کابلهای برق، شریانهای حیاتی و بیبدیل در زیرساختهای هر جامعه مدرن به شمار میروند. این تجهیزات اساسی، وظیفه انتقال و توزیع انرژی الکتریکی را از نیروگاههای تولید برق تا مصرفکنندههای نهایی در منازل، کارخانهها و صنایع بر عهده دارند. کابلهای برق به سه دسته اصلی فشار ضعیف (LV)، فشار متوسط (MV) و فشار قوی (HV) تقسیم میشود. هر یک از این دستهها برای کاربردهای خاصی بهینه شدهاند و درک تفاوتهای آنها برای مهندسان، طراحان و مصرفکنندگان در صنعت برق ضروری است. انتخاب نادرست کابل میتواند منجر به اتلاف انرژی، کاهش عمر مفید تجهیزات، خطرات ایمنی و اختلال در عملکرد شبکه شود.
هدف این مقاله، ارائه یک بررسی جامع و مقایسهای از تفاوتهای اساسی و ساختاری کابلهای فشار ضعیف، فشار متوسط و فشار قوی است. با تمرکز بر اجزای کلیدی و کاربردهای هر نوع کابل، این گزارش به خوانندگان کمک میکند تا درک عمیقتری از ویژگیهای منحصر به فرد هر دسته پیدا کرده و اهمیت انتخاب کابل مناسب برای هر پروژه را درک کنند.
دستهبندی ولتاژی کابلهای برق
دستهبندی کابلهای برق بر اساس محدوده ولتاژ، اولین و مهمترین گام در شناخت تفاوتهای آنهاست. این دستهبندی نه تنها کاربرد کابل را مشخص میکند، بلکه به طور مستقیم بر طراحی و مواد به کار رفته در ساختار آن تأثیر میگذارد.

کابل فشار ضعیف (Low Voltage – LV)
به کابل برقی که ولتاژ آنها کمتر از 1 کیلوولت (کمتر از 1000 ولت) است، کابل فشار ضعیف گفته میشود. این گروه نماینده حداقل میزان ولتاژ در شبکههای توزیع است و در واقع همان ولتاژ تحویلی به ساختمانها، منازل، کارگاهها و کارخانههای کوچک میباشد. در ایران، سطح ولتاژ فشار ضعیف معمولاً 230/400 ولت است . کابلهای فشار ضعیف برای توزیع نهایی برق به مصرفکنندههای پایانی طراحی شدهاند و نمیتوان از آنها برای انتقال توانهای بزرگ در فواصل طولانی استفاده کرد.
کابل فشار متوسط (Medium Voltage – MV)
کابلهای فشار متوسط برای انتقال جریان برق با ولتاژ بین 1 کیلوولت تا 33 کیلوولت طراحی شدهاند. این کابلها نقش مهمی در انتقال کارآمد و ایمن توان الکتریکی در فواصل متوسط ایفا میکنند. در ایران، مقادیر رایج ولتاژ فشار متوسط شامل 3KV، 6.6KV، 11KV، 20KV و 33KV میباشد. . این ولتاژها معمولاً برای تغذیه پستهای فوق توزیع و توزیع در شهرها و مناطق صنعتی به کار میروند.

کابل فشار قوی (High Voltage – HV)
به خطوط برقی که رنج ولتاژ آنها از 33 کیلوولت تا 230 کیلوولت است، خطوط فشار قوی گفته میشود. این کابلها برای انتقال توانهای بسیار بالا در فواصل طولانی، از نیروگاههای تولید برق به مراکز توزیع اصلی و پستهای انتقال در سراسر کشور، استفاده میشوند. نیاز به انتقال مقادیر عظیم انرژی در فواصل زیاد، طراحی پیچیده و مواد بسیار مقاوم را برای این کابلها ضروری میسازد.
لازم به ذکر است که در ایران، اصطلاح “فوق توزیع” نیز برای ولتاژهای بالاتر از 230 کیلوولت به کار میرود. این گروه ولتاژی برای انتقال توان در فواصل متوسط و تغذیه پستهای فوق توزیع استفاده میشود اگرچه این اصطلاح در استانداردهای بینالمللی مانند ANSI و IEC تعریف نشده است، اما در عمل، این ولتاژها در دسته کلی کابلهای فشار قوی قرار میگیرند و نیاز به ملاحظات طراحی و ایمنی مشابهی دارند.
