در سیستم‌های برق‌رسانی، میدان‌های الکترومغناطیسی (EMF) یکی از نگرانی‌های اصلی مهندسان و متخصصان ایمنی است. این میدان‌ها که توسط خطوط انتقال نیرو و کابل‌های برق تولید می‌شوند، در برخی شرایط ممکن است بر سلامت انسان‌ها و تجهیزات الکتریکی اثر بگذارند. یکی از راهکارهای مؤثر برای کاهش این میدان‌ها، استفاده از کابل زمینی است. در این مقاله، به بررسی تأثیر کابل‌های زمینی بر کاهش میدان‌های الکترومغناطیسی و مزایای آن پرداخته‌ایم.
میدان‌های الکترومغناطیسی و تأثیر آن‌ها
میدان‌های الکترومغناطیسی از دو جزء اصلی تشکیل می‌شوند:
میدان الکتریکی: به ولتاژ بستگی دارد و توسط عایق‌ها قابل مهار است.
میدان مغناطیسی: به جریان عبوری وابسته است و مهار آن پیچیدگی بیشتری دارد.
در کابل‌های هوایی، به دلیل فاصله زیاد بین هادی‌ها و محیط اطراف، شدت میدان‌های مغناطیسی افزایش پیدا می‌کند. این امر ممکن است باعث القای ناخواسته در تجهیزات حساس، افزایش تلفات انرژی و حتی بروز مشکلات زیست‌محیطی شود.
چگونه کابل‌های زمینی میدان مغناطیسی را کاهش می‌دهند؟
استفاده از کابل‌های زمینی تأثیر زیادی در کاهش میدان‌های الکترومغناطیسی دارد. دلیل این امر به چند فاکتور اساسی برمی‌گردد:
فاصله کم بین هادی‌ها: در کابل‌های زمینی، هادی‌ها به صورت مجتمع و نزدیک به یکدیگر قرار گرفته‌اند. این ساختار باعث کاهش میدان مغناطیسی و خنثی شدن بخش زیادی از آن می‌شود.
محافظت با استفاده از شیلد (Screening): بسیاری از کابل‌های زمینی دارای شیلد مسی یا آلومینیومی هستند که میدان مغناطیسی را به حداقل رسانده و از انتشار آن جلوگیری می‌کند.
اثر سطح زمین: زمین به عنوان یک هادی بزرگ عمل کرده و باعث ایجاد جریانات القایی می‌شود که به نوبه خود میدان‌های مغناطیسی را خنثی می‌کنند.
کاهش حلقه‌های القایی: در خطوط هوایی، القای مغناطیسی بین هادی‌ها و محیط اطراف بیشتر است، در حالی که در کابل‌های زمینی این القا به شدت کاهش پیدا می‌کند.
مقایسه کابل‌های زمینی و کابل‌های هوایی از نظر انتشار میدان‌های مغناطیسی
| ویژگی‌ها | کابل‌های هوایی | کابل‌های زمینی |
|---|---|---|
| شدت میدان مغناطیسی | بالا | پایین |
| تأثیر بر تجهیزات الکتریکی | زیاد | کم |
| تأثیر بر محیط زیست | زیاد | کم |
| هزینه نصب و نگهداری | کم | بالا |
| دوام و طول عمر | متوسط | بالا |
همان‌طور که مشاهده می‌شود، کابل‌های زمینی از نظر کاهش میدان مغناطیسی برتری قابل‌توجهی دارند، اما هزینه نصب و نگهداری آن‌ها بیشتر است.
مزایای استفاده از کابل‌های زمینی در کاهش میدان‌های الکترومغناطیسی
افزایش ایمنی محیطی: کاهش انتشار میدان‌های مغناطیسی باعث کاهش تأثیرات احتمالی بر سلامت انسان‌ها و تجهیزات الکتریکی می‌شود.
کاهش نویز و تداخل الکترومغناطیسی: در مناطق صنعتی که تجهیزات حساس به نویز وجود دارد، استفاده از کابل‌های زمینی باعث بهبود عملکرد سیستم‌های الکترونیکی می‌شود.
افزایش پایداری شبکه برق: کاهش میدان‌های الکترومغناطیسی باعث کاهش تلفات انرژی و افزایش بازدهی انتقال برق می‌شود.
حفاظت در برابر تأثیرات جوی: برخلاف کابل‌های هوایی که در معرض باد، باران و تغییرات دمایی هستند، کابل‌های زمینی از این تأثیرات در امان‌اند.
استانداردهای بین‌المللی برای کاهش میدان‌های مغناطیسی
سازمان‌های مختلفی استانداردهایی را برای کاهش میدان‌های مغناطیسی در سیستم‌های برق‌رسانی ارائه داده‌اند، از جمله:
IEC 60287: استانداردی برای محاسبه ظرفیت حرارتی کابل‌های زمینی و کاهش اثرات ناشی از میدان‌های مغناطیسی.
IEEE 1125: راهنمایی برای طراحی سیستم‌های کابل‌کشی به منظور کاهش اثرات الکترومغناطیسی.
WHO Guidelines: دستورالعمل‌هایی که میزان مجاز میدان‌های الکترومغناطیسی در محیط‌های مسکونی و صنعتی را تعیین می‌کنند.
انتخاب کابل‌های زمینی مناسب
برای انتخاب بهترین کابل زمینی جهت کاهش میدان‌های مغناطیسی، لازم است به چند فاکتور توجه کرد:
جنس هادی: کابل‌های مسی نسبت به آلومینیومی میدان مغناطیسی کمتری ایجاد می‌کنند.
نوع عایق: استفاده از عایق‌های باکیفیت مانند XLPE باعث کاهش نشتی الکتریکی و افزایش ایمنی می‌شود.
ساختار کابل: کابل‌هایی با آرایش فشرده‌تر، تأثیر بهتری در کاهش میدان‌های مغناطیسی دارند.
شیلدینگ: کابل‌های دارای شیلد مسی یا آلومینیومی مناسب‌ترین گزینه برای کاهش میدان‌های مغناطیسی هستند.
پیشنهاد خرید کابل‌های زمینی
برای خرید کابل‌های زمینی با کیفیت بالا که قابلیت کاهش میدان‌های الکترومغناطیسی را دارند، فروشگاه پارس فانال یکی از گزینه‌های معتبر در بازار است. این مجموعه انواع کابل‌های زمینی مسی و آلومینیومی را با استانداردهای روز دنیا ارائه می‌دهد و تضمین کیفیت محصولات را دارد.
نتیجه‌گیری
کابل‌های زمینی به دلیل طراحی فشرده، استفاده از شیلد و تماس نزدیک با زمین، نقش بسیار مهمی در کاهش میدان‌های الکترومغناطیسی دارند. این ویژگی باعث افزایش ایمنی محیطی، کاهش نویز الکترومغناطیسی و بهبود عملکرد سیستم‌های الکتریکی می‌شود. با رعایت استانداردهای بین‌المللی و انتخاب کابل‌های باکیفیت از مراکز معتبر مانند پارس فانال، می‌توان اثرات منفی میدان‌های الکترومغناطیسی را به حداقل رساند و کارایی سیستم‌های برق‌رسانی را افزایش داد.
