رفتن به مطلب

ارسال های توصیه شده

مقدمه ای بر کابلهای فشار قوی

واژه ی كابل به معنای طناب كلفت می باشد كه در زبان فارسی با تلفظ فرانسوی آن كاربرد یافته است این مفهوم در پی سیم های روكش دار در صنعت برق پا گرفت و امروزه یكی از مهمترین افزارها در شبكه های برقی است.دستیابی به نخستین فناوری (فن آگاهی) برای ساخت كابل یا رسانه های روكش دار تا سال 1830 (1209 خورشیدی) نیز به عقب بر می گردد، هرچند سرآغاز گسترش(جهانی شدن) این فناوری به دهه ی 80 سده ی نوزدهم بر می گردد.سیم های روكش دار از به هم تابیده شدن چند رشته سیم نازك مسی با روكشی از جنس گونه ای كائوچوی طبیعی به نام "گوتا پرچا" ساخته شدند. "گوتا پرچا" ماده ای خمیری به شمار می رفت كه پس از اندودن سیم و پیمودن فرایندهای بعدی حالت كشسان(لاستیكی) پیدا می كرد. به این گونه سیم ها سیم های با روكش لاستیكی نیز می گفتند.

گزارش ها نشان می دهند كه در چندین دهه ی تا پیش از دهه ی1880 سیم های روكش لاستیكی(شكل گرفته از ماده پرچا) در زمینه ی مخابرات(تلگراف و ...) كاربرد داشته اند ، بعدها پس از آن كه برق جاری دایم و سپس متناوب شناخته و به كار برده شد؛ همین سیم های روكش دار برای نخستین بار در شبكه های برقی نیز به كار گرفته شدند.

با احداث خط تلگراف اروپا به هند از راه پروس،روسیه و ایران و راه اندازی آن در سال های پس از 1870 (1249 خورشیدی) ،برای نخستین بار پای یكی از پدیده های مدرن سده ی نوزدهم اروپا و آمریكا به ایران باز شد،این پدیده به همراه خود تجهیزات و واژه هایی مانند "سیم"،‌"تیر"‌،‌ "مقره"،‌"سیم كشی" و ... را نیز مطرح كرد. همین واژه ها كه می توانند نخستین واژه گزینه های صنعتی به شمار آیند بعدها در زمینه ی برق نیز به كار گرفته شدند از سویی از همین دوران باید سیم های لخت و روكش دار به ایران وارد شده و كاربرد یافته باشند.

در كابل های اولیه كه بیشتر همان سیم های روكش دار بودند ماده ی گوتا پرچا را كه خاستگاهی گیاهی داشت به دور رشته سیم های دسته بندی شده می پیچاندند و آن ها را در دمای 140-130 درجه ی سانتیگراد خشك و سپس مجموعه را با مواد روغنی ، رزین یا موم اشباع می كردند،حتی در مواردی بسته به نیاز غلاف سربی نیز روی آن ها می كشیدند.

وجود غلاف های سربی برای جلوگیری از رخنه نرم و آب بر روی سیم های روكش شده گواه اهمیتی بوده كه به جایگاه این فناوری نوپا داده می شد. در سال 1879(1258 خورشیدی) بورلBorel نخستین كسی بود كه از این غلاف برای ایجاد پوشش ضد نم سود برد و غلاف ها را بدون درز و یكپارچه بر روی سیم های روكش دار كشاند. در سال 1887 (1266 خورشیدی) شیمیدان ها از راه سنتز مواد جدید موفق به تهیه ماده ای به نام "باكلیت" شدند،امتیاز نامه ی كشف این ماده در سال1909(1288 خورشیدی ) در آمریكا به نام لئوهندریك بیكلند بلژیكی صادر شد. این ماده ارزانتر از لاستیك طبیعی بود و ولتاژ بالاتری را تحمل می كرد. در راه دستیابی بدین ماده، كه در آن دوران یك پدیده ی پیشرفته به شمار می رفت (و امروزه بسیار پیش پا افتاده به نظر می آید) فرآیندی ده ساله پیموده شده بود،پس از به كارگیری از این ماده،صنعت برق توانست ولتاژهای بالاتری را به كار گیرد. از این پس روند دستیابی به مواد عایق توانمندتر و پیشرفته تر و همچنین نیاز به ولتاژهای هرچه بزرگتر تلاش دو سویه ای بوده كه هنوز هم ادامه دارد.