جدول زیر خلاصهای از محدودههای ولتاژ برای هر سه نوع کابل را ارائه میدهد:
ویژگی | کابل فشار قوی (HV) | کابل فشار متوسط (MV) | کابل فشار ضعیف (LV) |
---|---|---|---|
محدوده ولتاژ | 33 کیلوولت تا 230 کیلوولت | 1 کیلوولت تا 33 کیلوولت | کمتر از 1 کیلوولت |
تفاوتهای ساختاری و اجزای اصلی کابلها
کابلهای برق از چندین لایه و جزء تشکیل شدهاند که هر یک وظیفه خاصی را در عملکرد صحیح و ایمن کابل بر عهده دارند. با افزایش سطح ولتاژ، پیچیدگی ساختار کابل و نوع مواد به کار رفته در آن به طور چشمگیری افزایش مییابد. این افزایش پیچیدگی، پاسخی مستقیم به چالشهای مهندسی ناشی از مدیریت میدانهای الکتریکی قویتر و نیاز به عایقبندی و حفاظت مکانیکی بیشتر است.
هادی (Conductor)
هادی، هسته مرکزی کابل است که وظیفه اصلی انتقال جریان الکتریکی را بر عهده دارد و مهمترین بخش کابل محسوب میشود. جنس هادی کابلها معمولاً از مس یا آلومینیوم است. مس به دلیل هدایت الکتریکی بهتر و حجم کمتر نسبت به آلومینیوم، بیشتر مورد استفاده قرار میگیرد. با این حال، در کابلهای فشار قوی، به دلیل ملاحظات وزن و هزینه، هادی آلومینیومی نیز بسیار رایج است.

هادیها از نظر نوع و شکل نیز متفاوت هستند:
- نوع هادی: هادیها میتوانند به صورت مفتولی (تک رشته، کلاس 1)، نیمه افشان (چند مفتول تابیده شده منظم، کلاس 2) یا افشان (چند تار نازک تابیده شده، کلاس 5) تولید شوند. هادیهای مفتولی انعطافپذیری کمتری دارند، در حالی که هادیهای افشان به دلیل ساختار چند تاری، انعطافپذیری بالایی ارائه میدهند. هادیهای نیمه افشان از به هم تاباندن منظم چند تار مفتول مسی یا آلومینیومی ساخته میشوند و انعطافپذیری آنها بین هادیهای مفتولی و افشان قرار دارد.
- شکل مقطع: هادیها از نظر شکل مقطع نیز به صورت گرد یا سکتور (قطاعی) تولید میشوند. در کابلهای فشار متوسط، برای بهینهسازی فضای داخلی کابل، اغلب از هادیهای فشرده گرد (Compacted Round) استفاده میشود.
عایق (Insulation)
عایق، لایهای حیاتی در کابل است که هادیهای الکتریکی را از یکدیگر و از محیط اطراف جدا میکند و از نشت جریان و اتصال کوتاه جلوگیری مینماید. ضخامت عایق و نوع ماده آن با افزایش ولتاژ به طور چشمگیری تغییر میکند. کابلهای فشار قوی به دلیل نیاز به مقاومت در برابر ولتاژهای بسیار بالا، دارای عایق بسیار ضخیمتری نسبت به کابلهای فشار ضعیف هستند.
- جنس عایق در کابلهای فشار ضعیف: متداولترین نوع عایق در کابلهای فشار ضعیف، پلی وینیل کلراید (PVC) است که با نام پروتودور نیز شناخته میشود. PVC به دلیل قیمت مناسب، سهولت ساخت و مقاومت بالا در برابر عوامل محیطی، به طور گسترده برای لوازم خانگی، سیمکشی منازل و محیطهای صنعتی کوچک استفاده میشود. با این حال، کابلهای فشار ضعیف با عایق XLPE (پلی اتیلن کراس لینک شده) نیز تولید میشوند که عملکرد حرارتی و الکتریکی بهتری را ارائه میدهند. برای مطالعه بیشتر در مورد تفاوتهای انواع رایج عایق کابلهای فشار ضعیف به مقاله ‘تفاوت عایق PVC و XLPE در سیم و کابل‘ مراجعه بفرمایید.
