کابل فشار قوی چیست و چرا به آن کابل قدرت می گویند؟

کابل فشار قوی به نوعی کابل برق گفته می شود که برای انتقال انرژی الکتریکی با ولتاژ بالا (بیشتر از 30 کیلوولت) به کار می رود. این کابل ها به دلیل ظرفیت بالای خود در جابه جایی جریان و ولتاژ زیاد، نقش اساسی در شبکه های انتقال و توزیع برق دارند. به آن ها کابل قدرت گفته می شود زیرا وظیفه اصلی شان انتقال توان الکتریکی در مقیاس وسیع است؛ یعنی همان نیرویی که صنایع، نیروگاه ها و شهرها برای فعالیت نیاز دارند. ساختار این کابل ها معمولاً شامل هادی های مسی یا آلومینیومی، عایق های مقاوم در برابر حرارت و لایه های حفاظتی مکانیکی است تا در برابر فشارهای محیطی، رطوبت و تداخلات الکترومغناطیسی مقاوم باشند. به زبان ساده، کابل فشار قوی همان شریان حیاتی سیستم برق رسانی است که قدرت تولیدشده در نیروگاه را تا مقصد نهایی حمل می کند. اگر این کابل ها نباشند، انتقال انرژی در فواصل طولانی عملاً غیرممکن خواهد شد و زندگی روزمره ما مختل می شود. به همین دلیل، انتخاب و خرید کابل قدرت مناسب از اهمیت ویژه ای برخوردار است؛ چراکه کیفیت و استاندارد بودن آن ها می تواند در پایداری شبکه برق، کاهش تلفات انرژی و افزایش ایمنی نقش تعیین کننده ای داشته باشد.

همانطور که سایت ویکی پدیا میگه:

The cable system must prevent contact of the high-voltage conductor with other objects or persons, and must contain and control leakage current. Cable joints and terminals must be designed to control the high-voltage stress to prevent the breakdown of the insulation.

ترجمه:

سیستم کابل باید از تماس هادی ولتاژ بالا با دیگر اشیاء یا افراد جلوگیری کند و جریان نشت را مهار و کنترل نماید. اتصالات و سرکابل‌ها باید به‌گونه‌ای طراحی شوند که فشار ولتاژ بالا کنترل شود و از خراب شدن عایق جلوگیری گردد.

کابل فشار قوی چه ویژگی های دارد؟

1. هادی رسانای قوی: معمولاً از مس یا آلومینیوم ساخته می شود تا جریان الکتریکی زیاد را بدون افت محسوس منتقل کند.
2. عایق مقاوم: استفاده از موادی مانند XLPE یا EPR برای جلوگیری از نشتی و شکست الکتریکی.
3. شیلد و لایه نیمه رسانا: جهت یکنواخت سازی میدان الکتریکی و افزایش ایمنی کابل.
4. مقاومت مکانیکی بالا: توانایی تحمل فشار، ضربه و کشش در شرایط نصب و بهره برداری.
5. مقاومت محیطی: پایداری در برابر رطوبت، حرارت، مواد شیمیایی و خوردگی.
6. ظرفیت انتقال توان بالا: طراحی شده برای انتقال ولتاژهای بیش از 30 کیلوولت در مسافت های طولانی.

