تفاوت بین کابل برق زمینی و هوایی

کابل برق هوایی چیست و چه کاربردی دارد؟

کابل برق هوایی که به عنوان کابل هوایی نیز شناخته می شود، کابلی است که برای انتقال الکتریسیته مورد استفاده قرار می گیرد که با استفاده از تیرها یا برج ها در بالای سطح زمین معلق است. کابل های هوایی معمولاً برای توزیع برق در مناطق روستایی، مناطق صنعتی، مناطق تجاری و برای اتصال پست ها به شبکه توزیع استفاده می شود.

مزایای کلیدی کابل های برق هوایی عبارتند از:

• هزینه نصب کمتر در مقایسه با کابل های زیرزمینی زیرا نیازی به ترانشه یا حفاری نیست. کابل های سقفی به سادگی بر روی تیرها یا برج ها آویزان می شوند.
• بازرسی و نگهداری آسان تر در مقایسه با کابل های زیرزمینی. عیب ها را می توان به سرعت شناسایی و تعمیر کرد.
• کمتر در معرض آسیب ناشی از عملیات حفاری یا حفاری.
• حداقل اختلال در ترافیک در هنگام نصب و نگهداری.
• دفع بهتر گرما به دلیل قرار گرفتن در معرض هوا. این اجازه می دهد تا ظرفیت های حمل جریان بالاتری داشته باشد.

معایب اصلی عبارتند از:

• بیشتر مستعد آسیب ناشی از طوفان، درختان، حیوانات و سایر تداخلات خارجی است.
• می تواند از نظر بصری غیر جذاب در نظر گرفته شود.
• به دلایل زیبایی شناختی برای مناطق شهری متراکم مناسب نیست.
• در معرض رعد و برق و اثرات جوی.

خطوط توزیع هوایی بخش مهمی از شبکه برق هستند که امکان توزیع کارآمد نیرو را در فواصل طولانی از نیروگاه ها و پست ها به کاربران نهایی می دهند. هزینه‌های نصب پایین‌تر، کابل‌های هوایی را برای مناطق روستایی ایده‌آل می‌کند، در حالی که سهولت نگهداری، تحویل مطمئن برق را تضمین می‌کند.

کابل ارت چیست و چه کاربردی دارد؟

کابل ارت که به عنوان کابل زمین نیز شناخته می شود، کابل یا هادی است که در سیستم های الکتریکی برای اتصال نقطه خنثی یا گره مشترک یک سیستم به زمین استفاده می شود. این توابع کلیدی زیر را ارائه می دهد:

• ایمنی: کابل ارت تضمین می کند که هرگونه جریان اتصال کوتاه به طور ایمن به زمین جریان می یابد بدون اینکه جان انسان یا تجهیزات را به خطر بیندازد. با جلوگیری از عبور جریان از بدن انسان در برابر شوک الکتریکی محافظت می کند.
• پایداری: اتصال زمین ولتاژ سیستم را تثبیت می کند و نقطه مرجعی برای جریان و ولتاژ در سیستم فراهم می کند. این امکان عملکرد صحیح الکترونیک حساس و سیستم های حفاظتی را فراهم می کند.
• محافظت در برابر صاعقه: کابل ارت با اتلاف جریان های برخورد صاعقه به زمین، تجهیزات الکتریکی را در برابر ولتاژها و جریان های بالا محافظت می کند.
• کاهش تداخل: کابل زمین تداخل نویز الکتریکی در مدارها را به حداقل می رساند و جریان های سرگردان را کاهش می دهد.
• محافظت در برابر جریان اضافه: باز کردن کابل زمین با استفاده از یک وسیله محافظ مانند فیوز یا قطع کننده مدار می تواند خطوط یا تجهیزات معیوب را قطع کرده و جریان های زیاد را متوقف کند.

کابل زمین یک هادی ضخیم با مقاومت کم است که اغلب از مس لخت، فولاد با روکش مس یا فولاد گالوانیزه ساخته شده است. چندین گودال زمین و الکترود برای اتصال محکم آن به زمین استفاده می شود. حفظ یک سیستم زمین مناسب برای ایمنی و عملکرد صحیح شبکه های الکتریکی با اتصالات خنثی بسیار مهم است.