- جنس عایق در کابلهای فشار متوسط و قوی: در این ردههای ولتاژی، عمدتاً از XLPE (پلی اتیلن کراس لینک شده) استفاده میشود. XLPE خواص الکتریکی عالی، مقاومت بالا در برابر رطوبت، گرما (تا 90 درجه سانتیگراد در حالت عادی و 250 درجه سانتیگراد در اتصال کوتاه) و اشعه ماوراء بنفش را فراهم میکند. انتخاب XLPE برای کابلهای فشار متوسط و قوی ضروری است، زیرا PVC به دلیل خواص دیالکتریک پایینتر و تحمل دمای محدودتر، برای این سطوح ولتاژ مناسب نیست. مواد دیگری مانند EPR (لاستیک اتیلن پروپیلن) و لاستیک نیز در کاربردهای خاص با دمای بالا به عنوان عایق به کار میروند. این انتخاب مواد نشاندهنده یک توازن مهندسی بین الزامات فنی (تحمل ولتاژ بالا، دما و شرایط محیطی) و ملاحظات اقتصادی است؛ هرچه ولتاژ بالاتر باشد، نیاز به مواد عایقی با عملکرد برتر، حتی با هزینه بیشتر، اجتنابناپذیر است.
اسکرین هادی و عایق (Conductor & Insulation Screen)
این لایههای نیمههادی (Semiconducting) از اجزای حیاتی در کابلهای فشار متوسط و قوی هستند. وظیفه اصلی آنها یکنواخت کردن میدان الکتریکی اطراف هادی و عایق است. در ولتاژهای بالا، میدان الکتریکی میتواند در نقاط خاصی (مانند سطح هادی یا عایق) متمرکز شود و منجر به پدیده تخلیه جزئی (Partial Discharge) یا کرونا (Corona Effect) شود. این پدیدهها میتوانند به مرور زمان به عایق کابل آسیب رسانده و عمر مفید آن را به شدت کاهش دهند. لایههای اسکرین با توزیع یکنواخت میدان الکتریکی، از بروز این پدیدهها جلوگیری کرده و پایداری و طول عمر عایق را تضمین میکنند. در کابلهای فشار ضعیف، به دلیل ولتاژ پایین و میدان الکتریکی نسبتاً ضعیف، معمولاً نیازی به این لایهها نیست و ساختار کابل سادهتر است. این تفاوت در طراحی، نشان میدهد که کابلهای فشار متوسط و قوی صرفاً نسخههای ضخیمتر کابلهای فشار ضعیف نیستند، بلکه اصول طراحی بنیادین متفاوتی برای مدیریت میدانهای الکتریکی شدید در آنها به کار رفته است.

شیلد فلزی (Metallic Shield)
شیلد، یک لایه رسانای اضافی (معمولاً از سیمهای مسی یا آلومینیومی بافته شده یا فویل) است که اطراف هادی اصلی یا مجموعهای از هادیها را احاطه میکند. هدف اصلی شیلد، محافظت از هادیهای داخلی در برابر اختلالات الکترومغناطیسی و نویزهای خارجی است. وظایف آن شامل خنثی کردن میدان الکتریکی خارج از کابل، هدایت جریان خطای ارت تا خاموش شدن سیستم، کاهش تأثیرات میدانهای مزاحم و نویزهای خارجی و جلوگیری از انتقال ولتاژ به محیط اطراف در شرایط مرطوب یا آلوده است.
- حضور در کابلهای فشار قوی و متوسط: استفاده از شیلد در بسیاری از کابلهای فشار متوسط و فشار قوی الزامی است. این لایه در جلوگیری از اتلاف انرژی و نوسانات ولتاژ نیز نقش حیاتی دارد. کابلهای فشار قوی شیلددار، در صورت برخورد با زمین، مانع وقوع پدیده کرونا و ایجاد شوک الکتریکی میشوند.
