يُعد اختيار الكابل خطوةً حاسمةً في تصميم وتركيب الأنظمة الكهربائية. قد يؤدي الاختيار الخاطئ إلى مخاطر تتعلق بالسلامة (مثل ارتفاع درجة الحرارة أو نشوب حريق)، أو انخفاض الجهد بشكل كبير، أو تلف المعدات، أو انخفاض كفاءة النظام. فيما يلي العوامل الأساسية التي يجب مراعاتها عند اختيار الكابل:
1. المعلمات الكهربائية الأساسية
(1) مساحة المقطع العرضي للموصل:
سعة حمل التيار: تُعد هذه المعلمة الأهم. يجب أن يكون الكابل قادرًا على تحمل أقصى تيار تشغيل مستمر للدائرة دون تجاوز درجة حرارة التشغيل المسموح بها. يُرجى مراجعة جداول سعة التيار في المعايير ذات الصلة (مثل IEC 60287 وNEC وGB/T 16895.15).
انخفاض الجهد: يُسبب التيار المتدفق عبر الكابل انخفاضًا في الجهد. قد يؤدي الطول الزائد أو المقطع العرضي غير الكافي إلى انخفاض الجهد عند طرف الحمل، مما يؤثر على تشغيل المعدات (وخاصةً عند تشغيل المحرك). احسب انخفاض الجهد الكلي من مصدر الطاقة إلى الحمل، مع التأكد من أنه ضمن النطاق المسموح به (عادةً ≤3% للإضاءة، ≤5% للطاقة).
قدرة تحمل قصر الدائرة: يجب أن يتحمل الكابل أقصى تيار قصر دائرة ممكن في النظام دون أي ضرر حراري قبل تشغيل جهاز الحماية (فحص الاستقرار الحراري). كلما كانت مساحة المقطع العرضي أكبر، زادت قدرة التحمل.
(2) الجهد المقدر:
يجب ألا يقل الجهد المقنن للكابل (مثلاً، 0.6/1 كيلو فولت، 8.7/15 كيلو فولت) عن الجهد الاسمي للنظام (مثلاً، 380 فولت، 10 كيلو فولت) وأي جهد تشغيل أقصى ممكن. يُراعى تقلبات جهد النظام وظروف الجهد الزائد.
(3) مادة الموصل:
النحاس: موصلية عالية (~58 مللي ثانية/متر)، قدرة تحمل تيار عالية، قوة ميكانيكية ممتازة، مقاومة ممتازة للتآكل، وصلات سهلة التركيب، تكلفة أعلى. الأكثر استخدامًا.
الألومنيوم: موصلية منخفضة (حوالي 35 مللي ثانية/متر)، يتطلب مقطعًا عرضيًا أكبر لتحقيق نفس السعة، أخف وزنًا، أقل تكلفة، ولكنه أقل قوة ميكانيكية، وعرضة للأكسدة، ويتطلب أدوات خاصة ومركبًا مضادًا للأكسدة للوصلات. يُستخدم غالبًا في خطوط النقل الهوائية ذات المقطع العرضي الكبير أو في تطبيقات محددة.
2. بيئة وظروف التثبيت
(1)طريقة التثبيت:
في الهواء: صواني الكابلات، السلالم، القنوات، الأنابيب، الأسطح المثبتة على طول الجدران، وما إلى ذلك. تؤثر ظروف تبديد الحرارة المختلفة على سعة التيار (تخفيض التصنيف مطلوب للتركيبات الكثيفة).
تحت الأرض: دفن مباشر أو عبر قنوات. يُراعى في ذلك المقاومة الحرارية للتربة، وعمق الدفن، والقرب من مصادر الحرارة الأخرى (مثل أنابيب البخار). تؤثر رطوبة التربة وقابليتها للتآكل على اختيار الغلاف.
تحت الماء: يتطلب هياكل خاصة مقاومة للماء (على سبيل المثال، غلاف من الرصاص، طبقة متكاملة لمنع تسرب المياه) والحماية الميكانيكية.
