کابل روغنی که به عنوان کابل‌های روغن ترانسفورماتور نیز شناخته می‌شود، نوعی کابل الکتریکی هستند که از روغن به عنوان خنک کننده و عایق استفاده می‌کنند. روغن مورد استفاده در این کابل‌ها معمولاً روغن معدنی است که دارای استحکام دی الکتریک بالا و ویژگی‌های انتقال حرارت خوب است.
استفاده از کابل‌های روغنی در بسیاری از صنایع و بخصوص در صنعت نفت و گاز، به دلیل قابلیت انتقال انرژی زیاد و مقاومت بالای آن‌ها در برابر شرایط سخت محیطی، بسیار رایج است. این نوع کابل‌ها به دلیل داشتن روغن درون خود، از خطرات حریق و انفجار در صنایع پرخطر جلوگیری می‌کنند. در این مقاله به بررسی انواع کابل‌های روغنی و ویژگی‌های هرکدام پرداخته خواهد شد.
کابل روغنی چیست؟
کابل پرشده با روغن به عنوان کابلی تعریف می‌شود که در آن روغن با ویسکوزیته کم، تحت فشار، یا در داخل غلاف کابل یا یک لوله حاوی آن قرار می‌گیرد. روغن موجود در کابل، حفره‌های کاغذ آغشته به روغن را تحت هر شرایطی با بارهای مختلف پر می‌کند. در گذشته، برای پر کردن کابل از روغن‌های معدنی استفاده می‌شد، اما اخیراً آلکیلات‌ها (دسیل بنزن خطی و بنزن نونیل شاخه‌دار) به دلیل ویسکوزیته کم و توانایی آن‌ها در جذب بخارات آب آزاد شده، رایج شده‌اند. کابل‌های پر از روغن برای انتقال انرژی طولانی مدت یا در مکان‌هایی که کابل هوایی برای استفاده غیرممکن است مانند دریا، نیروگاه‌های برق آبی زیرزمینی یا در پست‌های برق دارای موانع آبی استفاده می‌شوند.
کابل روغنی چه مزیت‌هایی دارد؟
فشار در کابل با اتصال کانال روغن کابل به مخزن روغن حفظ می‌شود. برای حفظ فشار، کانال روغن دورتر از مخزن روغن قرار می‌گیرد. فشار روغن باعث کاهش ایجاد فضای خالی در عایق می‌شود. کابل‌های روغنی در مقایسه با کابل‌های جامد، دارای مزیت‌های زیر هستند:
- کابل‌های پرشده از روغن دارای تنش دی‌الکتریک عملیاتی بیشتری هستند.
- دمای کاری بیشتر و ظرفیت حمل جریان بالاتری دارند.
- کابل پر روغن در مقایسه با کابل جامد، اشباع بهتری دارد.
- در کابل پرشده با روغن، آغشته سازی حتی پس از روکش امکان‌پذیر است.
- در این نوع کابل‌ها هیچ‌گونه فضای خالی وجود ندارد.
- اندازه کابل‌های پرشده با روغن در مقایسه با کابل‌های جامد کوچکتر است زیرا ضخامت دی‌الکتریک آن‌ها کمتر است.
- در کابل پر از روغن، خرابی را می‌توان به‌راحتی از نشت روغن تشخیص داد.
انواع کابل روغنی
انواع کابل‌های روغنی بر اساس قطر، ولتاژ، نوع عایق، جنس روکش، ساختار، استاندارد و مصارف مختلف طبقه‌بندی شده‌اند.
- نوع اول کابل‌های روغنی، طبق قطر، به دو دسته کوچک و بزرگ تقسیم می‌شوند. کابل‌های روغنی کوچک، به منظور انتقال اطلاعات بین تجهیزات الکترونیکی کاربرد دارند. این کابل‌ها در برابر خوردگی و زنگ خوردن مقاوم هستند و می‌توانند در دمای بالا و پایین محیط کار کاربرد داشته باشند.
