पावर केबल की संरचना: कंडक्टर से आउटर शीथ तक, परत-दर-परत केबल डिज़ाइन

हर टेंडर "एक केबल" माँगता है, लेकिन कोई भी दो टेंडर एक जैसा केबल नहीं माँगते। वोल्टेज, कंडक्टर, स्क्रीन, आर्मर, शीथ और मानक हर बार अलग तरह से जुड़ते हैं। तेज़ी से और सही डिज़ाइन करने के लिए पावर केबल को उसके वास्तविक रूप में देखना उपयोगी है: संकेंद्रित परतों का एक समूह, जिसमें हर परत का अपना काम है और हर परत अपने नीचे की परतों पर निर्भर है।

यह लेख एक सामान्य एक्सट्रूडेड पावर केबल को केंद्र से बाहर की ओर समझाता है — हर परत किसलिए है, उसके डिज़ाइन को क्या निर्धारित करता है, और आमतौर पर गलतियाँ कहाँ होती हैं।

1. कंडक्टर

कंडक्टर लोड करंट वहन करता है। मुख्य विकल्प हैं सामग्री (तांबा या एल्युमिनियम), क्लास (सॉलिड, स्ट्रैंडेड या फ्लेक्सिबल) और आकार (गोल, कॉम्पैक्टेड, सेक्टर-आकार या, बहुत बड़े HV आकारों के लिए, सेगमेंटल)। आकार तीन अलग-अलग आवश्यकताओं से तय होता है — निरंतर करंट, शॉर्ट-सर्किट करंट और वोल्टेज ड्रॉप — और यह जानना कि इनमें से कौन-सी हावी है, बताता है कि अनुकूलन कहाँ करना है। अधिक जानकारी IEC 60228 की व्याख्या में।

2. कंडक्टर स्क्रीन (MV और उससे ऊपर)

मीडियम वोल्टेज से ऊपर, कंडक्टर के ऊपर एक सेमी-कंडक्टिव परत अलग-अलग तारों के आसपास विद्युत क्षेत्र को समतल करती है। इसके बिना तारों की सतह पर क्षेत्र के शिखर पार्शियल डिस्चार्ज पैदा करेंगे और इन्सुलेशन को अंदर से पुराना करेंगे।

3. इन्सुलेशन

इन्सुलेशन वोल्टेज को रोकता है। कम लागत और लो वोल्टेज पर PVC हावी है; XLPE आज अधिकांश पावर केबलों के लिए डिफ़ॉल्ट है क्योंकि यह अधिक ऑपरेटिंग और शॉर्ट-सर्किट तापमान सहन करता है; EPR लचीलापन जोड़ता है; हैलोजन-मुक्त कंपाउंड भवनों, सुरंगों और परिवहन में काम आते हैं। लो वोल्टेज पर इन्सुलेशन की मोटाई काफ़ी हद तक एक यांत्रिक विषय है। मीडियम और हाई वोल्टेज पर इसे विद्युत तनाव तय करता है — इसीलिए एक वोल्टेज क्लास ऊपर जाने से पूरा केबल बदल जाता है। अधिक जानकारी PVC बनाम XLPE बनाम EPR बनाम LSZH में।

4. इन्सुलेशन स्क्रीन (MV और उससे ऊपर)

इन्सुलेशन के ऊपर दूसरी सेमी-कंडक्टिव परत का अर्थ है कि इन्सुलेशन दो चिकनी, समविभव सतहों के बीच रहता है। बॉन्डेड या स्ट्रिपेबल? यह एक छोटी बात लगती है, लेकिन यह जॉइंटिंग प्रक्रिया और एक्सेसरीज़ को प्रभावित करती है, इसलिए यूटिलिटी अक्सर इसे निर्दिष्ट करती हैं।

5. मेटैलिक स्क्रीन या शीथ

मेटैलिक स्क्रीन क्षेत्र को सीमित करती है, चार्जिंग करंट वहन करती है और — मुख्य डिज़ाइन कारक — अर्थ-फ़ॉल्ट करंट वहन करती है। तांबे के तार, तांबे के टेप, लेड शीथ, मेटल लैमिनेट और एल्युमिनियम शीथ अलग-अलग कारणों से मौजूद हैं: फ़ॉल्ट क्षमता, रेडियल जल-रोधकता, वज़न, लागत। अधिक फ़ॉल्ट स्तर का अर्थ है स्क्रीन में अधिक धातु, और सिंगल-कोर सर्किट पर इसका अर्थ अधिक हानियाँ और कम करंट रेटिंग हो सकता है।

6. फ़िलर, बाइंडर और इनर शीथ (मल्टीकोर केबल)

