کابل فشار ضعیف چیست؟

کابل فشار ضعیف به کابلی اطلاق می‌شود که برای انتقال برق در ولتاژهای پایین (معمولاً زیر ۱۰۰۰ ولت) طراحی شده است. ساختار اصلی آن شامل هادی (که در اینجا از آلومینیوم ساخته شده)، عایق الکتریکی، فیلر (پرکننده برای حفظ شکل گرد کابل در انواع چندرشته)، و روکش خارجی است. هادی آلومینیومی معمولاً از کلاس ۲ (فشرده) تشکیل شده و در مقاطع مختلف از ۱.۵ تا ۵۰۰ میلی‌متر مربع تولید می‌شود.

عایق می‌تواند از جنس PVC (پلی‌وینیل کلراید) باشد که اقتصادی و مقاوم به حرارت تا ۷۰ درجه سانتی‌گراد است، یا XLPE (پلی‌اتیلن کراس‌لینک) که تحمل حرارتی تا ۹۰ درجه دارد و برای محیط‌های مرطوب مناسب‌تر است. روکش خارجی اغلب از PVC یا مواد مشابه ساخته می‌شود تا در برابر رطوبت، ضربه و خوردگی محافظت کند. در انواع زره‌دار، لایه‌ای از سیم یا نوار آلومینیومی یا فولادی اضافه می‌شود تا مقاومت مکانیکی افزایش یابد. وزن هر متر کابل بر اساس فرمول تقریبی = مقطع × ۰.۲۷ محاسبه می‌شود، که نشان‌دهنده سبک‌ وزنی آن نسبت به انواع مسی است.

ساختار و ویژگی‌ های فنی کابل های فشار ضعیف

کابل‌ های فشار ضعیف با هادی آلومینیومی معمولاً شامل هسته رسانا از آلومینیوم خالص یا آلیاژی، لایه عایق (مانند PVC یا XLPE) و روکش خارجی هستند. این ساختار به کاهش وزن و هزینه کمک می‌کند.

استانداردها و ایمنی کابل فشار ضعیف

ین کابل‌ها باید با استانداردهای بین‌المللی مانند IEC 60502-1 (برای کابل‌های قدرت با عایق اکسترود شده)، IEC 60228 (برای کلاس هادی‌ها) و IEC 60332 (برای مقاومت به شعله) مطابقت داشته باشند. در ایران، استانداردهای ISIRI (مانند ISIRI ۳۰۸۴ برای عایق PVC) نیز اعمال می‌شود. این استانداردها تضمین می‌کنند که کابل‌ها تحمل حرارتی مناسب (تا ۹۰ درجه برای XLPE) و ایمنی در برابر اتصال کوتاه داشته باشند.

نکات کلیدی در مورد کابل های فشار ضعیف

کابل‌ های فشار ضعیف با هادی آلومینیومی یکی از اجزای حیاتی در سیستم‌ های توزیع و انتقال برق در سطوح ولتاژ پایین هستند. این کابل‌ها، که برای ولتاژهای کمتر از ۱ کیلوولت طراحی شده‌ اند، نقش مهمی در تامین انرژی الکتریکی برای مصارف خانگی، تجاری و صنعتی ایفا می‌کنند. با توجه به افزایش قیمت مواد اولیه مانند مس، استفاده از آلومینیوم به عنوان هادی اصلی رو به رشد است. 

اهمیت کابل‌ های فشار ضعیف در صنعت برق

در دنیای مدرن، برق به عنوان پایه و اساس زندگی روزمره عمل می‌کند. کابل‌های فشار ضعیف، که اغلب با ولتاژهای ۰.۶/۱ کیلوولت کار می‌کنند، مسئولیت توزیع برق از پست‌ های تحول تا مصرف‌ کننده نهایی را بر عهده دارند. هادی آلومینیومی در این کابل‌ ها به دلیل ویژگی‌ های منحصربه‌ فرد خود، مانند وزن کم و هزینه پایین، گزینه‌ ای محبوب شده است. بر اساس داده‌ های فنی، بیش از ۴۰% از شبکه‌ های توزیع برق در مناطق شهری از این نوع کابل‌ ها استفاده می‌کنند. این کابل‌ ها نه تنها اقتصادی هستند، بلکه در برابر عوامل محیطی نیز مقاوم‌اند.