تفاوت بین کابل برق زمینی و هوایی

انواع کابل هوایی

برخی از انواع رایج کابل های برق هوایی عبارتند از:

هادی های برهنه

• ساخته شده از مس آنیل شده، آلیاژ آلومینیوم یا آلومینیوم با هسته فولادی.
• عدم پوشش عایق هادی
• نیاز به جداسازی کافی از ساختمان ها، درختان و غیره دارد.
• برای خطوط انتقال فشار قوی و فوق العاده بالا استفاده می شود.

کابل های عایق

• هادی توسط مواد عایق مانند PVC، XLPE و غیره پوشانده شده است.
• برای شبکه های توزیع تا 33 کیلو ولت استفاده می شود.
• از اتصال کوتاه محافظت می کند.
• خطرات ایمنی را کاهش می دهد.

کابل های هوایی همراه

• شامل چندین هادی فاز عایق شده با هم.
• نصب شده با استفاده از یک قطب / برج.
• برای توزیع HV/MV استفاده می شود.
• جایگزین هادی های سرپوشیده.

هادی های تحت پوشش

• سیم های عایق پوشیده شده با ژاکت محافظ برای حفاظت مکانیکی و آب و هوا.
• کاپشن را می توان از پلی اتیلن، پی وی سی و غیره ساخت.
• اجازه می دهد تا فاصله نزدیک تر بین هادی ها.

سیم های محافظ سقفی

• هادی های کوچکتر نصب شده در بالای کابل های برق.
• از کابل ها در برابر صاعقه محافظت کنید.
• سیم محافظ یا سیم ارت نیز نامیده می شود.

سیم های پیام رسان

• سیم فولادی بالای کابل متصل شده است.
• برای پشتیبانی اضافی از کابل های هوایی استفاده می شود.
• جریان را حمل نمی کند.

انواع کابل های زمین

کابل های زمین مورد استفاده در تاسیسات برق عبارتند از:

هادی مسی برهنه

• ساخته شده از سیم های مسی بدون آنیل.
• به طور مستقیم در زمین دفن شده است.
• مقاومت کم اجازه می دهد تا جریان خطا بالا باشد.
• هنگام اجرا در زیر زمین نیاز به درمان ضد خوردگی دارد.

هادی فولادی با روکش مس

• روکش مسی آنیل شده روی هسته فولادی.
• استحکام بالاتر از سیم مسی لخت.
• در برابر خوردگی مقاوم بوده و عمر مفید بیشتری دارد.

فولاد گالوانیزه

• هسته فولادی با پوشش روی برای محافظت در برابر خوردگی.
• هزینه کمتر نسبت به مس.
• در جاهایی استفاده می شود که جریان خطای زمین زیاد مورد نیاز نباشد.

کابل زمینی زرهی

• هادی های مسی یا آلومینیومی با زره فلزی بیرونی برای محافظت.
• زره خوردگی را به حداقل می رساند و استحکام مکانیکی را فراهم می کند.

کابل زمین عایق

• سیم مسی عایق شده با انتهای خالی برای اتصال به چاله های زمین.
• مدیریت و مسیریابی از میان سازه ها آسان تر است.
• عایق باید در نقاط تست حذف شود.

انتخاب مناسب مواد کابل زمین و اندازه برای اطمینان از اتصال زمین موثر برای ایمنی و عملکرد سیستم الکتریکی مهم است.

در انتخاب کابل برق زمینی و هوایی به چه نکاتی توجه کنیم؟

برخی از عوامل مهمی که باید هنگام انتخاب کابل برق زمینی و هوایی در نظر گرفت:

مسیر نصب

• فاصله بین نقاط انتهایی کابل. طول بر افت ولتاژ تأثیر می گذارد.
• زمین در طول مسیر – کابل های هوایی ممکن است برای مناطق تپه ای ترجیح داده شود.
• گذرگاه های مورد نیاز مانند رودخانه ها، راه آهن و غیره. کابل های هوایی گذرگاه ها را ساده می کند.
• قابلیت دسترسی برای نگهداری و تعمیرات آتی.