- حضور در کابلهای فشار ضعیف: در کابلهای فشار ضعیف عمومی، معمولاً شیلد وجود ندارد. با این حال، در کابلهای کنترل و ابزار دقیق حساس (مانند سیستمهای اعلام حریق، سنسورها، دستگاههای آزمایشگاهی و مخابراتی) که انتقال سیگنالهای دقیق اهمیت دارد، برای جلوگیری از نویز و حفظ کیفیت سیگنال از شیلد استفاده میشود.

آرمور یا زره (Armor)
آرمور، یک لایه محافظ مکانیکی است که از لایههای داخلی کابل در برابر ضربات فیزیکی، فشار، سایش و آسیبهای ناشی از دفن مستقیم در زمین یا حیوانات موذی محافظت میکند. این لایه به ویژه در محیطهای صنعتی، زیرزمینی و مکانهایی که کابل در معرض آسیبهای فیزیکی قرار دارد، اهمیت پیدا میکند.
- جنس و انواع: آرمور میتواند از جنس فولاد گالوانیزه (به شکل سیمی یا نواری) یا آلومینیوم باشد. در کابلهای تک رشتهای که جریان متناوب (AC) را حمل میکنند، به دلیل میدان مغناطیسی متناوب، استفاده از زره فولادی میتواند منجر به ایجاد جریانهای گردابی و گرمایش شود. بنابراین، برای جلوگیری از این پدیده، کابلهای تک رشته معمولاً از زره آلومینیومی (غیرمغناطیسی) استفاده میکنند، در حالی که کابلهای چند رشتهای که میدانهای مغناطیسی در آنها تا حد زیادی یکدیگر را خنثی میکنند، از زره فولادی گالوانیزه (که استحکام مکانیکی بالاتری دارد) بهره میبرند. این انتخاب هوشمندانه مواد، نشاندهنده درک عمیق مهندسی از تعاملات الکترومغناطیسی و مکانیکی در طراحی کابل است.
- کاربرد: کابلهای آرموردار در هر سه سطح ولتاژ فشار ضعیف، متوسط و قوی تولید میشوند. کابلهای زرهدار سربدار نیز برای محیطهای حاوی مواد شیمیایی و نفتی کاربرد دارند تا از نفوذ آلایندهها به داخل کابل جلوگیری کنند.
توجه: برای اطلاعات بیشتر درباره انواع آرمور یا زره مقاله ‘کابل زره دار چیست؟‘ را مطالعه بفرمایید.
غلاف بیرونی (Outer Sheath)
غلاف بیرونی، خارجیترین لایه محافظ کابل است که آن را در برابر عوامل محیطی نظیر رطوبت، مواد خورنده، اشعه UV و آسیبهای مکانیکی جزئی محافظت میکند.
- کابلهای فشار ضعیف: عمدتاً از PVC استفاده میشود که مقرون به صرفه، بادوام و به طور گسترده در دسترس است. با این حال، در شرایطی که خواص خاصی مانند مقاومت در برابر حرارت، رطوبت، اشعه UV، یا ویژگیهای هالوژن فری مورد نیاز باشد، از مواد دیگری مانند پلی اتیلن (PE) و LSZH (Low Smoke Zero Halogen) نیز استفاده میشود.
- کابلهای فشار متوسط و قوی: علاوه بر PVC، از پلی اتیلن (PE) و مواد تخصصیتر مانند LSZH (Low Smoke Zero Halogen) برای کاهش دود و گازهای سمی در هنگام آتشسوزی، PTFE (پلی تترافلوئورواتیلن) برای دماهای بسیار بالا و مقاومت شیمیایی و سیلیکون برای مقاومت در برابر حرارت استفاده میشود. انتخاب این مواد پیشرفتهتر، نیازهای عملکردی و ایمنی بالاتر در محیطهای پرخطر یا با شرایط دمایی شدید را برآورده میسازد.