کاربرد و اجزای تشکیل دهنده کابل قدرت چیست؟

کاربردهای اصلی کابل قدرت

• انتقال و توزیع شهری: کابل قدرت در شبکه های برق رسانی شهری کاربرد حیاتی دارد. این کابل ها زیرزمینی نصب می شوند تا هم از نظر ایمنی و هم از نظر زیبایی شهری مؤثر باشند. آن ها توان الکتریکی را از پست های اصلی به مناطق مختلف منتقل می کنند و امکان توزیع پایدار انرژی در مناطق پرجمعیت را فراهم می سازند، بدون اینکه سیم های هوایی فضای شهر را اشغال کنند.
• صنایع سنگین و زیرساخت: کارخانه ها، پالایشگاه ها و معادن به جریان های پرقدرت برای راه اندازی تجهیزات عظیم نیاز دارند. کابل فشار قوی می تواند این نیاز را با انتقال پایدار توان در مسافت های نسبتاً طولانی برطرف کند. مقاومت مکانیکی و حرارتی بالای این کابل ها باعث می شود در محیط های صنعتی سخت نیز عملکردی مطمئن داشته باشند و چرخه تولید بدون اختلال ادامه پیدا کند.
• نیروگاه و انرژی های تجدیدپذیر: کابل قدرت وظیفه انتقال انرژی تولیدشده در نیروگاه های حرارتی، آبی یا تجدیدپذیر را بر عهده دارد. این کابل ها برق خروجی ژنراتورها را به پست های فشار قوی منتقل می کنند. در مزارع خورشیدی و بادی نیز از کابل های قدرت استفاده می شود تا انرژی سبز تولیدشده به شبکه سراسری متصل شود و در دسترس مصرف کنندگان قرار گیرد.
• زیر دریا و عبوری: در مکان هایی که نصب خطوط هوایی یا زمینی ممکن نیست، کابل های فشار قوی زیرآبی یا عبوری به کار می روند. این کابل ها قادرند انرژی الکتریکی را از زیر دریاچه ها، رودخانه ها و حتی دریاها منتقل کنند. طراحی ویژه آن ها در برابر رطوبت و فشار هیدرواستاتیک مقاومت ایجاد می کند. به این ترتیب، انرژی می تواند حتی در مناطق جغرافیایی دشوار نیز جابه جا شود.
• حمل و نقل برقی و ریلی: متروها، خطوط راه آهن برقی و حتی ایستگاه های شارژ وسایل نقلیه برقی به منبع پایدار انرژی نیاز دارند. کابل فشار قوی در این زیرساخت ها وظیفه انتقال توان به سیستم های حرکتی را بر عهده دارد. این کابل ها با ظرفیت بالا و پایداری خود، نقش مهمی در توسعه حمل و نقل سبز ایفا می کنند و زمینه را برای کاهش مصرف سوخت های فسیلی فراهم می سازند.

اجزای تشکیل دهنده (از مرکز به بیرون)

1. هادی: قلب هر کابل قدرت، هادی آن است. معمولاً از مس یا آلومینیوم ساخته می شود چون این فلزها رسانایی بالایی دارند. هادی می تواند به صورت تک سیمی یا رشته ای افشان طراحی شود تا انعطاف پذیری بیشتری ایجاد کند. وظیفه اصلی هادی، انتقال جریان الکتریکی با کمترین تلفات و بیشترین کارایی در طول مسیر کابل است.
2. نیمه رسانای هادی: این لایه نازک و یکنواخت روی هادی قرار می گیرد تا میدان الکتریکی در اطراف آن متعادل شود. بدون این بخش، تمرکز بارهای الکتریکی می تواند باعث جرقه یا آسیب به عایق شود. نیمه رسانای هادی باعث کاهش تنش های الکتریکی و افزایش طول عمر کابل می گردد و به عنوان پلی میان هادی و عایق عمل می کند.
3. عایق اصلی: مهم ترین بخش ایمنی کابل قدرت، عایق اصلی است. این لایه معمولاً از موادی مانند XLPE یا EPR ساخته می شود که مقاومت بالایی در برابر حرارت و فشار الکتریکی دارند. وظیفه آن جلوگیری از نشتی جریان و شکست الکتریکی است. عایق مطمئن، کابل را قادر می سازد تا ولتاژهای بالا را بدون خطر منتقل کند.
4. نیمه رسانای عایق: این لایه پس از عایق اصلی قرار می گیرد و به یکنواخت سازی میدان الکتریکی کمک می کند. همچنین سطحی صاف و همگن برای اتصال شیلد فلزی ایجاد می کند. نیمه رسانای عایق نقش مهمی در جلوگیری از ایجاد جرقه و تخلیه جزئی دارد و پایداری عملکرد کابل را در طول زمان تضمین می نماید.
5. شیلد فلزی: شیلد یا اسکرین فلزی، از سیم ها یا نوارهای مسی/آلومینیومی ساخته می شود و وظیفه اش انتقال جریان های خطا و تخلیه بارهای اضافی است. این لایه میدان الکتریکی را کنترل کرده و ایمنی سیستم را افزایش می دهد. علاوه بر آن، شیلد فلزی به کاهش تداخلات الکترومغناطیسی کمک می کند و عملکرد شبکه برق را پایدارتر می سازد.
6. مانع رطوبت: نفوذ آب یکی از بزرگ ترین دشمنان کابل فشار قوی است. به همین دلیل لایه های ضد رطوبت مانند نوارهای متورم شونده یا روکش های فلزی (سرب یا آلومینیوم) استفاده می شوند. این مانع، از خرابی عایق و کاهش عمر کابل جلوگیری می کند. وجود این بخش، به ویژه در کابل های زیرزمینی یا زیرآبی اهمیت زیادی دارد.
7. زره: در محیط هایی که کابل در معرض ضربه، فشار مکانیکی یا حتی حمله جوندگان قرار دارد، زره فلزی به کار می رود. این لایه معمولاً از فولاد یا آلومینیوم ساخته می شود و مقاومت مکانیکی بالایی ایجاد می کند. زره نه تنها از کابل محافظت می کند، بلکه امکان نصب در شرایط سخت و خشن را نیز فراهم می سازد.
8. روکش بیرونی: آخرین لایه کابل قدرت، روکش بیرونی است که مانند سپر از کل اجزای داخلی محافظت می کند. این پوشش معمولاً از موادی مانند PVC، پلی اتیلن یا LSZH ساخته می شود. روکش بیرونی کابل را در برابر رطوبت، مواد شیمیایی، حرارت و آسیب های مکانیکی مقاوم می سازد و ایمنی و دوام کابل را در طولانی مدت تضمین می کند.