انواع کابل‌ های فشار ضعیف با هادی آلومینیومی

این کابل‌ها بر اساس شکل هادی و تعداد رشته‌ها دسته‌بندی می‌شوند. تمرکز ما بر سه نوع اصلی است:

۱. کابل قدرت فشار ضعیف تک‌ رشته با هادی آلومینیومی: این نوع شامل یک هادی گرد یا فشرده است و برای مسیرهای مستقیم و ساده مناسب است. مقاطع رایج از ۱۰ تا ۵۰۰ میلی‌متر مربع هستند. ساختار ساده آن شامل هادی آلومینیومی، عایق XLPE یا PVC، و روکش خارجی است. این کابل‌ها برای اتصال ترانسفورماتورها یا خطوط توزیع کوتاه استفاده می‌شوند و شعاع خمش آن‌ ها تا ۱۵ برابر قطر کابل است.

۲. کابل قدرت فشار ضعیف چند رشته با هادی آلومینیومی قطاعی: هادی‌ ها به شکل قطاعی (sector-shaped) طراحی شده‌اند تا فضای کمتری اشغال کنند و قطر کلی کابل کاهش یابد (تا ۲۰% کمتر). این نوع معمولاً ۳، ۴ یا ۵ رشته‌ای است و برای مقاطع بزرگ (۲۵ تا ۳۰۰ میلی‌متر مربع) ایده‌آل است. فیلرها برای حفظ شکل گرد استفاده می‌شوند و این کابل‌ها در شبکه‌های صنعتی سنگین کاربرد دارند.

۳. کابل قدرت فشار ضعیف چند رشته با هادی آلومینیومی گرد: هادی‌ها گرد و انعطاف‌ پذیر هستند، که نصب در کانال‌ها یا لوله‌های پیچیده را آسان می‌کند. مقاطع از ۱۰ تا ۲۴۰ میلی‌متر مربع رایج است و تعداد رشته‌ها می‌تواند ۲ تا ۵ باشد. این نوع برای ساختمان‌های مسکونی و تجاری مناسب است.

علاوه بر این، انواع دیگری مانند هوایی (AAC، AAAC، ACSR با هسته فولادی برای استحکام)، خودنگهدار (برای خطوط هوایی با روکش پلی‌ اتیلن و ۴ تا ۶ رشته)، و زره‌دار (با زره سیم یا نوار برای حفاظت مکانیکی) وجود دارند. کدگذاری استاندارد مانند NAYY (آلومینیوم با عایق و روکش PVC) یا NA2XY (با عایق XLPE) برای شناسایی استفاده می‌شود.

جدول مقایسه انواع اصلی:

این جدول بر اساس داده‌های فنی عمومی صنعت تهیه شده است.

مزایای کابل‌های فشار ضعیف با هادی آلومینیومی

این کابل‌ها مزایای متعددی دارند:

• اقتصادی بودن: قیمت آن‌ها تا ۶ برابر کمتر از انواع مسی است، به دلیل فراوانی آلومینیوم.
• وزن سبک: چگالی آلومینیوم حدود یک‌سوم مس است، که حمل و نصب را آسان می‌کند و هزینه‌های لجستیک را کاهش می‌دهد.
• مقاومت به خوردگی: آلومینیوم در برابر زنگ‌زدگی مقاوم است، به ویژه در محیط‌های مرطوب.
• انعطاف‌پذیری: انواع چندرشته برای خمش آسان مناسب‌اند.
• قابلیت بازیافت: آلومینیوم به راحتی بازیافت می‌شود، که جنبه زیست‌محیطی مثبتی دارد.
• کاهش سرقت: کمتر جذاب برای دزدها نسبت به مس.

در کاربردهای هوایی، انواع ACSR با هسته فولادی استحکام مکانیکی بالایی فراهم می‌کنند.

معایب و چالش‌ ها

با وجود مزایا، معایبی نیز وجود دارد:

• رسانایی پایین‌تر: رسانایی آلومینیوم حدود ۶۱% مس است، بنابراین برای جریان یکسان، مقطع بزرگ‌تری (حدود ۱.۶ برابر) نیاز است.
• اکسیداسیون: تماس با هوا لایه اکسید ایجاد می‌کند که مقاومت الکتریکی را افزایش می‌دهد؛ نیاز به اتصالات ویژه دارد.
• ضریب انبساط حرارتی بالا: تغییرات دما باعث تغییر طول کابل می‌شود، که در نصب باید مد نظر باشد.
• انعطاف‌پذیری کمتر: نسبت به مس، شکننده‌تر است و برای سیم‌کشی افشان داخلی مناسب نیست.
• احتمال پارگی: در شرایط جوی شدید یا شیمیایی، خوردگی ممکن است رخ دهد.

