این بخش از IEC 60502 ساختار، ابعاد و الزامات آزمایش کابل های برق با عایق جامد اکسترود شده از 6 کیلو ولت تا 30 کیلو ولت را برای تاسیسات ثابت مانند شبکه های توزیع یا تاسیسات صنعتی مشخص می کند.
هنگام تعیین کاربری ها، توصیه می شود که خطر احتمالی ورود آب شعاعی در نظر گرفته شود. طرح‌های کابل با موانعی که ادعا می‌شود از نفوذ طولی آب جلوگیری می‌کنند و یک آزمایش مرتبط در این بخش از IEC 60502 گنجانده شده است.
کابلها برای شرایط نصب و سرویس ویژه شامل کابل‌های شبکه‌های هوایی، صنایع معدنی، نیروگاه‌های هسته‌ای (در داخل و اطراف منطقه مهار) و یا برای استفاده در زیردریایی یا کاربرد روی کشتی نمی‌شوند.
مراجع هنجاری
اسناد زیر، به طور کلی یا جزئی، به طور هنجاری در این سند ارجاع شده و برای کاربرد آن ضروری هستند. برای مراجع تاریخ‌دار، فقط نسخه ذکر شده اعمال می‌شود. برای مراجع بدون تاریخ، آخرین ویرایش سند ارجاع شده (شامل هر گونه اصلاحیه) اعمال می شود.
تعیین ولتاژ و مواد
ولتاژ نامی
ولتاژ نامی U0/U(Um) کابل های در نظر گرفته شده در این استاندارد به شرح زیر است:
U0/U(Um) = 3,6/6 (7,2) – 6/10 (12) – 8,7/15 (17,5) – 12/20 (24) – 18/30 (36) کیلوولت .
توجه: ولتاژهای داده شده در بالا، نامگذاری صحیح هستند، اگرچه در برخی کشورها از عناوین دیگری استفاده می شود، به عنوان مثال. 3,5/6 – 5,8/10 – 11,5/20 – 17,3/30 کیلوولت.
در تعیین ولتاژ کابل ها U0/U(Um):
U0 ولتاژ فرکانس توان نامی بین هادی و زمین یا صفحه فلزی است که کابل برای آن طراحی شده است.
U ولتاژ فرکانس توان نامی بین هادی هایی است که کابل برای آن طراحی شده است.
Um حداکثر مقدار “بالاترین ولتاژ سیستم” است که تجهیزات ممکن است برای آن استفاده شود (به IEC 60038 مراجعه کنید).
ولتاژ نامی کابل برای یک کاربرد معین باید برای شرایط عملیاتی در سیستمی که کابل در آن استفاده می شود مناسب باشد. برای سهولت در انتخاب کابل، سیستم ها به سه دسته تقسیم می شوند:
دسته A: این دسته شامل سیستم هایی است که در آنها هر رسانای فازی که با زمین یا یک هادی زمین در تماس باشد در مدت 1 دقیقه از سیستم جدا می شود.
دسته B: این دسته شامل سیستم هایی است که در شرایط خطا برای مدت کوتاهی با یک فاز ارت شده کار می کنند. این مدت، طبق IEC 60183، نباید از 1 ساعت تجاوز کند. برای کابل های تحت پوشش این استاندارد، مدت زمان طولانی تری که در هر موقعیتی از 8 ساعت تجاوز نمی کند، قابل تحمل است. مدت زمان کل خطاهای زمین در هر سال نباید از 125 ساعت تجاوز کند.
دسته C: این دسته شامل کلیه سیستم هایی است که در دسته A یا B قرار نمی گیرند.
باید توجه داشت که در سیستمی که خطای زمین به طور خودکار و به سرعت ایزوله نمی شود، تنش های اضافی روی عایق کابل ها در هنگام خطای زمین تا حدی عمر کابل ها را کاهش می دهد. اگر انتظار می رود که سیستم اغلب با خطای زمین دائمی کار کند، ممکن است توصیه شود که سیستم را در دسته C طبقه بندی کنید.
مقادیر U0 توصیه شده برای کابل های مورد استفاده در سیستم های سه فاز در جدول 1 آمده است.
