قابلوات القدره المدفونه تحت الارض

‫‪16‬‬

‫المقدمة‬ ‫انطلاقا من مبدأ‬ ‫))المعلومه الصغيره تفتح افااقا"كبيرة((‬

‫ولجل تعريف الكوادر الفنيه بطبيعة واجزاء القابلوات )اقابلوات القدرة‬ ‫الكهربائية( المدفونه تحت الرض‪ ،‬تم بعون ا تنظيم هذا الكراس الذي هو‬ ‫عباره عن مجموعه من الوريقات تحتوي على بعض المعلومات البسيطه‬ ‫سلسه‬ ‫الخاصه بالقابلوات والتي تم كتابتها باللغه العربيه وبصوره مبسطه و َ‬ ‫لتكون في متناول جميع الكوادر الفنيه وعلى مختلف مستوياتهم‪ .‬وهذا‬ ‫الكراس هو الجزء ألول وسيتم اتمام الجزء الثاني لقحقا ان شاء ا‪.‬‬ ‫يتناول هذا الكراس مايلي‪:‬‬ ‫*كيف يتم تحديد واختيار القابلوات ‪.‬‬ ‫*بيان فوائد ومساوىء استخدام القابلوات‪.‬‬ ‫*بيان طرق نقل الطاقة الكهربائيه والمقارنه بينهما‪.‬‬ ‫*تعريف القابلوات والطبقات المكونه لها وبيان وظيفة كل طبقه‪.‬‬ ‫‪1‬‬

‫المواصفه‪:‬‬

‫هي المرجع الذي نعتمد عليه لتصميم قابلو معين وهذا المرجع معتمد دوليا من جهات‬ ‫رسميه‬ ‫مثال‪IEC , BS , ASTM , VDE , DIN AEIC ,‬‬ ‫لماذا نستخدم المواصفات‪:‬‬ ‫تستخدم المواصفات للسباب التالية‪:‬‬ ‫* تصميم اجزاء ومكونات الشبكه الكهربائيه مثل ) القابلوات ‪،‬المحولت ‪..،‬الخ(وكيفية فحصها‪.‬‬ ‫*التحدث بلغة واحده فمثل )المواصفه )‪ (IEC60502‬في العراق هي نفسها في بقية دول العالم(‪.‬‬ ‫*تحقيق الترابط بين النظمة‪.‬‬ ‫*التخطيط لمستقبل الشبكة‪.‬‬ ‫بعض المواصفات الشائعة‪:‬‬ ‫مفوضية الكهرباء التقنيه الدوليه ‪IEC: International electro technical Commission‬‬ ‫الثوابت البريطانيه ‪BS: British Standards‬‬ ‫الجمعيه المريكيه للمواد والفحص ‪ASTM: American Society for Testing and‬‬ ‫‪Materials‬‬ ‫‪VDE: Verband der Elektrotechnik (Originally - Association of German‬‬ ‫‪Electrical Engineers, now - Association for Electrical, Electronic‬‬ ‫‪(&Information Technologies‬‬ ‫الجمعيه اللمانيه للكهرباء واللكترون والمعلومات التقنيه‬ ‫‪DIN: ‘Deutsches Institute für Normung' which means ‘German Institute‬‬ ‫‪of Standardization‬‬ ‫سسه اللمانيه للثوابت‬ ‫المؤ ّ‬ ‫جمعية اديسون للناره ‪AEIC: Association of Edison Illuminating Companies‬‬

‫والمواصفة المعتمده في مديرية توزيع كهرباء الكرخ هي )‪ (IEC‬اما رقم المواصفة الخاصه‬ ‫بالقابلوات فيمكن الطل ع عليها في الملحق رقم )‪.(1‬‬

‫‪2‬‬

‫‪16‬‬

‫*كيف يتم اختيار وتحديد القابلوات‪:‬‬ ‫الكل يعلم انه عندما يراد استخدام قابلو لتغذية حمل )‪(load‬معين فيجب ان تكون هناك‬ ‫مواصفات معينه لهذا القابلو تحدد وفق معطيات الشبكه الكهربائيه المراد استخدام‬ ‫القابلوات فيها ومعطيات الحمل المراد تغذيته‪،‬فما المقصود بالمواصفه‬

‫ان الستخدام الرئيسي للقابلوات المدفونه تحت الرض كان لعدة سنوات يستخدم لتوزيع القدرة‬ ‫الكهربائية في المناطق المكتظة بالسكان وباستخدام الجهود المنخفضة والمتوسطة ‪.‬‬ ‫ومع ذلك فان التقدم الحديث في التصميم والصناعة أدى الى تطور القابلوات بحيث تتناسب مع‬ ‫استخدامها في الجهود العالية‪ .‬وهذا بالتالى أدى الى امكانية أستخدام القابلوات المدفونة لنقل القدرة‬ ‫الكهربائية في المسافات القصيرة والمتوسطة‪.‬‬

