مقایسه سیستم کابلی و سیستم باسداکت

در مقاله قبلی مقدمه ائی بر کلیات و ساختار باس بار ارائه شد. اینک به شرح مقایسه سیستم کابلی و سیستم باسداکت می پردازم.

در این فصل سعی شده تا قابلیت های کابل و باسداکت به صورت علمی و کاربردی در تونلها ارایه گردد، با توجه به اینکه برای ارایه ی کامل تر نیاز به تعامل با گروههای طراحی و سازندگان تونلها از یک طرف و هماهنگی های تخصصی با تولید کنندگان باسداکت از طرف دیگر لازمه ی تکمیل این فصل میباشد. تا کنون امکان تعامل با متصدیان و مجریان تونل به شکل اجرایی میسور نبوده، لذا موضوعات مطروحه صرفا با تعامل تولید کندگان خارجی، برداشتهای مشاهده ای و کلیات مشترک تاسیسات الکتریکی تونلها با پروژه های عمرانی دیگر استخراج شده است.  

  همانطوریکه پیشتر بدان اشاره شد در ایران تنها مجموعه های نظامی و مجموعه های مرتبط نفتی و در پاره ای موارد مجموعه های صنعتی و پروژه های بزرگ وابسته به دولت و وابسته به صنایع خارجی، به این سیستم مجهز شده اند و در پاره ای موارد مجموعه های خصوصی از این شیوه استفاده نموده اند. تا جایی که مزایای سیستم باسداکت و وجود چنین سیستمی برای اغلب کارشناسان مرتبط نا مفهوم است. از طرفی بنا به دلایلی در ایران به صورت تخصصی، علمی و کاربردی بدان پرداخته نشده است از آن دلایل می توان به نکاتی چند از این قبیل اشاره نمود: 

  1. پایین بودن بهای انرژی در کشور (شامل انرژی الکتریکی و فسیلی) 
  2. روز آمد نبودن تکنولوژی تولید سیستم باسداکت در کشور 
  3. ورود تکنولوژی های عمدتا از رده خارج تولید کابل، از کشورهای صنعتی به ایران 
  4. تک قطبی بودن سیستم تولید در کشور 
  5. مهمتر اینکه در مراکز دانشگاهی و آکادمیک کشور حتی اشاره ای گذرا بدان نشده است  

  تا جایی که قالب مهندسین برق کشوراز وجود چنین سیستمی در دنیا بی خبرند و آنهایی که اطلاعاتی در این زمینه دارند، مرهون نمایشگاههای بین المللی برق ویا مرتبط با صنایعی که قبلا به آن اشاره شده می باشند. 

 باری، مهمترین قیاسهای دو سیستم به شرح موارد بعد می باشد:

ظرفیت عبور جریان

با توجه به اینکه سطح مقطع عموم هادی های کابلی مورد استفاده، کروی می باشد، چون عمده جریان برق در سطح هادی عبور میکند. از طرفی در باسداکت مقطع هادی مستطیل بوده (مطابق با استانداردهای بین المللی رسانای برق) بنا براین جریان بیشتری از آن عبور خواهند کرد، به عنوان مثال با استناد به نشریه 110 سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور جلد اول صفحه 39 جدول 2-3 و صفحه 113 جدول 5-3، کابل mm2 150 روکشدار قابلیت عبور جریان A355 و شمش mm2 150 = 5 * 30 قابلیت عبور جریان تا A 450 ( یعنی 100 آمپر بیشتر) را دارا می  باشند. از دلایل تفاوت در میزان عبور جریان میتوان به موارد زیر اشاره نمود: 

1. محیط کابل با مقطع  mm2 150 برابر mm 43 و محیط  شمش mm2 150 برابر mm70 میباشد. باتوجه به اینکه عمده ظرفیت عبور جریان به میزان سطح هادی بستگی مستقیم دارد، از شمش جریان بیشتری عبور می کند.

