کابل ۲۰ کیلوولت AWA یا ATA؟ راهنمای انتخاب زره

کابل ۲۰ کیلوولت AWA یا ATA؟ در طراحی، مهندسی و اجرای شبکه‌های توزیع نیروی صنعتی و شهری، کابل‌های فشار متوسط (Medium Voltage – MV) با سطح ولتاژ نامی ۱۲/۲۰ (۲۴) کیلوولت به عنوان ستون فقرات تأمین برق واحدهای بزرگ پتروشیمی، پالایشگاهی، صنایع معدنی و فولادی، نیروگاه‌ها، بیمارستان‌ها و زیرساخت‌های پست‌های زمینی شناخته می‌شوند. کابل‌های ۲۰ کیلوولت به دلیل حمل توان‌های مگاواتی و قرارگیری در شرایط محیطی پرریسک—نظیر دفن مستقیم در خاک‌های سنگلاخی، عبور از سینی‌ها و رایزرهای عمودی، یا مجاورت ماشین‌آلات سنگین کارگاهی—همواره در معرض صدمات مکانیکی، فشارهای شعاعی، کشش‌های طولی و تهاجم جوندگان قرار دارند.

برای حفاظت از هسته حساس کابل که شامل هادی، لایه‌های نیمه‌هادی اکسترودشده و عایق گران‌قیمت پلی‌اتیلن کراس‌لینک (XLPE) است، از یک لایه حفاظتی فلزی به نام زره یا آرمور (Armour) استفاده می‌شود. استاندارد مرجع IEC 60502-2 الزامات دقیق این لایه‌های محافظ را تبیین کرده است.

راز کابل‌های تک‌رشته (Single-Core): چرا زره فولادی (SWA/STA) اکیداً ممنوع است؟

در کابل‌های سه‌رشته (Three-Core)، برآیند برداری جریان‌های متناوب عبوری از سه فاز در هر لحظه نزدیک به صفر است (IR+IS+IT≈0I_R + I_S + I_T \approx 0IR​+IS​+IT​≈0). به همین دلیل، میدان مغناطیسی پیرامون کابل خنثی شده و می‌توان از زره‌های فولادی گالوانیزه ارزان‌قیمت‌تر نظیر SWA (مفتول فولادی) یا STA (دوبل نوار فولادی) استفاده کرد بدون آن‌که زره داغ شود.

اما زمانی که به دلایل فنی نظیر نیاز به آمپراژ بالا، تسهیل در خمش، متراژهای طولانی یا کاهش وزن، از کابل‌های تک‌رشته ۲۰ کیلوولت (Single-Core) استفاده می‌شود، رفتار میدان مغناطیسی تغییر می‌کند. جریان متناوب ۵۰ هرتزی عبوری از یک رشته کابل، میدان مغناطیسی شدیدی در اطراف خود تولید می‌نماید. اگر زره این کابل از فلزات فرومغناطیس (مانند آهن و فولاد) ساخته شود، دو فاجعه رخ می‌دهد:

۱. پدیده تلفات هیسترزیس و جریان‌های گردابی (Eddy Currents): میدان مغناطیسی متناوب سبب چرخش جریان‌های القایی فوق‌العاده قوی در زره آهنی شده و زره مانند المنت کوره القایی داغ می‌شود.

۲. تخریب حرارتی عایق: حرارت تولیدشده در زره به سرعت لایه‌های مجاور و عایق XLPE را به دمایی فراتر از حد مجاز (۹۰ درجه سانتی‌گراد) می‌رساند که نتیجه آن سوختن کابل، کاهش شدید طول عمر و وقوع خطای فاز به زمین خواهد بود.