‫فوائد ومساوىء نظام القابلوات المدفونة تحت الرض‬ ‫مساوىء‬

‫فوائد‬

‫‪ -1‬اقل عرضة للضرر‬ ‫خلل‬ ‫العواصف والعاصير‬

‫‪ -1‬كلفة النصب والتشييد‬ ‫عالية‬

‫‪ -2‬تنظيم الجهد جيد جدا‬ ‫وبالتالي ‪voltage drop‬‬ ‫قليل‬

‫‪ - -2‬مشاكل العزل في‬ ‫الجهود‬ ‫العالية وتحديد أرتفاع‬ ‫درجة الحرارة ‪.‬‬

‫‪ -3‬قلة حدوث العطال‬

‫‪ -3‬كلفة الصيانة عالية‬

‫‪3‬‬

‫‪16‬‬

‫فعند اختيار قابلو لغرض استخدامه في مشرو ع معين او ضمن شبكة توزيع ‪،‬يجب معرفة بعض‬ ‫الخواص المتعلقة بالمشرو ع او الشبكه ومن هذه الخواص‪:‬‬ ‫‪ -1‬الجهد) ‪.(voltage‬‬ ‫‪ -2‬تيار الحمل الطبيعي ) ‪.(normal load current‬‬ ‫‪ -3‬تيار الخطأ ومدة استمراره )‪.(fault current and its duration‬‬ ‫‪ -4‬طبيعة التربه مثل وجود الماء‪ ،‬درجة حرارة التربه ‪،‬المقاومه الحرارية للتربه)‪thermal‬‬ ‫‪.(resistivity‬امكانية مهاجمة القوارض وحشرة الرضه‪.‬‬

‫‪16‬‬

‫توجد طريقتين لنقل الطااقة ‪:‬‬ ‫‪ -1‬نظام السلك المعلقة في الهواء‬ ‫ب‪ -‬نظام القابلوات المدفونة تحت الرض‬ ‫مقارنة بين الخطوط المعلقة و القابلوات المدفونة‬ ‫‪ -1‬الناقحية الاقتصادية ‪:‬‬ ‫كلفة القابلوات = ‪ 23- 3‬مرة بقدر كلفة الخطوط المعلقة)‪)(overhead line‬وهذه الراقام‬ ‫تقريبيه( بحيث ان‪:‬‬ ‫كلفة القابلو تزداد عند أزدياد الجهد المستخدم ) كلفة القابلو تتناسب‬ ‫طرديا مع الجهد (‬ ‫وكما موضح بالجدول أدناه‪-:‬‬

‫‪For this‬‬ ‫‪reason UGC‬‬

‫‪Less used‬‬

‫‪More used‬‬ ‫‪ -2‬النصب والتشييد ‪:‬‬ ‫القابلوات المدفونة اكثر تعقيدا من ناحية النصب وذلك بسبب ‪:‬‬ ‫أ‪-‬الحتياج الى الشخاص الكفؤيين ‪.‬‬ ‫ب‪-‬عمليات الصيانة المعقدة‪.‬‬ ‫ج ‪-‬الحتياج الى الجهزة واللت الخاصة‪.‬‬ ‫د‪ -‬عمليات تحديد العطال تكون معقدة‪.‬‬ ‫*‬

‫‪OHL overhead line‬‬ ‫‪4‬‬

‫‪ -3‬تيار الشحن ‪:charging current‬‬ ‫القابلوات لها القابليه على خزن وتفريغ القدره الكهربائيه عند حدوث اختل ف في الجهد‪ ،‬اي‬ ‫انها تعمل كمتسعه مربوطه على التوازي مولده" تيار سعوي )تيار الشحن(‪.‬كما في الرسم ادناه‬ ‫وهذا التيار له تأثير محدود على القدرة المقنّنه للقابلو)‪.(RATING POWER‬‬

‫ثابت العزل )‪ (ἐ‬لعازل القابلوات= )‪ ( 7 - 3‬مرات بقدر ثابت عزل الهواء‬ ‫* تاثير تيار الشحن‪:‬‬ ‫‪ -1‬يقلل من تيار الحمل في القابلوات‬ ‫‪ -2‬يسبب ظهور مشاكل في التحكم بالجهد )‪(voltage control) (Q Point‬‬ ‫‪ -3‬يسبب ظهور مشاكل في استقرارية)‪ (STABILITY‬النظام الكهربائي‬ ‫‪ -4‬خسائر الحرارة الاضافية ‪:additional thermal losses‬‬ ‫بالنظر لكون الموصل ‪ conductor‬هو المصدر الوحيد للحرارة في حالةالخطوط المعلقة ال ان‬ ‫الخسائر التي يسببها العازل وطبقة التسليح في حالة القابلو تعتبر كمصادر حرارة اضافية‪ ,‬التبديد‬ ‫الحراري)‪ (Thermal dissipation‬في القابلوات يعتمد على خاصية التوصيل الحراري ‪thermal‬‬ ‫‪ ((((conductivity‬لكل من‪:‬‬ ‫• مادة العازل المستخدمة مثال )‪ XLPE‬او ‪ PVC‬او ‪( EP‬‬ ‫• التربة المحيطة بالقابلو‬ ‫الشكل ادناه يبين تبديد الحراره لقابلو احادي الطور جهد )‪33‬كي في(ممدود بشكل متوازي )‪flat‬‬ ‫‪(formation‬ومدفون مباشرة في الرض‪.‬‬ ‫‪5‬‬

