خطوط انتقال هوائی و زیر زمینی در شبکه انتقال جریان (برق قدرت)
پژوهشگر و نویسنده: ( افشین رشید )
نکته: خطوط هوائی یک خط هوائی از هوا جهت عایق سازی هادیهای لخت برای اکثر طول آن، جدا از بخشهای بسیار کوچک متصل به مقره ها در تکیه گاههای خط، استفاده می کند.
عدم وجود عایق دیگر و سادگی نسبی احداث، باعث روش نه‌چندان گران تهیه مدارهای الکتریکی در مقایسه با کابل زیرزمینی، به خصوص سطوح ولتاژ متوسط و ولتاژهای بالاتر، شده است. جدول زیر هزینه احداث یک مدار خط هوائی یا کابل زیرزمینی را در سطوح ولتاژ مختلف مقایسه می‌کند. یک مقدار نامی متوسط مناسب برای مدار، که برای هر یک از چهار سطح ولتاژ متفاوت می‌باشد، به منظور مقایسه مورد استفاده قرار گرفته است. این نسبت‌ها فقط به عنوان مقادیر خیلی کلی می‌باشند، زیرا که برای هر دو نوع احداث، هزینه‌های کلی به طور قابل توجهی توسط هزینه‌های کارمزد و مدار و نقشه‌برداری و نوع زمین تحت تاثیر قرار می‌گیرد. برای مثال، در شرایط مطلوب هنگامی که بتوان از دستگاه مخصوص حفر کانال جهت قرار دادن کابل استفاده کرد، همانند داخل مزرعه‌ها، هزینه کابل LV می‌تواند بسیار نزدیک یا حتی کمتر از خط هوائی باشد. این حالت ممکن است تحت بعضی شرایط خاک برای ولتاژ MV نیز برقرار باشد، هنگامی که هزینه‌های تمام طول عمر، شامل سرمایه اصلی به علاوه هزینه‌های مربوط به قابلیت اعتماد، در نظر گرفته شود. در مناطق با نوع زمین متفاوت، مثلاً کوهستانی یا شامل عبور از رودخانه‌های بزرگ، معمولاً مزیت هزینه‌ای مشخصی در مورد خطوط هوائی وجود دارد. واضح است که هزینه احداث هر شبکه توسط نسبت خط هوائی به کابل زیر زمینی، به خصوص در سطوح ولتاژ بالاتر، تحت تاثیر قرار می‌گیرد. جدا از این ملاحظات عوامل دیگری نسبت خطوط به کابل‌ها را تحت تاثیر قرار می‌دهند. در مناطق با جمعیت پراکنده‌تر جهان مجال بیشتری جهت به دست‌آوردن مسیر خطوط هوائی وجود دارد، حتی اگر در بعضی از شرایط به علت فاصله موجود برای رساندن وسایل و تجهیزات به کارگاه و طبیعت زمین مشکلاتی وجود داشته باشند قوانین ملی یا شرکت برق حداقل فاصلة مجاز را برای عواملی همانند تاب خوردن هادی‌ها توسط باد وزیده شده به خط با سرعت معلوم، را مشخص می‌کنند. ارتفاع خط توسط حداکثر شکم بین دکل‌ها مشخص می‌شود که خود آن نیز به فاصله بین دو دکل، نوع هادی، حداکثر فشار مجاز هادی، حداکثر دمای هادی و دمای هوای محیط وابسته می‌باشد. هنگامی که از نظر مکانیکی ابعاد یک خط تعیین می‌شوند، مهندس طراح باید مطمئن شود که تمامی ضوابط فوق در تمامی شرایط بار حاصل می‌گردند. شرایط آب و هوایی قابل پیش‌بینی بسیاری نیز باید در نظر گرفته شوند.