محیط زیست و آب و هوا

• امکان برخورد صاعقه. کابل های هوایی بیشتر در معرض آسیب صاعقه هستند.
• بار یخ و باد. کابل های هوایی تنش های مکانیکی بالاتری را تجربه می کنند.
• دمای محیط. اتلاف گرما برای کابل های هوایی بهتر است.
• خطر سیل برای کابل های زیرزمینی.

ایمنی و مقررات

• الزامات حداقل فاصله از زمین و فاصله بین فازهای کابل هوایی.
• حفظ پتانسیل های گام و لمس ایمن برای کابل های زمین.
• اخذ حق تقدم برای تیرها و دکل های هوایی.

الزامات قابلیت اطمینان

• امکان ایراد و حفاری. کابل های زیرزمینی نرخ خطای کمتری دارند.
• نیاز به فیدرهای اضافی یا سیستم های پشتیبان.

میدان های الکترومغناطیسی

• قدرت میدان اطراف کابل های هوایی بیشتر است. ممکن است نیاز به کاهش داشته باشد.
• کابل های زیرزمینی اثرات میدان الکترومغناطیسی کمتری تولید می کنند.

زیبایی شناسی

• برخورد بصری کابل ها و تیرهای سقفی.
• کابل های زیرزمینی حداقل ردپای بصری دارند.

هزینه ها

• هزینه های مواد، نصب و پایان کار. کابل های زیرزمینی گران تر هستند.
• هزینه های عملیاتی و نگهداری در طول عمر سیستم.

سنجیدن دقیق این عوامل منجر به انتخاب مناسب ترین گزینه کابل کشی برای پروژه توزیع برق می شود.

مقایسه کابل های هوایی و زمینی

نصب و راه اندازی

• هوایی – ساده ترین نصب با استفاده از قطب ها/برج های بالای سر. زمان نصب کوتاه تر
• زیرزمینی – برای دفن کابل ها نیاز به حفاری دارد. پیچیدگی بیشتر و نصب طولانی تر.

هزینه ها

• هوایی – هزینه مواد و نصب کمتر.
• زیرزمینی – نیاز به حفاری گران قیمت و عایق کابل، هزینه بالاتر.

نگهداری

• هوایی – دسترسی آسان تر به تعمیر و نگهداری. عیب ها را می توان به سرعت پیدا کرد.
• زیرزمینی – عیب یابی و تعمیرات دشوار. ممکن است نیاز به حفاری داشته باشد.

قابلیت اطمینان

• هوایی – در معرض آسیب آب و هوا و تداخل خارجی.
• زیرزمینی – تحت تاثیر آب و هوا قرار نمی گیرد، نرخ خرابی کمتر است.

ایمنی

• هوایی – خطر رساناهای در معرض جریان برق، نیاز به فاصله زیاد دارد.
• زیرزمینی – از دسترسی عمومی حذف شد، ایمن تر.

محیط

• هوایی – در صورت رعد و برق، اتصال کوتاه می تواند باعث آتش سوزی شود.
• زیرزمینی – بدون خطر آتش سوزی.

زیبایی شناسی

• هوایی – کابل ها و برج های هوایی روی مناظر و مناظر تأثیر می گذارند.
• زیرزمینی – بدون کابل قابل مشاهده، بدون تاثیر بر چشم انداز.

تابش EMF

• هوایی – میدان های الکترومغناطیسی بالا در اطراف کابل ها.
• زیرزمینی – تقریباً هیچ میدان الکتریکی یا مغناطیسی تابشی وجود ندارد.

ظرفیت

• هوایی – می تواند بارهای ولتاژ و جریان بالا را پشتیبانی کند.
• زیرزمینی – با ظرفیت اتلاف حرارت کابل محدود شده است.

توسعه آینده

• هوایی – خطوط هوایی را می توان ارتقا داد. مدارهای اضافی را می توان اضافه کرد.
• زیرزمینی – برای افزایش ظرفیت نیاز به نصب مجراهای مدفون جدید دارد.
  