جدول 1 – ولتاژهای نامی توصیه شده U0
ترکیبات عایق
انواع ترکیبات عایق تحت پوشش این استاندارد در جدول 2 به همراه عناوین اختصاری آنها ذکر شده است.
جدول 2 – ترکیبات عایق
حداکثر دمای رسانا برای انواع مختلف ترکیبات عایق تحت پوشش این استاندارد در جدول 3 آمده است.
جدول 3 – حداکثر دمای هادی برای انواع مختلف ترکیبات عایق
دماهای جدول 3 بر اساس خواص ذاتی مواد عایق است. در نظر گرفتن سایر عوامل هنگام استفاده از این مقادیر برای محاسبه رتبه های فعلی مهم است.
به عنوان مثال، در عملیات عادی، اگر کابلی که مستقیماً در زمین مدفون است، تحت بار پیوسته (ضریب بار 100 درصد) در حداکثر دمای رسانا نشان داده شده در جدول کار کند، مقاومت حرارتی خاک اطراف کابل ممکن است:
با گذشت زمان، در نتیجه فرآیندهای خشک کردن، از مقدار اولیه خود افزایش می یابد. در نتیجه، دمای هادی ممکن است تا حد زیادی از حداکثر مقدار فراتر رود. اگر چنین شرایط عملیاتی پیش بینی شده باشد، باید تمهیدات کافی در نظر گرفته شود.
برای راهنمایی در مورد دمای اتصال کوتاه، باید به IEC 60986 اشاره کرد.
ترکیبات پوشش دهنده
حداکثر دمای رسانا برای انواع مختلف ترکیب پوششی تحت پوشش این استاندارد در جدول 4 آورده شده است.
جدول 4 – حداکثر دمای رسانا برای انواع مختلف ترکیبات روکش
هادی ها
رساناها باید از کلاس 1 یا کلاس 2 از مس آنیل شده ساده یا روکش شده با فلز یا از آلومینیوم یا آلیاژ آلومینیوم ساده مطابق با استاندارد IEC 60228 باشند.
برای هادی های کلاس 2 ممکن است اقداماتی برای دستیابی به آب بندی طولی انجام شود.
عایق
مواد
عایق باید دی الکتریک اکسترود شده از یکی از انواع فهرست شده در جدول 2 باشد.
ضخامت عایق
در جداول 5 تا 7 ضخامت های عایق اسمی مشخص شده است.
ضخامت هر جداکننده یا صفحه نیمه رسانا روی هادی یا روی عایق نباید در ضخامت عایق لحاظ شود.
جدول 5 – ضخامت اسمی عایق PVC/B
جدول 6 – ضخامت اسمی عایق پلی اتیلن پیوندی متقابل (XLPE)
جدول 7 – ضخامت اسمی عایق لاستیک اتیلن پروپیلن (EPR) و لاستیک پروپیلن سخت اتیلن (HEPR)
غربالگری
همه کابل ها چه به صورت جداگانه و چه جمعی باید دارای یک لایه فلزی در اطراف هسته ها باشند،
غربال کردن تک هسته ها در کابل های تک یا سه هسته ای، در صورت نیاز، باید از یک صفحه هادی و یک صفحه عایق تشکیل شود. اینها باید در همه کابلها به استثنای موارد زیر استفاده شوند:
الف) در ولتاژ نامی 3,6/6 (7,2) کیلوولت کابل های عایق شده با EPR و HEPR ممکن است غربال نشوند، مشروط بر اینکه از ضخامت عایق بیشتر در جدول 7 استفاده شود.
ب) در ولتاژ نامی 3,6/6 (7,2) کیلو ولت کابل های عایق شده با PVC باید غربال نشوند.
صفحه نمایش هادی
صفحه رسانا باید غیر فلزی باشد و از یک ترکیب نیمه رسانا اکسترود شده تشکیل شده باشد که می تواند روی نوار نیمه رسانا اعمال شود. ترکیب نیمه هادی اکسترود شده باید به طور محکم به عایق چسبانده شود.
صفحه عایق
صفحه عایق باید از یک لایه غیر فلزی نیمه رسانا در ترکیب با یک لایه فلزی تشکیل شده باشد.
لایه غیر فلزی باید مستقیماً بر روی عایق هر هسته اکسترود شود و از یک ترکیب نیمه رسانا به هم چسبیده یا قابل جداسازی تشکیل شود.
