دليل اختيار كابل الطاقة المعزول XLPE: تصنيف التيار، انخفاض الجهد والقطع العرضي
يعد اختيار المقطع العرضي المناسب لكابل الطاقة المعزول بـ XLPE مشكلة بأربعة متغيرات: تيار الحمل، وطريقة التركيب، والظروف المحيطة، وانخفاض الجهد. إذا حصلت على الترتيب الخاطئ، فإما أن تفرط في الإنفاق على النحاس أو تشغل الكابل بحرارة زائدة. يرشدك هذا الدليل خلال تسلسل الحساب المستخدم في مشاريع التصدير الخاصة بنا.
الخطوة 1 — تحديد تيار التصميم
ابدأ من الحمل المتصل بوحدة kVA، وطبق عامل التنوع للتركيب وحوّله إلى أمبير:
Ib = S × 1000 / (√3 × Un) للحمل ثلاثي الطور، حيث S هي kVA و Un هي 400 فولت خط إلى خط.
على سبيل المثال، يحتاج مجمع صناعي بقوة 12 ميجاوات يسحب 8 ميجافولت أمبير عند الذروة، إلى حوالي 11,550 أمبير لكل طور — وهذا يخبرك على الفور بأن التصميم سيعتمد على عدة مغذيات متوازية بدلاً من كابل واحد.
الخطوة 2 — قراءة تصنيف التيار الأساسي
يُظهر أدناه سعة التيار الأساسية لكابل XLPE النحاسي 0.6/1 فولت، موصل 90 °م، هواء 30 °م، ومقاومة التربة 2.5 K·m/W. تختلف قيم النحاس والألمنيوم بحوالي خطوة حجم واحدة.
| المقطع العرضي | في الهواء (نواة واحدة) | في التربة (نواة واحدة) | في الهواء (3 نوى) | في التربة (3 نوى) |
|---|---|---|---|---|
| 10 مم² | 77 أمبير | 94 أمبير | 60 أمبير | 77 أمبير |
| 35 مم² | 160 أمبير | 185 أمبير | 125 أمبير | 155 أمبير |
| 70 مم² | 245 أمبير | 270 أمبير | 200 أمبير | 225 أمبير |
| 150 مم² | 400 أمبير | 410 أمبير | 325 أمبير | 345 أمبير |
| 300 مم² | 635 أمبير | 610 أمبير | 505 أمبير | 515 أمبير |
الخطوة 3 — تطبيق عوامل الخصم
تفترض جداول الشركة المصنعة عالماً مثالياً. تضرب التركيبات الفعلية أربعة عوامل تصحيح معًا:
| الظرف | النطاق | العامل النموذجي |
|---|---|---|
| درجة حرارة الهواء المحيط | مرجع 30 °م؛ نموذجي 40 °م | 0.87 – 0.91 |
| درجة حرارة التربة | مرجع 20 °م؛ استوائي 30 °م | 0.87 – 0.93 |
| مقاومة التربة الحرارية | مرجع 2.5 K·m/W؛ رمل جاف 3.5 | 0.80 – 0.85 |
| التجميع، ثلاث دوائر متلامسة في الهواء | 3 كابلات لكل صينية | 0.73 |
| عمق الدفن | مرجع 1.0 م | 1.00 – 0.95 |
السعة المخصومة = التصنيف الأساسي × kدرجة الحرارة × kالتربة × kالمجموعة × kالعمق. كابل ثلاثي النواة بمقطع 150 مم² مصنف 325 أمبير في الهواء يصبح 325 × 0.89 × 0.75 = 217 أمبير في غرفة مصنع استوائية بدائرتين متوازيتين — خصم بنسبة 33% يفاجئ معظم المشترين لأول مرة.
الخطوة 4 — التحقق من انخفاض الجهد
يتم حساب انخفاض الجهد لدائرة ثلاثية الطور على النحو التالي:
ΔU = √3 × I × L × (R cosφ + X sinφ) / 1000 بالفولت، حيث R بالأوم/كم عند درجة حرارة التشغيل و L بالكيلومتر.
باستخدام كابل XLPE نحاسي 150 مم² (R = 0.124 Ω/km، X = 0.08 Ω/km)، تشغيل 200 م، 300 أمبير، cosφ = 0.85: ΔU = 1.732 × 300 × 0.2 × (0.105 + 0.042) = 15.3 فولت، أو 3.8% من 400 فولت. ضمن الحد المعتاد البالغ 5%، لذا يظل اختيار 150 مم² قائمًا.
الخطوة 5 — التحقق من تحمل الدائرة القصيرة
يسمح XLPE بدرجة حرارة موصل تبلغ 250 °م لخطأ يصل إلى خمس ثوانٍ. استخدم المعادلة الأديباتية S = I√t / k حيث k = 143 لكابل XLPE النحاسي. خطأ بقوة 25 kA يتم مسحه في 0.2 ثانية يحتاج إلى S = 25,000 × 0.447 / 143 = 78 مم²، لذا يتم اختيار كابل 95 مم² بناءً على واجب الخطأ على الرغم من أن 70 مم² سيحمل الحمل.
قائمة اختيار سريعة
- تيار التصميم محسوب من kVA، وليس من kW المثبتة.
- تم تحديد طريقة التركيب: صينية، مجرى، دفن مباشر، في الهواء.
- تم تطبيق جميع عوامل الخصم الأربعة وتوثيقها.
- انخفاض الجهد أقل من 5%، أو أقل من الكود المحلي الأكثر صرامة.
- تم التحقق من تحمل الدائرة القصيرة مقابل وقت مسح القاطع.
- نصف قطر الانحناء وقوة الشد متوافقة مع المسار.
للاطلاع على نظرة عامة كاملة على البناء والنوع والمعايير، راجع دليلنا دليل كابلات الطاقة المعزولة بـ XLPE.