به همین دلیل، استانداردهای بین‌المللی استفاده از هرگونه زره مغناطیسی را در کابل‌های تک‌رشته AC منع کرده و مهندسان را ملزم به استفاده از فلزات غیرمغناطیسی با نفوذپذیری مغناطیسی نسبی برابر با یک (μr≈1\mu_r \approx 1μr​≈1) می‌کنند. در صنعت کابل، آلومینیوم به دلیل سبکی، رسانایی مطلوب و قیمت مناسب، انتخاب اصلی زره غیرمغناطیسی است. حال چالش اصلی طراحان پروژه و مسئولان خرید آشکار می‌شود: انتخاب میان کابل زره مفتول آلومینیومی (AWA) یا زره نوار آلومینیومی (ATA)؟

مجموعه مهندسی و بازرگانی پارس تکین (https://www.parstakin.com/) به عنوان مرجع تأمین تجهیزات برق صنعتی و کابل‌های فشار متوسط، در این راهنمای جامع تخصصی، این دو نوع زره را از تمامی جوانب فنی، مکانیکی و اقتصادی تحلیل می‌کند.

 جدول جامع مقایسه فنی و مکانیکی کابل ۲۰ کیلوولت AWA در برابر ATA

 کالبدشکافی ساختاری و ویژگی‌های فنی زره مفتول آلومینیومی (AWA)

ساختار زره مفتول آلومینیومی بر پایه تاباندن لایه‌ای متراکم از سیم‌ها و میله‌های مدور آلومینیومی با خلوص برقی بالا بر روی بدینگ یا اکستروژن زیرین کابل استوار است. استاندارد IEC 60502-2 ضخامت نامی مفتول‌های زره را متناسب با قطر زیر زره تعیین می‌نماید که برای کابل‌های فشار متوسط ۲۰ کیلوولت، قطر مفتول‌ها معمولاً رقمی میان ۱.۶ میلی‌متر تا ۳.۱۵ میلی‌متر است.

توزیع یکپارچه تنش کششی در طول کابل

بزرگ‌ترین مزیت ساختار AWA نسبت به تمامی زره‌های نواری، قابلیت فوق‌العاده آن در تحمل تنش‌های کششی طولی است. هنگامی که یک کابل ۲۰ کیلوولت سنگین با مقاطع بزرگ هادی (مثلاً ۳۰۰، ۴۰۰ یا ۵۰۰ میلی‌متر مربع) قرار است با وینچ‌های قوی کشیده شود، بستن سرکش جورابی مستقیماً روی روکش و انتقال نیرو به زره مفتولی، مانع از تغییر شکل هسته مسی یا آلومینیومی کابل می‌شود. مفتول‌های مدور با زاویه مشخصی تنیده شده‌اند و در لحظه اعمال بار کششی، مانند یک فنر منسجم عمل کرده و نیرو را به صورت متقارن در کل پیرامون کابل توزیع می‌کنند.

کاربرد در رایزرهای عمودی و چاه‌های تأسیساتی

در پروژه‌های نیروگاهی، برج‌های بادگیر مزارع بادی، چاه‌های عمیق آب‌رسانی و پست‌های فوق‌توزیع چندطبقه، کابل‌ها باید به صورت عمودی (Vertical Installation) نصب شوند. در نصب عمودی، وزن خود کابل به صورت مداوم یک نیروی کشش رو به پایین دائمی ایجاد می‌کند. زره‌های نواری تحت این نیروی گرانشی دچار ازهم‌گسیختگی و پارگی می‌شوند؛ در حالی که زره AWA با بست‌ها و کلمپ‌های ویژه کابل‌کشی چفت شده و وزن کابل را مهار می‌نماید.

پایداری اتصال زمین و هدایت جریان نشتی

از آنجا که هر یک از مفتول‌های آلومینیومی در تمام طول کابل پیوسته و یکدست هستند، مقاومت الکتریکی طولی کل لایه زره AWA بسیار پایین است. در صورت وقوع خطای فاز به زمین یا آسیب مکانیکی عمیق به کابل، زره AWA می‌تواند بخش قابل توجهی از جریان اتصال کوتاه خطای زمین را پیش از عملکرد رله‌های حفاظتی، بدون ذوب شدن یا آتش‌سوزی به شینه‌های ارت هدایت نماید.