سپس ممکن است یک لایه از نوار یا ترکیب نیمه رسانا روی تک تک هسته ها یا مجموعه هسته اعمال شود.
لایه فلزی باید روی هر هسته یا مجموعه هسته به طور جمعی اعمال شود و باید با الزامات بند 10 مطابقت داشته باشد.
مونتاژ کابل های سه هسته ای، پوشش های داخلی و پرکننده ها
مونتاژ کابل های سه هسته ای به ولتاژ نامی و اینکه آیا صفحه فلزی روی هر هسته اعمال می شود بستگی دارد.
بندهای فرعی 8.2 تا 8.4 برای مجموعه کابل های تک هسته ای روکش دار اعمال نمی شود.
پوشش های داخلی و پرکننده ها
ساخت
پوشش های داخلی ممکن است اکسترود شده یا خراش دار باشند.
برای کابل‌های با هسته‌های دایره‌ای، پوشش داخلی خراش دار تنها در صورتی مجاز است که فواصل بین هسته‌ها به‌طور قابل ملاحظه‌ای پر شده باشد.
قبل از اعمال پوشش داخلی اکسترود شده، یک چسب مناسب مجاز است.
مواد
مواد مورد استفاده برای پوشش های داخلی و پرکننده ها باید برای دمای کارکرد کابل مناسب و با مواد عایق سازگار باشند.
ضخامت پوشش داخلی اکسترود شده
ضخامت تقریبی پوشش های داخلی اکسترود شده باید از جدول 8 بدست آید.
جدول 8 – ضخامت پوشش داخلی اکسترود شده
ضخامت پوشش داخلی لبه دار
ضخامت تقریبی پوشش‌های داخلی لپ‌دار باید 0.4 میلیمتر برای قطرهای ساختگی روی هسته‌های چیده شده تا 40 میلیمتر و 0.6 میلیمتر برای قطرهای بزرگ‌تر باشد.
کابل هایی که دارای یک لایه فلزی جمعی هستند
کابل ها باید دارای یک پوشش داخلی بر روی هسته های چیده شده باشند. پوشش داخلی و پرکننده ها باید با بند 8.2 مطابقت داشته باشند و غیر رطوبت سنجی باشند، مگر اینکه ادعا شود کابل به صورت طولی ضد آب است.
برای کابل هایی که دارای یک صفحه نیمه رسانا بر روی هر هسته جداگانه و یک لایه فلزی جمعی هستند، پوشش داخلی باید نیمه رسانا باشد. پرکننده ها ممکن است نیمه هادی باشند.
کابل هایی که یک لایه فلزی روی هر هسته جداگانه دارند
لایه های فلزی هر هسته باید در تماس با یکدیگر باشند.
کابل هایی با یک لایه فلزی جمعی اضافی از مواد مشابه با لایه های فلزی زیرین باید یک پوشش داخلی روی هسته های چیده شده داشته باشند. پوشش داخلی و پرکننده ها باید با بند 8.2 مطابقت داشته باشند و غیر رطوبت سنجی باشند، مگر اینکه ادعا شود کابل به صورت طولی ضد آب است. پوشش داخلی و فیلرها ممکن است نیمه رسانا باشند.َ
هنگامی که لایه های فلزی زیرین و لایه فلزی جمعی از مواد مختلف تشکیل شده باشند، باید توسط یک غلاف اکسترود شده از یکی از مواد مشخص شده در بند 14.2 جدا شوند. برای کابل‌های دارای غلاف سربی، جداسازی از لایه‌های فلزی زیرین ممکن است با پوشش داخلی مطابق بند 8.2 به دست آید.
برای کابل های بدون لایه فلزی جمعی، پوشش داخلی ممکن است حذف شود، مشروط بر اینکه شکل بیرونی کابل عملاً دایره ای باقی بماند.
لایه فلزی برای کابل های تک هسته ای و سه هسته ای
انواع لایه های فلزی زیر در این استاندارد گنجانده شده است:
الف) صفحه فلزی
ب) هادی متحدالمرکز
ج) غلاف فلزی
د) زره فلزی
لایه(های) فلزی باید شامل یک یا چند نوع از انواع ذکر شده در بالا باشد و هنگامی که روی کابل های تک هسته ای یا هسته های جداگانه کابل های سه هسته ای اعمال می شود، غیر مغناطیسی باشد.