در بارگذاری جریان بالا و دمای محیط بالا شکم حداکثر می باشد، در حالیکه در دمای سرد و با بار کم فشار در هادی‌ها در بالاترین حد می باشد. در جایی که احتمال رویارویی با برف و یخ وجود دارد، توجه فوق العاده برای این امر مورد نیاز می باشد. برف و یخ بر روی هادی به طور مؤثری سطح در معرض باد را افزایش می دهند و وزن اضافه علاوه بر بارگذاری مکانیکی بر روی هادی ها تحمیل می شود. این نسبت‌ها فقط به عنوان مقادیر خیلی کلی می‌باشند، زیرا که برای هر دو نوع احداث، هزینه های کلی به طور قابل توجهی توسط هزینه های کارمزد و مدار و نقشه برداری و نوع زمین تحت تاثیر قرار می گیرد. برای مثال، در شرایط مطلوب هنگامی که بتوان از دستگاه مخصوص حفر کانال جهت قرار دادن کابل استفاده کرد، همانند داخل مزرعه ها، هزینه کابل LV می‌تواند بسیار نزدیک یا حتی کمتر از خط هوائی باشد. این حالت ممکن است تحت بعضی شرایط خاک برای ولتاژ MV نیز برقرار باشد، هنگامی که هزینه‌های تمام طول عمر، شامل سرمایه اصلی به علاوه هزینه های مربوط به قابلیت اعتماد، در نظر گرفته شود. در مناطق با نوع زمین متفاوت، مثالاً کوهستانی یا شامل عبور از رودخانه‌های بزرگ، معمولاً مزیت هزینه ای مشخصی در مورد خطوط هوائی وجود دارد.
زیر زمینی در شبکه انتقال جریان
اصولاً در قسمتهایی از شبکه توزیع که درحریم‌های مختلف از قبیل: خانه‌ها و راه آهن و... وجود دارد از سیستم توزیع زیر زمینی استفاده می شود. راه اندازی خطوط زمینی انتقال برق به علت هزینه های فراوان حفاری و ایجاد کانال های زمینی و زیر زمینی بسیار گران تر از راه اندازی خطوط هوایی است و گرفتن انشعاب از این خطوط مستلزم وجود ایستگاه های توزیع ، جعبه های انشعاب و تابلو های برق می باشد . نیزعیب یابی این خطوط به علت در دسترس نبودن احتیاج به وسائل مخصوص و گران قیمتی دارد که هزینه های آن را افزایش می دهد . در عوض در خطوط زمینی به ندرت اشکالی به وجود می آید و خاموشی آن به مراتب از خطوط هوایی کمتر است . این خطوط به زیبایی محیط آسیب نمی زنند و چون در دسترس نمی باشند دارای خطرات بسیار کمتری نسبت به خطوط هوایی خواهند بود و چون حریمی برای آنها تعریف نمی شود در اماکن کم عرض و مسکونی بسیار مفید می باشند . از نظر علمی این خطوط دارای راکتانس سری پایین و مناسب برای چگالی های بار زیاد هستند خطوط انتقال زیر زمینی خود خنک کننده یا دارای خنک کننده جداگانه معمولا مشکلات زیست محیطی و زیبایی شناسی خطوط هوایی را ندارد ولی دارای معایب دیگری است . هزینه زیاد ساخت ، نصب و راه اندازی کابلهای زیرزمینی عمدتا به دلیل پیچیدگی فنی عایقهای فشار قوی لزوم خنک کردن است ( نشت روغن خنک کننده نیز یکی از مشکلات زیست محیطی این کابلهاست ) . هزینه نگهداری زیاد عمدتا به دلیل جریان عبوری زیاد در ولتاژ های بالا و خاصیت خازنی زیاد و بازده کم سیستمهای خنک کننده است . حفاری در زمین ، لوازم مخصوص و شناسایی مواد رسانای حرارت ، هزینه نصب خطوط انتقال زیرزمینی را تا حد قیمت کابل افزایش می دهد . کاهش چگالی توان توزیع در خطوط زیرزمینی به میزان فابل توجهی قیمت نصب را در مقایسه با خطوط انتقال کاهش می دهد .
نویسنده: دکتر (افشین رشید )