انواع کابل قدرت و کاربرد هر کدام

کابل فشار ضعیف (LV Power Cable)

سیم و کابل های فشار ضعیف برای انتقال برق با ولتاژ پایین (تا 1 کیلوولت) استفاده می شوند. این کابل ها معمولاً در ساختمان ها، کارگاه ها و تابلوهای توزیع داخلی کاربرد دارند. طراحی آن ها به گونه ای است که جریان مصرف کننده های کوچک را با کمترین افت و بیشترین ایمنی منتقل کنند. عایق آن ها معمولاً PVC یا PE است تا از تماس مستقیم با هادی جلوگیری شود. کابل های LV انعطاف پذیر بوده و نصب آسان دارند. کاربرد گسترده در روشنایی، پریزها و تجهیزات برقی کوچک باعث شده این نوع کابل یکی از پرکاربردترین انواع در شبکه های داخلی باشد.

کابل فشار متوسط (MV Power Cable)

کابل های فشار متوسط برای انتقال برق بین 1 تا 30 کیلوولت طراحی شده اند. آن ها عمدتاً در شبکه های توزیع شهری، کارخانجات و نیروگاه های کوچک کاربرد دارند. این کابل ها توانایی جابه جایی جریان های نسبتاً بالا در مسافت های متوسط را دارند. عایق آن ها معمولاً XLPE یا EPR است و برای جلوگیری از آسیب الکتریکی و مکانیکی مقاوم سازی شده اند. نصب این کابل ها می تواند زیرزمینی یا در کانال های مخصوص باشد. کابل MV پایداری و ایمنی شبکه را افزایش می دهد و برای توزیع برق قابل اعتماد در مناطق شهری و صنعتی حیاتی است.

کابل فشار قوی (HV Power Cable)

کابل های فشار قوی ولتاژ 30 تا 150 کیلوولت را منتقل می کنند و برای ارتباط بین پست های اصلی شبکه کاربرد دارند. این کابل ها توانایی جابه جایی جریان های بسیار بالا در مسافت های طولانی را دارند. هادی معمولاً از مس یا آلومینیوم است و عایق آن XLPE یا EPR می باشد. کابل های HV برای جلوگیری از تمرکز تنش الکتریکی و افزایش ایمنی دارای شیلد فلزی و لایه های نیمه رسانا هستند. استفاده از این کابل ها در انتقال پایدار و مطمئن انرژی برای صنایع و شبکه های شهری و بین پست ها ضروری است.