- نوع دوم کابل‌های روغنی، طبق ولتاژ، به دو دسته کم و بالا تقسیم می‌شوند. کابل‌های روغنی با ولتاژ کم، در هیدرولیک و دیگر سیستم‌های مکانیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند، درحالی‌که کابل‌های روغنی با ولتاژ بالا، عموماً برای انتقال برق از یک تجهیز به تجهیز دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- نوع سوم، طبق عایق، به دو دسته کابل‌های تک عایق و دو عایق تقسیم می‌شوند. کابل‌های تک عایق، با یک لایه عایق، برق را انتقال می‌دهند. کابل‌های دو عایق، به صورتی طراحی شده‌اند که بتوانند در محیط‌های پرخطر به کار روند.
- نوع چهارم، طبق جنس روکش، به چهار دسته کابل‌های پلی‌اتیلن، پی وی‌سی، تفلون و شیل در زمره مواد شیمیایی تقسیم می‌شوند. هرکدام از این کابل‌ها دارای ویژگی‌های خاصی می‌باشند.
- نوع پنجم، طبق ساختار، به دو دسته کابل‌های صلب و صاف تقسیم می‌شوند. کابل‌های صلب، از بخش‌های مجزایی با یکدیگر ترکیب شده‌اند، درحالی‌که کابل‌های صاف، بدون تفاوت عرضی، ترکیب شده‌اند.
- نوع ششم، طبق استاندارد، به دو دسته استاندارد اروپا و آمریکا تقسیم می‌شوند. هرکدام از این استانداردها نیازمندی‌های خاص خود را دارا می‌باشند.
به طورکلی کابل‌های روغنی موجود در بازار عمدتاً به سه نوع طبقه‌بندی می‌شوند که شامل موارد زیر است:
- کابل روغن از نوع دایره‌ای خودنگهدار
- کابل روغنی Flat
- کابل روغنی لوله‌ای
کابل روغنی خودنگهدار (Self-Contained Oil-filled Cable)
این کابل‌ها دارای مجرای پر از روغن هستند. روغن تحت فشار نگه داشته می‌شود و قدرت آن‌ها ۱۸۰ کیلوولت بر سانتی‌متر است. در این نوع کابل تمام فضای خالی بین هسته برای جریان روغن موجود است. روغن موجود در کابل‌ها فضاهای آزاد عایق‌ها را پر کرده و ازاین‌رو استحکام عایق‌ها را افزایش می‌دهد.
سطح مقطع هادی مورد استفاده برای این نوع کابل‌ها نزدیک به ۱۵۰-۱۸۰ میلی‌متر مربع است و از قلع تشکیل شده است. قطر مجراهای روغن مورد استفاده در چنین کابلی تقریباً ۱۲ میلی‌متر است. این نوع کابل بیشتر برای ولتاژ ۱۱۰-۲۲۰ کیلوولت استفاده می‌شود. کابل روغنی مستقل خود دارای مزایای زیر در مقایسه با سایر کابل‌های روغنی است:
- اندازه هادی در این کابل کوچک است زیرا حاوی مجاری روغن است.
- نصب چنین کابلی آسان است.
- هزینه آن‌ها در مقایسه با سایر کابل‌های روغنی کمتر است.
- در کابل‌های پرشده با روغن بدون نیاز به پمپ، فقط باید از مخازن روغن استفاده شود.
این‌گونه از کابل‌های پرشده با روغن برای مزیت‌های ذکر شده در بالا بسیار محبوب هستند و مورد استفاده قرار می‌گیرند.
کابل روغنی تخت (Flat Oil Filled Cable)
در این نوع کابل‌ها سه هسته عایق به صورت افقی در کنار هم قرار می‌گیرند. هیچ ماده فیلتری وجود ندارد و فضا تحت فشار با روغن پر می‌شود. دلیل استحکام قسمت‌های صاف غلاف سربی نوارهای فلزی سخت و سیم‌های تابیده شده است. نوارهای نگهدارنده به شکل فلوت ساخته شده‌اند تا کابل انعطاف‌پذیرتر شود.
