحد أقصى. 0.206 أوم/كم.
المقطع العرضي الاسمي 185 مم²: موصل نحاسي كحد أقصى. 0.0991 أوم/كم، موصل الألومنيوم كحد أقصى. 0.164 أوم/كم.
المقطع العرضي الاسمي 240 مم²: موصل نحاسي كحد أقصى. 0.0754 أوم/كم، موصل الألومنيوم كحد أقصى. 0.125 أوم/كم.
المقطع العرضي الاسمي 300 مم²: موصل نحاسي كحد أقصى. 0.0601 أوم/كم، موصل الألومنيوم كحد أقصى. 0.100 أوم/كم.
المقطع العرضي الاسمي 400 مم²: موصل نحاسي كحد أقصى. 0.0470 أوم/كم، موصل الألومنيوم كحد أقصى. 0.0778 أوم/كم.
المقطع العرضي الاسمي 500 مم²: موصل نحاسي كحد أقصى. 0.0366 أوم/كم، موصل الألومنيوم كحد أقصى. 0.0605 أوم/كم.
المقطع العرضي الاسمي 630 مم²: موصل نحاسي كحد أقصى. 0.0283 أوم/كم، موصل الألومنيوم كحد أقصى. 0.0469 أوم/كم.
مصدر البيانات: معيار GB/T 3956/IEC 60228.

نظام تسمية النموذج
يتبع تعيين طراز كابلات الطاقة ذات الجهد المتوسط المعزولة XLPE قاعدة موحدة. معنى كل مكون هو كما يلي:
مادة الموصل: تم حذفها بالنسبة لموصل النحاس؛ L بالنسبة لموصل الألومنيوم.
مادة العزل: YJ لعزل البولي إيثيلين المتشابك (XLPE).
الشاشة المعدنية: تم حذفها بالنسبة لشاشة الشريط النحاسي؛ S بالنسبة لشاشة السلك النحاسي.
نوع الدرع: 2 للدروع الشريطية الفولاذية المزدوجة؛ 3 للدروع السلكية الفولاذية المستديرة الدقيقة؛ 4 للدروع السلكية الفولاذية المستديرة الخشنة؛ 6 للدروع الشريطية المعدنية غير المغناطيسية؛ 7 للدروع السلكية المعدنية غير المغناطيسية.
الغلاف الخارجي: 2 للغلاف الخارجي المصنوع من كلوريد البولي فينيل (PVC)؛ 3 للغلاف الخارجي المصنوع من البولي إيثيلين (PE) أو البولي أوليفين.
الرموز المميزة: Z/ZA/ZB/ZC لمثبطات اللهب (الفئة A/B/C)؛ WDZ/WDZA/WDZB/WDZC لمثبطات اللهب منخفضة الدخان الخالية من الهالوجين؛ N لمقاومة الحرائق.

أمثلة نموذجية شائعة
YJV / YJLV: كابل طاقة مغلف بـ PVC معزول بـ XLPE. بالنسبة للأنفاق الداخلية وخنادق الكابلات والقنوات؛ يمكنها تحمل قوة سحب معينة ولكن ليس القوى الخارجية الميكانيكية.
YJV22 / YJLV22: كابل طاقة مغلف بشريط فولاذي معزول XLPE ومدرع من مادة PVC. للاستخدام الداخلي والأنفاق وخنادق الكابلات والدفن المباشر؛ يمكنه تحمل القوى الخارجية الميكانيكية ولكن ليس قوى الشد الكبيرة.
YJV32 / YJLV32: كابل طاقة مغلف بطبقة من مادة PVC مدرع مصنوع من سلك فولاذي دائري ناعم معزول بمادة XLPE. بالنسبة للمناطق ذات الارتفاع العالي؛ يمكنها تحمل القوى الخارجية الميكانيكية وقوة الشد الكبيرة.
YJV62: كابل طاقة مزدوج غير مغناطيسي معزول بـ XLPE ومغطى بشريط معدني مدرع من مادة PVC. بالنسبة لكابلات الدائرة المترددة أحادية النواة، باستخدام درع من مادة غير مغناطيسية.
ZC-YJY23: كابل طاقة مغلف بالبولي إيثيلين مدرع بشريط فولاذي معزول من الفئة C XLPE مقاوم للهب. للدفن المباشر تحت الأرض، وخنادق الكابلات، والأنفاق، وغيرها من المنشآت الثابتة التي تتطلب الحماية الميكانيكية.
نظام تسمية الطراز يعتمد على معايير GB/T 12706 وGB/T 19666.