 کالبدشکافی ساختاری و ویژگی‌های فنی زره نوار آلومینیومی (ATA)

در ساختار زره نوار آلومینیومی، به جای مفتول‌های استوانه‌ای ضخیم، از دو لایه نوار مسطح آلومینیومی با ضخامت‌های مهندسی‌شده (معمولاً بین ۰.۲ تا ۰.۸ میلی‌متر بسته به استاندارد تولید) استفاده می‌شود. این دو نوار با زاویه هلیکال بر روی لایه بستر اکسترودشده پیچیده می‌شوند؛ به طوری که لایه دوم نوار، فواصل و شکاف‌های لایه اول را کاملاً می‌پوشاند (تکنیک همپوشانی حداقل ۵۰ درصد یا پوشش لبه‌های درز).

سد دفاعی نفوذناپذیر در برابر فشارهای له‌کننده و اشیای نوک‌تیز

مفتول‌های گرد در ساختار AWA با وجود تمام مزایا، دارای شیارهای مماس بر یکدیگر هستند. اگر جسمی برنده یا نوک‌تیز در ترانشه به فضای میان دو مفتول ضربه بزند، احتمال نفوذ آن به لایه‌های زیرین وجود دارد. اما در کابل ۲۰ کیلوولت ATA، نوارهای دولایه مانند یک زره صفحه‌ای زره‌پوش‌های فلزی، سطحی کاملاً بسته و یکدست ایجاد می‌کنند. این ویژگی سبب می‌شود مقاومت کابل در برابر له‌شدگی ناشی از ریزش سنگ‌ها در ترانشه‌های خاکی بدون غلاف شنی، یا فشار لوله‌ها و داکت‌ها بسیار مطلوب باشد.

مصونیت کامل در برابر تهاجم جوندگان

در مناطق جغرافیایی یا کارخانجاتی که حضور موش‌ها و سنجاب‌های جونده یک معضل زیرساختی مداوم به شمار می‌رود، زره ATA سدی غیرقابل نفوذ است. ساختار پیوسته و صاف نوارهای آلومینیومی جایی برای درگیر شدن دندان جونده باقی نمی‌گذارد، در حالی که در مفتول‌های گرد گاهی جویدن روکش بیرونی و تلاش برای نفوذ از میان فواصل مفتول‌ها گزارش شده است.

کامپکت بودن و انعطاف‌پذیری فوق‌العاده در خمش

ضخامت نوار آلومینیوم کسری از قطر مفتول‌های AWA است. این تفاوت هندسی دو برتری مهم به همراه دارد:

۱. کاهش قطر تمام‌شده کابل: قطر بیرونی کابل ۲۰ کیلوولت ATA به طور میانگین ۴ الی ۸ میلی‌متر کوچک‌تر از معادل AWA است که به معنی نیاز به لوله‌های پلی‌اتیلن باریک‌تر و امکان عبور کابل بیشتر از داکت‌ها است.

۲. شعاع خمش کمتر: کابل انعطاف بسیار بالاتری دارد و کابل‌کشی در پست‌های شلوغ یا گوشه‌های تند کانال‌ها با سهولت بسیار بیشتری انجام می‌گیرد.

 تحلیل میدان‌های الکترومغناطیسی، جریان‌های القایی و تلفات در زره‌های آلومینیومی

در کابل‌های تک‌رشته فشار متوسط ۲۰ کیلوولت، رفتار الکترومغناطیسی زره ارتباط مستقیمی با هندسه فیزیکی آن دارد. عبور جریان متناوب سینوسی ($I$) از هادی مرکزی، شار مغناطیسی متغیری در فضای پیرامونی ایجاد می‌کند. طبق قانون القای فارادی، این شار مغناطیسی متغیر در هر لایه فلزی مجاور، نیروی محرکه الکتریکی القایی ($E$) پدید می‌آورد.

تفاوت بنیادین کابل‌های تک‌رشته با کابل‌های سه‌رشته در همین نقطه نهفته است؛ در کابل سه‌رشته، مجموع شارهای تولیدی سه فاز در نقطه تقارن هندسی یکدیگر را حذف می‌کنند، در حالی که در کابل تک‌رشته، میدان مغناطیسی محیطی به طور کامل توسط شیلد مسی و زره آلومینیومی حس می‌شود.