در سال 1880 (1259 خورشیدی) "فرانتی" ایتالیایی با معرفی عایق چند لایه ای از نوار های كاغذی و روش های نواربندی آن ها بر روی سیم های آماده شده جای خود را باز كرد و بزودی روشن شد كه با روغنكاری این كاغذها ویژگی عایقشان نیرومندتر نیز می گردد از این رو با آغشته سازی كاغذهای عایق كننده ، صنعت كابل سازی پا به پهنه ی تازه ای گذاشت و چندی نگذشت كه با بهره گیری از روش خلا و به كار گیری رزین های گرم ، فرآورده های متنوع تری نیز به دست آمد.

با بالا رفتن ولتاژ و نیاز روز افزون به گذراندن جریان های بزرگ،پدیده های دشواری زایی كه امروزه همه ی دست اندركاران با آن ها آشنا هستند یكی پس از دیگری پا به میدان می گذاشتند ، دشواری زایی میدان های بزرگ كه در پیرامون تنه ی كابل ها پدیدار می گردید،خیلی زود دردسر آفرین شد. در سال 1913 (1292 خورشیدی) هوخشتادر آلمانی با بهره گیری از یك لایه ی كاغذی فلز دار شده نیمه رسانا،توانست دامنه ی پراكندگی میدان های پیرامونی را تا اندازه ای مهار كند و از آن پس این لایه با نام "پوشش هوخشتادتر" نامور گردید.این سرآغاز مهار پدیده های فیزیكی دشواری زا در ساختمان كابل و صنعت كابل سازی به شمار می آید،از این پس بود كه فناوری كابل سازی برای برخورد با هرگونه پدیده های دشواری زا به دنبال راهكارهای مناسب رفت.

در دهه ی نخست سده بیستم پس از آن كه صنعت نفت این توانایی را یافت تا روغن های گوناگونی را به بازار بفرستد و هر كدام از آن ها نیز توانستند زمینه های ویژه ای در كاربردهای صنعتی بیابند،آغشته سازی كاغذهای عایقی با روغن كم چگال در یك فشار پیوسته ی یكسان ،زمینه ی پیشرفت دیگری را در زمینه ی كابل سازی فراهم آورد.

لینک به دیدگاه

اینك صنعت كابل به مرحله ای به مرحله ای برجسته گام می گذاشت و راهی را می جست كه بتواند نیازهای آینده را پاسخگو باشد. ابتكار درخشان" فرانتی" در به كار گیری نوارهای كاغذ،دریچه ی مناسبی را باز كرد و روشی را بر پایه گذاشت كه نزدیك به یك سده روند ساخت كابل در جهان چیرگی یافته وهنوز هم كابل های فشار قوی بسیار دقیق و حساس را با این روش عایق بندی می كنند. پس از آن كه روغن ها و رزین های آغشته ساز كاغذها توانستند تا اندازه ای بر پدیده ی پیدایش جرقه های ریز در میان لایه های بسیار نازك كاغذها چیره گردند زمینه ی ساخت كابل های فشار قوی هموار شد و این روند به " فرانتی" اجازه داد تا نخستین كابل 10 كیلو ولتی جهان را در سال 1890 (1269 خورشیدی) بسازد،{در این سال ها هنوز ناصرالدینشاه بر ایران فرمان می راند و هنوز از صنعت برق در این بخش از دنیا خبری نبود در سال 1264 یك دینام برق كه تنها چند لامپ را روشن می كرد برای كاخ گلستان خریداری و در سال 1266 راه اندازی شده بود ولی این به معنای ورود برق صنعتی نمی توانست به شمار آید،هر چند شاید مقدمات ورود آن به هند كه بخشی از امپراتوری انگلیس به شمار می رفت و همچنین به امپراتوری عثمانی كه هر دو همسایه ما بودند آغاز شده بود.}

هیجان برخورداری از روشنایی برق و چرخش چرخ كارخانه ها با موتورهای برقی d.c. و بعدها a.c. كه خیلی زود همه جا گیر می شدند ، درخواست برای برق با شتاب افزایش می یافت،در همین روند بود كه پس از ورود عملی تر برق a.c. به میدان رقابت،زمینه ی بهره گیری از ولتاژهای بالاتر فراهم آمد.

