أين يُرسم الحد الفاصل
بمصطلحات IEC، كابلات الطاقة للجهد المنخفض هي المصنفة 0.6/1 kV وفق IEC 60502-1، وكابلات الجهد المتوسط هي من 3.6/6 kV إلى 18/30 kV وفق IEC 60502-2. وبينهما فئة 1.8/3 kV تستخدمها بعض المشاريع. وتحت 0.6/1 kV توجد كابلات التمديدات في IEC 60227 والرموز المنسقة، المصنفة 300/500 V و450/750 V. والانقسام ليس مسألة أرقام جهد فقط: فالعائلتان تُبنيان وتُختبران وتُعالَج بطريقتين مختلفتين، وليس كل مصنع يصنع كابلاً منخفض الجودة جيداً قادراً على صنع كابل جهد متوسط.
يقارن هذا المقال العائلتين عبر طرازين مرجعيين من كتالوج مصنع شريك: كابل 0.6/1 kV Cu/XLPE/PVC 4x25 mm2 (راجع كابلات الطاقة للجهد المنخفض) وكابل 8.7/15 kV Cu/XLPE/CTS/PVC 3x95 mm2 (راجع كابلات الطاقة للجهد المتوسط).
فروق البناء
كابل الجهد المنخفض مكدس بسيط: موصل، عزل، حشو وشريط ربط، غلاف. فالعزل يحتاج فقط إلى الاحتفاظ بـ 0.6 kV إلى الأرض، لذا يستخدم الطراز المرجعي 0.9 mm من XLPE. والمجال الكهربائي حول كل قلب منخفض، وشكل سطح الموصل لا يكاد يهم.
أما كابل الجهد المتوسط فيجب أن يضبط مجالاً أقوى بكثير. فكل قلب يُبنى نظاماً من ثلاث طبقات: شاشة موصل شبه موصلة فوق الموصل، ثم عزل XLPE، ثم شاشة عزل شبه موصلة فوقها. وتُبثق هذه عادة معاً حتى لا تتكون فراغات هوائية بينها، لأن فراغاً صغيراً في عزل كابل جهد متوسط يمكن أن يبدأ تفريغاً جزئياً يتآكل به XLPE تدريجياً مع الوقت. وفوق شاشة العزل تقع شاشة معدنية، شريط نحاسي في الطراز المرجعي أو أسلاك نحاسية في تصاميم أخرى، تُبقي السطح الخارجي عند جهد الأرض وتمرر تيارات الشحن والأعطال. ويُضغط الموصل عادة (compacted) ليمنح سطحاً أملس مستديراً تحت الشاشة.
| الميزة | 0.6/1 kV 4x25 mm2 | 8.7/15 kV 3x95 mm2 |
|---|---|---|
| المعيار | IEC 60502-1 | IEC 60502-2 |
| الموصل | نحاس مجدول مُلَدَّن، أقصى 0.727 ohm/km | نحاس مضغوط، أقصى 0.193 ohm/km |
| الشواشات شبه الموصلة | لا يوجد | شاشة الموصل وشاشة العزل |
| عزل XLPE | 0.9 mm | 4.5 mm |
| الشاشة المعدنية | لا يوجد | شريط نحاسي على كل قلب |
| الغلاف الخارجي | PVC 1.8 mm | PVC 2.8 mm |
| القطر الكلي | نحو 25 mm | نحو 61 mm |
| الوزن | نحو 1,292 kg/km | نحو 5,403 kg/km |
يشرح الوزن والقطر جزءاً كبيراً من فرق التكلفة. فكابل الجهد المتوسط موصلُه أكبر، لكنه يحمل أيضاً خمسة أضعاف سماكة العزل وشاشتين وشريط نحاسي على كل قلب، ويحتاج بكرات أكبر.
والشاشة المعدنية بند مواصفات قائم بذاته أيضاً. فعنها ومقطعها يختارهما مصمم الشبكة لينابا تيار العطل الأرضي وزمن فصل الحماية له، لذا ينبغي أن يذكر بند جدول الكميات لكابل الجهد المتوسط الشاشة إلى جانب الموصل. وعرضان يقولان معاً «8.7/15 kV 3x95 mm2» قد يختلفان في تصميم الشاشة، والأرخص منهما قد يحمل ببساطة نحاساً أقل في الشاشة. وينطبق الحذر نفسه على كابلات الجهد المتوسط أحادية القلب، حيث يؤثر ترتيب ربط الشاشة في الموقع في الفقد ويحدده المصمم لا المورد. وحين لا تُذكر الشاشة، يسأل المكتب المهندسَ قبل أن يُسعّر أي مصنع، ويسجل الجواب في ورقة المواصفات.