الف) تلفات جریان گردابی (Eddy Current Losses) در ضخامت زره

تلفات ناشی از جریان‌های گردابی بر اثر گردش جریان‌های موضعی در داخل ضخامت هادی فلزی ایجاد می‌شود. توان اتلافی جریان گردابی با توان دوم ضخامت المان رسانا رابطه مستقیم دارد:

Pe∝f2⋅Bmax⁡2⋅d2P_e \propto f^2 \cdot B_{\max}^2 \cdot d^2Pe​∝f2⋅Bmax2​⋅d2

که در آن:

• $f$ فرکانس شبکه (۵۰ هرتز)
• Bmax⁡B_{\max}Bmax​ چگالی شار مغناطیسی
• $d$ ضخامت یا قطر المان فلزی زره است.

در کابل AWA، قطر هر مفتول گرد آلومینیومی رقمی میان ۱.۶ تا ۳.۱۵ میلی‌متر است. در مقابل، در کابل ATA ضخامت هر نوار تنها حدود ۰.۲ تا ۰.۵ میلی‌متر است. از آنجا که ضخامت نوار آلومینیومی در ATA به مراتب کمتر از قطر مفتول در AWA است، تلفات جریان گردابی موضعی در ضخامت نوار کابل ATA به شکل محسوسی کمتر از مفتول‌های کابل AWA خواهد بود.

ب) پدیده تماس لایه‌ها و تلفات حلقوی (Circulating Current Losses)

با وجود کمتر بودن تلفات موضعی در نوار ATA، یک چالش ساختاری در کابل‌های نواری وجود دارد: مقاومت تماسی میان دورهای نوار همپوشان (Overlap Resistance). در صورتی که زره کابل از هر دو سمت به شینه ارت متصل شود (Solid Bonding)، یک مدار بسته در طول مسیر تشکیل می‌گردد و جریان‌های گردشی شدیدی میان شیلد و زره به راه می‌افتد.

در کابل AWA، مسیر عبور جریان طولی کاملاً یکنواخت و موازی است؛ زیرا مفتول‌ها ساختار پیوسته‌ای در طول خط دارند. اما در کابل ATA، جریان القایی ناچار است هم به صورت هلیکال در امتداد پیچش نوار حرکت کند و هم از لایه رویی به لایه زیری از طریق سطح اکسید آلومینیوم جهش نماید. تشکیل لایه طبیعی و نارسای اکسید آلومینیوم (Al2O3Al_2O_3Al2​O3​) میان دو لایه نوار، مقاومت تماسی را غیرقابل پیش‌بینی کرده و در صورت بالا بودن جریان‌های گردشی، می‌تواند نقاط داغ موضعی (Hotspots) در محل اورلپ نوارها به وجود آورد.

مقایسه ظرفیت تحمل جریان اتصال کوتاه (Short-Circuit Capacity)

یکی از مهم‌ترین پارامترهای طراحی سیستم‌های ۲۰ کیلوولت، توانایی اجزای فلزی کابل در مهار انرژی حرارتی خطاهای اتصال کوتاه فاز به زمین است. طبق استاندارد IEC 60949، رابطه ترمودینامیکی ظرفیت تحمل جریان خطا در حالت آدیاباتیک به شرح زیر محاسبه می‌شود:

Isc=K⋅AtI_{sc} = \frac{K \cdot A}{\sqrt{t}}Isc​=t​K⋅A​

که در آن:

• IscI_{sc}Isc​ جریان موثر خطای اتصال کوتاه مجاز (آمپر)
• $A$ سطح مقطع مؤثر فلز زره (میلی‌متر مربع)
• $t$ زمان رفع خطا توسط رله‌ها و کلیدهای قدرت (معمولاً بین ۰.۵ الی ۱ ثانیه)
• $K$ ضریب ثابت متریال هادی حفاظتی بر پایه دمای اولیه (معمولاً ۶۰ تا ۷۰ درجه در بهره‌برداری پیوسته) و دمای نهایی اتصال کوتاه (معمولاً ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد برای آلومینیوم در مجاورت روکش‌های پلیمری ترموپلاستیک یا ترموست).

