بیش از 15 سال پیش، شرکت شاهین مفصل تکنولوژی اتصالات فول بیمتال را که در اروپا تکنولوژی جا افتاده ای محسوب می شد، با تولید کلمپ های انشعابی دو پیچه AL-CU، وارد بازار ایران نمود. و آز آنجاییکه در آن زمان نامی در زبان فارسی برای چنین تجهیزاتی وجود نداشت، آن را فول بیمتال نامگذاری کرد.

پس از چند سال، بنابر نیاز بازار، علاوه بر کلمپ های مذکور ، انواع کابلشو ها و دوراهه فول بیمتال از نوع پرسی (crimp type) و از نوع پیچی (shear bolt) را نیز به بازار عرضه نمودیم.

تکنولوژی تولید اتصالات فول بیمتال، تکنولوژی نسبتاً پیچیده ای است که با اعمال دو لابه پوشش الکترولیتی ( پوشش بیرونی از جنس قلع) بر روی اتصالاتی از جنس آلیاژ آلومینیوم مناسب قطعه مورد نظر تولید می گردد. اتصالات فول بیمتال، به علت اختلاف پتانسیل گالوانیک اندکی که هم با فلز آلومینیوم وهم با فلز مس دارند، می توانند برای برقراری اتصال بین کابل ها و تجهیزات آلومینیومی و مسی به یکدیگر به کار گرفته شوند.  امروزه اتصالات متعددی تحت عنوان فول بیمتال، با برند های مختلف و بعضاً حتی بدون برند مشخص و شناخته شده، در بازار ایران عرضه می شوند و بطور مستقیم و یا غیر مستقیم در اختیار مصرف کنندگان قرار می گیرند. اکنون سوال اینست که چگونه مطمئن شویم ک اتصالات عرضه شده تحت عنوان فول بیمتال، واقعاً فول بیمتال هستند، و به مرور زمان به علت اختلاف پتانسیل گالوانیک بالا با مس و آلومینیوم، باعث گرم شدن و ایجاد خوردگی در محل اتصال نخواهند شد.

پاسخ اینست که مسلماً این اختلافات از نظر ظاهری، و حتی با آزمایشاتی که بطور معمول، طبق دستورالعمل شرکت توانیر، در آزمایشگاه های مرجع بر روی این تجهیزات صورت می گیرد قابل تشخیص نمی باشد.

توصیه اینست که، اولاً اتصالات فول بیمتال را از شرکت های معتبر و با سابقه و شناخته شده تولید کننده خریداری نمایید. ثانیاً از تولید کننده بخواهید که نتایج آزمون متالوگرافی انجام شده بر روی اتصالات فول بیمتال را در اختیار شما قرار دهند. در آزمایش متالوگرافی، قطعه مورد نظر به صورت طولی و عرضی برش خورده و توسط میکروسکوپ ویژه متالوگرافی، 2 لایه مجزای نشانده شده بر روی قطعه، از نظر ضخامت و یکنواختی تصویربرداری و مشاهده می شوند.

اقدام اطمینان بخش بعدی، در صورتکیه بطور مستمر و طولانی، در مقیاس زیاد، از اتصالات فول بیمتال استفاده می کنید، اینست که از خط تولید و آبکاری الکترولیتی اتوماتیک و ازمایشگاه کنترل کیفی شرکت تولید کننده این قطعات بازدید به عمل آورید.  

 

یک سرکابل (cable termination) فشار قوی و یا فشار متوسط و مقره ها  (insulator) ممکن است بسته به جنس مواد مورد استفاده  در ساخت تجهیز مورد نظر، به درجات مختلفی آب گریز ( hydrophobic) و یا آب دوست (hydrophilic)  باشند.

یک تجهیز مناسب برای نصب در فضای بیرونی که در معرض عوامل جوی از قبیل باران، رطولت زیاد ( شرجی) و یا شبنم قرار می گیرد، اگر آب دوست باشد، به اصطلاح خیس می شود و یا به عبارت دقیقتر، قطرات آب بروی تجهیز مورد نظر مسیر های پیوسته و ممتدی تشکیل می دهند. بالعکس، اگر تجهیز مورد نظر آب گریز باشد، قطرات آب بروی آن به صورت قطرات ( جدا از هم) باقی مانده و مسیر پیوسته و ممتدی را تشکیل نمی دهند.

