حل كابل الجهد العالي ذو الجدار الرقيق المحمي بدرع واحد
- ملخص
تتناول هذه الحل التحديات الشائعة في الصناعة مثل الأضرار الجسدية والتآكل الكيميائي والتشويش الكهرومغناطيسي التي تواجه الكابلات ذات الجهد العالي في البيئات المعقدة. يعتمد الحل الأساسي على كابل عالي الجهد ذو جدار رقيق مدرع بطبقة واحدة. من خلال الحماية المزدوجة المبتكرة من XLPE والهيكل الدرعي المركب وتصميم الغلاف الخارجي الأمثل الاختياري، يتم تقديم حماية ميكانيكية استثنائية وأداء عازل وفعالية درع وعمر خدمة ممتد، مما يوفر اتصالًا آمنًا وموثوقًا به وكفاءة لنظام نقل الطاقة.
II. الخلفية التقنية وهدف النموذج العملي
- الخلفية التقنية
تعتبر الأسلاك والكابلات منتجات أساسية رئيسية لنقل الطاقة ونقل المعلومات وتوفير تحويل الطاقة الكهرومغناطيسية، غالبًا ما يشار إليها باسم "الأوعية الدموية والأعصاب" للاقتصاد الوطني. تعتبر موثوقيتها حاسمة مباشرة لتشغيل النظام بأكمله بشكل مستقر. ومع ذلك، غالبًا ما تواجه الكابلات ذات الجهد العالي الموجودة تحديات شديدة:
• التآكل البيولوجي والبيئي: عرضة للتلف من القوارض والحشرات أو الرطوبة الخارجية والأحماض والقواعد وغيرها من المواد الكيميائية، مما قد يؤدي إلى فشل العزل والانقطاع الكهربائي أو حتى مخاطر الحريق.
• الأضرار الميكانيكية: تحت ظروف مثل سحب التثبيت والرياح والتعرض للشمس، يكون الطبقة العازلة الخارجية عرضة للتآكل والتشقق، مما يكشف عن اللب ويؤثر على نقل الطاقة ويشكل مخاطر أمان.
• الدرع غير الكافي: الدرع الكهرومغناطيسي غير الأمثل يجعل الكابلات عرضة للتشويش الخارجي أو الإشعاع، مما يؤثر على جودة الإشارة واستقرار النقل. - هدف النموذج العملي
يهدف هذا الحل إلى توفير كابل عالي الجهد مدرع بطبقة واحدة ذو تصميم هيكلي مبتكر وممتاز للأداء الواقٍ وعمر خدمة طويل وقدرات درع متفوقة، مما يحل تمامًا المشكلات الموجودة المذكورة سابقًا ويتوافق مع المتطلبات الصارمة لمختلف السيناريوهات التطبيقية المعقدة.
III. الهيكل الأساسي للكابل والمعلمات الفنية
يستخدم الكابل بنية متعددة الطبقات بدقة من الداخل إلى الخارج، حيث تقوم كل طبقة بوظائف محددة لتعزيز الأداء العام بشكل تعاوني.
(I) البنية الأساسية (الطبقات من الداخل إلى الخارج)
|
الطبقة الهيكلية |
المادة / التركيب |
نطاق السمك (القيمة المفضلة) |
الوظيفة الأساسية |
|
اللب الموصل |
أسلاك النحاس الخالص غير المؤكسد الملتوي |
- |
اللب الموصل، مسؤول عن نقل الطاقة بكفاءة. |
|
طبقة الغلاف الداخلي من XLPE |
البولي إيثيلين المتقاطع (XLPE) |
9.9~10.3 مم (10.1 مم) |
الطبقة الداخلية للحماية المزدوجة. توفر عزل أساسي ممتاز ومقاومة للحرارة وقوة ميكانيكية ومقاومة للأحماض والقواعد والزيوت. تضمن سلامة اللب حتى إذا تم تلف الغلاف الخارجي بالخطأ. |
|
طبقة الشريط الضاغط |
شريط مقاوم للهب عالي الأداء |
0.3~0.4 مم (0.3 مم) |
يزيد من ثبات وشد البنية الداخلية لمنع التسرب؛ يعزز مقاومة الحريق الكلية، مما يقلل من مخاطر الحريق. |
|
طبقة السلك المنسوج من النحاس المجلفن |
أسلاك النحاس المنسوجة المجلفنة |
0.2~0.3 مم (0.2 مم) |
تحسين دائرية الكابل، زيادة مقاومة الضغط الشعاعي، وتقديم درع كهرومغناطيسي أساسي. |
|
طبقة الألومنيوم الفويل |
فويل الألومنيوم (مع غراء) |
0.1~0.2 مم (0.2 مم) |
الطبقة الرئيسية للدرع المركب. تعمل بشكل تعاوني مع السلك المنسوج من النحاس المجلفن لتعزيز فعالية الدرع بشكل كبير. الطبقة اللاصقة (المواجهة لغلاف XLPE الخارجي) تضمن التصاقًا محكمًا دون فجوات. |
|
طبقة الغلاف الخارجي من XLPE |
البولي إيثيلين المتقاطع (XLPE) |
13.9~14.5 مم (14.2 مم) |
الطبقة الخارجية للحماية المزدوجة. تعمل كخط الدفاع الأول ضد البيئة الخارجية، وتكون مكررة للسلامة مع الغلاف الداخلي. السطح الخارجي يوفر أساسًا للبنى المحسنة. |
(II) الهياكل المحسنة الاختيارية (قابلة للتكوين بناءً على السيناريوهات التطبيقية)
لمعالجة البيئات القصوى أو الخاصة، يمكن إضافة الهياكل المحسنة التالية خارج غلاف XLPE الخارجي:
- الأضلاع المحورية:
- البنية: توجد أضلاع محورية تمتد على سطح الغلاف الخارجي، مع سلك تأريض مدمج داخلها.
