الدليل الشامل لكابلات الطاقة تحت الأرض: الأنواع والمعايير والحماية

لماذا تختلف كابلات الطاقة تحت الأرض

يرى معظم الناس خطوط الكهرباء المعلقة على أعمدة، وينسون أن جزءًا كبيرًا من الكهرباء يمر بهدوء تحت الأرض. كابلات الطاقة الأرضية ليست مجرد أسلاك مدفونة، بل تواجه ضغط التربة، وتسرب المياه، والتعرض للمواد الكيميائية، وخطر التلف من أعمال البناء القريبة. ولذلك، فإن تصميمها وتركيبها وصيانتها أكثر صعوبة من الخطوط الهوائية.

أنواع كابلات الطاقة تحت الأرض

يتم تصنيف الكابلات الموجودة تحت الأرض حسب الجهد الذي تحمله.

• الجهد المنخفض (LV) - عادةً ما تُستخدم هذه الأنظمة لإضاءة الشوارع والشركات الصغيرة والمنازل. تُركّب غالبًا في المناطق السكنية، وتعمل بجهد أقل من 1 كيلوفولت.
• الجهد المتوسط ​​(MV) - تخدم هذه الكابلات، التي يتراوح جهدها من 1 كيلو فولت إلى 33 كيلو فولت، شبكات التوزيع الإقليمية والمجمعات التجارية والمناطق الصناعية.
• الجهد العالي (HV) - تستخدم شبكات النقل والمحطات الفرعية ومحطات الطاقة جهدًا أعلى من 33 كيلو فولت. وتتطلب هذه الشبكات متطلبات أكثر صرامة، ودروعًا أقوى، وعزلًا أكثر سمكًا.

تخيل الأمر كما لو كان سباكة: خرطوم حديقة (LV)، وأنبوب مياه رئيسي (MV)، وأنبوب سد (HV). لكلٍّ منها متطلبات ضغط وتصميم مختلفة.

معايير تركيب كابلات الطاقة تحت الأرض

المعايير مهمة، لأن الكابل الأرضي المُركّب بشكل سيئ قد يتلف قبل انتهاء عمره الافتراضي بوقت طويل. ثلاثة عوامل بارزة:

متطلبات عمق الخندق والردم

يجب دفن الكابلات بعمق كافٍ لمنع التلف غير المقصود الناتج عن الصقيع والحفر والمركبات، إلخ. في العديد من الدول، تُمد كابلات الجهد المنخفض على عمق 600 مم، بينما قد يصل عمق كابلات الجهد العالي إلى 1.2 متر. يُعدّ ردمها بالرمل الناعم أو التربة المنخلية ضروريًا لحماية العزل.

الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء

الكابل ليس حبلًا، فلا يمكن أن ينثني بحدة. يحدد المصنعون حدًا أدنى لنصف قطر الانحناء (غالبًا ما يتراوح بين ١٢ و١٥ ضعف قطر الكابل). قد يؤدي تجاوز هذا الحد إلى تلف العزل وتقصير عمره الافتراضي. يستخدم فنيو التركيب أحيانًا بكرات خشبية لتجنب "التواء" الكابل أثناء التركيب.

التخليص

يجب توفير مسافة مناسبة بين الكابلات وأنابيب المياه وخطوط الغاز. باتباع هذه الخطوات، يتم تجنب التفاعلات الضارة وضمان تبديد الحرارة. على سبيل المثال، وفقًا لبعض المعايير، يجب أن تكون المسافة بينك وبين المرافق الأخرى 300 مم.

طرق حماية كابلات الطاقة تحت الأرض

تواجه الكابلات الأرضية مشاكل مستمرة. ولإطالة عمرها، يستخدم المهندسون تقنيات متنوعة مثل:

١. تُمنع تسربات المياه بواسطة حواجز رطوبة مصنوعة من أغلفة معدنية أو بلاستيكية. حتى الكميات الضئيلة جدًا من الرطوبة قد تُسبب تدهور الموصلات أو تفريغها جزئيًا.
2. الكابلات ذات درع الأسلاك الفولاذية محمية من مجموعة متنوعة من المشاكل، بما في ذلك الإجهاد الميكانيكي، والقوارض، والحفر العرضي.
3. تحمي السترات المقاومة للمواد الكيميائية الكابلات من الأحماض والزيوت والمواد المسببة للتآكل الأخرى عندما تكون الكابلات في مناطق ذات تربة ملوثة أو نفايات صناعية.

ومن أجل تحذير الحفارين المحتملين قبل وصولهم إلى الخط، تقوم بعض المشاريع بوضع أشرطة تحذيرية فوق خندق الكابل.

المشاكل الشائعة مع الكابلات تحت الأرض

رغم التخطيط الدقيق، لا تزال المشاكل قائمة. ومن أكثرها شيوعًا:

• شيخوخة العزل - تؤدي دورات الحرارة والرطوبة والإجهاد إلى حدوث شقوق أو هشاشة على مدى عقود من الزمن.
• تسرب المياه – تتسبب مسارات الرطوبة المجهرية في تدهور العزل ببطء، مما قد يؤدي إلى سبب رئيسي لفشل الجهد المتوسط.
• الأضرار الميكانيكية - يمكن لآلات البناء أو حتى القوارض أن تتسبب في إتلاف أغلفة الكابلات.
• ارتفاع درجة الحرارة – يمكن أن يؤدي ضعف التوصيل الحراري للتربة أو الدوائر المحملة بشكل زائد والتي تحبس الحرارة إلى تقليل عمر الكابلات.

نصائح الصيانة والفحص

الكابلات الأرضية مخفية ولا نستطيع رؤيتها مباشرةً. لكن بعض الخطوات الوقائية قد تُساعد:

• التصوير الحراري – يحدد النقاط الساخنة قبل حدوث الانهيار.
• اختبار الغمد - يكتشف نقاط الضعف في العزل.
• فحص التربة - تأكد من عدم وجود أي تشبع بالمياه أو تلوث كيميائي بالقرب من مسارات الكابلات.
• مراجعة الحمل الدورية - تمنع الكابلات من حمل تيار أكبر مما تم تصميمها من أجله.

كيفية اختيار مورد الكابلات الأرضية المناسب

• الالتزام بمتطلبات IEC والمتطلبات الوطنية.
• يجب توفير شهادات اختبار أداء الحرائق ومقاومة الانحناء ومقاومة العزل.
• توفير مساعدة قوية بعد البيع، خاصة للمنشآت الكبيرة.
• توفير تصميمات مخصصة للمناطق الصناعية والتربة الصعبة والبيئات البحرية.

من الأفضل أن تدفع مبلغًا إضافيًا قليلًا مقدمًا بدلاً من الاضطرار إلى التعامل مع فترات التوقف المكلفة الناجمة عن أعطال الكابلات.

الخاتمة والدعوة إلى العمل

تُعد كابلات الطاقة الأرضية أهم جزء في شبكات الطاقة الحديثة. يتطلب تصميمها وتركيبها وحمايتها عناية أكبر بكثير من مد الأسلاك فوقها. من عمق الخندق إلى حواجز الرطوبة، كل عامل يُؤخذ في الاعتبار لضمان طول عمرها.

إذا كنت تخطط لمشروع، سواءً كان مشروعًا سكنيًا أو تطويرًا لمرافق عامة، فعليك اختيار كابلات وموردين يستوفون المعايير المناسبة. فتكلفة الوقاية أقل بكثير من تكلفة استبدال خطوط الأنابيب المعطلة.