التثبيت الخاص: المسارات الرأسية (مع مراعاة الوزن الذاتي)، وخنادق/أنفاق الكابلات، وما إلى ذلك.
(2) درجة الحرارة المحيطة:
تؤثر درجة الحرارة المحيطة بشكل مباشر على تبديد حرارة الكابل. تستند جداول سعة الأمبير القياسية إلى درجات الحرارة المرجعية (مثل 30 درجة مئوية في الهواء، و20 درجة مئوية في التربة). إذا تجاوزت درجة الحرارة الفعلية القيمة المرجعية، فيجب تصحيح سعة الأمبير (خفض قيمتها). انتبه جيدًا للبيئات ذات درجات الحرارة العالية (مثل غرف الغلايات والمناخات الاستوائية).
(3) القرب من الكابلات الأخرى:
تركيبات الكابلات الكثيفة تُسبب تسخينًا متبادلًا وارتفاعًا في درجة الحرارة. يجب تخفيض تصنيف الكابلات المتعددة المُركّبة على التوازي (خاصةً بدون مسافات أو في نفس الأنبوب) بناءً على عددها وترتيبها (متلامسة/غير متلامسة).
(4) الإجهاد الميكانيكي:
حمل الشد: بالنسبة للتركيبات الرأسية أو مسافات السحب الطويلة، ضع في الاعتبار وزن الكابل الذاتي وقوة السحب؛ اختر الكابلات ذات قوة الشد الكافية (على سبيل المثال، الأسلاك الفولاذية المدرعة).
الضغط/الصدمة: يجب أن تتحمل الكابلات المدفونة مباشرةً أحمال حركة المرور السطحية ومخاطر الحفر؛ وقد تتعرض الكابلات المثبتة على الصواني للضغط. يوفر التدريع (شريط فولاذي، سلك فولاذي) حماية ميكانيكية قوية.
نصف قطر الانحناء: أثناء التركيب والتحويل، يجب ألا يكون نصف قطر انحناء الكابل أصغر من الحد الأدنى المسموح به، لتجنب إتلاف العزل والغلاف.
(5) المخاطر البيئية:
التآكل الكيميائي: تتطلب المصانع الكيميائية، ومحطات معالجة مياه الصرف الصحي، ومناطق الضباب الملحي الساحلي أغلفة مقاومة للتآكل (مثل: PVC، وLSZH، وPE) و/أو طبقات خارجية. قد يلزم استخدام دروع غير معدنية (مثل: الألياف الزجاجية).
التلوث النفطي: تتطلب مستودعات النفط وورش التصنيع أغلفة مقاومة للزيت (على سبيل المثال، PVC خاص، CPE، CSP).
التعرض للأشعة فوق البنفسجية: تتطلب الكابلات المكشوفة في الهواء الطلق أغلفة مقاومة للأشعة فوق البنفسجية (على سبيل المثال، البولي إيثيلين الأسود، أو البولي فينيل كلوريد الخاص).
القوارض/النمل الأبيض: تتطلب بعض المناطق كابلات مقاومة للقوارض/النمل الأبيض (أغلفة مزودة بطاردات، وسترات صلبة، ودروع معدنية).
الرطوبة/الغمر: تتطلب البيئات الرطبة أو المغمورة بالمياه هياكل جيدة لمنع الرطوبة/الماء (على سبيل المثال، حجب المياه الشعاعي، غلاف معدني).
الأجواء القابلة للانفجار: يجب أن تفي بمتطلبات مقاومة الانفجار في المناطق الخطرة (على سبيل المثال، مثبطات اللهب، LSZH، الكابلات المعزولة بالمعادن).
3. هيكل الكابل واختيار المواد
(1)مواد العزل:
البولي إيثيلين المتشابك (XLPE)أداء ممتاز في درجات الحرارة العالية (90 درجة مئوية)، سعة تيار عالية، خصائص عزل كهربائي ممتازة، مقاومة كيميائية، قوة ميكانيكية ممتازة. يُستخدم على نطاق واسع في كابلات الطاقة متوسطة/منخفضة الجهد. الخيار الأمثل.