‫‪16‬‬

‫‪UGC underground cable‬‬

‫*‬

‫‪16‬‬

‫*يصاحب عملية نقل القدرة باستخدام القابلوات حدوث خسائركهربائيه والتي تظهر على‬ ‫شكل حراره في كل من ) الموصل ‪ ،‬العازل ‪ ،‬المكونات المعدنيه الخرى(‪ ،‬التيار‬ ‫المقنن)‪(rating current‬لهذه القابلوات يعتمد على طريقة نقل هذه الحرارة الى سطح القابلو‬ ‫ومن ثم تبديدها الى السطح المحيط بالقابلو‪.‬‬ ‫في الحالة المستقره )‪ (steady state conditions‬الفرق بين حرارة الموصل وحرارة المحيط‬ ‫الخارجي يترابط مع خسائر الحرارة الكليه واقانون انسياب الحرارة)‪ (heat flow‬يماثل‬ ‫جدا اقانون اوم ‪،‬حيث ان انسياب الحرارة يمثل التيار والفرق في الحراره يمثل الفولتيه‬ ‫والمقاومه الحراريه الكليه )‪(total thermal resistance‬تمثل المقاومه الكهربائيه‪،‬ومن خلل‬ ‫هذا التماثل يمكن رسم دائرة توضيحيه تمثل الحرارة المتولدة في قابلو ثلثي الطور‬ ‫وكما موضح ادناه‪:‬‬

‫والدائرة اعله تبين انسياب الحراره في طبقات القابلو ذات المقاومه الحراريه المختلفه‬ ‫) ‪.(thermal resistance‬‬ ‫‪6‬‬

‫*الجدول ادناه يبين نسبة الخسائر في القابلو في الجهود العاليه‬ ‫‪Voltage‬‬ ‫‪The‬‬ ‫‪The‬‬ ‫‪The‬‬ ‫‪kv‬‬ ‫‪conductor‬‬ ‫‪insulation‬‬ ‫‪metals‬‬ ‫‪%‬‬ ‫‪%‬‬ ‫‪%‬‬ ‫‪85.66‬‬ ‫‪3.45‬‬ ‫‪66‬‬ ‫‪10.99‬‬ ‫‪78.75‬‬ ‫‪9.22‬‬ ‫‪132‬‬ ‫‪12.03‬‬ ‫‪60.72‬‬ ‫‪21.56‬‬ ‫‪275‬‬ ‫‪17.72‬‬ ‫‪400‬‬ ‫‪45.54‬‬ ‫‪36.44‬‬ ‫‪18.02‬‬

‫*بالرغم مما تقدم يبقى القابلو الكثر استخداما وذلك للسباب التالية‪-:‬‬ ‫‪ -1‬بعض المناطق ل يمكن استخدام الخطوط المعلقة مثل‪:‬‬

‫أ‪ -‬داخل المنشآت الصناعية وداخل المدن والمناطق المأهولة بالسكان‪.‬‬ ‫ب‪ -‬في الماكن التي قد تتسبب خطوط النقل الهوائية فيها في حدوث أعطال أو‬ ‫حوادث كما هي بالقرب من المطارات‪.‬‬ ‫ت‪ -‬عبر الموانع المائية الواسعة ‪.‬‬ ‫ث‪ -‬داخل محطات التوليد والنقل والتوزيع‪.‬‬ ‫‪ -2‬اسباب البيئة ‪ :‬وتتمثل بالمناطق العالية التلوث )الكثيرة الغبار ‪,‬العالية الرطوبة‪...,‬الخ(‪.‬‬ ‫‪ -3‬اسباب الجمالية والمان‪.‬‬

‫* وفي الواقت الحااضر تبذل جهود لغرض تقليل مضار استخدام القابلوات عن طريق‪:‬‬ ‫‪ - 1‬تقليل كلف النتاج ‪:‬‬

‫ا‪-‬تقليل كلفة انتاج القابلو نفسه والتي تمثل ‪ %60‬من الكلفة الكلية‬ ‫ب‪ -‬تقليل كلف التشييد والنصب‬ ‫ج‪ -‬تبسيط اعمال الصيانة‪.‬‬ ‫‪ -2‬زيادة الوثواقية عن طريق‪:‬‬

‫أ‪ -‬استخدام مواد عالية الجودة في انتاج القابلوات والتوصيلت)‪.( joints‬‬ ‫ب‪ -‬استخدام التقنيات الحديثة في تحديد العطال ‪.‬‬ ‫‪ -3‬زيادة كفاءة نقل القدرة الكهربائية عن طريق ‪:‬‬

‫ا‪ -‬تقليل الخسائر الحرارية عن طريق اختيار المواد الجيدة ‪.‬‬ ‫ب‪ -‬استخدام التيار المستمر ‪ DC‬وذلك لزالة تاثير تيار الشحن )‪charging‬‬ ‫‪.( current‬‬

‫‪7‬‬

‫‪16‬‬

‫*مما تبين اعله يجب استخدام موصل اكبر قحجما في قحالة القابلو من الموصل المستخدم في‬ ‫الخطوط المعلقة لرسال نفس القدرة‪.‬‬