سرکابل ها و همچنین مقره هایی که سطح بیرونیشان از مواد آب گریز ساخته شده باشد، هم به دلیل تشکیل نشدن مسیر پیوسته و ممتد آب بر روی بدنه شان، از سر برقدار تجهیز تا محل اتصال زمین ( earthing) تجهیز مورد نظر، و هم به دلیل جذب کمتر آلودگی و غبارات موجود در محیط بروی سطح بیرونی خیس شده سرکابل و یا مقره، با خطر کمتری از نظر تشکیل قوس الکتریکی (arc) در امتداد سطح بیرونی تجهیز مواجه هستند.

از میان مواد مختلف مورد استفاده برای ساخت سرکابل و مقره های فشار متوسط و فشا قوی، پرسلین ( چینی) کمترین میزان آب گریزی را دارد. پس از آن مواد پلیمری (پلی الفین های heat shrinkable) است. و بهترین ماده از نظر آب گریز سیلیکون می باشد. البته سیلیکون نسبتاً خالص و با کیفیت، و نه سیلیکون های حاوی مواد پر کننده زیاد که در تجهیزات ارزانتر به کار گرفته می شوند.

البته سرکابل های حرارتی فشار متوسط از جنس پلی اولفین های  heat shrinkable با کیفیت مناسب، که خاصیت anti-UV و anti-tracking دارند نیز به اندازه کافی آب گریز می باشند، و در صورت طراحی مناسب (طول سرکابل و تعداد ابعاد بشقابک ها)، برای نصب outdoor، حتی در محیط های آلوده و مربوط نیر مناسب می باشند.

 قبل از پاسخ دادن به این سوال به نظر ساده، لازمست با تعرف سه پارامتر  U , U0 , Um آشنا شویم.

U0: ولتاژ بین فاز و نول در یک شبکه برق ( توزیع و یا انتقال) U: ولتاژ نرمال بین دو فاز در یک شبکه برق   Um : ولتاژ ماکزیمم مجاز بین دو فاز در یک شبکه برق مشخصات یک شبکه برق، و همچنین هر تجهیزی که در شبکه مورد نظر نصب شده و مورد بهره برداری قرار می گیرد به صورت  U , U0 , Um عنوان می گردد.

برای مثال، بخش بزرگی از شبکه توزیع فشار متوسط ایران، و تجهیزات مورد استفاده در  آن، یک شبکه 24-20/12 کیلوولت می باشد. معمولا با U0  ( 12 کیلوولت) کار چندانی نداریم، اما باید مراقب باشیم که وقتی در مورد U  ( 20 کیلوولت) یا Um  ( 24 کیلوولت) صحبت می کنیم درواقع منظورمان یک شبکه برق و یا تجهیز واحد می باشد. و اما باید توجه داشته باشیم که ولتاژ های معمول در شبکه های برق کشور های مختلف جهان بسیار متفاوت از یکدیگرند. لذا، ما در اینجا صرفا در ارتباط با شبکه های توزیع و انتقال برق در ایران صحبت می کنیم که در بیشتر نقاط کشور، تاثیر گرفته از شبکه های برق اروپایی ( بویژه آلمان) و در بعضی نقاط کشور تاثیر گرفته از شبکه ای برق انگلستان می باشد. زمانیکه می گوییم " فشار ضعیف " ( LV  یا Low Voltage )، از شبکه برق و یا تجهیزات برقی با U≤1000V صحبت می کنیم. البته در ایران مقدار U برابر است با 380 ولت ( و یا در بعضی پروژه ها و تاسیسات صنعتی 400 ولت). زمانیکه می گوییم " فشار متوسط " ( MV  یا Medium Voltage )، از شبکه های برق و یا تجهیزات برقی با مقدار ولتاژ فاز به فاز نرمال (U)  6،10،15 کیلوولت، برای شبکه های برق صنعتی، و  یا 11،20،33 کیلوولت برای شبکه های توزیع برق صحبت می کنیم ( توجه داشته باشید که در مواردی هم Um  این شبکه ها و تجهیزات عنوان می گردد. برای مثال 2/7، 24 ، 36 کیلوولت).

