تأثير تكون طبقات مجففة حول الكابلات الأرضية لنقل الطاقة الكهربية علي سعتها التيارية


تتوقف السعة التيارية لكابلات نقل الطاقة الكهربية على عدة عوامل من بينها عمق دفن الكابل ودرجة حرارة التربة وعدد دوائر الكابلات في نفس المسار والمقاومة النوعية الحرارية للتربة وطريقة تأريض الكابلات والمسافة بين كل كابل وآخر وغيرها من العوامل إلا أن هناك عاملا مهما غالبا ما كان يهمل وهو تأثير تكون طبقات مجففة حول الكابلات الأرضية لنقل الطاقة الكهربية والتي تكون المقاومة النوعية الحرارية لها أكبر من المقاومة النوعية الحرارية لباقي التربة مما ينشأ عنه عدم تسرب فقد الطاقة في الكابل والتي تكون على شكل طاقة حرارية وبالتا لي ترفع درجة حرارة العازل في الكابل وقد تتسبب في الانهيار الحراري للعازل أو تقليل عمر العازل وبالتا لي عمر الكابل.

1- كيفية تكون الطبقات المجففة حول الكابل ات الأرضية:

عادة ما تصاحب عملية نقل الطاقة الكهربية فقد نسبة من هذه الطاقة سواء تمت عملية النقل باستخدام خطوط النقل أو الكابلات الأرضية إلا أن الفقد في الكابلات الأرضية يكون أكبر منه في خطوط النقل الهوائية وذلك لحدوث فقد في مادة العزل والغلاف الخارجي وطبقة تسليح الكابل بالإضافة لحدوث فقد في الموصل الناقل كما يحدث في خطوط النقل الهوائية.

وبالطبع فإن هذه المفاقيد في الطاقة الكهربائية تتحول إلى طاقة حرارية تنسرب في الهواء في حالة فقد النقل الهوائية. أما في حالة الكابلات الأرضية فإنها تتسرب في التربة المحيطة بالكابل مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارتها وفقدانها لنسبة من الرطوبة وهجرة هذه الرطوبة متخذة شكل بخار ماء لتتكثف على هيئة قطرات ماء بعيدة عن مسار الكابل فتزداد المقاومة الحرارية والنوعية للتربة حول الكابل مكونة منطقة جافة وبيين شكل (1) رسما توضيحيا لهجرة بخار الماء وتكثفه بعيدا عن مسار الكابل.

ومن المعروف أن المقاومة الحرارية للتربة تلعب دورا كبيرا في التسريب والحرارة الناتجة عن المناقيد في الكابلات الأرضية فمع زيادة المقاومة الحرارية للتربة تزداد درجة حرارة الكابلات مما قد يؤدي إلى حدوث انهيار حراري للمادة الهازلة.

وتتوقف المقاومة الحرارية على عدة عوامل أهمها:

أ- خواص التربة المحيطة بالكابلات الأرضية لنقل الطاقة الكهربية.

ب- نسبة الرطوبة في هذه التربة.

ج- درجة التماسك بين حبيبات التربة حول الكابلات فكلما كانت التربة ذات حبيبات أصغر قلت مقاومتها الحرارية.

2- طريقة حساب السعة التيارية للكابلات الأرضية الحاملة للطاقة: تلجأ جميع شركات إنتاج الكابلات الأرضية في حساب السعة التيارية للكابلات التي تنتجها إلى استخدام الطريقة المذكورة في المواصفات القياسية العالمية IEC 60287-1وهذه المواصفات افترضت أن المقاومة الحرارية النوعية للتربة ثابتة لا تتغير وبالتالي أهملت تأثير تكون طبقات مجففة حول مسارات الكابلات الأرضية وفي هذه المواصفة استخدمت العلاقة التالية لحساب السعة التيارية للكابلات الأرضية.

 

113

 

حيث:

الفرق بين درجة حرارة الموصل ودرجة حرارة الجو =

عدد الموصلات في الكابل = n

الفقد في عزل الكابل لكل متر ولكل وجه من أوجه الكابل = Wd

مقاومة الموصل بالأوم لكل متر عند درجة حرارة التشغيل = Rac

المقاومة الحرارية لكل متر للعازل بين الموصل والغلاف المعدني ووحداتها درجة مئوية متر/ وات = T1

المقاومة الحرارية لكل متر للعازل بين الغلاف المعدني وتسليح الكابل ووحداتها درجة مئوية. متر/ وات = T2

المقاومة الحرارية لكل متر للغلاف الخارجي غير المعدني للكابل ووحداتها درجة مئوية. متر / وات = T3

المقاومة الحرارية لكل متر بين الغلاف الخارجي للكابل والتربة المحيطة بالكابل ووحداتها درجة مشوية. متر/ وات =T4

النسبة بين الفقد للقدرة الكهربية في الغلاف المعدني للكابل والفقد في الموصل الحامل للتيار =

النسبة بين الفقد في تسليح الكابل والفقد في الموصل الحامل للتيار =