‫‪16‬‬

‫*ما هو اقابلو القدرة‬ ‫تعريف ‪:‬‬ ‫قابلو القدرة عبارة عن موصل )ناقل ‪ ( conductor‬معزول ومحمي ميكانيكيا‬ ‫ومحمي من التآكل ومعلم بمعلومات توضيحية‪.‬‬ ‫والذي يجب ان يستمر بالعمل لمدة ل تقل عن ‪ 40‬سنة تحت الظرو ف أدناه‬ ‫‪:‬‬ ‫‪ -1‬الجهادات الكهربائية‪:‬‬ ‫‪MV‬‬ ‫للجهود المتوسط ‪3kv/mm‬‬ ‫‪HV‬‬ ‫للجهود العالية ‪45-6 kv/mm‬‬ ‫من )‪ (20 -‬الى )‪ (90‬درجة مئوية‪.‬‬ ‫‪ -2‬الحرارة المحيطة‪:‬‬ ‫‪ -3‬تقليل التاثيرات البيئية ‪ :‬عندما يدفن في الرض او يركب في المناطق‬ ‫المفتوحة‪.‬‬ ‫‪ -4‬تقليل الجهادات الميكانيكية‪ :‬مثل السحب أو اللتواء او الصطدام او‬ ‫النحناءات‪.‬‬

‫بعض القحجام القياسية للقابلوات)ملم ‪(2‬‬ ‫‪Standard cross-section area (mm2) of power cables‬‬ ‫‪70 50 35 25 16 10‬‬ ‫‪500 400 300 240 185‬‬

‫‪95‬‬ ‫‪630‬‬

‫تصنيف اقابلوات القدرة ‪-:‬‬ ‫القابلوات يمكن تصنيفها بعدة طرق أعتمادا على‪:‬‬ ‫‪ -1‬فولتية التشغيل‬ ‫‪ -2‬نو ع مادة العازل‬ ‫‪ -3‬نو ع مادة الموصل‬ ‫‪ -4‬عدد الطوار‬ ‫‪ -4‬نو ع الحماية الميكانيكية‬

‫‪8‬‬

‫‪120‬‬ ‫‪800‬‬

‫‪150‬‬ ‫‪1000‬‬

16

‫تصنيف اقابلو القدرة‬ ‫ فولتية التشغيل‬-1

*

UHV

EHV

More than kv 700

400kv up to 700 kv

U: ultra ‫فائق‬

:Extra

HV

MV

66kv 110kv 132kv 136kv 365Kv

3.3kv 6.6kv 11kv 15kv 22kv 33kv 54kv

LV Up to 1000v

E ‫زائد‬

‫ نوع العازل‬-2

(paper)‫مشبع‬

‫ورق‬

( thermosets)‫حراريا‬

(polymeric)‫مبلمرة‬

‫مصلد‬

SR ‫سيلكون مطاط‬

(

‫مواد‬

thermoplastic)‫حراريا‬

‫ملدن‬

PVC LDPE XLPE

HDPE 9

‫‪16‬‬

‫‪PP‬‬ ‫‪EPR‬‬ ‫‪ -3‬عدد الطوار‬ ‫‪Three core‬‬ ‫احادي الطور‬

‫‪single core‬‬ ‫ثلثي الطور‬ ‫‪ -4‬مادة الموصل‬

‫ألمنيوم ‪AL‬‬

‫نحاس ‪CU‬‬ ‫‪ -5‬الحماية الميكانيكية‬

‫غير مسلح‬

‫مسلح‬

‫تركيب القابلو‬ ‫كل القابلوات مكونة او مركبة من ثلث اجزاء اساسية ‪-:‬‬ ‫‪ -1‬الموصل)‪ : (conductor or core‬ويمثل مسار التوصيل الكهربائي‪.‬ومن خلل دراسة‬ ‫الخواص الكهربائية للمواد المستخدمه في الموصلت ‪ ،‬يعتبر النحاس واللمنيوم)مع‬ ‫الخذ بنظر العتبار سعر هذه المواد( من افضل المواد كموصلت‪).‬وهناك تجارب‬ ‫تجري على استخدام مادة الصوديوم كموصل (‪،‬والجدول ادناه يوضح الخواص‬ ‫الكهربائيه لبعض المواد‪:‬‬ ‫المادة‬

‫اليصاليه او القدره‬ ‫على التوصيل)‬ ‫‪(conductivity‬‬ ‫‪)ʊ‬موو(‬

‫الفضه‬ ‫نحاس مقوا‬ ‫نحاس مصلب بالسحب‬ ‫نحاس مبطن بالقصدير‬ ‫المنيوم َلين‬ ‫المنيوم‬ ‫صوديوم‬ ‫فولذ طري‬

‫‪106‬‬ ‫‪silver‬‬ ‫‪100 Cu.annealed‬‬ ‫‪97 Cu.hard drawn‬‬ ‫‪99 - 95‬‬ ‫‪Cu.Tinned‬‬ ‫‪61‬‬ ‫‪Al.soft‬‬ ‫‪61 Al. 1/2H-H‬‬ ‫‪35‬‬ ‫‪Sodium‬‬ ‫‪Mild steel‬‬ ‫‪12‬‬ ‫‪10‬‬

‫المقاوميه الكهربائيه‬ ‫)‪(elec. Resistivity‬‬

‫المكافىء‬ ‫الحراري‬ ‫للمقاومه‬ ‫)‪temp.‬‬ ‫‪Coefficient‬‬ ‫‪(.of resist‬‬

‫‪1.626‬‬ ‫‪1.724‬‬ ‫‪1.777‬‬ ‫‪1814 - 1.741‬‬ ‫‪2.803‬‬ ‫‪2.826‬‬ ‫‪4.926‬‬ ‫‪13.80‬‬

‫‪0.0041‬‬ ‫‪0.0039‬‬ ‫‪0.0039‬‬ ‫‪0.0039‬‬ ‫‪0.0040‬‬ ‫‪0.0040‬‬ ‫‪0.0054‬‬ ‫‪0.0045‬‬

