کابل خشک

 کابل خشک بر اساس نیاز به گرایش به آسانتر كردن روش ساخت كابل و بهره گیری از مواد عایق خشك همواره در نزد كابل سازان و كاربران مطرح بوده است و از آنجا كه در كابل ها و سیم های روكش دار نخستین نیز ماده ی كوتاپرچا به كار می رفت كه خود یك ماده ی لاستیكی و بسپاری به شمار می آید،زمینه ی برگشت به سوی مواد همانند همواره وجود داشته است. به طوری كه كابل سازان آمریكایی از گذشته به ویژه به این دسته از عایق ها گرایش بیشتری نشان می داده اند و بیشتر از اروپایی ها كابل های خشك می ساختند. با به بازار آمدن ماده ی "باكلیت" و كاربرد آن به عنوان عایق در تجهیزات برق،راه برای دستیابی به ماده ای مناسب و تا اندازه ای انعطاف پذیر برای كابل ها نیز هموارتر شد،در همین رهگذر است كه در سال 1930(1309 خورشیدی) در كشور آلمان سازندگان كابل،ماده ای با نام پی،وی،سی (پلی وینیل كلراید) را كشف و آن را برای عایق كاری كابل ها مناسب یافتند،این ماده جای مواد لاستیكی نامرغوب پیشین را در سیم های روكش دار و كابل های باریك فشار ضعیف گرفت و همچنین در ساخت سیم های مناسب برای سیم كشی خانگی جای عایق لاستیكی قدیمی تر و روكش پارچه ای كیسه بافت را پر كرد و به زودی به عنوان تنها گزینه ی مناسب برای كابل های فشار ضعیف مطرح شد. در همین رهگذر كابل های خشك پروتودور ساخت آلمان در ایران خیلی زود شناخته و كاربرد یافتند و همزمان با روندی كه شبكه های شهری به ویژه در مراكز پر چگال شهر تهران بر چیده و زیر زمینی می شد یكی از پر كاربردترین كالاهای مصرفی برای شبكه های فشار ضعیف شهری گردیدند،هر چند باید اذعان داشت كه روحیه به كار گیری كابل های كاغذی آغشته به روغن در میان ایرانیان همچنان نیرومند بود.

مواد گرما- نرم خمیری شكل (پلاستیك ها) از مناسب ترین مواد برای عایق كاری كابل ها به شمار می آیند و به كمك افزار مناسب به آسانی بر روی رساناها اندود می شوند. در این میان با پیشرفت صنایع نفت و سپس پتروشیمی و كشف روز به روز فراورده های مناسب و پر شمار دامنه ی دسترسی به این مواد پر شمار دیگر هموارتر می گردید،در میان این مواد بسپار اتیلن جایگاه ویژه ای یافت. این ماده امروزه به عنوان عایق،یك ماده كلیدی به شمار می آید. از همین دست،می توان به ماده ی بسپاری دیگری از هیدروكربور پروپیلن با نام ای پی آر EPR اشاره كرد كه به علت ویژگی های برقی مناسب توانسته تا اندازه ای جا بیفتد.

همزمان با به كارگیری بسپار اتیلن و بسپار پروپیلین مواد گرما – سخت نیز كه از راه پردازش گرمایشی مواد گرما نرم تولید می شوند،كاربرد گسترده ای پیدا كردند. در این باره می توان به بسپار اتیلن پخته یا كراس لینك شده XLPE اشاره نمود كه امروزه جایگاه مهمی در ساختمان كابل های فشار میانی و فشار قوی و فرافشار قوی یافته است.

دهه ی 1950 (1330 خورشیدی) را می توان سرآغاز به كار گیری مواد بسپاری در فراورده های بازرگانی صنعت كابل به شمار آورد. در ساختمان كابل های فشار ضعیف با مقاطع كوچك به ویژه در آمریكا مواد خشك به عنوان عایق از خیلی بیشترها نیز كاربرد پیدا كرده بود،هرچند اروپایی ها به ویژه درآلمان،انگلیس،فرانسه و ایتالیا به كابل های با عایق كاغذی روغنی گرایش داشتند،آن ها حتی كابل های فشار ضعیف با مقاطع بزرگ را نیز با این عایق می ساختند و معمولاّ آن ها را با غلاف سربی و زره فولادی و بعدها آلومینیومی پشتیبانی می كردند.

با پیدایش پی،وی،سی رفته رفته این گرایش های سخت گیرانه تغییر راستا داد و این ماده به ویژه در كابل های فشار ضعیف با مقاطع كوچك كاربرد عام تری یافت،به ویژه كه پدیده ی خشك افتادن بخش هایی از كابل های كاغذی روغنی پر جریان فشار ضعیف در زمین های شیب دار،آلایندگییهای برآمده از روغن آن ها كه گاهی دشواری زا می شدند،بدین تغییر گرایش دامن می زد. كابل های با عایق پی وی سی دشواری های اشاره شده را نداشته،نصب آسانتری داشته و نیاز به حفاظت بسیار دقیق پیدا نمی كردند.این دلایل و برتری هایی كه در دراز مدت خود را نشان می دادند باعث شد تا كاربرد كابل های خشك فشار ضعیف با مقاطع بزرگ تر روز به روز توجیه بیشتری پیدا كند. یكی از دلایل مهم دیگری نیز كه باعث شد تا كابل های خشك آینده را از آن خود كند سادگی فرآیند ساخت و ارزانی آن بود زیرا كار ساخت آن ها با با روش تزریق و اندود سازی انجام می گرفت،لایه ی عایق آن ها یكپارچه و تك ماده بود (در برابر دو ماده بودن كاغذ آغشته به روغن) . این نكته رفته رفته اهمیت خود را نشان می داد زیرا نبود روغن و آلایندگی های ناشی از آن،از آسیب های وارده بر محیط زیست بسیار می كاست و كار نصب مفصل ها و سر كابل بندی ها را هر چه ساده تر می كرد.