کابل فوق فشار قوی (EHV/UHV Power Cable)

این کابل ها برای انتقال انرژی در ولتاژهای بسیار بالا (150 کیلوولت به بالا) استفاده می شوند و در پروژه های بزرگ و بین منطقه ای کاربرد دارند. هادی های این کابل ها ضخیم و عایق ها مقاوم به فشار الکتریکی هستند. استفاده در اتصال نیروگاه های عظیم به شبکه سراسری یا در خطوط زیرزمینی و زیرآبی متداول است. طراحی آن ها باید تحمل فشار مکانیکی، حرارت، رطوبت و جریان های خطا را داشته باشد. کابل های EHV و UHV زیرساخت حیاتی سیستم های انتقال برق مدرن به شمار می روند و برای عملکرد پایدار شبکه برق الزامی هستند.

کابل با عایق XLPE (Cross Linked Polyethylene)

کابل های با عایق XLPE یکی از پرمصرف ترین انواع کابل های فشار متوسط و قوی هستند. عایق پلیمری XLPE مقاومت بالایی در برابر حرارت، رطوبت و جریان نشتی دارد و طول عمر کابل را افزایش می دهد. این کابل ها نصب آسانی دارند و نسبت به کابل های قدیمی روغنی یا کاغذی سبک تر و کم خطرتر هستند. کاربرد آن ها در شبکه های شهری، صنعتی و نیروگاه ها بسیار رایج است. علاوه بر انتقال مطمئن انرژی، عایق XLPE باعث کاهش افت ولتاژ و افزایش ایمنی کاربران می شود و گزینه ای اقتصادی و پایدار برای سیستم های برق رسانی است.

کابل روغنی (Oil Filled Cable)

کابل های روغنی از هادی های مس یا آلومینیوم و عایق کاغذی آغشته به روغن ساخته می شوند. این روغن برای کنترل میدان الکتریکی و جلوگیری از شکست عایق در ولتاژهای بالا استفاده می شود. کابل روغنی معمولاً در شبکه های فشار قوی و فوق فشار قوی سنتی کاربرد دارد، مخصوصاً در پروژه های قدیمی یا خاص. هرچند استفاده از آن ها کمتر شده، اما هنوز در برخی نیروگاه ها و خطوط طولانی کاربرد دارند. این کابل ها دارای عمر طولانی و قابلیت انتقال انرژی پایدار هستند، به ویژه در شرایطی که کابل های مدرن XLPE امکان نصب ندارند.

کابل زیرزمینی قدرت (Underground Power Cable)

این کابل ها مخصوص نصب زیرزمینی طراحی شده اند تا شبکه برق در مناطق شهری پرجمعیت، جاده ها و مکان های حساس به آلودگی بصری قابل بهره برداری باشد. کابل های زیرزمینی مقاومت بالایی در برابر رطوبت، حرارت و فشار خاک دارند. معمولاً دارای زره و روکش مقاوم هستند تا از آسیب های مکانیکی و خوردگی جلوگیری شود. استفاده از این کابل ها خطر حوادث و خرابی شبکه را کاهش می دهد و توزیع برق پایدار و ایمن در مناطق شهری و صنعتی را تضمین می کند.

کابل زیرآبی قدرت (Submarine Power Cable)

این کابل ها برای انتقال انرژی در زیر آب طراحی شده اند، شامل رودخانه ها، دریاچه ها و حتی دریاها می شوند. کابل های زیرآبی دارای عایق و روکش مقاوم در برابر فشار هیدرواستاتیک، رطوبت و خوردگی هستند. کاربرد آن ها در اتصال نیروگاه های بادی دریایی، جزایر و شبکه های بین منطقه ای است. این کابل ها امکان انتقال انرژی بدون افت زیاد و با ایمنی بالا را فراهم می کنند و به توسعه شبکه های برق در مناطق جغرافیایی دشوار کمک می کنند.

کابل زره دار (Armored Power Cable)

کابل های زره دار دارای لایه فولادی یا آلومینیومی هستند که مقاومت مکانیکی بالایی ایجاد می کند. این کابل ها در محیط های صنعتی خشن، زیر زمین یا مکان هایی با خطر آسیب مکانیکی یا جوندگان نصب می شوند. زره فلزی از هادی و عایق کابل محافظت کرده و طول عمر آن را افزایش می دهد. علاوه بر حفاظت مکانیکی، امکان نصب کابل در شرایط دشوار و محیط های بیرونی فراهم می شود، بنابراین کابل های زره دار برای پروژه های ایمن و پرچالش ایده آل هستند.

