كابل كهرباء

كابل كهرباء Power cable هي إحدى مكونات نظام القدرة الكهربائية, تقوم بنقل القدرة الكهربائية من مكان إلى آخر وتوفير التغذية الكهربائية للأحمال الكهربائية على سويات توتر مختلفة. وغالباً ما يتم استخدامها في شبكات التوزيع والتوصيل. تمدد الكبول خارج الأبنية إما مدفونة بالأرض ضمن خندق خاص (الشكل1)، وإما ضمن قناة بيتونية خاصة، وإما حتى تكون هوائية على أعمدة. ويتم تمديدها داخل الأبنية إما مخفية ضمن أنابيب بلاستيكية، وإما ظاهرة على حوامل معدنية.

التعليق.

التاريخ

البناء

يتألف الكبل من:

1 ـ مادة ناقلة كهربائياً (أونواقل عدة).

2 ـ مادة عازلة كهربائياً تحيط بالناقل (أوبكل من النواقل على حده).

3 ـ الغلاف، وأهم أنواعه الرصاص والألمنيوم واللدائن.

4 ـ التسليح، يتم ذلك لضعف الكابلات المعزولة ميكانيكياً، ويتم التسليح بطبقة واحدة أوطبقات عدة من الشريط أوأسلاك فولاذية أوغيرها، وتضاف عادة مواد حشوة (ورق وخيش غالباً) بين طبقة التسليح وبين الغلاف.

5 ـ الغطاء الواقي: حيث تغطى الكابلات بمادة من اللدائن أوالمطاط لتقيها من الصدأ.

أنواع الكابلات

تصنف الكابلات الكهربائية على النحوالآتي:

نموذج لكبل تيار قوي يحوي أربعة خطوط هاتف.

1 ـ تبعاً لسوية التوتر التي تعمل عليها:

آ ـ كابلات تعمل على التوتر المنخفض التي بدورها تصنف لكابلات تيار قوي (تعمل على توتر 380 أو220 فولت عموماً) وهي خاصة بالإنارة والمآخذ (الشكل 2)، وكبول تيار ضعيف تعمل على التوتر المنخفض كالكبول التي تغذي الهواتف والإنذار عن الحريق وشبكة الحواسيب والمراقبة والهوائي المشهجر والرائي (التلفاز) وكبول الصوت والصورة والمضخمات…إلخ (الشكل3).

التعليق.

ب ـ كابلات تعمل على التوتر المتوسط أوالعالي وتستخدم لنقل الاستطاعات داخل المدن بجهود كهربائية.

الفولت العالي

A high voltage cable designed for 400 kv. Large center conductor carries the current, smaller conductors on the outside act as a shield to equalize the voltage stress in the thick polyethylene insulation layer.

2 ـ حسب عدد النواقل:

أ ـ أحادي النواة/طور واحد (الشكل4).

ب ـ ثلاثية الأطوار(النواقل).

3 ـ حسب عدد النواقل في الطور الواحد ضمن الكبل:

أ ـ كابلات مفردة.

ب ـ كابلات مجمعة.

4 ـ حسب نوع المادة العازلة وعدد طبقات العزل وأهمها:

التعليق.

أ ـ الورق المشرب.

ب ـ المطاط، إلا حتى الكبول المعزولة بها لا تتحمل أي صدمات أوضغوط ميكانيكية؛ لذلك يجب وضعها ضمن أنابيب أوقساطل لدائنية ذات تحمل عالٍ لحمايتها.

ج ـ المواد اللدائنية

د ـ زيتية

هـ ـ غاز مضغوط.

5 ـ حسب طريقة البناء:

أ ـ كبل محزوم يمكن حتىقد يكون ثلاثي الأغلفة أيضاً ومملوءاً بالزيت.

ب ـ ثلاثي الأغلفة.

ج ـ أحادي الناقل.

6 ـ حسب شكل مبتر الكبل الواحد:

أ ـ دائري مصمت.

ب ـ شعري دائري.

ج ـ شعري مبسط.

د ـ مصمت مبسط.

7 ـ حسب نوع القطاع الذي تعمل به:

أ ـ كابلات قوى.

ب ـ كابلات اتصالات.

ج ـ كابلات نقل معلومات (الشكل 6).

عملياً تدمج كثير من هذه التصنيفات مع بعضها، فينطق مثلاً: كبل قوى ثلاثي الأطوار رباعي النواة معزول (بمادة عازلة معينة) مع مادة حماية ميكانيكية معينة.

التعليق.

8 ـ الخطوط المعزولة: وهي نواقل نحاسية أومن الألمنيوم، معزولة بالمطاط أواللدائن. وتكون أحادية القلب single- core أومتعددة القلوب multi- cores.

9 ـ كابلات تيار مستمر: تستخدم للتيار المستمر، وتكون ضياعاتها أقل من ضياعات كبول التيار المتناوب.

مكونات الكابلات تبعاً لأنواعها والمواد التي تصنع منها: نظراً لتعدد أنواع الكبول فقد تم ترتيبها (للقدرة) باستخدام رموز تدل على مكوناتها وهي عموماً على النحوالآتي:

N تعني حتى الكبل هوكبل قوى

A الناقل مصنوع من مادة الألمنيوم، وإذا لم يذكر الرمز فهومن النحاس

Y أي إذا الناقل معزول بمادة لدائنية، وإذا لم تذكر فهومعزول بالورق

Y غلافه الخارجي من اللدائن.

