حل لتعزيز المؤشرات الرئيسية للأداء للكابلات

​

​أ. خلفية المشكلة​

تعتبر الكابلات الكهربائية حاملات رئيسية للطاقة ونقل الإشارات، حيث تحدد خصائصها الكهربائية (الпроводية، العزل، قدرة تحمل الجهد) والفيزيائية (المرونة، مقاومة اللهب، القوة الميكانيكية) بشكل مباشر استقرار النظام ومدة الخدمة. خاصة في ظروف التشغيل القاسية مثل الحرارة العالية، الرطوبة، التآكل الكيميائي، أو التداخل الكهرومغناطيسي القوي، يمكن أن يؤدي الأداء غير الكافي بسهولة إلى خسائر في النقل، الدوائر القصيرة، وحتى مخاطر الحريق.

​ث. الحل​

​1. تحسين الخصائص الكهربائية​

​الأهداف الأساسية: تحسين كفاءة الطاقة، ضمان سلامة الإشارة، تمديد عمر الكابل الكهربائي

• ​تعزيز الموصلية​
• ​الإجراءات: استخدام موصلات مصنوعة من نحاس عالي النقاء ≥99.99% خالٍ من الأكسجين. تحسين بنية الحبيبات عبر عملية التشكيل البارد، مما يقلل من المقاومة الكهربائية بنسبة >15% ويقلل من فقدان الحرارة أثناء النقل.
• ​التحقق: شهادة IEC 60228؛ المقاومة المباشرة ≤105% من القيمة الاسمية عند 20°C.
• ​تعزيز العزل​
• ​الإجراءات:
• المواد: استخدام البولي إيثيلين المتشابك (XLPE) أو السيليكون السيراميكي لضمان قوة العزل ≥30kV/mm (50% أعلى من PVC).
• البنية: عملية الضغط الثلاثي (شاشة الموصل + طبقة العزل + شاشة العزل) للتخلص من العيوب الواجهية؛ الانبعاث الجزئي ≤5pC.
• ​التحقق: اجتياز اختبار تحمل الجهد IEC 60502 (لا يحدث انهيار تحت 3.5U₀+2kV لمدة 5 دقائق).
• ​رفع تصنيف الجهد​
• ​الإجراءات: زيادة سمك العزل بنسبة 20% (تصميم مستهدف) مع شاشات نصف موصلة لتوزيع المجال الكهربائي بشكل سلس، قادر على تحمل جهد أكثر من 10kV ترددي وأمطار رعدية.
• ​التطبيقات: آلات التعدين، محطات الطاقة المتجددة تحت ظروف الجهد العالي المؤقت.

​2. ترقية الخصائص الفيزيائية​

​الأهداف الأساسية: تعزيز التكيف مع البيئة، كفاءة التركيب، وحماية المخاطر

• ​تحسين أداء الانحناء الديناميكي​
• ​الإجراءات:
• البنية: غلاف خارجي مرن جداً من TPE + موصلات متشابكة طبقات (نسبة الخطوة ≤14)، مما يقلل من نصف قطر الانحناء الأدنى إلى 6× قطر الكابل (50% من المعيار الوطني GB/T 12706).
• ​التحقق: اجتياز اختبار الانحناء ±90° لمدة 1,000 دورة؛ الانطالة عند الكسر للموصل ≤0.1%.
• ​القيمة: مناسبة لسلاسل الروبوتات، المعدات المتحركة ذات الانحناء المتكرر.
• ​تعزيز السلامة من الحريق​
• ​الإجراءات:
• المواد: إضافة ≥60% من هيدروكسيد الألومنيوم/المغنيسيوم كمثبطات للهب عضوية للغلاف الخارجي؛ كثافة الدخان ≤50 (IEC 61034)، نسبة النفاذ الضوئي ≥80%.
• المعايير: تلبية متطلبات معايير IEC 60332-3 Cat. A لمثبطات الحريق (وقت الاخماد الذاتي ≤30 ثانية في الاختبار العمودي) وشهادة UL 94 V-0.
• ​القيمة: الأنفاق المتروية، المباني الشاهقة في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية.
• ​توسيع نطاق التحمل البيئي​
• مقاومة الطقس: مثبتات الأشعة فوق البنفسجية + أغلفة معدلة بالكربون الأسود تتحمل درجات حرارة تتراوح بين -40°C~125°C و 3,000 ساعة من الشيخوخة QUV.
• مقاومة الكيماويات: طلاءات الفلوروبوليمر مقاومة للتآكل من الأحماض والقلويات والزيوت (اختبار الغمر ISO 6722).

​ج. خريطة الطريق للتنفيذ​

​د. ملخص الفوائد​

• ​الموثوقية: انخفاض بنسبة 18% في خسائر النقل؛ تمديد العمر التشغيلي إلى 25 عامًا (مقارنة بـ 15 عامًا للكابلات القياسية).
• ​السلامة: زيادة بنسبة 60% في مقاومة الحريق؛ انخفاض سمية الدخان إلى 1/3 من حدود الأمان.
• ​كفاءة التكلفة: انخفاض بنسبة 40% في معدل الفشل؛ تقليل تكاليف التشغيل والصيانة بنسبة 30% (حساب دورة الحياة الكاملة).

​دراسة حالة: مزرعة رياح بحرية استخدمت هذا الحل قللت الفشل السنوي من 7 إلى 0 تحت ظروف الرذاذ المالح، مما زاد الإنتاج لكل توربين بنسبة 2.1%.

يحقق هذا الحل تشغيل الكابلات بطريقة غير قابلة للخطأ في الظروف القصوى من خلال الابتكار في المواد والاختراقات الهيكلية، مما يوفر ضمانًا أساسيًا لشبكات الطاقة الذكية، الطاقة المتجددة، وسيناريوهات الأتمتة الصناعية.