مقدمة
أولاً, ومن الضروري أن نفهم أهميةكابل غواصة 132 ك.ف داخل كابلات الكهرباء. هذه المكونات ضرورية في البنية التحتية الحديثة للطاقة, وخاصة لربط الشبكات الكهربائية بين المناطق التي تفصلها المسطحات المائية.على سبيل المثال, مستوى الجهد 132 كيلو فولت يتوافق مع فئة الجهد العالي (في) تستخدم على نطاق واسع في أنظمة النقل والنقل الفرعي.بجانب, تستكشف هذه المقالة الميزات التقنية, مواد العزل, عمليات التصنيع ومعايير الاختيار لهذه الكابلات.أخيراً, يتم تضمين جدول مقارن للموصلات وفقًا لمعايير IEC وAWG/MCM..
1. سياق وتطبيقات الكابل البحري 132 ك.ف
فيما يتعلق باستخداماته الرئيسية, يتم استخدام الكابلات البحرية 132 كيلو فولت في أربع مناطق كبيرة:
1.1 ربط مزارع الرياح البحرية (في الخارج)
في هذه الحالة, نقل الطاقة المولدة من التوربينات إلى المحطة الفرعية على الأرض.
1.2 الترابط بين الجزر والقارة
فضلاً عن ذلك, السماح بمشاركة موارد الطاقة بين الأنظمة الكهربائية المعزولة.
1.3 معبر النهر, البحيرات أو المضايق
هناك حيث شركة الطيران غير قابلة للحياة بسبب القيود البيئية أو الملاحية.
1.4 تغذية منصات النفط أو الغاز
على نفس المنوال, استبدال التوليد في الموقع بطاقة أنظف وأكثر استقرارًا.
بجانب, التوتر 132 كيلو فولت هو التوازن بين قدرة النقل (أكبر من 66 كيلو فولت) والتعقيد الفني (أقل من 220 كيلو فولت). بالتالي, تصل المسافات النموذجية إلى 80-100 كم بدون محطات مكرر وسيطة.
2. الهيكل الداخلي لكابل بحري 132 ك.ف
قبل تفصيل كل طبقة, يجب أن نتذكر أن الكابل البحري بهذا التوتر يجب أن يتحمل الضغوط الهيدروستاتيكية, تآكل المياه المالحة, ضغوط الشد أثناء التمديد والدورات الحرارية.لذلك, يتضمن تصميمه النموذجي المكونات السبعة التالية:
2.1 موصل
عمومًا النحاس أو الألومنيوم, مضغوطة ومستديرة (فصل 2 وفقا للجنة الانتخابية المستقلة 60228). هذا يسمح تقليل القطر وتسهيل تسجيل العزل.
2.2 عرض أشباه الموصلات
وهي مكونة من طبقات داخلية وخارجية تعمل على إزالة الفجوات وتوحيد المجال الكهربائي.
2.3 العزل الرئيسي
إنه على وشك البولي إيثيلين المتقاطع (XLPE) أداء عالي, مع سمك محسوب ل 132 كيلو فولت (عادة 14-16 مم وفقًا لمعايير IEC 60840).
2.4 شاشة معدنية
يتكون من أشرطة نحاسية أو أسلاك فولاذية/نحاسية لتوصيل تيارات الدائرة القصيرة والسماح باكتشاف الأخطاء.
2.5 طبقة مضادة للرطوبة (شريط تورم)
هذه الطبقة يتوسع مع الماء لمنع الهجرة الطولية.
2.6 درع
يتم تشكيلها بواسطة أسلاك الفولاذ المجلفنة (للمقاومة الميكانيكية) النحاس (إذا كانت هناك حاجة إلى قدرة تيار أعلى). بالإضافة إلى ذلك, يمكن أن تكون طبقة واحدة أو مزدوجة.
2.7 الغلاف الخارجي
عادة مادة البولي بروبيلين (ص) بولي ايثيلين (بي) مقاومة للتآكل والكائنات البحرية.
والفرق الرئيسي مع الكابلات الأرضية هو ذلك تم تصميم الدروع والسطح لمقاومة الشد والهجوم الكيميائي البحري.
3. اللوائح المرجعية
لضمان الجودة, تنطبق القواعد التالية:
- اللجنة الانتخابية المستقلة 60840: كابلات الطاقة مع عزل XLPE للجهد الكهربي 30 كيلو فولت أ 150 كيلو فولت.
- اللجنة الانتخابية المستقلة 60228: موصلات الكابلات المعزولة.
- إيك CS9: مواصفات الكابلات البحرية (جمعية مجالس الإضاءة الأمريكية. له.).
- ICEA S-111-704: دليل كابلات الطاقة البحرية.
4. العوامل الحاسمة في اختيار السائق
في المقام الأول, اختيار منطقة المقطع العرضي للموصل (يتم التعبير عنها بالملليمتر المربع وفقًا للجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) أو بـ kcmil/AWG وفقًا للمعايير الأمريكية) يعتمد على أربعة جوانب أساسية:
4.1 القدرة الحالية (السعة)
يتم تحديد هذا بواسطة مقاومة الموصل, درجة الحرارة المحيطة بقاع البحر (عادة 10-20 درجة مئوية) والمقاومة الحرارية لقاع البحر.
