تطبيق الكابل المرن المحمي ذو المقطع العرضي الكبير جدًا

تقدم هذه المقالة بشكل أساسي التصميم الهيكلي وعملية التصنيع لكابل TST CABLES المرن المحمي ذو المقطع العرضي الكبير جدًا.
تشير الكابلات ذات المقطع العرضي الكبير جدًا إلى كابلات خاصة تكون مساحة المقطع العرضي للموصل أكبر بكثير من مساحة المقطع العرضي للكابلات التقليدية. تُستخدم بشكل أساسي في التطبيقات التي يتم فيها نقل التيارات الكبيرة أو حمل الفولتات العالية. نظرًا لمتطلبات الحجم والأداء الخاصة بها، تتطلب هذه الكابلات معالجة فنية خاصة أثناء التصميم والتصنيع والتركيب. فيما يلي بعض المعلومات الرئيسية حول الكابلات ذات المقطع العرضي الكبير جدًا:
يشير المقطع العرضي للكابل إلى مساحة المقطع العرضي للموصل في الكابل. هناك ثلاثة تمثيلات شائعة الاستخدام دوليًا: CWG في بلدي وAWG الأمريكية وSWG البريطانية. بشكل عام، عندما يكون جهد الشبكة 220 فولت، يمكن لكابل موصل نحاسي مقاس 1 مم 2 أن يحمل طاقة عمل تتراوح من 1 إلى 1.5 كيلو وات. على سبيل المثال، يمكن اختيار كابل بمقطع عرضي 50 مم 2 لقوة عمل تبلغ 40 كيلو وات.
مميزات الكابلات المحمية ذات المقطع العرضي الكبير جدًا

1. قدرة تحمل تيار عالية: يمكن للكابلات ذات المقطع العرضي الكبير جدًا أن تحمل تيارات أكبر وهي مناسبة للتطبيقات التي تتطلب نقل طاقة عالية.
2. مقاومة منخفضة: يمكن لمساحة المقطع العرضي الأكبر للموصل أن تقلل من مقاومة الكابل وتقلل من فقدان الطاقة.
3. أداء جيد في تبديد الحرارة: تساعد مساحة المقطع العرضي الأكبر على تحسين أداء تبديد الحرارة للكابل، مما يضمن التشغيل الآمن في ظل ظروف التحميل العالية.
4. القوة الميكانيكية: عادةً ما يتم استخدام الالتواء متعدد الخيوط لتعزيز القوة الميكانيكية ومرونة الكابل.
5. المتانة: من أجل التعامل مع بيئات العمل المعقدة، عادةً ما تتمتع الكابلات ذات المقطع العرضي الكبير جدًا بمتانة وعمر خدمة أطول.

مجالات تطبيق الكابلات المحمية ذات المقطع العرضي الكبير جدًا
تُستخدم الكابلات ذات المقطع العرضي الكبير جدًا على نطاق واسع في المجالات التالية:

1. نقل الطاقة: يستخدم في خطوط نقل الجهد العالي لضمان نقل الطاقة بكفاءة.
2. المعدات الصناعية: مناسبة لتوصيل المحركات الكبيرة والمحولات والمعدات الأخرى، بالإضافة إلى توفير الطاقة للمعدات عالية الطاقة داخل المصانع.
3. النقل بالسكك الحديدية: يستخدم لتوفير طاقة الجر في أنظمة النقل بالسكك الحديدية في المناطق الحضرية، مثل مترو الأنفاق والسكك الحديدية عالية السرعة.
4. مزارع الرياح: ربط توربينات الرياح بشبكة الكهرباء لضمان نقل الطاقة بشكل فعال.
5. بناء السفن والهندسة البحرية: تستخدم لنقل الطاقة في السفن الكبيرة ومنصات الحفر البحرية وغيرها من المرافق.
6. مراكز البيانات: توفير دعم الطاقة المستقر لمجموعات الخوادم عالية الكثافة في مراكز البيانات.