کابل مقاوم در برابر آتش (Fire Resistant & Flame Retardant Cable)

این کابل ها در ساختمان های بلندمرتبه، بیمارستان ها، مترو و تأسیسات حیاتی نصب می شوند. طراحی آن ها طوری است که جریان برق حتی در زمان آتش سوزی حفظ شود و شعله از کابل به محیط اطراف منتقل نشود. مواد LSZH یا FRLS در روکش و عایق استفاده می شوند. هدف این کابل ها ایمنی کاربران و حفاظت از سیستم برق رسانی حیاتی است و نقش کلیدی در کاهش خطرات ناشی از آتش دارد.

تفاوت کابل فشار ضعیف ، فشار متوسط و فشار قوی چیست؟

ویژگی	کابل فشار ضعیف (LV)	کابل فشار متوسط (MV)	کابل فشار قوی (HV)
ولتاژ کاری	تا 1 کیلوولت	1 تا 30 کیلوولت	30 تا 150 کیلوولت
کاربرد اصلی	ساختمان ها، کارگاه ها، تابلوهای داخلی	شبکه های توزیع شهری و صنعتی، کارخانجات	انتقال انرژی بین پست ها و نیروگاه ها، خطوط طولانی
نوع هادی	مس یا آلومینیوم، تک سیمی یا افشان	مس یا آلومینیوم، غالباً افشان	مس یا آلومینیوم، ضخیم و مقاوم به جریان بالا
عایق	PVC، PE	XLPE، EPR	XLPE، EPR، گاهی با شیلد فلزی و نیمه رسانا
ظرفیت جریان	پایین، مناسب مصرف کننده های کوچک	متوسط، قابل استفاده در صنایع و شبکه شهری	بالا، مناسب انتقال انرژی با ولتاژ و جریان زیاد
مقاومت محیطی و مکانیکی	معمولی، نصب در کانال یا سطحی	مقاوم به حرارت و رطوبت، نصب زیرزمینی یا در کانال	بسیار مقاوم، با زره و روکش برای فشار، ضربه و شرایط سخت
نصب و نگهداری	آسان و کم هزینه	نیازمند دقت در نصب و عایق بندی	نصب پیچیده و تخصصی، نگهداری فنی و دوره ای لازم
مثال کاربردی	روشنایی، پریزها، تجهیزات کوچک	توزیع برق شهری و صنعتی	انتقال نیروگاه ها به پست ها، خطوط بین شهری

سوالات متداول درباره کابل فشار قوی

کابل فشار قوی چیست و چه ولتاژی به عنوان فشار قوی در نظر گرفته می شود؟

کابل فشار قوی کابلی است که برای انتقال انرژی الکتریکی با ولتاژ بالا استفاده می شود. به طور کلی، ولتاژ بالای ۱۰۰۰ ولت برای سیستم های جریان متناوب (AC) و بالای ۱۵۰۰ ولت برای سیستم های جریان مستقیم (DC) به عنوان فشار قوی در نظر گرفته می شود. با این حال، تعریف فشار قوی بسته به کاربرد و استانداردهای منطقه ای متفاوت است.
در بریتانیا:

• فشار ضعیف (LV): تا ۱۰۰۰ ولت
• فشار متوسط (MV): ۱ تا ۳۵ کیلوولت
• فشار قوی (HV): ۳۵ تا ۲۳۰ کیلوولت
• فوق فشار قوی (EHV): بالای ۲۳۰ کیلوولت

این دسته بندی ها برای ایمنی و طراحی سیستم های برق اهمیت دارند. سیستم های فشار قوی برای انتقال برق در مسافت های طولانی به کار می روند، در حالی که ولتاژ پایین برای توزیع محلی و استفاده داخل ساختمان ها مناسب است. کار با کابل های فشار قوی نیاز به آموزش تخصصی و رعایت اصول ایمنی دارد.