نخستین كابل های با عایق بسپاری در نیمه های دهه1940 (دههی 1320 خورشیدی) ساخته شد و همان طور كه پیش از این گفته شد این ماده بسپاری پلی وینیل كلراید(پی،وی،سی) بود. كاربرد عملی این كابل در دهه ی 1950 (دهه ی 1330 خورشیدی) پا گرفت، اما بزودی روشن شد كه به علت بالا بودن تلفات دی الكتریك (08/0=tan&) تنها برای كابل های فشار ضعیف مناسب می باشد و در همان محدوده از كاربرد نیز ماند .

كابل سازان سپس به ماده ی بسپاری اتیلن PE با ویژگی های برقی بسیار خوب (0003/0=tan&) و شاید تا اندازه ای عالی روی آوردند،این ماده ی نا قطبی به عنوان عایق كابل در سال 1844 (1323 خورشیدی) در آمریكا در كابل های 3 كیلو ولتی و در سال 1947 (1326 خورشیدی) در سوییس برای كابل های 20 كیلو ولتی به كار رفت،و سرانجام آن كه در سال 1966 (1345 خورشیدی) در ساخت كابل های 138 كیلو ولتی و سه سال بعد در ساخت كابل های 220 كیلو ولتی ودر سال 1986 (1365 خورشیدی) در كابل های 400 كیلو واتی خشك در فرانسه به كار گرفته شد.ولی به علت محدودیت های دمایی هرگز به كاربردی گسترده دست نیافت،زیرا بسپار اتیلن با همه برتری های در خور توجه اش در دمای بالاتر از دمای C ْ 70 نرم و خمیری ودر C ْ90 به بالا تا اندازه ای روان می شود ولی از آنجا كه به علت محدودیت مقاطع رساناها و توجیه های اقتصادی در زمینه ی مصرف مس و آلومینیوم،دمای رساناها در كابل ها نزدیك به C ْ90 در نظر گرفته می شد،این ماده با محدودیت كاربرد روبرو گردید،ولی ویژگی های برتر آن همواره این امكان را می داد كه با انجام روش های بهینه سازی بر ویژگی های نا مناسب آن فائق آیند. در این رهگذر بود كه شیوه ی پخت (كراس لینك كردن) آن مطرح گردید (این روش با نام ولكانیزه(گوگردی) كردن،از پیش در تولید هر گونه لاستیك شناخته شده بود). ماده ای كه از این راه به دست آمد یك ماده ی گرما – سخت(ترموستینگ) كشسان بود كه با نام XLPE یا بسپار اتیلن كراس لینك شده نامور گردید و بزودی و بی درنگ جای نخست را در فرآیند عایق كاری كابل های با فشارهای بالاتر از آن خود كرد. نخستین كاربرد عملی این ماده در كابل های فشار قوی به دهه ی 1960(دهه ی 1340 خورشیدی) بر می گردد ولی این در سال 1953 (1332 خورشیدی) بود كه كابل خشك با عایق XLPE در كارخانه ی جنرال الكتریك آمریكا ساخته شد. این ماده با دارا بودن ویژگی های برقی بسیار عالی بزودی راه خود را در كابل های فرا فشار قوی نیز پیدا كرد. در این میان آنچه كه هنوز هم كاربر مواد بسیاری گرما- نرم و گرما- سخت را تا اندازه ای دچار تردید می ساخت وجود حفره ها و روزنهای بسیار ریز در لایه های عایق و پیدایش پدیده ی تخلیه های جزیی و پدیده ی آب درختی در آن ها بود كه این گروه از كابل ها را دچار فرسایش و گسیختگی زود هنگام می كرد و راهی نیز برای پر كردن این حفره ها وجود نداشت.

با پیشرفت در این روش ساخت كابل های فشار قوی و با دستیابی به فناوری های (فن آگاهیهای) كلیدی و گزینش مواد سره تر توانسته اند ویژگی های عایقی این مواد را بسیار بالا برند در این میان،بهره گیری از روش رانش تك لایه ای مواد و همزمان سازی نشاندن لایه های نیمه رسانا در دو سوی لایه های عایق با كلگی های سه تایی،جلوگیریاز نفوذ نم و آب كه به پیدایش پدیده های آب درختی منجر می شود،بالا بردن كیفیت روش های پخت و كاستن از دامنه ی آب و بخار آب در روند اندود كاری(اكسترود كاری) و پخت،كمك بسیاری به مطلوب تر شدن روند ساخت این گروه از كابل ها كرده است،به طوری كه كابل خشك XLPE 400 كیلو ولتی در سال 1997 (1376 خورشیدی) برای نخستین بار درآلمان،با پیشینه ی محافظه كاری در زمینه ی كاربرد این گونه كابل ها،به كار برده شد. هرچند در سال 1988 (1367 خورشیدی) ساخت آزمایشی كابل های 500 كیلو ولتی XLPEهم انجام یافته بود. امروزه با افزایش اعتماد كاربران گرایش بیشتری به بهره گیری از كابل های خشك در فرا ولتاژهای فشار قوی پیدا شده است و به نظر می رسد كه می روند تا آینده را یكجا به خود اختصاص دهند در جدول زیرین چكیده ی روند پیشرفت گام به گام كابلسازی و زمینه های كاربردی آن با روش گاه نگاری در دسترس گذاشته شده است.