هنگامی‌که کابل بارگذاری می‌شود، دمای آن‌ها افزایش می‌یابد و روغن منبسط می‌شود که به دلیل آن سمت صاف غلاف کمی تغییر شکل می‌دهد. با کاهش، انقباضات و انحرافات روغن بار به دلیل وجود نوارهای ارتجاعی کاهش می‌یابد؛ بنابراین ایجاد حفره در دی‌الکتریک در طول خنک شدن به حداقل می‌رسد.
در این نوع کابل روغنی مخزن ذخیره روغن در امتداد مسیر کابل در فواصل مناسب قرار می‌گیرد تا امکان انبساط و انقباض حرارتی فراهم شود. هنگام بارگیری، گرمای کابل تولید می‌شود و روغن توسط کابل در مخازن ذخیره روغن هدایت می‌شود و بالعکس؛ بنابراین، از ایجاد خلاء جلوگیری می‌شود.
کابل روغنی لوله‌ای
یک کابل پرروغن نوع لوله‌ای شامل سه هسته صفحه عایق کاغذ جداگانه است که در یک لوله فولادی نصب شده است. لوله با روغن عایق پر می‌شود که در فشار ۱.۳۸×۱۰۶ تا ۱.۷۲۵×۱۰۶ نیوتن بر مترمربع نگهداری می‌شود. روغن پرفشار از ایجاد فضای خالی جلوگیری می‌کند. همچنین گرما را از کابل خارج می‌کند. در این نوع کابل‌ها به کانال روغن هادی نیازی نیست.
انواع کابل روغنی بر اساس نوع فشار
کابل‌های روغنی به دو نوع کم فشار و پر فشار تقسیم می‌شوند که در ادامه به معرفی و بررسی هر دو می‌پردازیم:
1- کابل روغن کم فشار
در این نوع کابل، عایق کاغذی کابل با روغن رقیق پوشانده می‌شود و با گرم شدن کابل، روغن اضافی از طریق کانال‌های طولی کابل وارد مخزن انبساط می‌شود (این مخزن در انتهای کابل قرار می‌گیرد) و دارای یک بالشتک بادی است. روغن در ظرف جمع می‌شود، فشار روغن داخل ظرف افزایش می‌یابد و پس از خنک شدن کابل، به دلیل روغن زیاد ظرف، فشار کابل کاهش می‌یابد. روغن به جای فشار در کابل، به داخل کابل جریان می یابد (روغن بین ظرف و کابل به عقب و جلو می‌رود)، کابل را گرم و خنک نگه می‌دارد و از سوراخ شدن کابل جلوگیری می‌کند. ویژگی و مزیت مهم این نوع کابل مقاوم و پایدار بودن آن در برابر تغییرات دما است.
2- کابل روغنی فشار قوی
در این نوع کابل هر رشته با کاغذ آغشته به روغن غلیظ مانند کابل کم روغن پوشانده می‌شود تا از خروج روغن و ورود رطوبت به داخل کابل جلوگیری شود، هر یک از سیم‌پیچ‌ها با نوار و نوار مسی پیچیده می‌شود. البته برای اینکه سیم در هنگام عبور از لوله فولادی آسیبی نبیند با یک نوار غیر مغناطیسی با فاصله زیاد دور آن را احاطه کرده و درنهایت هوای داخل لوله فولادی تخلیه و با روغن پر می‌شود.
این نوع کابل در اثر عبور جریان از آن گرم می‌شود که باعث انبساط روغن داخل لوله و افزایش فشار روغن می‌شود. با افزایش فشار، شیر فشارسنج باز می‌شود و روغن به منبع انبساط جریان می‌یابد و زمانی که کابل سرد می‌شود، روغن به عنوان پمپ مخصوص به داخل کابل پمپ می‌شود.
نظرات کاربران