كابلات القدرة الكهربية - اختيار الكابلات الكهربائية ذات الجهد المتوسط

الكابلات الكهربائية

Electric Cables

اختيار الكابلات الكهربائية ذات الجهد المتوسط

‏توجد عدة عوامل يجب مراعاتها عند اختيار كابلات الجهد المتوسط وهذه العوامل هي كالتالى:-

1- ‏القدرة الكهربية : -

‏يتم اختيار مساحة مقطع موصل الكابل بناءا على أقصى تيار ينتظر مروره في الكابل والذى يمكن حسابه عن طريق مجموع القدرات الكهربية للأحمال مع الأخذ فى الاعتبار معامل القدرة لهذ الأحمال (إن وجد). ويتم حساب تيار الحمل عن طريق القدرة الكهربية سواء كانت بالكيلو فولت أمبير أو الكيلو وات أو الحصان من خلال المعادلات التالية:-

حيث:-

I ‏= تيار الحمل الكامل

v ‏= فرق الجهد بين الأطوار (Line voltage‏)

cosϕ‏ = معامل القدرة للحمل

η ‏= كفاءة ‏الحمل

2- ‏جهد التشغيل:-

يتم اختيار جهد الكابل تبعا لجهد التشغيل ونظام التأريض المتبع فالكابلات التي تعمل على جهد أكبر من أو يساوى5 ‏ك.ف تنقسم إلى فئتين:-

- كابلات ذات مستوى عزل 100 ‏% من جهد التشغيل ويكون ذلك عند التشغيل فى شبكة تعمل بنظام تأريض (TN) والتى يكون موصل التعادل بها مؤرضGrounded neutral service) ‏).

‏- كابلات ذات مستوى عزل 133 ‏% من جهد التشغيل ويكون ذلك عند التشغيل فى شبكة تعمل بنظام تأريض (IT) والتى يكون موصل التعادل بها غير مؤرض ( Ungrounded neutral service ‏). والسبب فى ذلك هو عند حدوت قصر بين أحد الأطوار والأرض يتعرض الطورين الأخرين لجهد أعلى (Line to line voltage) ولذلك يتم استخدام مستوى عزل مرتفع لموصلات الأطوار التلاثة. ويتميز هذا النظام باستمرارية التغذية في حالة حدوت قصر بين أحد الأطوار والأرض (Phase to ground fault‏).

3- ‏أقصى سماحيه للإنخفاض في الجهد:-

والجدير بالذكر أن إختيار الكابل دون الالتفات لهذا العامل قد يؤدى الى إنخفاض الجهد فى نهاية الكابل خاصة مع تحميل الكابل. ويتم حساب الإنخفاض في الجهد بقسمة الفرق بين جهد الإرسال (بداية الكابل) وجهد الاستقبال (نهاية الكابل) على جهد الإرسال. وينشأ الإنخفاض نتيجة لمرور تيار كهربي في كابل التغذية. وقد ينشأ نتيجة لنقل قدرة كهربية كبيرة لمسافات طويلة إنخفاض في الجهد أكبر من الحد المسموح مما ينتج عنه انخفاضأ فى جهد التشغيل عند نقطة الاستقبال (الحمل). ولتقليل الإنخفاض فى الجهد إلى الحد المسموح به يمكن زيادة مساحة مقطع الكابل المستخدم.

4- ‏معامل تصحيح التيار المقنن للكابل:-

‏ التيار المقنن للكابل أو سعة الكابل هو التيار الذي ينتج عنه رفع درجة حرارة الموصل إلى أقصى درجة يتحملها المادة العازلة له. ودرجة الحرارة هذه تختلف تبعا لظروف التشغيل للكابل.حيث يوجد ظروف التشغيل القياسية تبعا لمادة العزل فمثلا فى ظروف التشغيل القياسية تكون درجة الحرارة لكل من الكابلات المعزولة بالبولي اثيلين المتشابك (XLPE) والورق وكلوريد البولي فينيل PVC) ‏) هى 90 و65 ‏و70 ‏درجة مئوية على التوالى وهذا فقط فى ظروف التشغيل القياسية. أما عندما تختلف ظروف درجة حرارة الوسط المحيط أو عند تمديد الكابل مع كابلات أخرى في مسار واحد أو عندما يلتصق الكابل بمادة عازلة للحرارة فى جزء من مساره فان ذلك يجعل التيار المقنن الذى يتحملة الكابل أقل من التيار التصميمى وذلك تبعا لمعامل تصحيح. وفيما يلى توضيحا لمعاملات التصحيح التى يمكن استخدامها مع كابل معزول بالبولي اثيلين المتشابك (XLPE):-

‏أولا :- فى ظروف التشغيل القياسية والتي يتم على أساسها تحديد السعة التيارية لكابل معزول بالبولي اثيلين المتشابك (XLPE) كما بالجدول التالى :

تحديد السعة التيارية للكابلات الكهربائية

ثانيا :- فى ظروف التشغيل الغير قياسية يجب عندها تصحيح السعة التيارية للكابل وتبين الجداول التالية معامل التصحيح المختلفة طبقا لظروف التشغيل وهى كالتالي:-

معامل التصحيح للكابلات الكهربائية

معامل التصحيح حسب عمق دفن الكابل المعزول ( XLPE‏) فى نظم تمديد مختلفة

معامل التصحيح حسب المقاومة الحرارية للمكان المدفون فيه الكابل المعزول ( XLPE‏) فى نظم تمديد مختلفة

معامل التصحيح طبقا لعدد الكابلات المعزولة ( XLPE‏) فى المجموعة والبعد بينها محوريا

معامل التصحيح طبقا لدرجة حرارة التربة المحيطة بالكابل المعزول ( XLPE‏)

معامل التصحيح طبقا لدرجة حرارة الهواء المحيط بالكابل المعزول ( XLPE‏)

5- تيار القصر:-

تعد معرفة قيمة تيار القصر المار فى كابل، من أحد الاعتبارات الهامة عند اختياره حيت أنه في حالة تعرض الكابل لتيار قصر، فإنه يجب أن يتحمل القوي الميكانيكية الناتجة عن تيار القصر. لذا فإنه يلزم تحديد قيمة تيار القصر التى يتحملها الكابل في زمن معين، فمثلا تحدد مواصفات كابلات ذات عزل من مادة البولي اتيلين المتشابك درجة حرارة تشغيل دائمة عند 90 ‏درجة مئوية بينما تكون درجة الحرارة 250 ‏درجة مئوية عند مرور تيار القصر لمدة ثانية واحدة. ويبين الجدول التالي العلاقة بين أنواع عزل الكابلات المختلفة و أقصى درجة حرارة مسموح بها عند مرور تيار القصر.

جدول - أقصى درجة حرارة للكابل عند مرور تيار القصر حسب نوعية عزله

(أ) تيار القصر المتماثل Symmetrical short circuit current ‏

عند حدوت خطأ في منظومة القوى الكهربية نتيجة لحدوت قصر، تقوم أجهزة الوقاية بتحديد الخطأ مع فصل الجزء الخاص بموقع الخطأ. ولا يتم ذلك لحظيا و لكن بزمن متأخر قد يصل إلى بضعة ئوان. ويتم تحديد قيمة تحمل الكابلات لتيار قصر بالحساب من المعادلة الأتية:-