‫‪mΩ.‬‬

‫‪21.4‬‬

‫‪ -2‬العازل)‪:(insulation‬وهو الذي يمنع حدوث تماس مباشر بين الموصلت‬ ‫والجزاء الخرى‪.‬‬ ‫‪ -3‬الحماية الخارجية‪ :‬وتوفر حماية ميكانيكية وحماية ضد المواد الكيميائية وضد‬ ‫اللهب او اي تاثير خارجي على القابلو‪.‬‬

‫مركبات القابلو )طبقات القابلو(‬ ‫ادناه جدول يبين طبقات قابلو ذو جهد متوسط ووظيفة كل طبقةوالمادة‬ ‫المكونه لها‪:‬‬ ‫الطبقة‬ ‫‪ -1‬الموصل ‪.‬‬ ‫‪ -2‬قحاجب الموصل‬ ‫او ساتر الموصل‪.‬‬ ‫‪ -3‬العازل‬

‫الوظيفة‬ ‫مسار التوصيل ‪.‬‬ ‫تقليل الجهاد الكهربائية‬ ‫‪Elc. Stresses‬‬ ‫عزل الموصلت عن‬ ‫بعضها وعن التأريض‪.‬‬

‫المادة المكونة‬ ‫نحاس او المنيوم‪.‬‬ ‫مادة شبه موصلة‪.‬‬ ‫الورق أو ‪ pvc‬او‬ ‫‪ XLPE‬او ‪Rubber‬‬

‫‪ -4‬قحاجب العازل توزيع الجهادات الكهربائية‬ ‫وبشكل منظم وحفظ المجال‬ ‫الكهربائي داخل القلب‪.‬‬ ‫رصاص اونحاس او‬ ‫حمل تيار الخطأ ‪.‬‬ ‫‪-5‬الساتر المعدني‬ ‫المنيوم متموج‪.‬‬ ‫‪.‬‬ ‫ملء الفراغات بين الطوار المطاط او الجوت او القطن‬ ‫‪ -6‬الحشوه‬ ‫مثال)‪(..…,EPR, PP‬‬ ‫وأعطاء شكل دائري‬ ‫مادة شبه موصل‬

‫‪ -7‬الغل ف الداخلي‬ ‫‪ -8‬التسليح‬ ‫‪ -9‬الغل ف الخارجي‪.‬‬

‫يضم مكونات القابلوويمنع‬ ‫وصول الماء والرطوبه‪.‬‬ ‫حماية ميكانيكية‪.‬‬ ‫حماية من الرطوبة‬ ‫والتأكل ‪.‬‬ ‫انظر الشكل راقم )‪(1‬‬ ‫‪11‬‬

‫‪PVC‬‬ ‫شريط فولذي او أسلك‬ ‫فولذية‬ ‫‪PVC‬او ‪ PE‬او‬

‫‪Rubber‬‬

‫‪16‬‬

‫رصاص‬

‫‪lead‬‬

‫‪8‬‬

‫‪0.0040‬‬

‫‪16‬‬

‫خواص اقابلوات الجهد الواطئ)اقابلوات نحاسيه(‬ ‫‪ -1‬الموصل) ‪ : (conductor‬اسلك مضغوطة مقواة باستخدام التحليل الكهربائي) ‪electrolytic‬‬ ‫‪( annealed‬دائرية الشكل وملساء )مجلية( ذو توصيلية عالية جدا ودرجة نقاوتها ‪. %999.‬‬ ‫‪ -2‬العازل)‪ : (insulation‬بولي اثيلين مبثوث ) )‪ Extruded PE‬او بولي فينيل كلورايد‬ ‫مبثوث ) ‪. PVC (Extruded‬‬ ‫‪ -3‬التمييز ‪ :‬لتمييز الطوارعن بعضها بطريقة اللوان)لكل طور لون معين(‪.‬‬ ‫‪ -4‬الحشوة و الوسادة)‪-:(and bedding filler‬‬ ‫الطوار الربعة تمد ضمن حشوة مناسبة لغرض تكوين شكل دائري يجمعها سويا ثم توسد مع‬ ‫طبقة من ‪ pvc‬المبثوث ‪.‬‬ ‫‪ -5‬الدرع المعدني)‪ -: (armour‬الطوار الربعة تسلح بشريطين من الفولذ المغلون او‬ ‫شريط مع اسلك فولذيه بسمك ل يقل عن )‪ (0.5‬ملم ‪.‬‬ ‫‪ -6‬غل ف ‪ pvc‬الخارجي) ‪ -:‬وهذا الغل ف يضم جميع مكونات القابلو وهو غل ف مقاوم للماء‬ ‫ومقاوم للرضة والجرذان ‪ .‬انظر الشكل راقم)‪(2‬‬ ‫خواص اقابلوات الجهد المتوسط )اقابلوات نحاسيه(‬ ‫‪ -1‬الموصل)‪ : ( CONDUCTER‬اسلك نحاسية مضغوطة و مقواة باستخدام التحليل الكهربائي‬ ‫دائرية الشكل ملساء ذو توصيليه عاليه ونقاوة ‪. %99.9‬‬ ‫‪ -2‬قحاجب الموصل )‪ : (.SCREEN COND‬طبقة من مركب شبه موصل مبثوثة وهي تشكل‬ ‫ساتر غير معدني ‪.‬‬ ‫‪ -3‬العازل)‪ -: ( INSULATION‬طبقة من)‪ XLPE‬أو ‪PVC‬أوالورق او‪ (....‬مبثوثة ومعالجة‬ ‫بعمليات التجفيف‪.‬‬ ‫‪ -4‬قحاجب او ساتر العازل ) ‪-:( .SCREEN INSUL‬‬ ‫أ‪ -‬حاجب غير معدني ويكون مباشرة على المادة العازلة )‪ (xlpe‬و مكون من طبقتين‬ ‫مركبتين من شريط شبه موصل و طبقة مبثوثة من شبه الموصل ‪.‬‬ ‫ب‪ -‬حاجب معدني)‪ (METALLIC SCREEN‬طبقة من شريط نحاسي مضاعف)‬ ‫‪ ( DOUBLE TAPE‬او شريط واسلك نحاسية )‪.( WIRE &TAPE‬‬ ‫‪ -5‬شريط مقاوم الماء)‪. ( WATER RES. TAPE‬‬ ‫‪ -6‬الحشوة)‪ -: ( FILLER‬وهي طبقة تتكون من مادة مطاطية ‪EPR (Ethylene propene‬‬ ‫‪ ( rubber‬أو مادةبلستيكية ‪( Poly propylene)PP‬ثم توسد مع طبقة من ‪ pvc‬المبثوث‬ ‫وهي تعطي شكل دائري للقابلو ‪.‬‬ ‫‪ -7‬التسليح)‪ -: ( ARMOURE‬طبقة معدنية من الفولذ )‪( steel‬مكونه اما من شريط فولذي‬ ‫عدد)‪ (2‬او شريط مع اسلك فولذيه لتوفر حماية ميكانيكية للقابلو ونقل تيار الخطأ الرضي )‬ ‫‪.(earth fault current‬‬