تصميم وتصنيع الكابلات المحمية ذات المقطع العرضي الكبير جدًا

1. مادة الموصل: عادة ما يتم استخدام النحاس أو النحاس المطلي بالفضة كمواد موصلة لتحسين التوصيل ومقاومة التآكل.
2. طبقة العزل: استخدم مواد ذات أداء عزل عالي، مثل كابل البولي إيثيلين المترابط (XLPE)، أو كابل البولي فينيل كلوريد (PVC)، أو كابل المطاط الإيثيلين والبروبيلين (EPR) لضمان التشغيل الآمن للكابل في ظل ظروف الجهد العالي.
3. طبقة الغلاف: استخدم مواد مقاومة للتآكل ومقاومة للطقس، مثل كابل البولي فينيل كلوريد (PVC) أو كابل البولي إيثيلين (PE) أو كابل البولي يوريثين (PU) لحماية الكابل من البيئة الخارجية.
4. طبقة الحماية: في التطبيقات التي تتطلب تقليل التداخل الكهرومغناطيسي، سيتم تجهيز الكابل بطبقة حماية معدنية لتحسين التوافق الكهرومغناطيسي.
   تركيب وصيانة الكابلات المحمية ذات المقطع العرضي الكبير للغاية
5. أدوات التثبيت: يتطلب تركيب الكابلات ذات المقطع العرضي الكبير جدًا أدوات ومعدات احترافية، مثل آلات نزع الأسلاك ذات الحمولة الكبيرة، وزردية الضغط، وما إلى ذلك.
6. معالجة المفاصل: تحتاج المفاصل إلى معالجة خاصة لضمان الأداء الكهربائي والقوة الميكانيكية للموصل.
7. مسار التمديد: من الضروري التخطيط لمسار وضع معقول لضمان عدم تعرض الكابل للتلف الميكانيكي وتسهيل الصيانة اللاحقة.

دليل اختيار الكابلات المحمية ذات المقطع الكبير جدًا
عند اختيار الكابلات ذات المقطع الكبير جدًا، يجب مراعاة العوامل التالية:

• الطلب الحالي: حدد حجم المقطع العرضي المناسب وفقًا للطلب الحالي الفعلي.
• الظروف البيئية: ضع في الاعتبار بيئة استخدام الكابل واختر مواد العزل والغلاف المناسبة.
• معايير السلامة: تأكد من أن الكابل يلبي المعايير الوطنية ذات الصلة ومعايير الصناعة.
• الفعالية من حيث التكلفة: قم بدراسة شاملة للسعر ومدة خدمة الكابل واختر الحل الأكثر فعالية من حيث التكلفة.

خلفية حالة الكابل المحمي ذو المقطع الكبير جدًا
في السنوات الأخيرة، حدثت حوادث خبيثة كبرى في مناجم الفحم بشكل متكرر، وتم إدراج سلامة مناجم الفحم كأولوية إنتاج السلامة الوطنية. لذلك، تلقت جودة كابلات مناجم الفحم المزيد والمزيد من الاهتمام. يتم تطوير وبحث الكابلات الناعمة المعدنية المتحركة ذات المقطع الكبير جدًا لمناجم الفحم استجابة لمتطلبات السوق. في عام 2016، استشارت شركة تعدين الفحم في مقاطعة شانشي العديد من الشركات المصنعة دون جدوى وتفاوضت مع مصنعنا لتصنيع كابلات مناجم الفحم بطول طويل ومستوى جهد 3.6/6 كيلو فولت وقوة عالية جدًا للتوصيل بين المحولات والأجهزة الكهربائية تحت الأرض. وفقًا لقوة الجهاز الكهربائي، يلزم وجود كابل بمقطع عرضي 185 سم. حددنا مواصفات طراز الكابل على النحو التالي: MYPTJ-3.6/6 كيلو فولت 3×185+3×70/3+2×25+1×2.5، ووقعنا عقد طلب بعد موافقة المستخدم. يتميز هذا الكابل بثلاث خصائص رئيسية: أولاً، المقطع العرضي للكابل كبير جدًا، بقطر خارجي يتراوح بين 80 إلى 89 مم؛ ثانيًا، هيكل الكابل معقد وعدد النوى كبير؛ ثالثًا، الطول طويل والوزن ثقيل، مما يتجاوز القدرة الإنتاجية للمعدات الموجودة. في الوقت الحاضر، لا تزال مصانع الكابلات المحلية غير قادرة على إنتاج هذا النوع من منتجات الكابلات. إذا اعتمدت على الواردات، فسيكون السعر مرتفعًا للغاية. لذلك، قرر مصنعنا إنتاج هذا المنتج تجريبيًا لتلبية احتياجات السوق. في الوقت نفسه، يمكنه أيضًا توسيع أصناف الكابلات المحلية والاستعداد لدخول السوق الدولية.