4.2 الحد الأقصى المسموح به لانخفاض الجهد
على العموم, يتم قبوله بين 3 ذ 5% محملة بالكامل.
4.3 تيار الدائرة القصيرة
عند هذه النقطة, يجب أن يتحمل القسم التسخين الأديباتي أثناء مدة العطل (عادي 1-3 ثواني).
4.4 الضغوط الميكانيكية أثناء وضع
تجدر الإشارة إلى ذلك الموصل الأكبر أثقل ولكنه أيضًا أكثر مقاومة للجر.
5. طاولة موصلة للكابل البحري 132 كيلو فولت (IEC وAWG/MCM)
التالي, يتم تقديم الجدول الكامل.ومن المهم توضيح ذلك يتضمن برامج تشغيل صغيرة جدًا (ليست شائعة في 132 كيلو فولت, ولكنها مفيدة للخدمات المساعدة) ما يصل إلى الحد الأقصى للأقسام لصلاحيات تصل إلى 300 ميغاواط لكل دائرة.
المذكرة التوضيحية السابقة:
- اللجنة الكهروتقنية الدولية (مم²).: القسم الاسمي حسب IEC 60228 (فصل 2 - مستديرة مدمجة).
- الفريق العامل المخصص: مقياس الأسلاك الأمريكية للأقطار الصغيرة.
- مليون متر مكعب: ألف دائرية ألف (1 مليون متر مكعب = 0.5067 مم²) للأقسام ≥ 250 kcmil.
- قطر السائق (مم): تقريبي للنحاس المضغوط (عامل 0.92).
- مقاومة CC 20 درجة مئوية (أوه / كم): القيمة القصوى للنحاس الملدن.
- تطبيق نموذجي في 132 كيلو فولت: إرشاد.
| اللجنة الانتخابية المستقلة (مم²) | الفريق العامل المخصص / مليون متر مكعب | قطر الدائرة (مم) | مقاومة العاصمة (أوه / كم) نحاس | التيار المسموح به (أ)* | الاستخدام النموذجي في 132 كيلو فولت |
|---|---|---|---|---|---|
| 25 | 3 الفريق العامل المخصص | 6,0 | 0,727 | 140 | يتحكم / أرض |
| 35 | 2 الفريق العامل المخصص | 7,0 | 0,524 | 175 | يتحكم / خدمات |
| 50 | 1/0 الفريق العامل المخصص (53,5) | 8,3 | 0,387 | 215 | انخفاض الطاقة المساعدة |
| 70 | 2/0 الفريق العامل المخصص (67,4) | 9,6 | 0,268 | 265 | مساعد |
| 95 | 3/0 الفريق العامل المخصص (85,0) | 11,0 | 0,193 | 320 | توزيع صغير |
| 120 | 4/0 الفريق العامل المخصص (107) | 12,4 | 0,153 | 370 | 15-20 ميغاواط |
| 150 | 300 مليون متر مكعب | 13,8 | 0,124 | 420 | 20-25 ميغاواط |
| 185 | 350 مليون متر مكعب | 15,3 | 0,0991 | 485 | 25-30 ميغاواط |
| 240 | 500 مليون متر مكعب | 17,5 | 0,0754 | 570 | 30-40 ميغاواط |
| 300 | 600 مليون متر مكعب | 19,5 | 0,0601 | 655 | 40-50 ميغاواط |
| 400 | 750 مليون متر مكعب | 22,6 | 0,0470 | 770 | 50-65 ميغاواط |
| 500 | 1000 مليون متر مكعب | 25,2 | 0,0366 | 890 | 65-80 ميغاواط |
| 630 | 1250 مليون متر مكعب | 28,3 | 0,0283 | 1020 | 80-100 ميغاواط |
| 800 | 1600 مليون متر مكعب | 31,9 | 0,0221 | 1160 | 100-120 ميغاواط |
| 1000 | 2000 مليون متر مكعب | 35,7 | 0,0176 | 1320 | 120-150 ميغاواط |
| 1200 | 2400 مليون متر مكعب | 39,1 | 0,0146 | 1480 | 150-180 ميغاواط |
| 1400 | 2800 مليون متر مكعب | 42,3 | 0,0125 | 1630 | 180-210 ميغاواط |
| 1600 | 3200 مليون متر مكعب | 45,2 | 0,0109 | 1770 | 210-240 ميغاواط |
| 1800 | 3600 مليون متر مكعب | 47,9 | 0,0097 | 1910 | 240-270 ميغاواط |
| 2000 | 4000 مليون متر مكعب | 50,5 | 0,0087 | 2040 | 270-300 ميغاواط |
| 2200 | 4400 مليون متر مكعب | 53,0 | 0,0079 | 2170 | >300 ميغاواط (دائرة مزدوجة) |
| 2400 | 4800 مليون متر مكعب | 55,4 | 0,0072 | 2290 | مشاريع خاصة |
| 2500 | 5000 مليون متر مكعب | 56,5 | 0,0069 | 2350 | مشاريع خاصة |
| 3000 | 6000 مليون متر مكعب | 61,9 | 0,0058 | 2650 | القوة القصوى |
*التيار الإرشادي للكابل البحري 132 كيلو فولت, XLPE, 90 درجة مئوية في الموصل, قاع البحر أ 15 درجة مئوية, المقاومة الحرارية 1,0 كم/ث.للألمنيوم, اضرب المقاومة ب 1,588 وتقليل التيار بواسطة 20-25%.