در سالهای اخیر، بعضی پروژه ها و کارخانجات صنعتی ( عمدتا صنایع فولاد)، به منظور ایمنی بیشتر برای تجهیزاتشان در برابر نوسانات برق، در شبکه های برق 33 کیلوولت، از تجهیزات ( کابل، سرکابل، مفصل، و دیگر تجهیزات) 45 کیلوولت ( یا همان Um =52kv ) استفاده می کنند، که این هم در کلاس فشار متوسط قرار می گیرد. وقتی می گوییم " فشار قوی" ( HV  یا High Voltage  )، در ایران از شبکه های برق و یا تجهیزات برقی با ولتاژ فاز به فاز نرمال (U) 63، 132، 230، و یا 400 کیلوولت صحبت می کنیم. ولتاژ های 63 و 132 کیلوولت را ولتاژ های " فوق توزیع"، و ولتاژ های 230 و 400 کیلوولت را ولتاژ های " انتقال" هم می گویند. البته باید توجه داشته باشیم که تعاریف فوق در ارتباط با تجهیزات حساس به ولتاژ، و تجهیزات عایق کننده مورد استفاده در شبکه های برق خانگی و تجاری، صنعتی، توزیع و انتقال و تولید برق موضوعیت دارند. برای مثال، در مورد پست ها و خطوط انتقال برق، ژنراتور ها و تجهیزات تولید برق، کابل ها و اتصالات کابل برق از قبیل سرکابل و مفصل ، و ... در مورد بعضی تجهیزات تماما فلزی مثل انواع کابلشو و دوراهه ( موق یا کانکتور) و بعضی تجهیزات که صرفا نقش مکانیکی دارند، مثل انواع بست کابل، که به ولتاژ شبکه حساس نیستند، اصطلاحات " فشار ضعیف"، " فشار متوسط" و " فشار قوی " به معنی Light Duty و  Heavy Duty به کار گرفته می شود.  برای مثال، کابلشوی مسی فشار ضعیف کابلشویی است که از لوله مسی با ضخامت کمتر، و در ابعادی کوچکتر از کابلشوی استاندارد، و صرفا برای مصارف خاص، تولید می گردد.

 

به این سوال نمی توان پاسخی کوتاه و قطع داد. و واقعیت اینست که محصولات ( اتصالات کابل) تولید شده با هر یک از فناوری های فوق الذکر، مزای و ویژگی های مربوط به خود را دارند. لذا، این ملاحظات و نیازهای مصرف کننده نهایی است که تعیین می کند کدامیک برای آن مصرف کننده بخصوص مناسبتر ( بهتر) است. در اینجا جهت اطلاع مصرف کنندگان، پیمانکاران، و انتخاب کنندگان سرکابل و مفصل به ذکر بعضی از مهمترین ویژگی های هر یک از این دو گروه اتصالات می پردازیم.

-         فناوری تولید سرکابل و مفصل های حرارتی قدیمی تر، و در نتیجه شناخته شده تر از فناوری تولید سرکابل و مفصل های سرد می باشد.

-         سرکابل و مفصل های سرد، به علت گرانتر بودن مواد اولیه مصرفیشان، و همچنین زمان بر بودن بیشتر فرآیند تولیدشان، از سرکابل و مفصل های حرارتی گرانتر هستند.

-         نصب سرکابل و مفصل های سرد آسانتر و سریعتر از سرکابل و مفصل های حرارتی است، و امکان بروز خطای نصب در آنها کمتر است.

-         در محل نصب و شرایطی که استفاده از گاز و شعله یا مجاز نیست، یا دشوار است، به کارگیری سرکابل و مفصل های سرد ارجحیت دارد.

-         ابعاد سرکابل و مفصل های سرد ( طول و قطر) می تواند از سرکابل های حرارتی کوچکتر باشد ( بسته به سازنده و برند و نوع سرکابل و مفصل). این ویژگی بویژه در نصب داخلی ( indoor) سرکابل اهمیت پیدا می کند.

-         بطور کلی، سیلیکون ( ماده اولیه تولید سرکابل سرکابل و مفصل سرد ) از پلی اولفین ها ( مواد اولیه تولید سرکابل و مفصل حرارتی) آب گریز تر است. این ویژگی بویژه در نصب بیرونی ( outdoor) سرکابل اهمیت پیدا می کند.

-         عمر مفید کاری هر دو گروه اتصالات، در صورت انتخاب و نصب و بهره بردای درست، بسیار طولانی است و این دو فناوری از این لحاظ مزیتی نسبت به یکدیگر ندارند.

-         در صورت بهره گیری از کابلشو و دوراهه پیچی فول بیمتال، بجای کابلشو و دوراهه پرسی، هر دو گروه این محصولات از شکل " تک سایز" خارج شده و هر سرکابل و یا مفصل می تواند برای چندین سایز کابل با هادی های مسی و یا آلومینیومی به کار گرفته شود.