تحليل تصميم هيكل ومواد الكابلات المحمية ذات المقطع العرضي الكبير جدًا

2.1 تصميم وتحليل هيكل الكابل

الشكل 1 بنية كابل معدني محمي متحرك ذو مقطع عرضي كبير للغاية لمناجم الفحم

وفقًا لمواصفات نموذج الكابل المطلوبة، تم تصميم هيكل الكابل المقابل (انظر الشكل 1) وتحليله على النحو التالي:

(1) الموصل. الموصل مصنوع من سلك نحاسي ناعم، ويجب أن يتوافق أداؤه مع متطلبات النوع الخامس من الموصلات الناعمة في GB/T3956-1997. يجب أن يكون السطح أملسًا وخاليًا من الزيت أو النتوءات الحادة أو العيوب الأخرى التي تلحق الضرر بالعزل.
(2) حجب الموصل. من أجل منع ظاهرة تفريغ الطرف الناتجة عن السطح غير المستوي والاستدارة غير المستوية للموصل، ولأن المقطع العرضي لقلب خط الطاقة كبير جدًا، من أجل منع موصل قلب خط الطاقة من الارتخاء عند بثق طبقة العزل وطبقة الحجب، يعتمد حجب الموصل على شكل حجب مشترك من خلال لف شريط القماش شبه الموصل أولاً ثم بثق طبقة الحجب شبه الموصل.
(3) طبقة العزل. وفقًا للجهد المقدر للكابل، يتم اختيار مطاط الإيثيلين والبروبيلين المناسب لمستوى الجهد العالي كمواد عزل للكابل، ويتم تحديد سمك عزل الكابل ومقاومة العزل عند 20 درجة مئوية بالإشارة إلى معيار MT 818.6-1999 لضمان قدرة الكابل النهائي على تحمل اختبار جهد تردد الطاقة 11 كيلو فولت لمدة 5 دقائق دون انهيار الكابل.
(4) طبقة حجب العزل. تلعب طبقة حجب موصل الكابل وطبقة حجب العزل دور المجال الكهربائي المنتظم، وامتصاص الشوائب الحرة، وحجب المجال الكهربائي الخارجي. أثناء عملية التصميم، وبعد النظر في العوامل المذكورة أعلاه، تم تصميم طبقة حجب العزل في قلب الطاقة كشكل حجب يجمع بين شريط قماش شبه موصل ملفوف ودرع مضفر من المعدن/الألياف. يمكن أن تعمل الطبقة المضفرة المعدنية أيضًا كسلك أرضي.
(5) النواة المساعدة. تتكون مما يلي:
1) سلك أرضي مساعد. يتخذ الكابل شكل التضفير المعدني كسلك أرضي. إذا كان المقطع العرضي الكلي للطبقة المضفرة المعدنية لا يفي بمتطلبات المقطع العرضي لسلك أرضي الكابل، يُسمح بسلك أرضي مساعد. لذلك، تتم إضافة سلك نحاسي عارٍ مساعد بمساحة مقطع عرضي تبلغ 10 مم لزيادة المقطع العرضي لسلك الأرض.
2) قلب التحكم. يتم عزل قلب التحكم بموصل مطلي بالقصدير ثم لفه بشريط فيلم بوليستر لزيادة الانزلاق النسبي بين النوى.
3) قلب المراقبة. بعد بثق قلب المراقبة بطبقة عازلة، يتم لفه بطبقة من شريط فيلم بوليستر لمنع سلك النحاس من اختراق العزل أثناء التضفير؛ لمنع تداخل الإشارة الخارجية، يعتمد درع العزل على التضفير المعدني/الألياف، ويجب أن تصل تغطية التضفير إلى 88.
(6) الغلاف. وفقًا لبيئة الاستخدام والظروف، من أجل جعل الكابل يتمتع بخصائص ميكانيكية ممتازة وخصائص مقاومة للهب، يعتمد الكابل على هيكل غلاف مشترك من الغلاف الداخلي من الكلوروبرين المقاوم للهب الأحمر والغلاف الخارجي من البولي يوريثين.
2.2 ترتيب قلب الكابل
في ترتيب قلب الكابل، يقع السلك الأرضي المساعد في وسط قلب الكابل، ويتم وضع قلب التحكم ونواة المراقبة في فجوات نوى الطاقة الثلاثة. هيكل الكابل هذا معقول ومستقر، وتوزيع المجال الكهربائي موحد. تتم إضافة ستة شرائط تعبئة في فجوات نوى الطاقة الثلاثة. إن استخدام شرائط التعبئة لا يمكن أن يجعل قلب الكابل مستديرًا ويحسن مظهر الكابل فحسب، بل يوفر أيضًا كمية غراء الغلاف، وبالتالي تقليل تكاليف المنتج وتحسين الفوائد الاقتصادية.
2.3 اختيار المواد الرئيسية
(1) طبقة العزل. وفقًا لمستوى جهد الكابل ومتطلبات المعايير ذات الصلة لمقاومة عزل الكابلات، يجب اختيار المواد ذات مقاومة الحجم التي لا تقل عن 1O13~1O14Ω·m، ويجب مراعاة 9O في نفس الوقت. درجة حرارة العمل الطويلة الأمد للموصل C، يلزم أن تتمتع المادة بمقاومة ممتازة للشيخوخة الحرارية. لذلك، يتم اختيار مطاط العزل EPDM ذو الخصائص الكهربائية الممتازة، ويجب أن يتوافق أداؤه مع أحكام GB/T7594.
(2) الغلاف. تتمتع كابلات مناجم الفحم بمتطلبات عالية فيما يتعلق بالخصائص الميكانيكية وخصائص مقاومة اللهب للغلاف. لا يتطلب الأمر فقط أن يتمتع غلاف الكابل بمقاومة اللهب ومقاومة التآكل ومقاومة الكسر والتمزق، بل يتطلب أيضًا أن يتمتع الكابل بأداء انحناء ممتاز. هناك العديد من المواد التي يمكن استخدامها كأغلفة كابلات التعدين، مثل البولي إيثيلين المكلور سلفونات، والبولي إيثيلين المكلور ومطاط الكلوروبرين، بالإضافة إلى البولي يوريثين، الذي تم استخدامه لفترة قصيرة. ومن خلال مقارنة شاملة لخصائص هذه المواد الأربع (انظر الجدول 1)، بالإضافة إلى متطلبات العمليات الحالية لبثق المواد، تم اختيار شكل غمد مشترك من مطاط الكلوروبرين كغلاف داخلي والبولي يوريثين كغلاف خارجي، وذلك تماشياً مع غرض استخدام المواد الجديدة بجرأة.