برتری محاسباتی کابل AWA در اتصال کوتاه

در بررسی مقاطع هم‌ارز، کابل AWA از نظر هندسی سطح مقطع فلزی مؤثر بسیار بزرگ‌تری نسبت به ATA در اختیار شبکه قرار می‌دهد:

• در ساختار AWA: مفتول‌های مدور با آرایش کامل در محیط کابل قرار می‌گیرند. در یک کابل تک‌رشته ۲۰ کیلوولت با سایز هادی ۲۴۰ میلی‌متر مربع، مساحت مقطع مجموع مفتول‌های آلومینیومی زره معمولاً از ۱۰۰ الی ۱۵۰ میلی‌متر مربع فراتر می‌رود.
• در ساختار ATA: ضخامت بسیار کم نوارها (حتی با در نظر گرفتن دو لایه بودن نوارها) سبب می‌شود سطح مقطع مؤثر فلز زره در همان سایز کابل، به سختی به ۳۰ الی ۵۰ میلی‌متر مربع برسد.

علاوه بر مساحت مقطع، پایداری اتصالات در انتهای خط نیز تعیین‌کننده است. در کابل AWA، تمامی مفتول‌های گرد می‌توانند به صورت فشرده داخل کابلشوهای سنگین آلومینیومی یا مسی-آلومینیومی (بای‌متال) پرس یا جوش داده شوند، در حالی که اتصال نوارهای نازک آلومینیومی ATA به شینه ارت همواره نیازمند کلمپ‌های ویژه یا فنرهای فشرده رولینگ (Constant Force Springs) است که در صورت نامناسب بودن اجرا، در جریان‌های اتصال کوتاه بالا دچار جرقه‌زدگی و ذوب موضعی می‌گردند.

نتیجه مهندسی: در شبکه‌هایی که جریان خطای اتصال کوتاه زمین بالاست (مانند نزدیکی پست‌های فوق‌توزیع اصلی یا صنایع با ژنراتورهای پرقدرت)، استفاده از کابل AWA به عنوان هادی کمکی موازی با شیلد مسی کابل، حاشیه ایمنی شبکه را به شکل چشمگیری ارتقا می‌دهد.

 استراتژی‌های زمین‌کردن زره (Bonding Methods) در کابل‌های AWA و ATA

نحوه اتصال زمین شیلد فلزی و زره آلومینیومی در کابل‌های تک‌رشته ۲۰ کیلوولت تأثیر مستقیمی بر دمای کارکرد، افت ولتاژ خط و راندمان انتقال توان دارد. سه روش متداول در پروژه‌ها به شرح زیر است:

۱. روش اتصال زمین از دو طرف (Solid Bonding)

در این آرایش، زره و شیلد در هر دو انتهای خط به سیستم زمین پست متصل می‌شوند.

• مزیت: ولتاژ القایی روی زره همواره در حد صفر ولت نگه‌داشته می‌شود و خطر برق‌گرفتگی در لمس بدنه وجود ندارد.
• چالش: یک مدار بسته در امتداد ترانشه تشکیل می‌شود. جریان‌های القایی پیوسته در زره برقرار شده و تلفات حرارتی مضاعفی تولید می‌کنند. این امر سبب می‌شود ظرفیت نامی عبور جریان هادی اصلی کابل (Derating) بین ۱۰ الی ۲۵ درصد کاهش یابد.
• تفاوت AWA و ATA: کابل AWA به دلیل مقاومت اهمی کمتر، جریان گردشی بالاتری را عبور می‌دهد که نیازمند ضریب کاهش آمپراژ بزرگ‌تری است؛ اما در عوض ریسک سوختگی ناشی از نقاط داغ تماسی ATA را ندارد.

۲. روش اتصال زمین از یک طرف (Single-Point Bonding)

در طول خطوط کوتاه (معمولاً زیر ۵۰۰ متر)، زره و شیلد تنها در یک سمت کابل به زمین متصل شده و در سمت دیگر باز (ایزوله) رها می‌شوند.