2.به علت سطح کروی و چند رشته ای بودن هادی در کابل و از طرفی چون روکش  کابلها، عایق حرارتی میباشند، تبادل حرارتی با محیط بیرون به کندی انجام می شود که این امر باعث ایجاد حرارت بیشتر در کابلها  میگردد و عامل حرارت رابطه ی عکس با ظرفیت عبور جریان دارد. مضاف بر این همان طوریکه میدانیم حرارت ایجاد شده در تونل ها به دلایل مختلف بالا تر از محیط نرمال میباشد و این سبب افزایش رنج کابل در محاسبات میگردد. 

3.یکی از عوامل تاثیر گزار درظرفیت عبور جریان، قانون همجواری کابلها می باشد. به این صورت که کابلهایی که کنار یکدیگر در یک رایزر منهول، سینی و امثالهم قرار میگیرند طبق قانون همجواری تاثیر منفی در ظرفیت جریان عبوری یکدیگر می گذارند. 

 این در شرایطی است که بالا ترین رنج کابل تک رشته روکشدار A 500  بالا ترین شمش تک رشته A 2300 جریان را عبور می دهد. و این در حالیست که رنج آخرین تولید باس بار در جدول به A 8000 طبق استاندارد IEC  می رسد. ودر پاره ای از تولیدات  A 12000 نیز تولید میگردد. 

با دقت در جداول زیر در می یابیم ظرفیت عبور جریان در باس بار در سطح مقطع یکسان نسبت به کابل میانگین 25% بیشتر می باشد.

نتیجه ی این بند اینکه: با استفاده ی از سیستم باسداکت به جای سیستم کابلی تا 25% صرفه جویی در مصرف هادی می شود.  

Untitled-3Untitled-16

وزن، حجم و فضای در بر گیرنده

   در انتقال نیرو با سیستم کابلی، حجم زیادی کابل از پست توزیع خارج می شوند، کابلهای خروجی وارد تابلوی توزیع شده و از آنجا توسط سینی، منهول یا ادوات انتقال کابل به مصرف کننده ها منتقل می شوند، بنا براین برای این انتقال به اتاق برق، تابلوی توزیع، نردبان کابل، سینی کابل و یا محلی جهت عبور کابلها نیاز می باشد. همواره نیز این محلها  مورد آسیب و صدمات گوناگونی می باشند که در بندهای دیگر بیشتر به آن پرداخته می شود. در مقابل در انتقال نیرو با سیستم باسداکت به طور میانگین یک پنجم فضا و حجم مورد استفاده ی سیستم کابلی صرف می شود. به عنوان مثال: برای انتقال 20 رشته کابل از تابلوی توزیع به مصرف کننده و با کابل با سطح مقطع (عمدتا مصرفی صنعتی) mm2 10 *4 به یک سینی کابل با عرضCm  50 نیاز می باشد. با در نظر گرفتن فضای ساپورت نگهدارنده سینی، سطح  مقطع حجمیcm2  2500=50*50 در سراسر مسیر نیاز می باشد. 

  در مقابل با فرض مصرفی بار کل سیستم، A 1000 حجم سطح اشغال باسداکت cm2400=20*20 می باشد .یعنی کمتر از یک پنجم فضای انتقال در سیستم کابل! 

  ذکر این نکته در اینجا حائز اهمیت میباشد که: در تونل ها با توجه به محدودیتهای ارتفاع در شرایط بار ترافیکی واینکه برای بالا بردن ارتفاع مجاز مثلا 10 سانتیمتر چه میزان هزینه ای بیشتر باید صرف نمود؟ با توجه به اینکه در سیستم کابلی تقریبا ارتفاع زیر ساپورت سینی کابل تا سقف برابر با 30 سانتمتر میباشد این عدد در سیستم انتقال باس بار به حداکثر 15 سانتیمتر میرسد و در صورت نصب مستقیم روی دیواره  تاثیری در پایین آمدن ارتفاع ندارد. بسط بیشتر این مطلب در مجموعه های طراحی برق تونل قابل ارائه میباشد. 