عملية التصنيع وضمان الجودة للعمليات الرئيسية للكابلات المحمية ذات المقطع العرضي الكبير جدًا
إن بنية الكابل معقدة وعملية الإنتاج والتصنيع الفعلية مرهقة نسبيًا. لذلك، يجب إيلاء اهتمام خاص لمراقبة جودة العمليات الرئيسية. في الأوراق ذات الصلة، تمت مناقشة مراقبة جودة كل عملية بالتفصيل. هنا، سنشرح بإيجاز القضايا الرئيسية ولن نتناول القضايا الأخرى بالتفصيل:
(1) إن لف الموصل بشريط شبه موصل لا يمكن أن يلعب دور درع الموصل فحسب، بل يمنع الموصل أيضًا من الارتخاء. ومع ذلك، من الصعب بثق طبقة الدرع شبه الموصل للموصل بعد التغليف. لذلك، يجب أن يكون شريط التغليف مسطحًا وخاليًا من التجاعيد. عند بثق طبقة الدرع شبه الموصل، يجب تعديل المسافة بين قلب القالب وكم القالب لتقليل الضغط الشعاعي وضمان استمرارية طبقة الدرع شبه الموصل.
(2) ستؤثر جودة الكابلات بشكل مباشر على جودة الكابل. نظرًا للهيكل المعقد والعدد الكبير من أنوية الكابل، تزداد صعوبة الكابلات. أثناء عملية الكابلات، يلزم أن يكون شد أسطوانة الدفع موحدًا، وأن يكون شريط اللف مستمرًا ومسطحًا ومحكمًا، وأن يكون معدل التداخل من 15 إلى 25، بحيث يكون قلب الكابل مستديرًا ويتم القضاء على حدوث عيوب الجودة مثل الثعبان والخيوط السائبة والخيوط المتخطىة في قلب الكابل.

تلعب الكابلات ذات المقطع العرضي الكبير جدًا دورًا مهمًا في أنظمة الطاقة الحديثة والتطبيقات الصناعية بأدائها الممتاز وإمكانية تطبيقها على نطاق واسع. من خلال التصميم والتصنيع الدقيقين، يمكن لهذه الكابلات توفير حلول موثوقة لنقل الطاقة في ظل ظروف قاسية مختلفة. إن اختيار الكابل ذي المقطع العرضي الكبير جدًا لا يمكن أن يحسن كفاءة النظام وسلامته فحسب، بل يجلب أيضًا فوائد اقتصادية طويلة الأجل للمؤسسة. إذا كانت صناعتك ومعداتك تتطلب كابلات ذات مقطع عرضي كبير جدًا، فنحن نرحب بك للتواصل مع مهندسي الكابلات في TST CABLES (البريد الإلكتروني: lixiangchao@testeck.com) في أي وقت للتواصل بشأن احتياجاتك والحصول على عينات مجانية.

This post is also available in: العربية الإنجليزية الروسية