کابل زمینی — ساختار، انواع و کاربردها
مقدمه
کابل زمینی نوعی کابل برق است که برای انتقال انرژی الکتریکی در زیر زمین به کار می‌رود. این کابل‌ها به‌جای عبور از روی پایه‌ها یا درون کانال‌های هوایی، درون خاک، لوله، یا کانال مخصوص نصب می‌شوند و به دلیل ایمنی بالا، دوام زیاد و ظاهر مرتب، در بسیاری از تأسیسات شهری و صنعتی جایگزین خطوط هوایی شده‌اند.
ساختار کابل زمینی
یک کابل زمینی از چندین لایه طراحی‌شده برای مقاومت مکانیکی، حرارتی و الکتریکی تشکیل می‌شود. مهم‌ترین اجزا عبارت‌اند از:
-
هادی (Conductor):
معمولاً از مس یا آلومینیوم ساخته می‌شود. کابل‌های مسی رسانایی بالاتری دارند ولی قیمت بیشتری نیز دارند.
-
عایق (Insulation):
از مواد پلیمری مقاوم مانند PVC، XLPE یا EPR استفاده می‌شود تا از نشت جریان و اتصال کوتاه جلوگیری کند.
-
نیمه‌هادی داخلی و خارجی (Semiconducting Layers):
برای یکنواخت‌سازی میدان الکتریکی در کابل‌های فشار متوسط و قوی استفاده می‌شوند.
-
لایه فلزی (Screen or Shield):
معمولاً از نوار یا سیم‌های مسی یا آلومینیومی است که میدان الکتریکی را هدایت و حفاظت الکترومغناطیسی ایجاد می‌کند.
-
زره یا آرمور (Armour):
برای محافظت مکانیکی در برابر ضربه، فشار خاک و جونده‌ها، از نوارهای فولادی گالوانیزه یا مفتول‌های فولادی استفاده می‌شود.
-
غلاف خارجی (Outer Sheath):
معمولاً از PVC، PE یا مواد مقاوم در برابر رطوبت و مواد شیمیایی ساخته می‌شود و از کل ساختار کابل در برابر عوامل محیطی محافظت می‌کند.
انواع کابل زمینی از نظر ولتاژ
- کابل فشار ضعیف (Low Voltage):برای ولتاژهای تا 1 کیلوولت، در مصارف ساختمانی و روشنایی شهری.
- کابل فشار متوسط (Medium Voltage):مناسب ولتاژهای 6، 10، 20 و 33 کیلوولت؛ رایج در شبکه‌های توزیع برق.
- کابل فشار قوی (High Voltage):جهت انتقال برق در ولتاژهای بالاتر از 33 کیلوولت در نیروگاه‌ها و خطوط انتقال.
ویژگی‌های فنی و عملکردی
- مقاومت بالا در برابر رطوبت، خوردگی و نفوذ مواد شیمیایی خاک
- دوام طولانی (عمر طراحی معمولاً 30 تا 40 سال)
- تحمل دمای کاری بین 70 تا 90 درجه سانتی‌گراد
- عدم نیاز به سرویس مداوم نسبت به خطوط هوایی
- کاهش نویز الکترومغناطیسی در انتقال توان
مزایای استفاده از کابل زمینی
- افزایش ایمنی و کاهش خطر برق‌گرفتگی
- زیبایی بصری در محیط‌های شهری
- عدم تأثیرپذیری از باد، طوفان یا یخ‌زدگی
- کاهش تلفات الکتریکی نسبت به کابل‌های هوایی در مسیرهای کوتاه
- مناسب برای فضاهای با محدودیت ارتفاع یا مناطق پرجمعیت
معایب و محدودیت‌ها
- هزینه نصب و تعمیر بالاتر نسبت به کابل‌های هوایی
- دشواری در عیب‌یابی محل خطا
- نیاز به تهویه مناسب در مسیرهای طولانی
- حساسیت در برابر آسیب مکانیکی هنگام حفاری یا کارهای عمرانی
روش‌های نصب کابل زمینی
- نصب مستقیم در خاک (Direct Buried):پرکاربردترین روش، کابل در عمق حدود ۷۰ تا ۱۰۰ سانتی‌متر دفن شده و روی آن ماسه نرم، نوار هشدار و سپس خاک‌ریزی انجام می‌شود.
- نصب در لوله یا داکت (Duct Installation):برای مسیرهایی با احتمال حفاری مجدد یا تردد زیاد.
- نصب در کانال بتنی (Trench or Tunnel):در نیروگاه‌ها یا ایستگاه‌های بزرگ که نیاز به تعمیر و دسترسی مداوم وجود دارد.
استانداردها و نشانه‌گذاری کابل‌های زمینی
استانداردهای متداول در طراحی و تولید این کابل‌ها شامل موارد زیر است:
- IEC 60502 (برای کابل‌های تا 30 کیلوولت)
- ISIRI 3569 و 607 (استاندارد ملی ایران)
- VDE و BS (در سیستم اروپایی)
بر روی بدنه کابل مواردی مثل نام سازنده، ولتاژ نامی، سطح مقطع، نوع عایق و سال ساخت حک می‌شود.
کاربردهای کابل زمینی
- شبکه‌های توزیع برق شهری و صنعتی
- مجتمع‌های تجاری و ساختمانی بزرگ
- نیروگاه‌ها و پست‌های زمینی
- تأسیسات نفت، گاز و پتروشیمی
- پروژه‌های زیرزمینی مانند مترو، تونل و فرودگاه‌ها
جمع‌بندی
کابل زمینی یکی از اجزای حیاتی در شبکه‌های برق مدرن است که امنیت، پایداری و زیبایی محیط را ارتقا می‌دهد. با انتخاب صحیح نوع عایق، سایز هادی و رعایت استانداردهای نصب، می‌توان عملکرد طولانی‌مدت، بدون خطا و ایمن از این کابل‌ها انتظار داشت.