H الناقل محاط بطبقة معدنية.

K غلافه من الرصاص

C مسلح بأسلاك نحاسية

Q مسلح بأسلاك حديدية

B مسلح بأسلاك فولاذية

SE مغلف برقائق نحاسية.

أمثلة على تصنيف مكونات الكبلات

NYY ـ كبل قوى نواقله معزولة باللدائن، غلافه من اللدائن، نواقله من النحاس.

NYCY ـ مثل السابق لكنه مسلح بأسلاك نحاسية.

NYQY ـ مثل NYY، لكنه مسلح بأسلاك حديدية.

NYBY ـ مثلNYY ، لكنه مسلح بأسلاك فولاذية.

NAK ـ كبل قوى نواقله من الألمنيوم، عازله من الورق وغلافه من الرصاص.

NAKY ـ مثل NAK، لكنه محاط بغطاء واقٍ لدائني.

NAYY ـ كبل قوى نواقله من الألمنيوم، نواقله معزولة باللدائن وغلافه من اللدائن.

NAKBY ـ كبل قوى نواقله من الألمنيوم، غلافه من الرصاص، مسلح بصفائح فولاذية، غلافه الخارجي من اللدائن والناقل معزول بالورق.

وكمواد للعزل، يستخدم الورق (الذي يمكن حتىقد يكون مشرَّباً أوغير مشرَّب بالزيت)، كما تستخدم المواد اللدائنية، وأهمها البولي إيتلين PVC والبولي فينيل كلوريدPE والبولي بروبلين PB والبولي إيتلين المشبك XLPE وغيرها، وتتميز باستقرارها الكيميائي وتحملها الميكانيكي ومرونتها الكبيرة.

كابلات التيار الضعيف (الشبكات الحاسوبية)

يتم عبر كابلات الشبكات الحاسوبية نقل البيانات على الشبكة وحمل الإشارات المتبادلة بين الحواسيب، وتستخدم ثلاث مجموعات منها كثيراً لربط الغالبية العظمى من شبكات الحواسيب وهي:

1 ـ الكابلات المحورية coaxial cables.

2 ـ كابلات الأزواج المفتولة twisted pair، وتكون إما محمية shielded، وإما غير محمية unshielded.

3 ـ كابلات الألياف البصرية fiber optic.

استخدمت الكابلات المحورية سابقاً لرخص ثمنها وخفة وزنها وسهولة استعمالها ومقاومتها للتداخل، وهي إما نحيفة thin net وإما سميكة thick net، ونواتها النحاسية أكبر من النواة النحاسية للنحيفة ويتم خلالها نقل الإشارات لمسافات أطول.

يمكن حتى يحتوي الكبل المحوري على طبقة واحدة من العزل foil insulation أوأكثر، فمثلاً تتألف الكبول رباعية الحماية من طبقتين من العزل وطبقتين من الحاجب المعدني المجدول، وتستخدم في الأماكن المعرضة لمستويات عالية من التشويش وتداخل الإشارات.

التعليق.

بعض النماذج لكابلات أزواج مفتولة

تؤدي عملية جدل الأسلاك في كابلات الأزواج المفتولة (الشكل 7) إلى القضاء على الضجيج الكهربائي الناتج من أي مصادر للتشويش.

تستخدم كابلات الألياف البصرية (الشكل 8) لنقل إشارات البيانات الرقمية على شكل نبضات معدلة من الضوء حيث تعدّ طريقة آمنة لإرسال البيانات؛ وذلك لعدم نقل نبضات كهربائية عبر كبل الليف البصري وهي جيدة للسرعات العالية جداً، ولمعدلات النقل عالية السعة؛ وذلك لانعدام التخامد ونقاوة الإشارة.

أما الألياف البصرية فتتألف من أنابيب زجاجية رفيعة جداً تدعى النواة تحيط بها طبقة من الزجاج تعهد بطبقة البطانة وتصنع الألياف أحياناً من اللدائن، وهوأسهل للهجريب لكنه غير قادر على نقل النبضات الضوئية لمسافات بعيدة كالزجاج. ويحتوي كبل الليف البصري على الكثير من الشعيرات وإذا كانت الدارة بسيطة فيكون الكبل مؤلفاً من شعيرتين واحدة للإرسال وأخرى للاستقبال. وتحاط جميع شعيرة بطبقة تقوية من اللدائن.

يتم اختيار الكابلات المناسبة لشبكة معينة حسب كثافة الرسائل والبيانات المارة في الشبكة الحاسوبية، والاحتياجات الأمنية للشبكة، وأطوال الكبول اللازمة، ونوعية الكبول المتوافرة، والميزانية المخصصة للشبكة وسرعة نقل البيانات المطلوبة.

انظر أيضاً

High voltage cable
Cable
Electrical wiring
American wire gauge -- For a table of cross section sizes
Ampacity -- For a description of current carrying capacity of wires and cables
Voltage drop -- For another consideration necessary in selecting proper cable sizes
Cross-linked polyethylene
Ethylene propylene rubber (EPR)
Restriction of Hazardous Substances Directive
Portable cord
Overhead power line
AC power plugs and sockets
Industrial and multiphase power plugs and sockets