‫‪ -8‬الغل ف الخارجي) ) ‪ -:PVC JACKET‬ويمنع دخول الرطوبة وحماية من التاكل‬ ‫ويحتوي على مادة سامة ضد القوارض وحشرة الرضة ‪ .‬انظر الشكل راقم )‪(1‬‬ ‫‪12‬‬

‫‪16‬‬

‫وظائف أجزاء القابلو‬ ‫‪-1‬‬

‫الموصل ‪ :‬ويمثل المسار الكهربائي وهو على انواع من قحيث‬

‫أ‪ -‬القلب ‪core‬‬

‫المصمت‬

‫‪solid‬‬

‫المرنة‬

‫‪flexible‬‬

‫اضفيرة مجدوله‬ ‫نحاس‬

‫‪stranded‬‬ ‫‪copper‬‬

‫ب‪ -‬المادة ‪material‬‬ ‫المنيوم‬

‫ح‪ -‬الشكل ‪shape‬‬

‫‪13‬‬

‫‪Aluminum‬‬

16

‫مقارنة بين النحاس واللمنيوم‬ For equal resistance AL CU Area ratio Diameter ratio Weight ratio

1.61 1.27

1 1

0.24

1

For equal current and temperature rise AL CU 1.39 Area ratio 1 1.18 Diameter ratio 1 Weight ratio 0.42 1 For equal diameter AL 1.61 0.78

resistance ratio .Current carrying Cap

CU 1 1

‫ في حالة كون القابلو على‬strands ‫*هناك معادلة بسيطة لحساب عدد‬ (stranded) ‫شكل ضفيرة‬ (n = 1 + 3N (n+1 strands ‫ هو عدد‬n ‫حيث‬ ‫ هو عدد الدوائر حول مركز الموصل كما في الشكل ادناه‬N

14

‫‪16‬‬

‫ولحساب القطر الحقيقي لقابلو نو ع ‪ Stranded‬فان عامل )‪(K‬‬ ‫مكافئ يضرب به ‪ ,‬وكما يلي‬ ‫‪If A strand = A solid so D stranded = K * D solid‬‬ ‫والجدول التي يبين قيم ‪ k‬حسب عدد ‪strand‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪7‬‬ ‫‪12‬‬ ‫‪19‬‬ ‫‪37‬‬ ‫‪61‬‬ ‫‪91‬‬ ‫‪1.244 1.13 1.19 1.14 1.15 1.15 1.15‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪9‬‬ ‫‪7‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬

‫‪No. of strand‬‬

‫‪K‬‬

‫‪ -2‬العازل ‪:‬‬ ‫وظيفته عزل الموصلت عن بعضها البعض وعن بقيه اجزاء القابلو‬ ‫وهو على عدة انوا ع‪:‬‬ ‫‪ -1‬بولي فينيل كلورايد ‪ pvc‬وعادة تستخدم في قابلوات الجهد الواطئ ‪.LV‬‬ ‫‪ Cross link polyethylene XLPE -2‬وتستخدم في قابلوات الجهد المتوسط‬ ‫والعالي ‪HV and MV‬و قد تستخدم في الجهد الواطئ‪.‬‬ ‫‪ -3‬الورق المشبع بالزيت‪.‬‬

‫‪.Ethylene propylene rubber EPR -4‬‬ ‫‪15‬‬

16

(‫والجدول ادناه يوضح بعض خواص هذة العوازل )الخواص الفيزياويه‬ Type of Insulator Operating Temperature ِAllowable OL Temp. ٍS/C Temperature Chemical Resistance Moisture Resistance Thermal Resistance Combatable Resistance Minimum Temp. for Laying*

EPR

PVC

PE

PAPER

XLPE

90

70

70

65-80

90

150

130

260

160

150

V. good

V. good

V. good

V. good

V. good

Acce.