اندیشه ی بالا بردن ولتاژ در آن دهه ها به آسانی امروز نبود و ترس از مهار ولتاژهای بالاتر همه را دچار تردید می كرد ولی از سویی نیاز برای وارد شدن بدین رده از ولتاژها ، تلاش برای دستیابی به فناوری های پیشرفته را دامن می زد. بزودی پس از آنكه هوخشتادر آلمانی توانست میدان های نیرومند پیرامون كابل ها را با روش لایه گذاری رسانا و نیم رسانا مهار كند ولتاژ كابل ها تا33 كیلو ولت بالا رفت و در سال 1914 (1293خورشیدی) یعنی سال آغاز جنگ نخست جهانی این گونه كابل ها وارد بازار شدند و در به راه اندازی و چرخش كارخانه های بزرگ جنگ افزار ساز نقش كار ساز خود را ایفا نمودند. كاری كه هوخشتادر انجام داد دومین كار برجسته و كلیدی در زمینه كابل سازی به شمار می رود،زیرا زمینه را برای ساخت كابل های فشار قوی هموار نمودند. با پیشرفت زمینه ی ساخت كابل های فشار قوی مساله ی ولتاژ آستانه ی پدیده ی یونش در لایه ی عایق كابل به طور محسوس از اهمیت برخوردار شد. در این رهگذر،گواه تلاش های تازه برای بهینه سازی هرچه بیشتر كابل های كاغذی با پر كردن لایه های آن ها از روغن هستیم. امانویلی ایتالیایی كه مبتكر این روند به شمار می آید توانست با پر روغن تر كردن لایه های كاغذی كابل های تا ولتاژ 60 كیلو ولتی نیز به بازار سرازیر كند و سپس با ادامه ی پژوهش های بیشتر در سال 1926 (1305 خورشیدی) دامنه ی كاربرد این فناوری را برای ولتاژهای بالاتر از 66 كیلو ولت نیز آماده بسازد. {در این سال خاندان قاجار دیگر بر ایران فرمانروایی نداشتند و از فرمانروایی رضاخان با نام رضا شاه یكسال می گذشت.}

یكی از پدیده های دشواری زای دیگر در زمینه ی عایق بندی با كاغذهای آغشته به روغن بود. این پدیده ی ناهنجار در حفره های ریز پر از هوای مستعد یونش روشد و در ولتاژهای بالا ردیابی گردید ، از آنجا كه همواره حفره هایی وجود داشت كه به آسانی با مواد آغشته ساز پر نمی شد و به ویژه در شرایطی كه از روغن ناروان برای آغشته سازی استفاده می شد،این پدیده همواره خودنمایی می كرد و باعث دردسر می گشت؛ با بالاتر رفتن ولتاژ در این حفره ها جرقه های ریز،ناخواسته ونیرومندی زده می شد كه در بلند مدت به فرسایش و گسیختگی عایق می انجامید. افزون بر آن این پدیده روند بارگذاری گرمایشی كابل را نیز دچار دردسر می ساخت. همان طور كه اشاره شد امانویلی ایتالیایی در سال 1924 (1303 خورشیدی) با ایجاد پژوهشگاه ویژه ای در ایتالیا و انجام بررسی های دقیق توانست با بهره گیری از روغن های مناسب،كابل های با عایق كاغذی و با آغشتگی زیاد ویا پر روغن تر را طراحی كند وی در گام نخست توانست به نمونه های مناسبی دست یابد و كابل های تا رده های 100 كیلو وات را نیز زیر پوشش دهد و جا دارد كه این گروه از كابل ها را اختراع امانویلی به شمار آورند.