• مزیت: به دلیل باز بودن مدار، هیچ‌گونه جریان گردشی مداومی در زره جاری نخواهد شد و ظرفیت آمپراژ هادی کاهش نمی‌یابد.
• چالش: در سمت ایزوله، متناسب با طول مسیر و جریان هادی، یک ولتاژ القایی نسبت به زمین پدید می‌آید. این ولتاژ در شرایط عادی بهره‌برداری طبق استانداردهای ایمنی توانیر نباید از ۶۵ ولت تجاوز کند و در انتهای خط باید از سرکابل‌های مجهز به برق‌گیر غلاف (Sheath Voltage Limiter – SVL) استفاده شود.

۳. روش تعویض تقاطعی (Cross-Bonding)

در خطوط کابل‌کشی طولانی زمینی ۲۰ کیلوولت، مسیر کابل به مقاطع سه‌گانه مساوی تقسیم شده و فازهای زره با یکدیگر متقاطع می‌شوند تا مجموع برداری ولتاژهای القایی صفر گردد. این فرآیند با استفاده از باکس‌های مخصوص کراس‌باندینگ (Link Box) در منهول‌ها اجرا می‌شود.

 الزامات اجرایی کابل‌کشی، بستن (Cleating) و تنش‌های مکانیکی

کابل‌های فشار متوسط تک‌رشته به دلیل ایجاد نیروهای الکترودینامیکی دافعه و جاذبه در شرایط اتصال کوتاه گذرا، نیازمند مهار فیزیکی دقیق هستند.

الف) انتخاب آرایش قرارگیری: مثلثی (Trefoil) یا تخت (Flat)

کابل‌های تک‌رشته ۲۰ کیلوولت معمولاً به دو شکل در کانال یا سینی کابل نصب می‌شوند:

۱. آرایش ترفویل (مثلثی): سه کابل به شکل یک مثلث متساوی‌الاضلاع به یکدیگر فشرده و بسته می‌شوند. این حالت تقارن مغناطیسی بالایی ایجاد کرده و امپدانس القایی هر سه فاز را یکسان نگاه می‌دارد. تلفات زره در حالت ترفویل در کمترین مقدار خود قرار دارد.

۲. آرایش تخت با فاصله (Flat Spaced): کابل‌ها با فاصله‌ای مشخص در کنار هم خوابانده می‌شوند. این آرایش تبادل حرارتی بهتری با هوا ایجاد می‌کند، اما به دلیل نامتقارن بودن میدان مغناطیسی، ولتاژهای القایی متفاوتی در زره سه فاز پدید می‌آید.

در آرایش ترفویل، استفاده از بست‌های نگهدارنده کابل (Cable Cleats) غیرمغناطیسی بسیار مهم است. در لحظه وقوع خطای اتصال کوتاه، نیروهای الکترودینامیکی مگانیوتونی تمایل دارند کابل‌ها را از هم متلاشی کنند. در کابل AWA، استحکام شعاعی و پیوستگی مفتول‌ها ضربه‌گیری عالی در برابر این تکان‌های شدید ناگهانی ایجاد می‌نماید، در حالی که در کابل ATA، اگر فواصل کلمپ‌ها بزرگ انتخاب شود، نوارهای نازک ممکن است بر اثر ارتعاشات پیچشی شدید دچار بازشدگی یا بریدگی شوند.

ب) مقایسه فرآیند نصب، خمش و اجرای سرکابل/مفصل

• شعاع خمش (Bending Radius): کابل‌های تک‌رشته ۲۰ کیلوولت با زره ATA به دلیل انعطاف بالاتر، قابلیت شکل‌پذیری عالی در ورودی تابلوهای فشار متوسط (Switchgear Cells) دارند. شعاع خمش مجاز ATA معمولاً ۱۰ الی ۱۲ برابر قطر خارجی کابل است، در حالی که در کابل‌های AWA این عدد حداقل ۱۵ برابر قطر کابل در نظر گرفته می‌شود. مهندس نصاب برای هدایت کابل AWA در زوایای تند به فضای بسیار بازتری نیاز خواهد داشت.
• فرآیند آماده‌سازی زره در مفصل‌بندی: برش دادن و مهار زره ATA نیازمند ظرافت بالایی است تا لبه‌های برنده نوار، روکش‌های پلی‌اتیلنی زیرین را نخراشند. در کابل AWA، کار با مفتول‌ها فیزیکی‌تر اما کم‌ریسک‌تر است؛ مفتول‌ها را می‌توان به راحتی شانه کرده، به عقب برگردانده و با بست‌های استیل مهار نمود تا انتقال بار ارت به صورت کامل انجام پذیرد.

