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 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.
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.
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.
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 |
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، 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:
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.
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، 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.
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.
توجه: برای اطلاعات بیشتر درباره انواع آرمور یا زره مقاله ‘کابل زره دار چیست؟‘ را مطالعه بفرمایید.
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.
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 |
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.
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.
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.
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.
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.
استاندارد AWM، مخفف "Appliance Wiring Material" به معنای "مواد سیم‌کشی لوازم الکتریکی" است و یک…
کابل‌ها به عنوان یکی از اجزای حیاتی در زندگی روزمره و صنایع مختلف، نقش اساسی…
انتخاب سیم و کابل مناسب برای هر پروژه از اهمیت بالایی برخوردار است. سیم و…