ممکن است اقداماتی برای دستیابی به آب‌بندی طولی در ناحیه لایه‌های فلزی انجام شود.
صفحه فلزی
ساخت
صفحه فلزی باید از یک یا چند نوار، یا یک بافته، یا یک لایه متحدالمرکز از سیم یا ترکیبی از سیم و نوار (ها) تشکیل شده باشد.
همچنین ممکن است یک غلاف یا در مورد صفحه نمایش جمعی، یک زره باشد که مطابق با 10.2 باشد.
هنگام انتخاب مواد صفحه نمایش، نه تنها برای ایمنی مکانیکی بلکه برای ایمنی الکتریکی نیز باید به احتمال خوردگی توجه ویژه ای شود.
شکاف های موجود در صفحه باید با مقررات و/یا استانداردهای ملی مطابقت داشته باشد.
الزامات
الزامات ابعادی، فیزیکی و الکتریکی صفحه فلزی باید توسط مقررات و/یا استانداردهای ملی تعیین شود.
صفحه های فلزی که با لایه های نیمه هادی مرتبط نیستند
در جایی که صفحه های فلزی با ولتاژ نامی 3,6/6 (7,2) کیلو ولت با عایق های PVC، EPR و HEPR استفاده می شوند، لازم نیست که اینها با لایه های نیمه رسانا مرتبط شوند.
هادی هم مرکز
ساخت و ساز
شکاف ها در هادی متحدالمرکز باید مطابق با مقررات و/یا استانداردهای ملی باشد.
هنگام انتخاب ماده رسانای متحدالمرکز، نه تنها از نظر ایمنی مکانیکی بلکه برای ایمنی الکتریکی نیز باید به احتمال خوردگی توجه ویژه ای شود.
الزامات
الزامات ابعادی و فیزیکی هادی متحدالمرکز و مقاومت الکتریکی آن باید توسط مقررات و/یا استانداردهای ملی تعیین شود.
کاربرد
در صورت نیاز به هادی متحدالمرکز، در مورد کابل های سه هسته ای باید روی پوشش داخلی اعمال شود. در مورد کابل های تک هسته ای باید مستقیماً روی عایق یا روی صفحه عایق نیمه هادی یا روی یک پوشش داخلی مناسب اعمال شود.
غلاف فلزی
سربی:
غلاف باید از سرب یا آلیاژ سرب تشکیل شده باشد و باید به عنوان یک لوله بدون درز نسبتاً محکم اعمال شود.
ضخامت اسمی باید با فرمول زیر محاسبه شود:
tpb = 0,03 Dg + 0,7
که در آن:
tpb ضخامت اسمی غلاف سرب، بر حسب میلی متر است.
Dg قطر فرضی زیر غلاف سربی بر حسب میلی متر است (تا اولین رقم اعشار گرد شده است).
در تمام موارد، کوچکترین ضخامت اسمی باید 1.2 میلی متر باشد. مقادیر محاسبه شده باید به اولین رقم اعشار گرد شوند.
زره فلزی
انواع زره فلزی
انواع زره تحت پوشش این استاندارد به شرح زیر است:
الف) زره سیم تخت؛
ب) زره سیم گرد؛
ج) زره دو نواری.
مواد
سیم های گرد یا مسطح باید از فولاد گالوانیزه، مس یا مس قلع دار، آلومینیوم یا آلیاژ آلومینیوم باشند.
نوارها باید از فولاد، فولاد گالوانیزه، آلومینیوم یا آلیاژ آلومینیوم باشند. نوارهای فولادی باید نورد گرم یا سرد با کیفیت تجاری باشند.
در مواردی که لازم است لایه سیم زره فولادی با حداقل رسانایی مطابقت داشته باشد، برای اطمینان از انطباق، مجاز است که سیم‌های مسی یا مسی قلع‌شده کافی در لایه زره وجود داشته باشد.
هنگام انتخاب مواد زره باید به احتمال خوردگی توجه ویژه ای داشت، نه تنها از نظر ایمنی مکانیکی، بلکه همچنین برای ایمنی الکتریکی، به ویژه هنگامی که زره به عنوان صفحه استفاده می شود.