Poor

V. good

600

350

600

350

Exce.

Poor

Poor

Acce.

Acce.

-5

-5

160

250 V. good

-5

. ‫والجدول ادناه يبين بعض الخواص الكهربائيه والميكانيكيه للماده العازله‬

16

‫‪16‬‬

‫ومن الجداول اعله يتبين ان خواص المواد العازله‪:‬‬ ‫‪ – 1‬مقاومة عزل عاليه لتجنب ‪ leakage current‬تيار التسرب‪.‬‬ ‫‪ - 2‬قوة عزل عاليه ‪ dielectric strength‬لتجنب الفشل الكهربائي‪.‬‬ ‫‪ – 3‬قوه ميكانيكيه عاليه لمقاومه عمليات النقل والتحميل التي يتعرض لها القابلو‪.‬‬ ‫‪ – 4‬ماده غير ماصه للرطوبه اي انه ل تتشرب الرطوبه من التربه ‪,‬لكون الرطوبه تقلل من‬ ‫العازليه وبالتالي فشل القابلو‪ .‬وفي حالة كون الماده العازله ماصه للرطوبه )عازل وراقي( فيجب‬ ‫ان يستعمل غل ف مقاوم للماء) ‪ ( water proof covering‬مثال على ذلك)‪.( lead sheath‬‬ ‫‪ – 5‬ان تكون قليلة الكلفه ‪.‬‬ ‫‪ – 6‬غير قابله للشتعال‪.‬‬ ‫‪ – 7‬غير قابله للتأثر بالحوامض والقواعد لتجنب التأثير الكيميائي‪.‬‬

‫الجدول ادناه يبين مقارنه بين عازل نوع‬ ‫الخاصيه‬ ‫ت‬ ‫‪1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪7‬‬ ‫‪8‬‬

‫‪XLPE‬‬

‫وعازل نوع‬ ‫‪XLPE‬‬

‫درجة الحرارة التشغيليه ‪Max. Permissible‬‬ ‫‪.op. temp‬‬ ‫العظمى)‪( C°‬‬ ‫درجة حرارة تيار القصر ‪Max. Permissible‬‬ ‫‪.short circuit temp‬‬ ‫العظمى)‪( C°‬‬ ‫‪Dielectric loss‬‬ ‫عامل الفقد‬ ‫‪(factor(tan δ‬‬ ‫‪Dielectric‬‬ ‫ثابت العزل‬ ‫‪(constant(ἐ‬‬ ‫‪Partial‬‬ ‫التفريغ الجزئي‬ ‫‪(discharge(PC‬‬ ‫‪Density‬‬ ‫الكثافه )‪(gr/cm³‬‬ ‫‪Volume‬‬ ‫مقدار المقاومه‬ ‫‪(resistivity(Ω.cm‬‬ ‫النوعيه)المقاوميه(‬ ‫‪Thermal resistance‬‬ ‫المقاومه الحراريه)‬ ‫‪( k.m/w‬‬

‫‪. PVC‬‬

‫‪90‬‬

‫‪70‬‬

‫‪250‬‬

‫‪160‬‬

‫‪0.0004‬‬

‫‪0.09‬‬

‫‪2.3‬‬

‫‪8 - 4.5‬‬

‫< ‪5‬‬

‫‪(Paper(mm‬‬

‫‪2.8‬‬ ‫‪3.6‬‬ ‫‪4.9‬‬ ‫‪7.1‬‬

‫‪EPR XLPE‬‬ ‫‪(PE(mm‬‬

‫‪3.4‬‬ ‫‪4.5‬‬

‫‪5.5‬‬ ‫‪8‬‬

‫‪4‬‬ ‫‪5.2‬‬ ‫‪6.4‬‬

‫‪17‬‬

‫< ‪40‬‬

‫‪0.92‬‬ ‫‪1x10^15‬‬

‫‪1.4‬‬ ‫‪1x10^14‬‬

‫‪3.5‬‬

‫‪6‬‬

‫الجدول ادناه يوضح سمك المادة العازله وحسب الجهد‪.‬‬ ‫‪(PVC(mm‬‬

‫‪PVC‬‬

‫‪Voltage‬‬ ‫‪(level(Kv‬‬

‫‪12‬‬ ‫‪17.5‬‬ ‫‪24‬‬ ‫‪36‬‬

‫‪16‬‬

‫‪ -3‬الحمايه الخارجيه‪ :‬الجاكيت الخارجي)‪( outer jacket‬‬ ‫ويكون من مادة ال ‪ pvc‬وبالوان مختلفه‪ ,‬وتوفر حمايه ميكانيكيه وكيميائيه‬ ‫وكهروكيميائيه واللهب واي تأثير خارجي‪.‬وكذلك ضد الرضه والجرذان‪.‬‬