الأداء الكهربائي
تفريغ جزئي
وفقًا للمعيار IEC 60502-2، يجب أن يخضع الكابل النهائي لاختبار التفريغ الجزئي. يجب أن يفي حجم التفريغ الجزئي عند جهد الاختبار المحدد بمتطلبات الحد القياسي، مما يضمن عمل الكابل بشكل مستقر على المدى الطويل عند جهد التشغيل.

اختبار تحمل جهد تردد الطاقة
يجب أن يتحمل الكابل النهائي اختبار تحمل جهد التيار المتردد بتردد الطاقة عند الجهد المحدد للمدة المحددة. لا يجوز أن يكون هناك أي انهيار للعزل.
وفقًا للمعيار: يوفر IEC 60502-2:2014 مواصفات فنية كاملة لطرق اختبار الكابلات.

نطاق التطبيق
تُستخدم كابلات الطاقة ذات الجهد المتوسط المعزولة XLPE وفقًا لمعيار IEC على نطاق واسع في المجالات التالية:
- شبكات الطاقة الحضرية: تعمل كأنابيب رئيسية لشبكات النقل والتوزيع الحضرية، وتتولى مهام توزيع ونقل الطاقة.
- أنظمة التوزيع الصناعية: أنظمة التوزيع الداخلية لمختلف المصانع والمناطق الصناعية.
- قطاع الطاقة الجديد: نقل الطاقة في ظل ظروف قاسية لمحطات الطاقة الشمسية وتوربينات الرياح ومرافق تخزين الطاقة.
- المباني الشاهقة: أنابيب التوزيع الرئيسية وإمدادات الطاقة لمعدات الحماية من الحرائق للمباني الشاهقة.
- الهندسة البلدية: بيئات التركيب الثابتة مثل الدفن المباشر تحت الأرض، وخنادق الكابلات، والأنفاق، والجسور، والقنوات.
- تطبيقات خاصة: يمكن اختيار الكابلات المقاومة للهب أو المقاومة للحريق أو الخالية من الهالوجين منخفضة الدخان للمواقع ذات متطلبات الحماية العالية من الحرائق؛ ويمكن استخدام الكابلات البحرية التي تلبي متطلبات IEC 60092-354 لمختلف السفن والهياكل البحرية مثل منصات النفط البحرية.

دليل الاختيار
طريقة التثبيت واختيار النموذج
- صينية الكابلات العلوية/الداخلية: YJV/YJY، من النوع غير المدرع، يمكنها تحمل قوة سحب معينة.
- خندق الدفن المباشر/الكابل: YJV22/YJY23، مدرع بشريط فولاذي، يتحمل القوى الخارجية الميكانيكية.
- فرق الارتفاع العالي/العمود: YJV32/YJY33، سلك فولاذي مدرع، يتحمل قوة شد كبيرة.
- دائرة التيار المتردد أحادية النواة: YJV62/YJV63، مدرعة بمعدن غير مغناطيسي، تتجنب فقدان التيار الدوامي.
- متطلبات عالية للحماية من الحرائق: ZA-YJV/WDZA-YJY، نوع مثبط للهب/خالي من الهالوجين ومنخفض الدخان.

اعتبارات درجة الحرارة
- درجة الحرارة المحيطة: يجب ألا تقل درجة الحرارة المحيطة أثناء تركيب الكابل عن 0 °درجة مئوية. إذا كانت درجة الحرارة أقل من 0 °درجة مئوية، فيجب اتخاذ تدابير التدفئة قبل المضي قدمًا في التثبيت.
- درجة حرارة التشغيل: أثناء التشغيل العادي طويل الأمد، يمكن أن تصل درجة حرارة الموصل القصوى إلى 90 °درجة مئوية، مما يوفر قدرة أعلى على حمل التيار وميزة قدرة النقل مقارنة بالكابلات المعزولة بمادة PVC (70 °درجة مئوية).
- ظروف ماس كهربائي: في حالة حدوث عطل في ماس كهربائي (المدة ≤ 5 ثوانٍ)، يمكن أن تصل درجة حرارة الموصل القصوى إلى 250 °درجة مئوية، مما يوفر هامشًا كافيًا للتشغيل الآمن في ظل ظروف الطوارئ للنظام.