دروس المبتدئين - انواع الكابلات الكهربائية الجزء الاول " انواع العزل "

A+ A-


فى البداية ما هي الفائدة من الكابلات .

تستخدم الكابلات فى نقل القدرة وتوزيعها من مناطق الانتاج الي مناطق الاستهلاك بمعني ان الكابلات تقوم بتوصيل الكهرباء من محطات التوليد الي المنازل والمصانع " اماكن الاستخدام والاستهلاك " .
لكى نستعرض انواع الكابلات يجب علينا ان نحدد جميع الاختلافات بين انواع الكابلات فمثلا هناك اختلاف فى نوعية الموصل او العزل او الجهد المنقول ولذلك سوف نستعرض جميع الانواع والاشكال على شكل نقط  مفصلة على اجزاء.

الجزء الاول مادة العزل المستخدمة  .

من اهم مميزات الكابل هو العزل ويسمي الكابل باسم العزل وهذا يدل على مدى اهمية العزل .

تصنيف الكابلات من حيث مادة العزل كتالى .

1.      كابلات معزولة بالورق المشبع بالزيت ( كابلات زيتى ) .
2.      كابلات معزولة بمادة ( البولي فينيل كلورايد  P.V.C) .
3.      كابلات معزولة بمادة البولي إيثلين المتشابك [ X. L.P.E ].
4.      كابلات معزولة بمادة البولي إيثلين  [P.E] .
5.      كابلات معزولة بمادة البولي إيثلين المطاطي [ E. P.R ] .
وقبل التوجه الى الشرح الكامل لكل نوع عزل على حدى يجب ان تعلم ان هناك خصائص عامة يجب ان تتوفر في العزل وهى كتالي .

اهم خصائص المادة العازلة للكبلاات

1.      أن تكون لها مقاومة نوعية عالية .
2.      .أن يكون لها جهد انكسار عالي .
3.      ألا تقبل امتصاص الرطوبة من الهواء او التربة والوسط المحيط بها .
4.      لا تتفاعل مع الأحماض والقلويات الموجودة بالتربة والوسط المحيط بها .
5.      أن تكون لها خاصية الصلابة و المرونة معاً .
6.      لا تتأثر أو تتغير مكوناتها بارتفاع درجة الحرارة الناتجة عن تيار الحمل العادي أو أقصى حمل أو الحرارة الناتجة عن تيار القصر.
7.      لا تقبل سريان الحريق ولا تساعد على انتشارة .
8.      أقل فقد كهربائي ممكن أثناء التشغيل .
9.      ضمان حمل التيار الكهربائي بأمان حتى أقصى جهد أسمىِ بين الموصلات .

المواد العازلة المعترف بها لعزل الكبلات .

هناك الكثير من المواد العازلة لكابلات الكهرباء وكل مادة عازلة تستخدم فى كابل معين من حيث الجهد واماكن التركيب .
1.      البولى فينيل كلورايد .                       
2.      البولى إيثلين .                               
3.      البولى إيثلين المتشابك .                      
4.      البولى إيثلين المطاطي .                       
5.      الورق المشبع بالزيت .
6.      المطاط .
7.      الحرير والقطن .
8.      الورنيش .
9.      الصمغ الهندي .

الشرح التفصيلي لأنواع العزل ومكونات الكابلات

أولا: الكابلات المعزولة بمادة البولي فينيل كلورايد   P.V.C

هـذا النوع من الكابلات يستخدم فى الجهـود المنخفضة فقط ولأنة وكما ذكرنا من قبل فإن مادة P.V.C   لها جهد انكسار حتى 1 ك.ف فقط لذا فهي تستخدم فى الجهود المنخفضة فقط .
ويتكون كابل الجهد المنخفض المعزول بمادة P.V.C من :-
·         الموصل
·         العزل من مادة P.V.C ويكون ملون بألوان أحمر - أصفر- أزرق + أبيض او أسود 
·         ( حشو ) + رباط أو مجمع الفازات .
·         تسليح
·         غلاف خارجي P.V.C

ثانيا: الكابلات المعزولة بمادة بولي إيثلين المتشابك X.L.P.E

هذا النوع من الكابلات هو المستخدم الآن ويقوم بالإحلال بدلا من الكابلات المعزولة بالورق المشبع بالزيت كثير الأعطال والمشاكل والعيوب، وسيتم عمل شرح موافي لهذا النوع من الكابلات مع شرح وظيفة كل مكون  وعلى القائم بالعمل فى قسم الكابلات فهِم ذلك جيداَ وسوف يسهل وييسر علية عمل أى علبة لهذا النوع من الكابلات .

مكونات الكابل X.L.P.E

·         الموصل.
·         شبة الموصل   ( الأول ) .
·         العزل    X.L.P.E.                
·         شبة الموصل ( الثاني ).                  
·         علامات تحديد الفازات   ألوان أحمر - أصفر - أزرق  أو أرقام  1- 2 - 3 .
·         الشبكة النحاسية أو ( رقائق النحاس ) .
·         الحشــــــــو ( أو الفرشة ).
·         شنبر التسليح إن وجد.
·         الغلاف الخـارجى.