بولي فينيل كلوريد (PVC): منخفض التكلفة، ذو عملية متطورة، يتميز بمقاومة عالية للهب، ودرجة حرارة تشغيل منخفضة (70 درجة مئوية)، وهش عند درجات الحرارة المنخفضة، ويُطلق غازات هالوجين سامة ودخانًا كثيفًا عند الاحتراق. لا يزال يُستخدم على نطاق واسع، ولكنه يخضع لقيود متزايدة.
مطاط الإيثيلين والبروبيلين (EPR): يتميز بمرونة ممتازة، ومقاومته للعوامل الجوية والأوزون والمواد الكيميائية، ودرجة حرارة تشغيل عالية (90 درجة مئوية). يُستخدم في المعدات المتنقلة، والكابلات البحرية، وكابلات التعدين. ولكنه أعلى تكلفة.
أخرى: مطاط السيليكون (>180 درجة مئوية)، معزول بالمعادن (MI – موصل نحاسي مع عزل أكسيد المغنيسيوم، أداء ممتاز ضد الحرائق) للتطبيقات الخاصة.
(2)مواد الغمد:
بولي كلوريد الفينيل: حماية ميكانيكية ممتازة، مقاومة للهب، منخفضة التكلفة، شائعة الاستخدام. تحتوي على هالوجين ودخان سام عند الاحتراق.
PE: مقاومة ممتازة للرطوبة والمواد الكيميائية، شائعة في أغلفة الكابلات الخارجية المدفونة مباشرةً. مقاومة ضعيفة للهب.
منخفض الدخان وخالي من الهالوجين (LSZH / LS0H / LSF): منخفض الدخان، غير سام (خالٍ من غازات الهالوجين الحمضية)، عالي النفاذية للضوء أثناء الاحتراق. إلزامي في الأماكن العامة (مترو الأنفاق، مراكز التسوق، المستشفيات، المباني الشاهقة).
بولي أوليفين مقاوم للهب: يلبي متطلبات مقاومة اللهب المحددة.
ينبغي أن يأخذ الاختيار في الاعتبار مقاومة البيئة (الزيت والطقس والأشعة فوق البنفسجية) واحتياجات الحماية الميكانيكية.
(3) طبقات الحماية:
درع الموصل: مطلوب للكابلات ذات الجهد المتوسط/العالي (>3.6/6 كيلو فولت)، ويعمل على معادلة المجال الكهربائي لسطح الموصل.
درع العزل: مطلوب للكابلات ذات الجهد المتوسط / العالي، ويعمل مع درع الموصل للتحكم الكامل في المجال.
درع/درع معدني: يوفر حماية من التداخل الكهرومغناطيسي (EMC) و/أو مسار ماس كهربائى (يجب تأريضه) وحماية ميكانيكية. الأشكال الشائعة: شريط نحاسي، جديلة سلك نحاسي (درع + مسار ماس كهربائى)، درع شريط فولاذي (حماية ميكانيكية)، درع سلك فولاذي (شد + حماية ميكانيكية)، غلاف من الألومنيوم (درع + مانع تسرب شعاعي للماء + حماية ميكانيكية).
(4) أنواع الدروع:
الأسلاك الفولاذية المدرعة (SWA): حماية ممتازة من الضغط والشد العام، للدفن المباشر أو احتياجات الحماية الميكانيكية.
الأسلاك المدرعة المجلفنة (GWA): قوة شد عالية، للمسافات الرأسية، والمسافات الكبيرة، والتركيبات تحت الماء.
درع غير معدني: شريط من الألياف الزجاجية، يوفر قوة ميكانيكية مع كونه غير مغناطيسي، وخفيف الوزن، ومقاوم للتآكل، لمتطلبات خاصة.