عایق و عمر میانگین  

     در سیستم کابل عایق به صورت P.V.C و هالوژنه می باشد. بنا به قانون اثرپوستی پس از چند سال از این عایق گاز سمی کلرا آزاد می شود که روی بدن افراد و آلودگی محیط زیست تاثیر منفی دارد. نیز طبق قانون پیری حرارتی وعبارت نمایی مونت سینگر(p T ˉе=عمر عایق، که در عبارت نمایی p ضریب ثابت می باشد و T درجه ی حرارت محیط می باشند.) ونیز طبق استاندارد IEC عمر مفید جهت عبور جریان مجاز بین 15 تا 20 سال می باشد، در مناطق گرمسیری و رطوبتی از این مدت کاهش یافته و به میانگین 12 سال میرسد. با مراجعه به استاندارد IEC عمر میانگین کابل در شرایط تونل بین 5 تا 7 سال میباشد و این در حالیست که عمر باس بار طبق  استاندارد IEC در بحرانی ترین شرایط حداقل 45 سال می باشد. یعنی در شرایط تونل 7 تا 9 برابر بیشتر از کابل تعریف و تعین شده است.

بدین ترتیب با توجه به اینکه انتقال الکتریسته در تونل بطور بی وقفه می باشد واز طرفی شرایط دمایی داخل تونل و اثر حرارت تولید شده وسایل نقلیه بر روی کابل ها تاثیر می گزارد عمده ی کابل های مصرفی در تونل تقریبا در بالاترین نقطه قرار می گیرند و حرارت ایجاد شده بدلیل سبکی هوای گرم که به سمت بالا منتقل می شود، محیطی گرم در اطراف کابل ها ایجاد می گردد. این مساله تبادل حرارتی دمای درونی کابل به محیط اطراف، بصورت معکوس انجام می شود و حرارت در کابل بالاتر می رود. این امر سبب پایین آمدن عمر میانگین کابل تا 6 سال نیز می شود. در اینجا ممکن است این سوال مطرح گردد که چگونه در تونل هایی که عمر بالایی دارند هنوز توسط کابل انتقال انرژی صورت می گیرد؟ جواب اینکه منظور از عمر میانگین کابل این نیست که پس از مدت مذکور کابل قابلیت رسانایی خود را از دست می دهد، بلکه منظور این است که پس از مدت تعیین شده ی استاندارد اولا میزان جریان اسمی عبوری از کابل کاهش چشمگیری پیدا می کند، ثانیا عایق هادی در کابل دچار نشتی جریان می گردد. که این دو مهم رسانایی هادی را به مصرف کننده ها دچار اخلال کرده از طرفی پس از مدتی ممکن است ادوات فلزی بنا به نشتی کابل برق دار گردند، از طرفی چون جریان کمتری به مصرف کننده ها، عمدتا چراغ ها و پروژکتور ها انتقال می یابد در عمر این مصرف کننده ها تاثیر منفی گذاشته، بطوریکه تقریبا در تمامی تونل ها پس 5 سال تعدادی از پروژکتورها از کار افتاده و مابقی لوکس نوری خود را از تا حدود زیادی از دست می دهند لذا متصدیان تونل ها پس از دوره ی عمر مجددا بطور کامل تاسیسات الکتریکی موجود را برچیده و دوباره تاسیسات جدید را جایگزین می نمایند که این مقوله در صورت رعایت استاندارد بجز سینی کابل موجود بقیه ی موارد را شامل می گردد و این امر مستلزم هزینه های گزافی به سیستم می باشد.

 

درجه حفاظت IP

مقاومت سیستم باسداکت به علت فلزی بودن و کمپکت بودن آن از نظر مکانیکی بسیار بالا بوده و در موارد خاص میتوان از باس بار با قابلیت حفاظتی IP68  نیز استفاده نمود. 