  نتیجه

کابل‌های زیرزمینی توزیع برق ایمن‌تر، مطمئن‌تر و جذاب‌تر را ارائه می‌کنند، در حالی که کابل‌های هوایی راه‌حلی ارزان‌تر و آسان‌تر برای نصب مناسب برای بسیاری از کاربردها هستند.

تجزیه و تحلیل دقیق هزینه ها، ایمنی، قابلیت اطمینان، زیبایی شناسی و اثرات زیست محیطی هنگام طراحی یک شبکه توزیع برای انتخاب بین گزینه های زمینی و هوایی مورد نیاز است. شبکه های شهری به کابل کشی زیرزمینی علاقه دارند در حالی که شبکه های روستایی معمولاً از توزیع سربار استفاده می کنند.

معمولاً از ترکیبی از کابل های زیرزمینی و هوایی استفاده می شود. بخش‌های پرجمعیت و گذرگاه‌های بحرانی از کابل‌های زیرزمینی استفاده می‌کنند در حالی که از خطوط هوایی برای بیشتر مسیرهای عبور از مناطق توسعه‌نیافته استفاده می‌شود.

حفاظت در برابر صاعقه برای کابل‌های هوایی با استفاده از سیم‌های زمین و دستگاه‌های حفاظت از نوسانات حیاتی است. ضدآب قابل اعتماد، رسانه های عایق و نوارهای هشدار دهنده بالای کابل های مدفون به کاهش خطرات زیست محیطی کمک می کند. برای ارتقای ظرفیت، کانال‌های زیرزمینی اضافی را می‌توان برای ساده‌سازی کابل‌های اضافه نصب کرد.

پیشرفت های فناوری در عایق بندی کابل، تکنیک های تخمگذار زیرزمینی و نظارت هوشمند به بهبود دوام کابل های زیرزمینی کمک می کند. اما خطوط هوایی همچنان برای بسیاری از کاربردهای انتقال از راه دور و توزیع روستایی ضروری هستند.

خطوط زیرزمینی و هوایی هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. ابزارهای برقی باید به طور عینی نیازهای خاص خود را ارزیابی کنند و از راه حل مناسب برای یک نصب و محیط خاص استفاده کنند. اغلب، ترکیبی از هر دو کابل زیرزمینی و بالای سر با هم کار می کنند تا یک شبکه توزیع برق بهینه، قابل اعتماد و مقرون به صرفه را تشکیل دهند. طراحی و اجرای دقیق برای استفاده از مزایای هر دو گزینه کابل ضروری است.

سوالات متداول

1. هدف از کابل های زمین در سیستم های الکتریکی چیست؟

کابل های زمین یک مسیر امن برای جریان الکتریکی به زمین در هنگام خطا ایجاد می کنند و از خطرات شوک الکتریکی جلوگیری می کنند و از تجهیزات محافظت می کنند.

2. کابل های برق هوایی چه تفاوتی با کابل های زمینی دارند؟

کابل‌های برق هوایی در بالای سطح زمین بر روی قطب‌ها یا برج‌ها آویزان می‌شوند و نیروی الکتریکی را انتقال می‌دهند، در حالی که کابل‌های زمینی با زمین ارتباط برقرار می‌کنند و از شوک جلوگیری می‌کنند و پایداری سیستم را تضمین می‌کنند.

3. در انتخاب کابل برق هوایی چه فاکتورهایی را باید در نظر گرفت؟

مقاومت در برابر آب و هوا، مواد رسانا، و خواص عایق عوامل بسیار مهمی هستند که در انتخاب کابل های برق هوایی باید در نظر گرفته شوند.

4. چرا از انواع مختلف کابل های زمین استفاده می شود؟

انواع مختلفی از کابل های زمین، مانند هادی های زمین و هادی های صاعقه، برای برآورده کردن شرایط خاص زمین و شرایط محیطی استفاده می شود.

5. مزایای کابل های برق هوایی (هوایی) چیست؟

کابل‌های برق سربار مقرون به صرفه هستند، نصب آسان‌تری دارند و تداخل را به حداقل می‌رسانند و برای انتقال کارآمد برق در مناظر مختلف مناسب هستند.