زره کابل های تک هسته ای برای استفاده در AC. سیستم ها باید از مواد غیر مغناطیسی تشکیل شده باشند، مگر اینکه ساختار خاصی انتخاب شود.
کاربرد زره
کابل های تک هسته ای
در مورد کابل‌های تک هسته‌ای، در صورتی که صفحه نمایش وجود نداشته باشد، یک پوشش داخلی، اکسترود شده یا لپ‌دار، با ضخامت مشخص شده باید در زیر زره اعمال شود.
کابل های سه هسته ای
هنگامی که در مورد کابل های سه هسته ای زره مورد نیاز است، باید روی پوشش داخلی اعمال شود.
غلاف جدا کننده
هنگامی که لایه فلزی زیرین و زره از مواد مختلف تشکیل شده باشند، باید توسط یک غلاف اکسترود شده از یکی از مواد مشخص شده در بند 14.2 از هم جدا شوند.
هنگامی که یک زره برای یک کابل غلاف سربی مورد نیاز است، ممکن است بر روی یک غلاف جداکننده یا یک لایه پوششی طبق بند 13.3.4 اعمال شود.
اگر از غلاف جداکننده استفاده می شود، باید به جای پوشش داخلی یا علاوه بر آن در زیر زره اعمال شود.
زمانی که اقداماتی برای دستیابی به آب‌بندی طولی در ناحیه لایه‌های فلزی انجام شده باشد، نیازی به غلاف جداسازی نیست.
ضخامت اسمی غلاف جداسازی Ts که بر حسب میلی متر بیان می شود باید با فرمول زیر محاسبه شود:
Ts = 0,02 Du + 0,6
که در آن Du قطر فرضی زیر این غلاف، بر حسب میلیمتر، محاسبه شده در ضمیمه A است.
مقدار حاصل از فرمول باید به نزدیکترین 0.1 میلیمتر گرد شود (به پیوست C مراجعه کنید).
برای کابل های بدون غلاف سربی، ضخامت اسمی نباید کمتر از 1.2 میلی متر باشد. برای کابل‌هایی که غلاف جداکننده مستقیماً روی غلاف سربی اعمال می‌شود، ضخامت اسمی آن نباید کمتر از 1.0 میلیمتر باشد.
بستر زیر زره پوش برای کابل های غلاف سربی
بستر پوشش داده شده روی غلاف سربی پوشش داده شده مرکب باید از نوارهای کاغذی آغشته و مرکب یا ترکیبی از دو لایه نوار کاغذی آغشته شده و مرکب و به دنبال آن یک یا چند لایه از مواد فیبری مرکب تشکیل شده باشد.
آغشته کردن مواد بستر ممکن است با قیری یا سایر ترکیبات نگهدارنده انجام شود. در مورد زره سیمی، این ترکیبات نباید مستقیماً در زیر سیم ها اعمال شوند.
ممکن است به جای نوارهای کاغذی آغشته شده، از نوارهای مصنوعی استفاده شود.
ضخامت کل بستر بین غلاف سربی و زره پس از اعمال زره باید مقدار تقریبی 1.5 میلی متر داشته باشد.
ابعاد سیم های زره و نوارهای زرهی
ابعاد اسمی سیم های زره و نوارهای زرهی ترجیحاً باید یکی از مقادیر زیر باشد:
سیم های گرد: 0,8 – 1,25 – 1,6 – 2,0 – 2,5 – 3,15 میلی متر قطر;
سیم های تخت: ضخامت 0.8 میلی متر؛
نوارهای فولادی ضخامت 0.2 – 0.5 – 0.8 میلی متر؛
نوارهای آلومینیوم یا آلیاژ آلومینیوم: ضخامت 0.5 – 0.8 میلی متر.
همبستگی بین قطر کابل و ابعاد زره
قطر اسمی سیم های زره گرد و ضخامت اسمی نوارهای زره نباید به ترتیب از مقادیر ارائه شده در جداول 9 و 10 کمتر باشد.