‫*اجزاء القابلو اعله تعتبر مهمه جدا كل’ قحسب وظيفته‪.‬‬ ‫‪ - 4‬قحاجب او ساتر الموصل ‪conductor screen:‬‬ ‫هي طبقة من مادة شبه موصلة رقيقة توضع حول الموصل بانتظام وتملئ الفراغات‬ ‫بين جدائل الموصل وهي تحمي الموصل من الجهاد الكهربائي تعمل علي تنظيم‬ ‫المجال الكهربي المتناثر حول القلب نتيجة سطح الموصل الغير منتظم وكذلك تمنع‬ ‫تكون الفجوات المتأينة بين العازل والموصل والتي تتسبب في ضعف وانهيار العازل‬

‫و تبث او تقذ ف على سطح الموصل وتكون ليست ذي مقاومه)عازليه( عاليه ول ذي‬ ‫توصليه عاليه وهي خليط من مواد موصله ومواد عازله وتكون ذو مقاوميه تتراوح بين‬ ‫‪ 1000 - 100‬اوم ‪ .‬سم ))‪. Ω cm‬‬

‫* المادة شبه الموصله المستخدمه في القابلوات ليست نفسها الماده الشبه موصله المستخدمه‬ ‫في الكترونيات‪.‬‬

‫وظيفة هذه الطبقة تنظيم المجال الكهربائي على سطح الموصل )جعله املس( وبالتالي‬ ‫تخفيض الجهادات الكهربائيه على العازل وكما موضح بالشكل ادناه‪،‬وهذه من المور‬ ‫التي تزيد عمر العازل‪.‬‬

‫‪18‬‬

‫‪16‬‬

‫‪ - 5‬قحاجب او ساتر العازل‪screen insulation:‬‬ ‫ساتر العازل هي طبقة من مادة شبه موصلة حول العازل وفائدته تقليل كثافة المجال‬ ‫الكهربي وبالتالي تقليل الجهادات الكهربية التي يتعرض لها عازل الكابل وكذلك يمنع‬ ‫حدوث تفريغ كهربي بين سطح العازل والساتر المعدني)‪.(metallic shield‬وتبث) ‪(extruded‬‬ ‫مباشرة على سطح العازل الرئيسي‬

‫ووظيفتها نفس وظيفة حاجب الموصل )‪ ( conductor screen‬ال انها اكثر اهميه‪.‬‬ ‫‪ - 6‬الساتر المعدني‪metallic shield:‬‬ ‫ويكون مباشرة فوق حاجب العازل ) ‪ (screen insulation‬ويتكون من مادة النحاس‬ ‫على شكل اما) شريط نحاسي مع اسلك نحاسيه (او)شريط نحاسي عدد ‪. (2‬‬

‫‪19‬‬

‫‪16‬‬

‫ووظيفة هذه الطبقه هي نقل تيار الشحن الى الرضي‪ ،‬وليس لها اي تأثير على المجال‬ ‫الكهربائي‪.‬‬

‫وتعتبرطبقة الساتر المعدني)‪ (metallic screen‬طبقه مهمه جدا خصوصا في‬ ‫القابلوات الغير مسلحه‪،‬وتقوم بنقل تيار الخطأ الى اجهزة الحمايه في حالة تعرض‬ ‫القابلو الى الضرر‪.‬‬

‫‪20‬‬

‫‪ - 8‬الغل ف المعدني‪metallic sheathing :‬‬ ‫ويعتبر جزء اساسي خصوصا في القابلوات ذو العازل الورقي وذلك لمقاومته‬ ‫للماء‪،‬ويكون مباشرة تحت الغل ف الخارجي ‪ pvc‬ويتكون من مادة الرصاص‬ ‫ووظيفته توفير حمايه ميكانيكيه للعازل الورقي ونقل تيار الخطأ الرضي ‪ ،‬اذ انه‬ ‫يربط بالرضي‪.‬‬

‫‪ - 9‬الحماية الميكانيكيه‪ :‬التسليح ) ‪( armoring‬‬ ‫وتكون إما اسلك او أربطه)أشرطة( فولذيه وظيفتها حمايه ميكانيكيه‬ ‫اثناء تحميل ومد القابلو‪ ،‬كذلك نقل تيار الخطأ الرضي ولذلك يجب ان‬ ‫يربط بالراضي ‪.‬‬

‫‪21‬‬

‫‪16‬‬

‫‪ - 7‬الحشوه‪( filler ) :‬‬ ‫وتستخدم عادة في القابلوات المتعددة الطوار وتتكون اما من مادة الجوت او‬ ‫القطن اوالقماش او الورق او المطاط‪ ،‬ووظيفتها لملء الفراغ بين الموصلت المعزولة‬ ‫داخل غلف الكابل لتعطي الكابل الشكل المستدير ولمنع تحرك الموصلت داخل‬ ‫الغلف واحتكاكها مع بعضها مما يضر العازل وملحقاته ويؤدي إلى دماره وبالتالي‬ ‫انهيار الكابل بالكامل‪..‬‬

‫‪16‬‬

‫يتبع‪ (:‬الجزء ‪(2‬‬ ‫* القابلوات المدفونه تحت الرض‬ ‫* كيفية عمل توصيلت القابلو المستقيمه )‪ ( straight joints‬ونهايات‬ ‫القابلو الداخليه)‪ ( Indoor‬والخارجيه)‪. ( Outdoor‬‬ ‫* فحص القابلوات وتحديد العطال‪.‬‬

‫إن شاء ا‬

‫‪Eng. R.R.SALIM‬‬

‫‪22‬‬