     لازم به توضیح در خصوص IP  اینکه: برای نشان دادن  IP  (مخفف لاتین درجه حفاظت) از دو عدد که تعریف هر دو عدد مشخص می شود درجه حفاظت مشخص می گردد. اولین رقم نمایانگر درجه حفاظت اشخاص در تماس با قسمتهای برقدار و نفوذ اجسام خارجی جامد (مانند میخ) به داخل (با ضربه چکش و یا بدون ضربه) دومین رقم بیانگر درجه حفاظت در برابر نفوذ مایعات، بخارات و گرد وغبار به سیستم میباشد. با توجه به عبارت نمایی IP a b  اولین رقم بعد از IP یعنی a  میتواند اعداد صفر تا 6 را به خود اختصاص دهد و معنی هر عدد به این صورت است که: 

رقم صفر به معنای "حفاظت نشده"، رقم 1 به معنای "حفاظت در برابر اجسام جامد بزرگتر از mm  50"، رقم 2  به معنای "حفاظت در برابر اجسام جامد بزرگتر از mm  12" و به همین ترتیب رقمهای 3و4و5 به معنای به ترتیب "حفاظت در مقابل اجسام بزرگتر ازmm  5/2 تاmm  1 و گرد و غبار" میباشند. ورقم 6 به معنای "غیر قابل نفوذ" میباشد.

رقم دوم بعد از IP یعنی b  به معنای حفاظت در مقابل قطرات آب و بخارات  میتواند اعداد صفر تا 8 را به خود اختصاص دهد به این صورت که: 

رقم صفر به معنای "حفاظت نشده"، رقم 1 به معنای "حفاظت در مقابل قطرات از بالا، رقم 2 به معنای" حفاظت در مقابل آب با زاویه 15 درجه"، رقم 3 به معنای "حفاظت در مقابل باران و قطرات آب با زاویه 60 درجه"، رقم 4 به معنای حفاظت در مقابل پاشیدن آب"، رقم 5 به معنای "حفاظت در مقابل پاشیدن آب تحت فشار"،... و نهایتا رقم 8 قرار دادن داخل آب و استفاده در آن شرایط می باشند.  

    عمده باسداکت های تولیدی جهان IP55  می باشند که این درجه حفاظت عمده ترین مصرف باس بار در صنایع می باشد. این در حالیست که برای کابل با رو کش P.V.C که عمده مصرف صنایع است (بالغ بر 99% مصرف)  گزینه ی حفاظت مکانیکی (IP) تعریف نشده است و فقط کابلهای زره دارXLPE می باشند که دارای برخی خصوصیات حفاظت مکانیکی هستند که به دلیل بهای بالا، انعطاف پذیری بسیار کم و دشوار بودن اجرا، در صنایع استفاده نمی شوند.

  باتوجه به مشخصات IP این نتیجه حاصل می شود که سیستم باسداکت با مشکلاتی از قبیل جویدگی حیوانات، زخمی شدن و یا شکستن مواجه نمی باشد و این نقطه مقابل باس بار با کابل محسوب می گردد.از طرفی امکان سرقت باس بار وجود ندارد، چون قطعات باس بار در طول های 3 یا 4 متری وزین بوده و بصورت پازل به یکدیگر متصل می باشند. با توجه به ضخامت بالای کمپکت در سیستم باس بار امکان برش توسط کابل برو سنگ فرز غیر ممکن می باشد و برچیدن آن بدون ابزار و امکانات مخصوص نصب تقریبا غیر ممکن می باشد. این در حالی است که کابل ها با توجه به جهانی شدن قیمت فلزات در کشور (بالا رفتن قیمت مس) مورد دستبرد سارقان می باشد. بطوریکه آماتورترین سارقان با حداقل امکانات، امکان برچیدن کابل ها را دارند. و این مطلب از نگرانی های اخیر در کلیه ی سطوح توزیع نیرو می باشد. از طرفی با استفاده از باسداکت های با هادی آلومینیومی انگیزه ی سرقت به کلی از بین میرود.

نتیجه اینکه با اجرای سیستم باسداکت بجای سیستم کابلی اولا باعث بالا رفتن عمر تجهیزات شده دوما خطرات ناشی از برق گرفتگی کاهش می یابد.

ادامه دارد...

سعید کیا