جدول 9 – قطر اسمی سیم های زره گرد
جدول 10 – ضخامت اسمی نوارهای زرهی
برای زره سیم تخت و قطرهای ساختگی زیر زره بیش از 15 میلی متر، ضخامت اسمی سیم فولادی تخت باید 0.8 میلی متر باشد. کابل هایی با قطر ساختگی زیر زره تا 15 میلی متر نباید با سیم های تخت زره پوش شوند.
زره سیم گرد یا مسطح
زره سیم باید بسته شود، یعنی با حداقل فاصله بین سیم های مجاور. یک مارپیچ باز متشکل از نوار فولادی گالوانیزه با ضخامت اسمی حداقل 0.3 میلی متر ممکن است روی زره فولادی مسطح و روی زره سیم فولادی گرد در صورت لزوم ارائه شود. تلورانس ها در این نوار فولادی باید مطابق با موارد تعیین شده باشد.
زره دو نوار
هنگامی که از یک زره نواری و یک پوشش داخلی که در بند 8.2 مشخص شده است استفاده می شود، پوشش داخلی باید توسط یک بستر نواری تقویت شود. ضخامت کل پوشش داخلی و بستر نواری اضافی باید مطابق 8.2 به اضافه 0.5 میلی متر باشد.
اگر ضخامت نوار زره 0.2 میلی متر باشد و به علاوه 0.8 میلی متر اگر ضخامت نوار زره بیش از 0.2 میلی متر باشد.
ضخامت کل پوشش داخلی و بستر نواری اضافی نباید از این مقادیر بیشتر از 0.2 میلی متر با تحمل +20٪ کمتر باشد.
در صورت نیاز به غلاف جداسازی یا اگر پوشش داخلی اکسترود شده باشد و الزامات را برآورده کند، بستر نواری اضافی مورد نیاز نیست.
زره نواری باید به صورت مارپیچ در دو لایه اعمال شود تا نوار بیرونی تقریباً در مرکز روی شکاف نوار داخلی قرار گیرد. فاصله بین پیچ های مجاور هر نوار نباید از 50% عرض نوار تجاوز کند.
روکش
تمام کابل ها باید دارای روکش باشند.
روکش معمولاً مشکی است، اما رنگی غیر از سیاه ممکن است با توافق بین سازنده و خریدار، مشروط به مناسب بودن آن برای شرایط خاصی که در آن کابل باید استفاده شود، ارائه شود.
توجه: آزمایش پایداری UV در دست بررسی است.
مواد
روکش باید از یک ترکیب ترموپلاستیک (PVC یا پلی اتیلن) یا یک ترکیب الاستومری (پلی کلروپرن، پلی اتیلن کلروسولفونه یا پلیمرهای مشابه) تشکیل شده باشد.
مواد روکش باید برای دمای عملیاتی مطابق با جدول 4 مناسب باشد.
ممکن است افزودنی های شیمیایی در روکش برای مقاصد خاص، به عنوان مثال حفاظت از موریانه، ضروری باشند، اما نباید حاوی مواد مضر برای انسان و یا محیط زیست باشند.
یادآوری نمونه هایی از مواد که به عنوان نامطلوب در نظر گرفته می شوند عبارتند از:
- آلدرین: 1،2،3،4،10،10-هگزاکلورو-1،4،4a،5،8،8a-هگزا هیدرو-1،4،5،8-دی متانونافتالین
- دیلدرین:1،2،3،4،10،10-هگزاکلرو-6،7-اپوکسی-1،4،4a،5،6،7،8،8a-اکتاهیدرو-1،4،5،8-دی متانونافتالین
- لیندان: گاما ایزومر 1،2،3،4،5،6-هگزاکلرو سیکلوهگزان.
ضخامت
ضخامت اسمی ts که بر حسب میلی متر بیان می شود باید با فرمول زیر محاسبه شود، مگر اینکه طور دیگری مشخص شود:
ts = 0,035 D + 1,0
- که در آن D قطر فرضی بلافاصله زیر روکش، بر حسب میلی متر است.
- مقدار حاصل از فرمول باید به نزدیکترین 0.1 میلی متر گرد شود.
- ضخامت اسمی برای کابل‌های تک هسته‌ای نباید کمتر از 1.4 میلیمتر و برای کابل‌های چند هسته‌ای کمتر از 1.8 میلیمتر باشد.