جدول زیر به مقایسه جامع ساختار و اجزای کابلهای فشار ضعیف، متوسط و قوی میپردازد:
ویژگی ساختاری | کابل فشار قوی (HV) | کابل فشار متوسط (MV) | کابل فشار ضعیف (LV) |
---|---|---|---|
هادی | مس یا آلومینیوم (معمولاً فشرده گرد) | مس آتيل شده یا آلومینیوم (فشرده گرد، تابیده منظم) | مس یا آلومینیوم (مفتولی/افشان، گرد/سکتور) |
عایق | XLPE (با ضخامت بالا)، EPR، کاغذ آغشته به روغن (قدیمیتر) | XLPE (پلی اتیلن کراس لینک شده)، EPR، PVC (کمتر رایج) | PVC (رایج)، XLPE (برای کاربردهای خاص) |
اسکرین هادی | دارد (نیمههادی اکسترود شده) | دارد (نیمههادی اکسترود شده) | معمولاً ندارد |
اسکرین عایق | دارد (نیمههادی اکسترود شده + نوار نیمههادی) | دارد (نیمههادی اکسترود شده + نوار نیمههادی) | معمولاً ندارد |
شیلد فلزی | دارد (سیم مسی، نوار مسی یا ترکیبی) | دارد (سیم مسی، نوار مسی یا ترکیبی) | معمولاً ندارد (در کابلهای کنترل و ابزار دقیق حساس دارد) |
فیلر (پرکننده) | ممکن است داشته باشد | در کابلهای سه رشتهای معمولاً دارد (PVC یا PE) | در کابلهای چند رشتهای برای گرد کردن مقطع دارد |
لایه زیرین (Bedding) | در صورت وجود زره دارد | در صورت وجود زره دارد (ترموپلاستیک/ترموستینگ) | در صورت وجود زره دارد (ترموپلاستیک/ترموستینگ) |
آرمور (زره) | ممکن است داشته باشد (سیم/نوار فولادی گالوانیزه، آلومینیوم) | ممکن است داشته باشد (سیم/نوار فولادی گالوانیزه، آلومینیوم) | ممکن است داشته باشد (سیم/نوار فولادی گالوانیزه، آلومینیوم) |
غلاف بیرونی | PVC، PE، LSZH، PTFE، سیلیکون (با مقاومت بالا در برابر عوامل محیطی) | PVC، PE، LSZH، HDPE، PTFE، سیلیکون | PVC (رایج)، PE، LSZH |
ضخامت کلی کابل | زیاد (سنگینتر) | متوسط | کم |
کاربردها و مصارف اصلی هر نوع کابل
تفاوتهای ساختاری و ولتاژی کابلها به طور مستقیم بر کاربردها و مصارف آنها تأثیر میگذارد. هر نوع کابل برای نقش خاصی در شبکه برق طراحی شده است که متناسب با توان و ولتاژ مورد نیاز آن بخش از شبکه است.
کاربردهای کابلهای فشار ضعیف (LV)
این کابلها ستون فقرات توزیع نهایی برق به مصرفکنندههای پایانی هستند. آنها برای توزیع نهایی برق به ساختمانها، منازل، کارگاهها و کارخانههای کوچک استفاده میشوند. ولتاژ تحویلی به مصرفکنندههای نهایی معمولاً در این محدوده قرار دارد و از شبکههای فشار ضعیف نمیتوان برای انتقال توانهای بزرگ در فواصل طولانی استفاده کرد. کاربردهای رایج شامل سیمکشی داخلی ساختمانها، روشنایی معابر، تغذیه تجهیزات کممصرف خانگی و صنعتی و مدارهای کنترل در تابلوهای برق است.
در زمینه کابلهای فشار ضعیف، شرکت صنعتی الکتریک خراسان افشارنژاد، بهترین برند در بین تولیدکنندگان شبکه فشار ضعیف در ایران شناخته میشود. این شرکت که از سال 1345 فعالیت خود را آغاز کرده و به عنوان یکی از اولین تولیدکنندگان سیم و کابل در ایران به بهرهبرداری رسیده است، با تکیه بر دانش متخصصان ایرانی و ماشینآلات مدرن و پیشرفته، انواع سیم و کابل فشار ضعیف شامل سیمها و کابلهای ساختمانی، افشان، کنترل و قدرت با عایق PVC و XLPE، سیمهای خودرو، کابلهای شیلددار مسلح و غیر مسلح، کانسنتریک ابزار دقیق، مخابراتی، آیفونی، مقاوم در برابر آتش و حرارت و هالوژن فری را تولید میکند. دریافت نشان استاندارد ملی ایران ISIRI (معادل IEC 227 اروپا) و گواهینامههای بینالمللی نظیر VDE و ISO 9002 در سال 2000 از شرکت SGS سوئیس، گواه کیفیت و اعتبار محصولات این برند در بازار داخلی و خارجی است. این شرکت به عنوان تولیدکننده برتر در استان خراسان شناخته شده و محصولات آن به دلیل کیفیت بالا، رقیبی سرسخت برای محصولات خارجی محسوب میشوند.

