
I. پس منظر
برقی کیبلز، برقی توان اور سگنل کو منتقل کرنے کے لئے مرکزی ذریعہ کام کرتے ہیں، ان کی کارکردگی نظام کی کارکردگی، آپریشنل سلامتی، اور لمبے عرصے تک کی استحکام پر مستقیم اثر ڈالتی ہے۔ مختلط آپریشنل شرائط کے تحت، کنڈکٹر مواد کی برقی خصوصیات کی کمی، انسلیشن لیئرز کا زوال/فیلیور، یا ضعیف مکینکل حفاظت کی وجہ سے توانائی کی نقصان کی اضافہ، کورٹ سرکٹ کے خطرے کی اضافہ، اور ممکنہ آگ کے خطرے کی وجہ سے آسانی سے پہنچ سکتی ہیں۔ اس لئے، مواد کا سائنسی طور پر انتخاب اور ساخت کو بہتر بنانے کے لئے کیبل کی کل کارکردگی کو بڑھانے کے لئے ضروری ہے تاکہ برقی توان اور کمیونیکیشن نظام کی قابلِ اعتماد آپریشن کی یقین دہی کی جا سکے۔
II. حل
1. کنڈکٹر مواد کی بہتری: کنڈکٹیوٹی اور معیشت کے درمیان توازن
- کور سٹریٹجی: بلکل ریاضی سے خالی کپر (OFC) کا استعمال کو پہلے پریورٹی دیں۔ اس کی کنڈکٹیوٹی 58 MS/m سے زیادہ ہوتی ہے، جو الومینیم (تقریباً 35 MS/m) سے کہیں زیادہ ہے، یہ نقل و حمل کے دوران Joule heating losses (I²R losses) کو کم کرتا ہے اور توانائی کی کارکردگی کو بہتر بناتا ہے۔
- سیناریو سیگمنٹیشن:
- متوسط/چھوٹی دوری اور زیادہ کرنٹ کی ایپلیکیشن: کپر کنڈکٹرز کو برقرار رکھیں۔ سیکشنل علاقے کا ڈیزائن ایمپیسٹی کی ضروریات (مثال کے طور پر، پاور کیبل ≥70mm²) کو پورا کرنا چاہئے، یہ کم امپیڈنس اور کم گرمی کو یقین دہی کرتا ہے۔
- لمبی دوری کی اوورہیڈ ٹرانسمیشن: کنڈکٹو آلیومنیم الائی (AA-8000 سیریز) کا انتخاب کریں۔ ایمپیسٹی کے لحاظ سے یہ کپر سے تقریباً 50% ہلکا ہوتا ہے، یہ ٹاور کی لاڈ کو کم کرتا ہے اور نصب کی لاگت کو کم کرتا ہے۔ نوٹ: الومینیم کنڈکٹر کنکشن پوائنٹس کو خاص تREATMENT (آکسیڈنٹ paste, torque bolts) کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ بد contact اور گرمی سے بچا جا سکے۔
- نوآورانہ حل:> وزن کم کرنے کی ضرورت والی کوششوں (مثال کے طور پر، نیو انرجی ویہیکل واائرنگ ہارنز) کے لئے کپر-کلیڈ الومینیم (CCA) کنڈکٹرز کا انتخاب کیا جا سکتا ہے، سطحی کنڈکٹوٹی کو برقرار رکھتے ہوئے وزن کو تقریباً 30% تک کم کرتا ہے۔
2. انسلیشن لیئر کی بہتری: گرمی کی مزید برداری اور استحکام کو بہتر بنانے کے لئے
- پسندیدہ مواد: کراس-لنکڈ پولیتھیلین (XLPE)۔ اس کے کلیدی فائدے درج ذیل ہیں:
- حرارتی کارکردگی: مستمر آپریشنل ٹیمپریچر 90°C تک پہنچ جاتا ہے (معیاری PE سے 30°C زیادہ)، شارٹ سرکٹ تحمل کی ٹیمپریچر 250°C، یہ حرارتی زوال کو کم کرتا ہے۔
- ڈائی الیکٹرک خصوصیات: حجمی ریزسٹیوٹی > 10¹⁴ Ω·cm، پاور فریکوئنسی ڈائی الیکٹرک لوسس < 0.001، یہ ہائی-ولٹیج ماحول (مثال کے طور پر، 35kV پاور کیبل) میں انسلیشن کی قابلِ اعتمادیت کو یقین دہی کرتا ہے۔
- مکینکل استحکام: کراس-لنکڈ ساخت کٹ-ترو کے مقابلے میں استحکام کو بڑھاتا ہے اور ایکسیلینٹ انوائرنمنٹل سٹرس کریک ریزستانس (ESCR) کو فراہم کرتا ہے۔
- خصوصی شرائط کا جواب:
- ہائی-فریکوئنسی سگنل ٹرانسمیشن: فزیکلی/کیمیکلی فومڈ PE انسلیشن کا استعمال کریں تاکہ ڈائی الیکٹرک کنستنٹ (εr≈1.4) کو کم کیا جا سکے، یہ سگنل کی کمی کو کم کرتا ہے۔
- اکسٹریم ٹیمپریچر ماحول: ہائی ٹیمپریچر ریزسٹنٹ فلوروپلاسٹک انسلیشن (مثال کے طور پر، ETFE) کا استعمال کریں، یہ 150°C تک کی آپریشنل ٹیمپریچر تک پہنچ سکتا ہے۔
3. ساختی ڈیزائن کی بہتری: مکینکل حفاظت اور سلامتی کو بہتر بنانے کے لئے
- لیئرڈ حفاظتی نظام:
- فلنگ لیئر: سٹرینڈڈ کنڈکٹرز کے درمیان خالی جگہوں کو پانی روکنے والی ٹھیڈ (سوپر آبسربنٹ پولیاکرائلیٹ رسن) یا پانی روکنے والی کمپاؤنڈ سے بھریں تاکہ طولی پانی کو روکا جا سکے (IEC 60502 کے مطابق)۔ ملٹی کور کیبلز کے لئے، پولیپروپیلین فلر روپ کا استعمال کریں تاکہ دائرہ کی مکملیت کو یقین دہی کیا جا سکے۔
- انر شیت: ہائی ڈینسٹی پولیتھیلین (HDPE) یا ٹھرمپلاسٹک پولییوریتھین (TPU) کا انتخاب کریں تاکہ شعاعی پانی کی روک تھام کو فراہم کیا جا سکے اور سائڈ کمپریشن (کریش ریزستانس ≥2000N/100mm) کو روکا جا سکے۔
- آرمورنگ (اختیاری):
- ہیوی مکینکل سٹریس کے ماحول (مثال کے طور پر، ڈائریکٹ بیئریل): گلیکسائزڈ سٹیل ٹیپ آرمور (موٹائی ≥ 0.2mm) کا استعمال کریں۔
- ٹورشنل ریزستانس کی ضرورت (مثال کے طور پر، کوئل کیبلز): فائن سٹیل وائر بریڈ آرمور کا استعمال کریں۔
- اوٹر شیت:
- بیسک حفاظت: پولی وینیل کلورائیڈ (PVC)، کوسٹ افیکٹو کے ساتھ اچھی ودر کی ریزستانس (آپریشنل ٹیمپریچر: -20°C ~ 70°C)۔
- مہارت سے بہتر سلامتی: لو سموک زیرو ہیلوجن (LSZH) کمپاؤنڈ، آکسیجن انڈیکس ≥32، سموک ڈینسٹی Dₛ ≤60 (GB/T 19666 کے مطابق)، یہ آگ کے دوران زہریلے گیس کی خارجی (HCl <5mg/g) اور ویژوئل آب سکریشن کے خطرے کو کم کرتا ہے۔
- ایبریشن ریزستانس: نائیلون 12 شیت، راک ول ہارڈنس R120، روبوٹ ڈریگ چین کیبلز جیسی ڈائنامک بینڈنگ ایپلیکیشن کے لئے موزوں ہے۔
- ایلیکٹرو میگنیٹک کمپیٹیبلٹی (EMC) ڈیزائن: میڈیم/ہائی-ولٹیج کیبلز کے لئے کپر وائر سکرین (کووریج ≥85%) شامل کریں۔ ویریئبل فریکوئنسی ڈرائیو (VFD) کیبلز کے لئے، الومینیم-پولیسٹر کمپوزیٹ ٹیپ + ٹینڈ کپر بریڈ ڈوئل شیلڈ کا استعمال کریں تاکہ ہائی-فریکوئنسی انٹرفیئرنس (≥60dB attenuation in the 30MHz~1GHz band) کو کم کیا جا سکے۔
III. سکیم کی قدر کا خلاصہ
سیناریو مخصوص کنڈکٹر کا انتخاب (کپر/الومینیم) کنڈکٹوٹی کی کارکردگی اور لاگت کے درمیان ڈائنامک توازن حاصل کرتا ہے۔ XLPE انسلیشن ہائی-ٹیمپریچر ماحول میں ڈائی الیکٹرک استحکام کو یقین دہی کرتا ہے۔ ملٹی لیئر کمپوزیٹ سٹرکچر (فلنگ + شیت + اختیاری آرمورنگ) مکینکل اور آگ کے بیریئرز کو تعمیر کرتا ہے۔ یہ سکیم کیبل ٹرانسمیشن کی نقصان کو 15%~20% (کپر کے مقابلے میں الومینیم) کم کرتا ہے، سروس لائف کو 30 سال سے زیادہ (XLPE کے مقابلے میں PVC) تک بڑھاتا ہے، اور فلیم-ریٹارڈنٹ شیت کے ذریعے آگ کے خطرے کو 70% (LSZH کے مقابلے میں PVC) کم کرتا ہے، یہ کارکردگی، سلامتی، اور استحکام کی کلیدی ضروریات کو مکمل طور پر پورا کرتا ہے۔