برای غلبه بر این‌ها، از عایق‌های پیشرفته مانند XLPE استفاده می‌شود.

کاربردهای متنوع کابل های فشار ضعیف

این کابل‌ها در زمینه‌های مختلفی کاربرد دارند:

• ساختمان‌های مسکونی و تجاری: برای روشنایی، سیم‌کشی داخلی و تامین برق موتورها.
• صنایع: توزیع برق در کارخانه‌ها، پمپ‌ها، تهویه مطبوع و یخچال‌ها.
• شبکه‌های توزیع شهری: خطوط هوایی و زمینی برای انتقال محلی.
• حمل و نقل: راه‌آهن، مترو و هواپیماها به دلیل وزن کم.
• کشاورزی و آب: تامین برق پمپ‌ها در مسافت‌های طولانی.

برای مثال، در پروژه‌های شهری، انواع خودنگهدار برای کاهش هزینه نصب و جلوگیری از اتصالات غیرمجاز استفاده می‌شوند.

نکات نصب و نگهداری کابل فشار ضعیف

نصب صحیح کلیدی است:

• شعاع خمش: نباید کمتر از ۱۵ برابر قطر کابل باشد تا عایق آسیب نبیند.
• عمق دفن: برای کابل‌های زمینی، حداقل ۷۰ سانتی‌متر در خاک، با توجه به مقاومت حرارتی خاک.
• اتصالات: از کابل‌شو آلومینیومی برای جلوگیری از اکسیداسیون استفاده شود.
• محاسبات جریان: از جداول جریان مجاز (مثلاً برای PVC تک‌رشته: ۱ mm² = ۱۰.۵ آمپر) برای جلوگیری از گرمای بیش از حد.
• نگهداری: بررسی دوره‌ای برای خوردگی و تنش مکانیکی.

جدول جریان مجاز نمونه برای کابل‌های PVC با هادی آلومینیومی (تک‌رشته، دو هادی):

این جدول بر اساس داده‌های فنی استاندارد است.

ملاحظات ایمنی

ایمنی شامل مقاومت به حریق (با عایق نسوز)، جلوگیری از اتصال کوتاه و حفاظت در برابر رطوبت است. در انواع زره‌ دار، حفاظت مکانیکی افزایش می‌یابد. همچنین، محاسبات افت ولتاژ (ΔV = I * L * R / ۱۰۰۰) برای جلوگیری از اتلاف انرژی ضروری است.

مقایسه کابل فشار ضعیف با کابل‌ های مسی

در مقایسه با مس، آلومینیوم ارزان‌تر و سبک‌ تر است اما رسانایی کمتری دارد (۶۰% مس). مس برای جریان‌ های بالا و انعطاف‌ پذیری بهتر مناسب است، در حالی که آلومینیوم برای مسافت‌ های طولانی و خطوط هوایی ترجیح داده می‌شود. برای عملکرد برابر، مقطع آلومینیومی بزرگ‌تر نیاز است، اما وزن کلی کمتر می‌شود.

جدول مقایسه:

جنبه‌ های زیست‌ محیطی کابل های فشار ضعیف

آلومینیوم قابل بازیافت است و وزن کم آن مصرف سوخت در حمل را کاهش می‌دهد. با این حال، تولید آن انرژی‌بر است، بنابراین انتخاب عایق‌های دوستدار محیط مانند XLPE ترجیح دارد. در کاربردهای هوایی، کاهش نیاز به دکل‌های سنگین به حفظ محیط کمک می‌کند.

جریان مجاز، قیمت و تاریخچه کابل فشار ضعیف

• جریان مجاز بر اساس عایق و مقطع تعیین می‌شود.
• قیمت تقریبی بر اساس بازار ۱۴۰۴ از ۵۰,۰۰۰ تا ۲۰۰,۰۰۰ ریال در متر متغیر است.
• تاریخچه استفاده از آلومینیوم به دهه‌های گذشته برمی‌گردد، اما با افزایش قیمت مس، محبوبیت بیشتری یافته.