فروق الاختبار
تُختبر العائلتان في مقاومة الموصل وفق IEC 60228 وسماكة العزل والغلاف والقطر الكلي والعلامات. وتجتاز كل بكرة جهد منخفض أيضاً اختبار جهد أو شرارة على العزل. وهذا يكفي عادة لإثبات أن كابل الجهد المنخفض مبني كما حُدد.
وكابلات الجهد المتوسط تحتاج مزيداً. يحدد IEC 60502-2 اختبارات روتينية على كل بكرة تشمل اختبار جهد متردد عند 3.5 U0 لمدة 5 دقائق واختبار تفريغ جزئي يُقاس وفق IEC 60885-3، بحيث لا يتجاوز التفريغ عند 1.73 U0 الحساسية المعلنة 10 pC أو أفضل. واختبار التفريغ الجزئي يحتاج غرفة اختبار محجوبة ومعدات معايَرة، وهي من أوضح العلامات على ما إذا كان المصنع مهيأ لأعمال الجهد المتوسط. وتضيف الاختبارات النمطية، التي تُجرى مرة لكل تركيبة، اختبارات جهد أطول واختبارات انحناء وتقادم. ويشرح مقالنا عن اختبار التفريغ الجزئي كيفية قراءة السجلات.
قدرة المصنع والتوريد
كثير من المصانع في تجمعات الكابلات بالصين تصنع كابلات طاقة منخفضة الجهد؛ وأقل منها يملك خطوط البثق والتعامل الدقيق مع المركبات وغرف الاختبار اللازمة للجهد المتوسط. ويغطي كتالوج المصنع الشريك خلف مراجعنا تصنيفات الجهد المتوسط حتى 8.7/15 kV. وتُوجَّه المشاريع المحتاجة إلى 12/20 أو 18/30 kV إلى مصنع مختلف، ويتحقق المكتب من تقارير اختباراتها النمطية وسجلاتها الروتينية الحديثة أثناء تدقيق المصنع قبل إدراجها في القائمة المختصرة.
وتتبع مدة التسليم النمط نفسه. فمدة تسليم كابل الطاقة تتوقف على حجز النحاس وتجهيز المواد وجدولة الإنتاج والاختبارات الروتينية، وتمر كابلات الجهد المتوسط بخطوات معالجة أكثر واختبارات أطول من كابلات الجهد المنخفض. ولا يقدّم المكتب عدداً قياسياً من الأيام؛ فجدول كل طلب يُؤكَّد كتابياً، كما في صفحة الحد الأدنى للطلب ومدة التسليم.
المناولة والمستلزمات والمستندات
كابلات الجهد المتوسط أقل تسامحاً في الموقع. فلها أنصاف أقطار انحناء دنيا أكبر، ويجب أن تبقى أطرافها مغلقة بأغطية الأطراف كي لا يدخل الماء إلى الشاشة، وتُنهى توصيلاتها وتُوصَل بوصلات مطابقة لقطر العزل ونوع الشاشة. والمشتري الذي يغيّر مورد الجهد المتوسط ينبغي أن يرسل ورقة البيانات الجديدة لمن يورّد الوصلات والتوصيلات الطرفية، لأن قطر عزل مختلفاً قد يعني مستلزمات مختلفة.
وتتضخم حزمة المستندات أيضاً. يُشحن طلب الجهد المنخفض عادة مع ورقة البيانات وسجلات مقاومة الموصل واختبار الجهد وقائمة تعبئة لكل بكرة. ويضيف طلب الجهد المتوسط سجلات التفريغ الجزئي لكل بكرة، وتقرير الاختبار النمطي للتركيبة، وكثيراً ما يضيف أطوالاً بكرة بكرة متفق عليها وفق جدول التركيب. ويشرح مقالنا عن الاختبارات الروتينية وعينات وأنماط ما يثبته كل مستند.
والقاعدة العملية: عامل بند الجهد المتوسط في جدول الكميات كعملية توريد منفصلة، بتدقيق مصنع خاص بها وخطة اختبار وخطة بكرات خاصة بها. وعندما يصلك جدول الكميات، أرسله عبر نموذج عرض السعر ويفصل المكتب بنود الجهد المنخفض والمتوسط قبل أن يطلب من أي مصنع التسعير.