4. متطلبات السلامة والتنظيم
(1) مقاومة اللهب:
اختر كابلات تُلبي معايير مقاومة اللهب المعمول بها (مثل IEC 60332-1/3 لمقاومة اللهب المفرد/المُجمّع، وBS 6387 CWZ لمقاومة الحريق، وGB/T 19666) بناءً على مخاطر الحريق واحتياجات الإخلاء. يجب استخدام كابلات LSZH المقاومة للهب في الأماكن العامة والمناطق التي يصعب الوصول إليها.
(2) مقاومة الحريق:
بالنسبة للدوائر الحرجة التي يجب أن تظل نشطة أثناء الحريق (مضخات الحريق، ومراوح الدخان، والإضاءة الطارئة، وأجهزة الإنذار)، استخدم كابلات مقاومة للحريق (على سبيل المثال، كابلات MI، والهياكل المعزولة العضوية المغطاة بشريط الميكا) والتي تم اختبارها وفقًا للمعايير (على سبيل المثال، BS 6387، IEC 60331، GB/T 19216).
(3)خالية من الهالوجين ومنخفضة الدخان:
إلزامي في المناطق ذات متطلبات السلامة العالية وحماية المعدات (مراكز النقل ومراكز البيانات والمستشفيات والمباني العامة الكبيرة).
(4)الامتثال للمعايير والشهادات:
يجب أن تتوافق الكابلات مع المعايير والشهادات الإلزامية في موقع المشروع (على سبيل المثال، CCC في الصين، CE في الاتحاد الأوروبي، BS في المملكة المتحدة، UL في الولايات المتحدة).
5. الاقتصاد وتكلفة دورة الحياة
تكلفة الاستثمار الأولية: سعر الكابل والملحقات (المفاصل، النهايات).
تكلفة التركيب: تختلف حسب حجم الكابل والوزن والمرونة وسهولة التركيب.
تكلفة خسارة التشغيل: تُسبب مقاومة الموصل خسائر في المقاومة. الموصلات الأكبر حجمًا تُكلف أكثر في البداية، لكنها تُقلل الخسائر على المدى الطويل.
تكلفة الصيانة: تتمتع الكابلات الموثوقة والمتينة بتكاليف صيانة أقل.
عمر الخدمة: يمكن أن تدوم الكابلات عالية الجودة في البيئات المناسبة لأكثر من 30 عامًا. قيّم الكابلات جيدًا لتجنب اختيار كابلات رديئة المواصفات أو الجودة بناءً على التكلفة الأولية فقط.
6. اعتبارات أخرى
تسلسل الطور والترميز: بالنسبة للكابلات متعددة النواة أو التركيبات المنفصلة الطور، تأكد من تسلسل الطور الصحيح وترميز الألوان (وفقًا للمعايير المحلية).
التأريض والترابط المتساوي الجهد: يجب تأريض الدروع والدروع المعدنية بشكل موثوق (عادةً من كلا الطرفين) من أجل السلامة وأداء التدريع.
هامش الاحتياطي: ضع في اعتبارك نمو الحمل المستقبلي المحتمل أو تغييرات التوجيه، أو قم بزيادة المقطع العرضي أو احتفظ بدوائر احتياطية إذا لزم الأمر.
التوافق: يجب أن تتطابق ملحقات الكابل (الوصلات والمفاصل والوصلات) مع نوع الكابل والجهد وحجم الموصل.
مؤهلات الموردين والجودة: اختر الشركات المصنعة ذات السمعة الطيبة والجودة المستقرة.
لتحقيق الأداء الأمثل والموثوقية، لا بد من اختيار الكابل المناسب واختيار مواد عالية الجودة. في ون وورلد، نوفر مجموعة شاملة من المواد الخام للأسلاك والكابلات - بما في ذلك مركبات العزل، ومواد التغليف، والأشرطة، والحشوات، والخيوط - المصممة خصيصًا لتلبية مختلف المواصفات والمعايير، مما يدعم تصميم وتركيب الكابلات بأمان وكفاءة.
وقت النشر: ١٥ أغسطس ٢٠٢٥