سؤال متداول کابل ۲۰ کیلوولت AWA یا ATA؟

۱. چرا در کابل‌های تک‌رشته ۲۰ کیلوولت استفاده از زره فولادی (SWA یا STA) ممنوع است؟

در کابل تک‌رشته، جریان متناوب فاز یک میدان مغناطیسی پیوسته در اطراف خود ایجاد می‌کند. اگر زره از فلزات فرومغناطیس مانند آهن یا فولاد باشد، تلفات پسماند (Hysteresis) و جریان‌های گردابی شدیدی در بدنه زره القا می‌شود. این پدیده زره را مانند یک مقاومت حرارتی یا کوره القایی به شدت داغ کرده، عایق XLPE را تخریب می‌کند و ظرف چند ساعت منجر به سوختن کابل می‌شود. به همین دلیل در کابل‌های تک‌رشته تنها از فلزات غیرمغناطیسی با نفوذپذیری کم مانند آلومینیوم (AWA یا ATA) استفاده می‌گردد.

۲. آیا برای کابل‌کشی زمینی معمولی در پروژه صنعتی، خرید کابل ATA توجیه اقتصادی دارد؟

بله؛ اگر مسیر کابل‌کشی افقی باشد، تنش کششی شدیدی در زمان اجرا وجود نداشته باشد و خاک بستر نرم (ماسه سرندشده) باشد، انتخاب کابل ATA به دلیل مصرف فلز کمتر و تولید آسان‌تر، حدود ۱۰ الی ۲۰ درصد هزینه اولیه خرید کابل را نسبت به AWA کاهش می‌دهد و کامپکت‌تر بودن آن نیز هزینه‌های ترانشه‌کنی را کم می‌کند.

۳. آیا می‌توان زره AWA یا ATA را به عنوان شیلد اصلی کابل در نظر گرفت و لایه شیلد سیمی مسی را حذف کرد؟

خیر؛ طبق استاندارد IEC 60502-2 و دستورالعمل‌های توانیر، زره آلومینیومی یک لایه محافظت مکانیکی است. اگرچه در حالت‌های خطای زمین بخشی از جریان را هدایت می‌کند، اما شیلد مسی وظیفه یکنواخت‌سازی میدان شعاعی الکتریکی روی لایه نیمه‌هادی عایق و هدایت تعریف‌شده جریان‌های خازنی و نشتی را به عهده دارد. زره هرگز جایگزین کامل شیلد مسی در کابل‌های فشار متوسط استاندارد نیست.

۴. برای کابل ۲۰ کیلوولت تک‌رشته در زمان اتصال زره، گلند (Cable Gland) مناسب چه مشخصاتی دارد؟

گلندهای مورد استفاده برای کابل‌های تک‌رشته زره‌دار ۲۰ کیلوولت باید دارای بدنه غیرمغناطیسی (برنجی با روکش نیکل با عدم خاصیت جذب آهنربایی یا آلومینیومی) باشند تا دچار حرارت القایی نشوند. برای کابل AWA از گلندهای مخصوص نوع CW یا E1WF مجهز به رینگ مخروطی گیرنده مفتول استفاده می‌شود. برای کابل ATA باید از گلندهایی با کلمپ مخصوص نوار استفاده کرد تا نوار آلومینیومی له یا بریده نشود.

۵. حداقل شعاع خمش مجاز کابل AWA در مقایسه با کابل ATA چقدر است؟

به صورت کلی بر مبنای استانداردهای بین‌المللی:

• برای کابل تک‌رشته ۲۰ کیلوولت با زره AWA، حداقل شعاع خمش مجاز برابر با ۱۵ برابر قطر خارجی کابل ($15\times D$) است.
• برای کابل تک‌رشته ۲۰ کیلوولت با زره ATA، حداقل شعاع خمش مجاز برابر با ۱۰ الی ۱۲ برابر قطر خارجی کابل ($10-12\times D$) است.