وظيفة كل مكون من المكونات السابقة

1 . الموصل : CONDUCTOR    
وهو الذى يقوم بنقل التيار الكهربي من مكان الى آخر ويكون الموصل عادة من النحاس أو الألمونيوم ورغم ما يتميز به النحاس عن الألمونيوم كهربائيا فأن الألمونيوم هو الشائع للاستخدام نظرا لرخص ثمنه وسهولة الحصول علية وأيضا سهولة تشكيلة .
ويكون الموصل إما مصمت أى شعرة واحدة أو مجدول بمعنى إن عدد من الشعيرات ويتميز المجدول عن المصمت بالمرونة وزيادة الأسطح مما يجعله يتحمل تيار كهربي أكثر من المصمت ولذلك يستخدم الموصل المجدول للمقاطع الكبيرة وللأحمال والجهود العالية على عكس المصمت
كما انه من الممكن أن يكون الموصل إما دائري أو قطاعي الشكل حسب نوع الكابل .
2. شبه الموصل ( الأول ) SEMI CONDUCTOR
تكون مادة شبه الموصل فوق الموصل مباشرة وهى تعمل على تنعيم سطح الموصل وعلاج ظاهرة الجدل STRANDED  EFFECT   ولأن السطح الخارجى للموصل يكون  متعرجا يتكون من عدد من الشعيرات مجدولة بجانب بعضها البعض ومادة شبة الموصل تقوم بتنظيم  و توزيع المجال الكهربي على سطح الموصل حتى يكون المجال الكهربي قطري أو إشعاعي أى عمودي على سطح الموصل  " أ ى أن خطوط المجال الكهربي تكوم عمودية على سطح الموصل " .
3. العــــــزل  INSULATION  
وهو من مادة  X . L . P . E   " البولى إيثلين المتشابك ويعتبر العزل أهم مكونات الكابل فإذا ضعف العزل أو أنهار اصبح الكابل بلا فائدة ولا قيمة له ومن أجل ذلك فإن أهم اختبار يجرى فى المصنع بعد التصنيع هو اختبار العزل وكذلك أثناء فحص واستلام للعينة وكذلك قبل إطلاق التيار فى المشروعات والعزل يقوم بعزل الفازات بعضها عن بعض وكذلك عزل وحمــــاية القائم بالعمل.
ويهمنا فى مادة العزل سمكه ونوع مادة العزل وأن يكون نقى ومتجانس على طول الكابل وأيضا أن يكون خالي من الشوائب الهوائية وهذه من عيوب التصنيع ووجودها يسبب مشاكل فى الكابلات بسبب ضعف العزل . والمقاومة النوعية للعزل يجب أن تكون مرتفعة .
4. مادة شبه الموصل ( الثانى ) SEMI CONDUCTOR 
وهى تقوم أيضا بتوزيع المجال الكهربى بانتظام وهو المجال الكهربى الخارج من الفازات  ويعمل على عدم تداخل المجالات الكهربائية بين الفازات كما أن يحمى باقى مكونات الكابل من المجال الكهربى الخارج من الفازات  .
وتكون مادة شبه الموصل ( الثانى ) إما جرافيتية أى طبقة ملفوفة حلزونيا حول الفازه وهى سهلة النزع أو مادة مطبوخة على الفازه أى مبثوقة وهى تكون صعبة النزع ونحتاج إلى براية لنزعها أو زجاجة مسطحة .
5. علامات  تحديد الأوجه    PHASES COLOUR  IDENTIFICATION
تكون هذه العلامات إما أرقام    1  2   3     أو ألوان  أحمر  - أصفر -  أزرق  لتوحيد الفازات  R , S , T وعمل التوافق حيث أن عدم إجراء التوافق بين  الفازات يؤدى إلى أخطاء ومنها عكس دوران الموتورات وانعكاس حركة الأسانسيرات وكما انه لا يمكن قفل الحلقة وتصبح مفتوحة مما يؤثر على التشغيل فى الشبكة لذلك يجب أن  يراعى إجراء التوافق وتوحيد الفازات أثناء العمل .
6. الشبكة النحاسية ( رقائق النحاس ) METALLIC TAPE  
تعتبر الشبكة النحاسية مهمة جداً وهى موجودة على كل فازه من الفازات الثلاثة أى أن كل فازه من الفازات ملفوف عليها شبكة نحاسية حلزونيا وبتجانس على طول الفازه وذلك لحمايتها من تيار القصر وهى مصممة حتى يمكنها من تسريب تيار القصر إن وجد كما أنها تحمى الفازه من الرطوبة وتسرب المياه .
7. الحشــــو أو ( الفرشة )          FILLING  -  BEDDING:
وعادة ما يتم تصنيع هذا الجزء من مادة  P . V . C    لما لها من مميزات ذكرناها من قبل و فائدته
حشو بين الفازات .
فرشة آو مخدة لكل فازه .
العمل على استدارة الكابل .
حماية الفازات من شنبر التسليح أن وجد .
حماية الفازات بعضها من بعض .
8. التسلـــيح  ( التدريع )     ARMOUR :
وهو عبارة عن طبقة أو طبقتين من الشريط الصلب المرن حول الفازات لحماية الكابل من الضغوط الميكانيكية وهناك كابلات تكون مسلحة  ( مدرعة ) أى بها تسليح أو تدريع وكابلات بدون تسليح ولكل منهما مناطق للاستخدام فالكابل المسلح يستخدم فى :
1.الأرض الهشة ذات التراب أو الرمل الناعم .
2.الأرض المعرضة باستمرار لمرور السيارات والمشاه والمركبات  ( ضغوط ميكانيكية )
9. الغلاف الخارجى OUTER   SHEATH
الغلاف الخارجى للكابل يكون عادة من مادة خاملة كيميائيا أى لا تتفاعل مع الأحماض أو القلويات أو المواد العضوية ولذلك كانت مادة   P.V.C لأن لها هذه الخاصية تستعمل فى الكابلات كغلاف خارجى حماية لها من التآكل فى التربة ويكون لونه إما أحمر أو اسود  وليس للألوان أى دخل فى تحديد وتفضيل أى كابل عن الآخر .
الحمايات الموجودة فى الكابل
يجب أن تتوافر فى الكابل حمايات تجعله يقوم بالعمل المكلف به خير قيام دون مشاكل والحمايات الموجودة على الكابل هى :
·         حمــــــــاية كهربائـــــية .
·         حمـــــــاية ميكانيكــــية .
·         حمــــــاية كيميــــــائية .
وهذه الحمايات الثلاثة الموجودة فى الكابل إنما تقوم بحماية الكابل حتى يمر التيار من خلال الموصل  بأمان دون أى مشاكل وسنلاحظ هنا ومن خلال مكونات الكابل هذه الحمايات :