- الوظيفة: يربط طرف واحد من سلك التأريض مع السلك المنسوج من النحاس المجلفن الداخلي، ويتم تأريض الطرف الآخر بشكل موثوق، مما يشكل مسار تصريف فعال يعزز بشكل كبير فعالية الدرع ومقاومته للتشويش. كما تزيد بنية الأضلاع من قوة الشد للكابل وتقلل من التآكل المباشر للغلاف الخارجي.
- البروزات الدائرية:
- البنية: توجد البروزات الدائرية متباعدة على سطح الغلاف الخارجي، مع حلقات مغناطيسية من الحديد الزهر مدمجة داخلها.
- الوظيفة: تقلل حلقات الحديد الزهر بشكل فعال من التشويش الكهرومغناطيسي عالي التردد، مما يحسن بشكل أكبر طيف الدرع. كما توفر البروزات الدائرية مقاومة للضغط وتقلل من التآكل.
- طبقة السلك المنسوج من الألياف البوليستر:
- البنية: يتم تطبيق شبكة منسوجة عالية القوة من الألياف البوليستر كطبقة خارجية أقصى.
- الوظيفة: توفر حماية بيئية شاملة، مقاومة فعالة لأشعة فوق البنفسجية والحرارة العالية والرطوبة والحرارة المنخفضة والغازات الحمضية/القلوية وغيرها من العوامل المسببة للتآكل. كما تخفف من التأثير الميكانيكي، مما يضمن التشغيل الآمن على المدى الطويل في البيئات القاسية.
IV. المزايا التقنية والقيمة
- حماية مزدوجة، آمنة وموثوقة:
- يعمل تصميم العزل المزدوج من XLPE على تشكيل نظام أمان مكرر. حتى لو تعرض الغلاف الخارجي للتلف الشديد بالخطأ، يظل الغلاف الداخلي سليمًا، مما يقلل بشكل كبير من مخاطر انقطاع التيار الكهربائي والانقطاعات ويضمن استمرارية تزويد الطاقة.
- هيكل مستقر، مقاومة عالية للهب:
- يضمن طبقة الشريط الضاغط المضغوط ثبات وثبات هيكل الكابل، مما يمنع التسرب الداخلي. تساهم خصائصه العالية المقاومة للهب في تعزيز تصنيف السلامة من الحريق للمنتج بشكل كبير.
- درع مركب فعال، قدرة ممتازة على مقاومة التشويش:
- يعمل الهيكل الدرعي المركب المكون من السلك المنسوج من النحاس المجلفن وطبقة الألومنيوم الفويل ("السكة المعدنية + التغطية الكاملة") على توفير درع مثالي 360°، مما يعزل بشكل فعال التشويش الكهرومغناطيسي الداخلي والخارجي. يمكن أن تعالج سلك التأريض والحلقات المغناطيسية الاختيارية مشاكل التشويش في نطاقات التردد المحددة.
- متانة استثنائية، نطاق تطبيق واسع:
- من خلال تصميم الأضلاع والبروزات على الغلاف الخارجي وطبقة السلك المنسوج البوليستر الخارجية، يتم تحسين مقاومة الكابل للتآكل والتمزيق والتعرية بشكل كبير. يتم تمديد عمر الخدمة بشكل كبير، مما يجعله مناسبًا لمجموعة واسعة من البيئات المعقدة والقاسية مثل المناطق الصناعية والتثبيت الميداني والأنفاق والمناجم تحت الأرض، مما يقلل من تكاليف الصيانة الكلية.