6. معادلات عملية بين IEC وAWG/MCM
أولاً, لا توجد مراسلات دقيقة.لكن, تقبل المعايير النهج التجاري.على سبيل المثال:
- 250 مم² إيك ≈ 500 مليون متر مكعب (في الحقيقة 500 ابن ام سي ام 253 مم²).
- 400 مم² إيك ≈ 750 مليون متر مكعب (750 مليون متر مكعب = 380 مم²).
- 1000 مم² إيك ≈ 2000 مليون متر مكعب (2000 مليون متر مكعب = 1013 مم²).
بالتالي, من الشائع في المشاريع الدولية أن تقدم الشركة المصنعة كلا التعيينين في الورقة الفنية.
7. عملية تصنيع ومد الكابل البحري جهد 132 ك.ف
من ناحية, تصنيع كابل بحري 132 يتم تصنيع كيلو فولت في خطوط البثق العمودية (VCV) لتجنب عيوب العزل.الإجراء هو على النحو التالي: يتم تسجيل الموصل مع طبقات شبه موصلة, ثم يتم بثق XLPE, يتم مبركن في أنبوب النيتروجين المضغوط, وأخيرا يتم تطبيق الشاشات, الدروع والأغطية.
على الجانب الآخر, يتم تنفيذ التمديد باستخدام أوعية الكابلات التي تحافظ على التوتر المتحكم فيه (عادة < 10 كيلو نيوتن لكل طن من الكابلات) والحد الأدنى من الانحناء 20 أضعاف قطر الكابل.بجانب, يتم استخدام أنظمة تحديد المواقع الديناميكية (موانئ دبي) للحفاظ على المسار الدقيق.
8. الاعتبارات البيئية والصيانة
في المقام الأول, الكابلات البحرية 132 كيلو فولت لها عمر مفيد 30-40 سنين.مع ذلك, المخاطر الرئيسية هي:
8.1 مراسي السفن
إنها يمكنهم إتلاف الدروع واختراق العزل.لهذا السبب, يتم استخدام المخططات البحرية مع مناطق الاستبعاد.
8.2 تيارات التسرب والتآكل
في هذه الحالة, يتطلب الفولاذ المدرع حماية كاثودية أو طلاءات خاصة.
8.3 التعب الاهتزاز
خصوصاً في المناطق ذات التيارات المدية القوية.
لحلها, تتم المراقبة باستخدام قياس الانعكاس (أوتدر) للكشف عن النقاط الساخنة أو الرطوبة.
9. الاتجاهات المستقبلية
في اللحظة, يتم فحص الكابلات ذات العزل الحراري (مثل HPTE) السماح لدرجات حرارة التشغيل تصل إلى 105 درجة مئوية.بهذه الطريقة, أنها تزيد من قدرة النقل دون تغيير قسم الموصل.بالإضافة إلى ذلك, أنظمة التيار المباشر ذات الجهد العالي (اتش في دي سي) أ 132 كيلو فولت تظهر للمسافات > 100 كم, مع خسائر أقل.
خاتمة- صانع الكابلات البحرية
باختصار, صانع الكابلات البحرية, يعد الكابل البحري 132 كيلو فولت منتجًا عالي الهندسة يجمع بين علوم المواد, الكهروتقنية وميكانيكا التربة البحرية.لذلك, الاختيار الصحيح للسائق, استنادا إلى الجداول مثل تلك المعروضة هنا (مع معادلات IEC وAWG/MCM من 25 ملم² حتى 3000 مم²), ضروري لضمان الموثوقية, كفاءة وأمن الاتصالات تحت الماء.أخيراً, مع توسع الرياح البحرية, وسوف يستمر الطلب على هذه الكابلات في النمو, قيادة الابتكارات في المواد وتقنيات التثبيت.
مراجع
- اللجنة الانتخابية المستقلة 60840:2020 – كابلات الكهرباء ذات العزل المبثوق 30 كيلو فولت حتى 150 كيلو فولت.
- اللجنة الانتخابية المستقلة 60228:2004 - موصلات الكابلات المعزولة.
- كيس, ت. (2009). كابلات الطاقة البحرية: تصميم, تثبيت, بصلح, الجوانب البيئية. سبرينغر.