1- الحماية الكهربائية :

وهى أهم حماية موجودة فى الكابل ومن خلال المكونات تكون
·         العزل X.L.P. E
·         شبه الموصل ( الأول ) و  ( الثانى )
·         الشبكة النحاسية  " رقائق  النحاس )
·         علامات تحديد الأوجه  .

2 - الحماية الميكانيكية :

وهى تحمى  الكابل  من الضغوط والمؤثرات الخارجية وهى من خلال مكونات الكابل تكون
·         الحشو  - الفرشة
·         التسليح   " التدريع "   إن وجد

3- الحماية الكيميائية  :

وهى حماية من العوامل المؤثرة فى التربة من أحماض وقلويات ومواد عضوية فإذا حدث تأكل للغلاف الخارجى أثر ذلك على باقى المكونات مما يؤدى إلى إتلاف الكابل وهذه حماية من خلال المكونات هى :- 
·         الغلاف الخارجى     P . V . C
·         الكابلات المعزولة بالورق المشبع بالزيت ( الكابلات الزيتية )
·         مكونات الكابل المعزول بالورق المشبع بالزيت:
·         الموصل
·         العزل
·         الحشو
·         الحزام
·         الغلاف الرصاص
·         الفرشة ( البطانة الداخلية )
·         التسليح
·         الغلاف الخارجى

عيوب و مشاكل الكابلات الزيتية ( المعزولة بالورق المشبع بالزيت )

مما لاشك فيه أن الكابلات المعزولة بالورق المشبع بالزيت كثيرة العيوب والمشاكل مما كان له تأثير على عمرها الإفتراضى وكذلك على كثرة أعطالها والتى تؤثر بلا شك على إستمرارية التغذية ووصول التيار بإنتظام للمشترك   .
كما أن هذا النوع يحتاج إلى خبرة  فى عمل الوصلات و إلى حرص كامل أثناء عملها ومع ذلك فقليلا ما تنجح هذه الوصلات حتى أصبح أمر تعطلها أمر عادى ودائم .
لذا فإن الأبحاث بدأت من خلال عيوب هذه الكابلات حتى يمكن التغلب عليها وتجنبها وأصبحت الكابلات المعزولة بمادة X.L.P.E بديلا عن هذه الكابلات وتحل محلها الآن فى أعمال التشغيل لما لها من مميزات تغلبت على عيوب الكابلات الزيتية :

عيوب الكابلات الزيتية

·         تفاعل الغلاف الخارجى مع التربة
·         وجود الأرضى على الثلاث فازات
·         ضعف الأرضى
·         تشقق الغلاف الخارجى للفازات ( الرصاص ) وتسرب الزيت منة أحيانا " الرصاص هش وضعيف "
·         تسرب الرطوبة إلى العزل مما يؤدى إلى ضعفة
·          امتصاص الرطوبة والمياه من الوسط المحيط
·         يحتاج إلى عناية وحرص أثناء التعامل معه حتى لا يحدث عصر للكابل فتفقد بعض المناطق الزيت ويجف الورق ويصبح العزل ضعيف مما يؤدى إلى انهياره من خلال هذه الأماكن
·         المجال الكهربى فيها غير قطري ومتداخل لعدم وجود أرضى على كل وجه.
يتبع الجزء الثانى من انواع الكابلات