سرکابل ها ( Terminations) و مفصل های ( joints) فشار ضعیف، فشار متوسط، و فشار قوی کابل های برق، مثل اکثر تجهیزات دیگر مورد استفاده در انتقال توزیع و مصرف صنعتی، معمولا به مدت 2 سال از زمان خریداری، و یا 18 ماه از زمان نصب و برقدار شدن ( هرکدام که زودتر فرا برسد) از طرف سازندگان گارانتی می شوند. اما، صرفنظر از اینکه جنس و تکنولوژی ساخت سرکابل و مفصل چه باشد، در صورت تامین اتصالات مورد نظر از سازندگان معتبر، و همچنین انتخاب نصب درست سرکابل و مفصل، انتظار می رود که یک سرکابل و مفصل با کیفیت، در شرایط کار ( بهره برداری) نرمال، عمر مفیدی به انداره عمر کابلی که بر روی آن نصب می شوند داشته باشند. البته باید به این نکته مهمتوجه داشت که سرکابل و مفصل ضعیف ترین اجزای یک شبکه کابلی محسوب می شوند، و در صورت بروز حوادث خارج از توان تحمل شبکه، و یا عمل نکردن درست و بموقع سیستم های محافظتی، انتظار می رود که سرکابل و یا مفصل زودتر ( به جای ) کابل صدمه ببنند و به قطع جریان برق منجر شوند، که البته این به نفع شبکه نیز خواهد بود.

نقش یک یا چند بشقابک در سرکابل فشار متوسط و فشار قوی عبارتست از افزایش دادن فاصله خزشی، به ترتیبی که، بویژه در فضای آزاد در شرایط رطوبی (شرجی)، بارندگی، و یا آلودگی هوا، مسیری که لازمست قوس الکتریکی بین کابلشو و اتصال ارت شیلد و یا آرمور کابل طی کند افزایش یابد و در نتیجه احتمال برقراری قوس الکتریکی (جرقه زدن) بر روی بدنه سرکابل کاهش بیابد. به همین دلیل است که تعداد بشقابک های سرکابل های داخلی (indoor) از سرکابل های هوایی  (outdoor) کمتر است. بلندتر بودن طول سرکابل های هوایی در مقایسه با سرکابل های داخلی هم علاوه بر تامین فضا برای نصب بشقابک های بیشتر، به منظور افزایش فاصله هوایی، و کاهش احتمال برقرار شدن قوس الکتریکی ( جرقه زدن) در هوا، بین کابلشو و ارت می باشد.

فاصله خزشی (Creepage distance) عبارتست از کوتاه ترین فاصله ای بر روی سطح مواد عایقی که قوس الکتریکی باید بین دو قطعه (بخش) هادی یک تجهیز الکتریکی طی نماید. درمورد سرکابل های فشار متوسط و فشار قوی، این فاصله مابین کابلشو و اتصال ارت شیلد و یا آرمور کابل می باشد که قوس الکتریکی احتمالی می بایست بر روی سطح بدنه عایقی سرکابل طی نماید. درحالیکه، فاصله هوایی (Clearance) کوتاهترین فاصله ای است که قوس الکتریکی باید در هوا بین دو قطعه هادی یک تجهیز الکتریکی طی نماید. برای مثال، در تابلو یا پست برق، فاصله هوایی دو شینه مجاور، و یا در سرکابل فشار متوسط و یا فشار قوی، فاصله عمودی (طول سرکابل) بین کابلشو و اتصال ارت.

در یک جمله نمی توان به این سوال پاسخ داد. بهتر است بپرسیم در چه سایز هایی و برای چه جنس کابلشو و دوراهه های پرسی، قیمت کابلشو های پیچی با قیمت کابلشو های پرسی قابل رقابت تر می شوند. در مقایسه با کابلشو های مسی سایز بزرگ ( سایز 500 و 400)، به علت قیمت بالای مس، کابلشو ها و دوراهه های UNIC  ارزانتر هستند. در سایز ها متوسط ( 300 و 240) بویژه هنگام استفاده در سرکابل و مفصل، قیمت ها قابل رقابت با یکدیگر می باشند. در مقایسه با کابلشو ها و دوراهه های مسی کوچکتر، و همچنین کابلشو ها و دوراهه های پرسی آلومینیومی و فول بیمتال، کابلشو ها و دوراهه های پیچی UNIC گرانتر هستند. اما این تنها نوک قله کوه یخ است. یک  شرکت توزیع برق، برای مثال، بجای 18 مدل سایز کابلشو های مسی، آلومینومی و بیمتال، یک مدل/ سایز کابلشو پیچی سایز 240-70 خریداری و در انبار خود نگه می دارد. به علاوه، بجای چندین دست پرس کابلشو هیدرولیک و جعبه های قلمه پرس گران قیمت، ابزار نصب بسیار ساده و ارزان قیمت کابلشو ها و دوراه های UNIC  را خریداری و در اختیار تیم های عملیاتی خود می گذارد. و در نتیجه، در این راه، عملا صرفه جویی قابل توجهی خواهد نمود.