چگونه کابل فشار قوی را شناسایی کنیم و ظاهر آن چگونه است؟

کابل های فشار قوی معمولاً در نقاط انتهایی خود با برچسب ها، نقشه ها یا شماره های مدار شناسایی می شوند. از نظر ظاهری، کابل های HV دارای چند لایه اصلی هستند:

1. هادی (Conductor)
2. نیمه رسانای هادی (Conductor Shield)
3. عایق اصلی (Insulation)
4. نیمه رسانای عایق (Insulation Shield)
5. شیلد فلزی (Metallic Shield)
6. روکش بیرونی (Jacket)

علاوه بر این، ممکن است شامل لایه های اضافی مانند نوارهای ضد آب، ریپ کوردها و سیم های زره نیز باشند تا مقاومت مکانیکی و محیطی افزایش یابد.

چگونه بفهمیم یک خط برق فشار قوی است؟

برای خطوط هوایی، خطوط فشار قوی معمولاً در بالاترین نقطه تیر برق نصب می شوند. اگر چند خط مشترک روی یک تیر باشند (تلفن، کابل دیتا و برق)، کابل های HV همیشه بالاترین موقعیت را دارند.
تفاوت اصلی بین کابل فشار ضعیف و فشار قوی در مقدار انرژی منتقل شده و فاصله انتقال است:

• کابل های فشار قوی قادرند انرژی زیاد را در مسافت های طولانی منتقل کنند.
• کابل های فشار ضعیف جریان کمتری را در مسافت کوتاه منتقل می کنند.

همچنین لازم است کابل های فشار پایین و فشار قوی جدا از هم نصب شوند تا از خطرات برق گرفتگی، آتش سوزی و تداخلات الکترومغناطیسی جلوگیری شود.

تفاوت ولتاژ پایین و ولتاژ بالا چیست؟

ا��طلاحات «ولتاژ پایین» و «ولتاژ بالا» نشان دهنده میزان برق عبوری از کابل ها هستند.

1. ولتاژ پایین (Low Voltage – LV): برای انتقال جریان کم و مصرف کننده های محلی، مانند روشنایی و پریزهای خانگی، مناسب است و خطر آن نسبتاً پایین است.
2. ولتاژ بالا (High Voltage – HV): جریان زیاد را در مسافت های طولانی منتقل می کند و برای شبکه های بین پست ها، نیروگاه ها و خطوط اصلی استفاده می شود. کار با HV نیاز به تجهیزات تخصصی و رعایت اصول ایمنی دارد، زیرا خطر جرقه و شوک الکتریکی بالا است.

ولتاژ خانگی ۲۴۰ ولت، فشار بالا است یا پایین؟

ولتاژ معمولی خانه ها در استرالیا و بسیاری کشورهای دیگر حدود ۲۳۰ تا ۲۴۰ ولت AC است. این مقدار در محدوده ولتاژ پایین (LV) قرار می گیرد و برای تجهیزات خانگی ایمن است. ولتاژ پایین به دستگاه هایی اطلاق می شود که بین ۵ تا ۲۴ ولت یا تا ۱۰۰۰ ولت AC کار می کنند. اگرچه ۲۳۰ ولت برای کاربران خانگی قابل لمس است، ولی از نظر استانداردهای برق، فشار قوی محسوب نمی شود.

آیا کابل های فشار پایین و فشار بالا می توانند در کنار هم نصب شوند؟

خیر، کابل های LV و HV نباید در کنار هم قرار بگیرند. رعایت فاصله یا جداکننده در کانال نصب ضروری است. این کار از خطرات احتمالی مانند آتش سوزی، برق گرفتگی و تداخل الکترومغناطیسی جلوگیری می کند. نصب جداگانه کابل ها، ایمنی شبکه و کاربران را تضمین می کند و نگهداری و تعمیرات را آسان تر می سازد.

آیا می توان کابل ولتاژ پایین را لمس کرد؟

بله، کابل های ولتاژ پایین (Low Voltage) را می توان لمس کرد، ولی جریان باید از طریق بدن عبور کند تا برق گرفتگی ایجاد شود. ایمنی به میزان ولتاژ، مقاومت بدن و اتصال صحیح بستگی دارد. به طور مثال، ۶ ولت یا کمتر حتی اگر جریان برقرار شود، معمولاً کشنده نیست، ولی هرگونه اتصال مستقیم با منبع LV و عدم رعایت اصول ایمنی می تواند خطرناک باشد. برای HV و MV، لمس کابل بدون تجهیزات تخصصی و ایمنی کاملاً ممنوع است.