کاربردهای کابلهای فشار متوسط (MV)
کابلهای فشار متوسط نقش حیاتی در انتقال توان الکتریکی به طور کارآمد و ایمن در فواصل متوسط دارند. این کابلها به عنوان یک حلقه حیاتی در زنجیره تأمین برق عمل میکنند و توزیع کارآمد و بدون وقفه انرژی الکتریکی را امکانپذیر میسازند. کاربردهای آنها شامل توزیع انرژی الکتریکی تکفاز و سهفاز در پستهای خطوط توزیع، شبکههای عمومی و صنعتی و تأمین برق ساختمانهای تجاری یا مسکونی بزرگ، مدارهای توزیع و نیروگاهها است. نصب آنها میتواند به صورت دفن در زمین (نصب ثابت)، داخل کانال یا به صورت هوایی باشد. این کابلها اغلب در خیابانها و نزدیک کارخانهها به شکلهای زمینی، هوایی، دفنی یا کیوسکی قابل مشاهده هستند.
کاربردهای کابلهای فشار قوی (HV)
کابلهای فشار قوی برای انتقال برق با ولتاژ بالا و توانهای بسیار زیاد در فواصل طولانی استفاده میشوند. کاربرد اصلی آنها انتقال برق از نیروگاهها به مراکز توزیع اصلی (پستهای فوق توزیع و انتقال) در شهرها و مناطق صنعتی است. این کابلها میتوانند به صورت هوایی یا زمینی (دفن مستقیم) نصب شوند. طراحی و نصب این کابلها به دلیل ولتاژ بسیار بالا و توان انتقالی عظیم، نیازمند تخصص و رعایت دقیق نکات ایمنی و حریم خطوط برق است.

انتخاب صحیح کابل، تضمین پایداری شبکه برق
تحلیل تفاوتهای کابلهای فشار ضعیف، فشار متوسط و فشار قوی به وضوح نشان میدهد که سطح ولتاژ، عامل اصلی و تعیینکننده در طراحی و ساختار کابل است. با افزایش ولتاژ، نیاز به مدیریت دقیقتر میدانهای الکتریکی، عایقبندی قویتر و حفاظت مکانیکی بیشتر، منجر به افزایش پیچیدگی ساختار کابل و استفاده از مواد پیشرفتهتر میشود.
کابل فشار ضعیف برای مصارف خانگی و تجاری کوچک، کابل فشار متوسط برای توزیع در فواصل متوسط و تغذیه صنایع و کابل فشار قوی برای انتقال توان عظیم در فواصل طولانی از نیروگاهها به مراکز اصلی توزیع به کار میروند. این ارتباط متقابل بین ولتاژ، ساختار و کاربرد، یک سیستم یکپارچه و کارآمد را در شبکه برق تشکیل میدهد.
در نهایت، درک این تفاوتهای اساسی برای مهندسان و متخصصان صنعت برق حیاتی است. انتخاب صحیح کابل متناسب با سطح ولتاژ، جریان، شرایط محیطی و الزامات مکانیکی پروژه، نه تنها ایمنی و پایداری شبکه برق را تضمین میکند، بلکه به بهینهسازی هزینهها و افزایش طول عمر سیستمهای الکتریکی نیز کمک شایانی مینماید. اطمینان از کیفیت و استاندارد بودن کابلها، به ویژه از تولیدکنندگانی با سابقه و معتبر مانند شرکت صنعتی الکتریک خراسان افشارنژاد در حوزه کابلهای فشار ضعیف، گامی اساسی در تضمین کارایی و ایمنی زیرساختهای الکتریکی کشور است.