سرکابل مجهز به کابلشو پرسی برای یک سایز معین از کابل ( مثلا 185 میلیمتر مربع) و برای اتصال دو هادی مشخص به یکدیگر ( مس به مس، آلومینیوم به آلومینیوم، و یا آلومینیوم به مسی) تعریف و تحویل خریداری می گردد. در صورتیکه سرکابل مهز به کابلشو پیچی ( UNIC)، برای چند سایز مختلف کابل ( برای مثال، 240-70 یعنی برای کابل های سایز 70، 95، 120، 185 و 240 میلیمتر مربع) و برای اتصال هر نوع هادی به هر نوع هادی دیگر، به کار گرفته می شود . به این ترتیب، با بهره گیری از سرکابل مجهز به کابلشوی UNIC ، استوک مورد نیاز مصرف کننده، پیمانکار، و یا فروشگاه به میزان قابل توجهی کاهی می یابد.

در صورتیکه نوار های نیمه هادی و عایق مورد استفاده از برند شناخته شده اروپایی و یا آمریکایی باشد ( و نه برند های ناشناخته و یا محصولات Fake  که از برند های معروف استفاده می کنند)، و نسبت به اعتبار و تخصص شرکت ارائه دهنده مفصل نواری اطمینان کافی داشته باشید، و همچنین مفصل نواری توسط نصاب متخصص نصب و تحویل گردد، هیچ مشکلی از نظر کیفیت و طول عمر مفصل های نواری، تا سطح ولتاژ 72 کیلووت وجود ندارد و می توان با اطمینان از این محصول استفاده نمود.

در سطوح ولتاژی فشار متوسط مورد استفاده در شبکه های توزیع برق و شبکه های صنعتی ( از 7.2 تا 52 کیلوولت) و در شبکه های فوق توزیع ( 72 کیلوولت)، زمانیکه مفصل مورد نیاز برای برقراری اتصال بین دو کابل در دسترس نیست و یا زمان لازم برای تأمین مفصل مورد نظر بیش از حد طولانی می باشد، می توان بجای مفصل حرارتی  (Heat Shrink) و یا مفصل سیلیکونی    (Slip-on / Cold Shrink) از مفصل نواری استفاده کرد. در مفصل نواری، لایه های استرس کنترل ( نیمه هادی) و عایق مفصل، با نوار هایی با خاصیت مشابه جایگزین می شوند، و به این ترتیب محدودیت موجود برطرف می گردد. مفصل نواری ممکن است بنابر نیاز، با روکش نهایی حرارتی ( مشابه مفصل های دیگر) عرضه گردد و یا مجهز به کیس رزینی باشد ( مفصل نواری – رزینی).

خیر. مفصل های رزینی برای برقراری اتصال بین دو کابل تک یا چند رشته فشار ضعیف (تا حداکثر 1000 ولت) به کار گرفته می شوند. برای برقراری اتصال بین دو کابل تک یا سه رشته فشار متوسط (از 3300 ولت تا 52 کیلو ولت) می بایست از مفصل حرارتی-رزینی استفاده می شود. دلیل این امر اینست که در سطوح ولتاژی فشار متوسط، نیاز است مفصل کابل به استرس کنترل و لایه های عایقی متفاوتی از مفصل فشار ضعیف مجهز باشد که در مفصل های رزینی ساده چنین نیست.

برای برقراری اتصال بین دو کابل متفاوت از نظر جنس هادی (مس و آلومینیوم) و یا سایز (برای مثال، کابل با سطح مقطع 95 میلیمتر مربع به کابل سطح مقطع 185 میلیمتر مربع)، چه در مفصل های کابل فشار ضعیف و چه فشار متوسط، بهترین گزینه از نظر فنی و اقتصادی، دوراهه  پیچی فول بیمتال است. (دوراهه UNIC، تولید شرکت شاهین مفصل)

کابلشوی بیمتال DTL2 و انواع قدیمی تر کابلشو های بیتمال (مس+آلومینیوم)، برای برقراری اتصال بین کابل آلومینیومی با شینه، کلید، و یا هر وسیله مسی به کار می رود. کابلشوی فول بیمتال نیز میتواند بدون هیچ محدودیتی، چه بطور مستقیم و چه به عنوان بخشی از سرکابل، به منظور همین کاربرد، جایگزین انواع کابلشوی بیمتال از جمله DTL2 شود.