أساسيات التيار الآمن وحساب الحمل للأسلاك المشتركة

في شبكات الطاقة وأنظمة التوزيع، تعمل الخطوط كخيوط معقدة تنسج الشبكة معًا. تعمل الأسلاك على تسهيل توصيلات الدوائر وإمدادات الطاقة. للتوضيح من المفهوم الأساسي، تشير كلمة "الأسلاك" إلى الموصلات التي تنقل الطاقة الكهربائية. الأسلاك التي نستخدمها عادة هي موصلات معزولة؛ ومع ذلك، فإن الكابلات الخارجية ذات الارتفاعات العالية والجهد العالي تكون بشكل عام موصلات عارية، مع أنواع خاصة مثل الأسلاك الكهرومغناطيسية المستخدمة في سيناريوهات محددة.

مواصفات الأسلاك لسيناريوهات مختلفة

بناءً على أداء المقاومة والمواد، يتم تصنيف موصلات الأسلاك إلى الألومنيوم، والسبائك، والنحاس، وما إلى ذلك، مع كون النحاس هو الأكثر شيوعًا. في الوقت نفسه، بناءً على الشكل والتطبيق، يتم تصنيفها إلى موصلات صلبة، وأسلاك مجدولة، وأزواج ملتوية، وكابلات مضفرة، وقضبان توصيل، وأشكال أخرى.

توفر هذه المقالة تحليلاً مفصلاً يغطي ثلاثة جوانب: أنواع الأسلاك الشائعة، وحسابات التيار الآمن، وسعة التحميل، بهدف تقديم مراجع ومساعدة لاختيار الأسلاك يوميًا.

I. أنواع الخطوط وأصناف الأسلاك المشتركة

اعتمادًا على بيئة التشغيل والحمل، يمكن تقسيم الخطوط إلى ثلاث فئات:

• الفئة الأولى: خطوط الخدمة.تشير هذه إلى الكهرباء السكنية أو التجارية/الصناعية العامة. منطقة المقطع العرضي للموصل (CSA) هي عادةأقل من 16 ملم².

• الفئة الثانية: خطوط التوزيع.تقوم هذه الخطوط بتخفيض الجهد من 10 كيلو فولت في المحطات الفرعية إلى 380 فولت وتؤدي إلى لوحة التوزيع الرئيسية لمستخدمي الجهد المنخفض. عادةً ما يتراوح موصل CSA لهذا القسم من16 ملم² إلى 240 ملم².

• الفئة الثالثة: خطوط النقل.​ تنقل هذه الخطوط الطاقة من محطات التوليد (بعد تعزيز الجهد) إلى محطات تحويل الجهد العالي لتخصيص موارد الشبكة. وفي المناطق الحضرية، يفضل استخدام قنوات الكابلات تحت الأرض، في حين تستخدم الخطوط الهوائية في القرى والبلدات. يتراوح موصل CSA من120 ملم² إلى 300 ملم².

مواصفات الأسلاك شائعة الاستخدام هي:1 ملم²، 2.5 ملم²، 4 ملم²، 6 ملم²، 10 ملم²، و16 ملم². تستخدم الأسلاك المخفية عادةً سلكًا نحاسيًا مغلفًا بـ PVC، بينما تستخدم التركيبات المكشوفة الخارجية غالبًا كابلات مُغلفة معزولة لتلبية متطلبات حماية السلامة.

(تعليق الصورة: خمس مواصفات للكابل المُغلف)

ثانيا. الحساب الآمن للتيار والحمل للأسلاك المشتركة

(أ) قواعد الحساب الحالي الآمن

تشير سعة الحمل الآمنة للتيار (السعة) إلى الحد الأقصى لتيار الحمل الذي يمكن أن يتحمله الخط في الظروف العادية. تقوم كتب الهندسة الكهربائية بشكل تقليدي بتعليم العبارات التذكيرية التالية لتقدير التيار الآمن:

1. "أقل من 10، اضرب في 5"​ (للأحجام الأقل من 10 مم²، اضرب بـ 5).

2. "أكثر من 100، اضرب في 2"​ (للأحجام التي تزيد عن 100 ملم²، اضرب في 2).

3. "25 و35، الحد هو 4 و3"(اضرب 25 مم² في 4، و 35 مم² في 3).

4. "70 و 95، مرتين ونصف"​ (للمساحة 70 ملم² و95 ملم²، اضرب في 2.5).

5. "القناة ودرجة الحرارة، 80% أو 90%"​ (محاسبة التأثير البيئي: تطبيق خصم 80% على تركيب القناة، تطبيق خصم 90% إذا تجاوزت درجة الحرارة المحيطة الحد القياسي 20 درجة مئوية).

6. "حساب الترقية للنحاس"(هذا التذكير مخصص لسلك الألومنيوم. عند حساب النحاس، قم بترقية مستوى واحد بناءً على حجم الألومنيوم المكافئ. على سبيل المثال، بالنسبة للنحاس مقاس 2.5 مم²، تعامل معه على أنه ألومنيوم مقاس 4 مم²).

7. "السلك العاري، أضف النصف"(أضف 50% إلى قيمة التيار الآمن المحسوبة للموصلات العارية).

(تعليق الصورة: خمسة خيوط من الموصلات الصلبة)

(ب) حساب التيار الآمن والحمل حسب حجم السلك

من التذكير أعلاه، نلاحظ أن القيم المحسوبة تتغير بناءً على مساحة المقطع العرضي والبيئة ودرجة الحرارة. باستخدام نسب الطاقة إلى التيار القياسية - تقريبًا4.5 أمبير لكل كيلوواط عند 220 فولت، و2.5 أمبير لكل كيلوواط عند 380 فولت- نقوم بتحليل التيار الآمن وسعة التحميل عند 220 فولت لأحجام الأسلاك المختلفة.