फ़िलर और बाइंडर लेड-अप कोर को गोल आकार देते हैं ताकि अगली परत एक वृत्ताकार सतह पर बैठे। इनर शीथ या बेडिंग कोर को आर्मर से बचाती है। ये "अदृश्य" परतें फिर भी सामग्री खर्च करती हैं और व्यास बढ़ाती हैं।

7. आर्मर

आर्मर यांत्रिक सुरक्षा देता है और कभी-कभी अर्थ पथ भी। मल्टीकोर दफ़न केबलों के लिए स्टील वायर डिफ़ॉल्ट है; सिंगल-कोर AC केबलों पर एल्युमिनियम वायर का उपयोग होता है, जहाँ चुंबकीय स्टील भारी हानियाँ पैदा करता; स्टील टेप कुचलने के प्रति प्रतिरोध देता है; ब्रेड फ्लेक्सिबल और जहाज़ी केबलों के लिए उपयुक्त हैं। आर्मर के आकार उसके नीचे के व्यास के आधार पर चुने जाते हैं, इसलिए भीतरी परतों में कोई बदलाव चुपचाप डिज़ाइन को दूसरे आर्मर आकार में धकेल सकता है।

8. आउटर शीथ

आउटर शीथ अपने नीचे की हर चीज़ को नमी, घर्षण, रसायनों, धूप और कुछ बाज़ारों में दीमक व कृंतकों से बचाता है। PVC, पॉलीएथिलीन और हैलोजन-मुक्त कंपाउंड — सबकी अपनी जगह है। आर्मर की तरह, शीथ की मोटाई आमतौर पर उसके नीचे के व्यास पर निर्भर करती है।

मुख्य अंतर्दृष्टि: केबल एक निर्भरता शृंखला है

1. कंडक्टर का आकार कंडक्टर का व्यास तय करता है।
2. वोल्टेज (और LV पर कंडक्टर का आकार) इन्सुलेशन तय करता है।
3. इन्सुलेशन के ऊपर का व्यास स्क्रीन और लेड-अप व्यास तय करता है।
4. आर्मर के नीचे का व्यास आर्मर का चयन करता है।
5. शीथ के नीचे का व्यास शीथ तय करता है।
6. सब मिलकर बाहरी व्यास, वज़न, बेंडिंग रेडियस, ड्रम लंबाई और बिल ऑफ़ मटीरियल्स देते हैं।

एक इनपुट बदलें — बड़ा कंडक्टर, अधिक वोल्टेज, एक और कोर — और ऊपर की हर परत खिसक जाती है।

व्यवहार में गलतियाँ कहाँ होती हैं

• कॉपी-एंड-एडिट डिज़ाइन। किसी "मिलते-जुलते" केबल को स्प्रेडशीट में कॉपी करके कुछ सेल बदल दिए जाते हैं। जो आर्मर या शीथ पुराने व्यास के लिए सही था, वह अब चुपचाप गलत हो जाता है।
• सिंगल-कोर और मल्टीकोर नियमों को मिलाना, जैसे सिंगल-कोर AC सर्किट पर स्टील आर्मर।
• रेटिंग में स्क्रीन को नज़रअंदाज़ करना। फ़ॉल्ट से निर्धारित स्क्रीन आकार सिंगल-कोर सर्किट पर हानियाँ और करंट रेटिंग बदल देते हैं।
• डेटाशीट का डिज़ाइन से भटक जाना। डेटाशीट हाथ से संपादित की जाती है और अब उससे मेल नहीं खाती जो प्लांट बनाएगा।

हर बार, मानक के अनुसार डिज़ाइन

इनमें से अधिकांश नियम मानक परिभाषित करते हैं। इन्हें एक बार एनकोड करना — और हर नए डिज़ाइन पर लागू करना — केबल डिज़ाइन को एक मैनुअल, त्रुटि-प्रवण कार्य से एक दोहराने योग्य प्रक्रिया में बदल देता है।

CablePLM यही करता है। प्रत्येक स्टैंडर्ड्स पैक अपने मानक के नियमों को वर्ज़न-नियंत्रित गणना विधि के रूप में एनकोड करता है। वोल्टेज, कंडक्टर, स्क्रीन, शीथ और मानक दर्ज करें, और आपको पूरी परत-दर-परत संरचना, बिल ऑफ़ मटीरियल्स, डेटाशीट और IEC 60287 करंट रेटिंग मिलती हैं — हर मान को मानक डेटा या अनुमान के रूप में चिह्नित करते हुए।

आगे: लो-वोल्टेज पावर केबलों के लिए IEC 60502-1।

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