مساله ی پایداری گرمایشی كابل نیز از پدیده هایی بود كه در روند بررسی توانایی عایق برای همگامی با تغییرات بار مطرح گردید،این پدیده به هنگام بهره برداری از كابل های فشار قوی و پرجریان بیشتر خودنمایی می كرد،به طوری كه بالا رفتن دما در كابل های كاغذی آغشته به روغن یا خیس شده از روغن باعث می شد تا حفره های ریز به جا مانده در لایه های كاغذی اثر گذارتر شوند و این چیزی نبود كه بتوان آن را تحمل كرد.در این مرحله بود كه گرایش به سوی بهره گیری از روغن های بسیار روان پیدا شد و با این روش كه شیوه دشواری نیز به نظر می رسید امانویلی توانست كما بیش بر این پدیده ی دشواری زا چیره گردد. وی با بهره گیری از روغن های روان افزون بر مهار این بر مهار این پدیده همچنین توانست گرمای درون كابل را هم جابه جا سازد و به بیرون بكشاند.وی برای این كار یك مخزن روغن در سرهای انتهایی كابل های یكپارچه تعبیه كرد و بدین ترتیب توانست هم روغن را با فشار ثابت به درون كابل و لایه بندی های عایقی براند وهم با گردش روغن گرما را بیرون بیاورد.بزودی با پیشرفته تر و بهینه تر كردن این روش توانستند كابل های 220 كیلو ولتی را در سال 1930(1209 خورشیدی) به بازار بفرستند و زمینه را برای دستیابی به كابل های 400 كیلو ولتی را در سال 1950(1329 خورشیدی سال هیجانات نفت در ایران كه به ملی شدن آن انجامید) آماده سازند و می دانیم كه در سال 1974(1353 خورشیدی) با همین روش كابل های 500 كیلو ولتی را نیز ساختند و پیش از آن هم در یك برنامه ی ماشینی در سال 1965 (1344 خورشیدی) در كشور فرانسه كابل های 750 كیلو ولتی را نیز زیر آزمون بردند.در سال 1980 (1359 خورشیدی) در ایتالیا كابل های 1100 كیلو ولتی كاغذی روغنی نیز آزمون های همانندی را پشت سر گذاشت.

از سویی دیگر در شبكه های تا رده ی فشارهای میانی 30 كیلو ولت،كه كابل های ارزان تری را می طلبید،ضمن حفظ زمینه ی پایداری گرمایشی عایق كاغذی آغشته،در زمینه ی به كارگیری مواد باگرانروی بالا یا حتی مواد ناروان نیز پیشرفتهایی به دست آمد و كابل های كاغذی روغنی تا اندازه ی خشك تر با مواد آغشته ساز مطلوب تر نیز به بازار سرازیر شد.

كابل های كاغذی روغنی برای نزدیك به صد سال مناسبترین عایق كابل به شما می رفت به ویژه آن كه پس از بهره گیری از مواد روان تر مساله جابه جایی گرمای درون كابل های بزرگ وپر جریان و گران قیمت نیز تا اندازه ای حل گردید و بدین ترتیب گنجایش كابل ها نیز زیادتر شد.

این گروه از كابل ها هنوز هم برای مسیرهای بلند یا ولتاژ های كلان در خور اهمیت هستند، هرچند برای ولتاژهای میانی و ضعیف دیگرتوان رقابت با كابل های خشك را از دست داده اند.

لینک به دیدگاه

به گفتگو بپیوندید

هم اکنون می توانید مطلب خود را ارسال نمایید و بعداً ثبت نام کنید. اگر حساب کاربری دارید، برای ارسال با حساب کاربری خود اکنون وارد شوید .

مهمان
ارسال پاسخ به این موضوع ...

×   شما در حال چسباندن محتوایی با قالب بندی هستید.   حذف قالب بندی

  تنها استفاده از 75 اموجی مجاز می باشد.

×   لینک شما به صورت اتوماتیک جای گذاری شد.   نمایش به صورت لینک

×   محتوای قبلی شما بازگردانی شد.   پاک کردن محتوای ویرایشگر

×   شما مستقیما نمی توانید تصویر خود را قرار دهید. یا آن را اینجا بارگذاری کنید یا از یک URL قرار دهید.

×
×
  • اضافه کردن...