این تفاوت در تابلوهای برق با فضای محدود بسیار تعیین‌کننده است.

۶. آیا امکان اتصال کابلشو یا کلمپ مسی مستقیم به زره آلومینیومی وجود دارد؟

خیر؛ اتصال مستقیم مس و آلومینیوم در حضور کوچک‌ترین رطوبت جوی سبب پدیده خوردگی گالوانیک (بای‌متالیک) شده و آلومینیوم به سرعت خورده می‌شود. برای اتصال زمین زره AWA و ATA به شینه ارت مسی، باید الزماً از کابلشوهای دو فلزه (Bi-metal)، کلمپ‌های قلع‌اندود تاییدشده، یا پدهای واسط آلومینیوم-مس استفاده کرد.

۷. در آرایش ترفویل (مثلثی) کابل‌های تک‌رشته، چه نوع بستی باید برای مهار ضربات اتصال کوتاه استفاده شود؟

بست‌های کابل (Cable Cleats) در آرایش سه‌تایی ترفویل باید حتماً از متریال‌های غیرمغناطیسی مانند آلومینیوم ریخته‌گری، فولاد زنگ‌نزن استنلس استیل ۳۱۶ با لاینر لاستیکی ضدسایش، یا پلی‌آمید تقویت‌شده باشند. فاصله این بست‌ها بر مبنای جریان اتصال کوتاه نامی شبکه محاسبه می‌شود تا در زمان خطای گذرای فاز به زمین، نیروهای الکترودینامیک شدید سبب دفرمه شدن کابل نگردد.

 نتیجه‌گیری کابل ۲۰ کیلوولت AWA یا ATA؟

انتخاب میان کابل ۲۰ کیلوولت AWA یا ATA یک بده‌بستان مهندسی میان «استحکام کششی و پایداری در شرایط بحرانی (AWA)» در برابر «انعطاف‌پذیری، محافظت نفوذناپذیر صفحه‌ای و صرفه اقتصادی (ATA)» است:

• اگر پروژه شما شامل رایزرهای عمودی، عبور از پل‌های کابل، ترانشه‌های صخره‌ای و سنگلاخی، یا نیازمند کشش‌های طولی سنگین توسط وینچ است و مقاومت بالا در برابر جریان‌های خطای اتصال کوتاه زمین مدنظر است، کابل ۲۰ کیلوولت AWA مطمئن‌ترین و استانداردترین گزینه خواهد بود.
• اگر کابل‌کشی شما در مسیرهای افقی نرم، کانال‌ها و سینی‌های پیچ‌درپیچ با زوایای تند، ورودی سلول‌های فشرده تابلوهای فشار متوسط، و بسترهای مستعد حضور جوندگان انجام می‌شود و بهینه‌سازی بودجه و کاهش قطر کابل اولویت دارد، کابل ۲۰ کیلوولت ATA بهترین کارایی فنی و اقتصادی را ارائه می‌دهد.

شرکت مهندسی و بازرگانی پارس تکین (https://www.parstakin.com/) به عنوان مرجع تخصصی تأمین ملزومات و تجهیزات برق صنعتی، نیروگاهی و خطوط فشار متوسط در ایران، طیف کاملی از کابل‌های ۲۰ کیلوولت تک‌رشته مسی و آلومینیومی با هر دو نوع زره AWA و ATA را از برندهای برتر و دارای تاییدیه معتبر توانیر عرضه می‌نماید. برای دریافت مشاوره‌های فنی سایزینگ، محاسبات جریان خطا، استعلام قیمت رقابتی، تأمین سرکابل و مفصل‌های سازگار و دریافت برگه اطلاعات فنی (Datasheet)، با کارشناسان متخصص پارس تکین در تماس باشید تا سیستم توزیع برق پروژه‌تان بر پایه‌ای استوار، ایمن و استاندارد بنا شود.