چرا خطوط انتقال برق هوایی عایق‌بندی نمی‌شوند

چرا سیم‌های ولتاژ بالا عایق‌بندی نمی‌شوند؟

سیم‌های انتقال هوایی معمولاً بدون عایق‌بندی باقی می‌مانند و این روش بر اساس چند دلیل قانع‌کننده است:

بهره‌وری هزینه‌ای

عایق‌بندی سیم‌های انتقال هوایی در مسافت‌های طولانی یک کار بسیار پرهزینه است. این سیم‌ها معمولاً صدها مایل را پوشش می‌دهند و پوشاندن آن‌ها با مواد عایق‌بندی متعارف هزینه‌های بسیار زیادی را به دنبال دارد. مقیاس بزرگ زیرساخت‌ها عایق‌بندی را نه تنها یک چالش لجستیک بلکه یک گزینه اقتصادی غیرقابل قبول می‌کند. با عدم عایق‌بندی، شرکت‌های انتقال و توزیع برق می‌توانند صرفه‌جویی قابل توجهی در هزینه‌ها داشته باشند که می‌تواند به جنبه‌های مهم دیگر توسعه و نگهداری شبکه هدایت شود.

مدیریت وزن

ضخامت عایق مورد نیاز برای سیم‌های انتقال مستقیماً با سطح ولتاژ متناسب است. در مورد خطوط ولتاژ بسیار بالا (EHV) که در پتانسیل الکتریکی بسیار بالا عمل می‌کنند، عایق باید نسبتاً ضخیم باشد. این افزودن حجم به معنای افزایش قابل توجه در وزن کلی سیم‌ها است. این بار سنگین نه تنها فرآیند نصب را پیچیده می‌کند بلکه فشار بیشتری را روی سازه‌های پشتیبان از جمله دکل‌ها، برج‌ها و تجهیزات مرتبط می‌گذارد. با حذف عایق، وزن سیم‌ها کاهش می‌یابد و نصب آسان‌تر می‌شود و فشار بر زیرساخت‌ها کاهش می‌یابد.

ساده‌سازی مواد و زیرساخت‌ها

برای خطوط EHV، ضرورت عایق ضخیم تأثیر متلاشی‌کننده‌ای بر کل سیستم انتقال دارد. وزن اضافی نیاز به پشتیبان‌های قوی‌تر، عایق‌ها و پایه‌های محکم‌تر برای دکل‌ها و برج‌ها را می‌طلبد. این نه تنها هزینه کلی زیرساخت‌ها را افزایش می‌دهد بلکه فرآیند طراحی و ساخت را پیچیده‌تر می‌کند. در مقابل، سیم‌های خام یک راه‌حل ساده‌تر و مستقیم‌تر برای انتقال برق ارائه می‌دهند که هدف‌های عملکردی را بدون نیاز به مواد و زیرساخت‌های اضافی و پرهزینه‌ی پیچیده‌ی دیگر می‌رسانند.

افزایش هدایت‌پذیری

با افزایش سطوح ولتاژ، قدرت دی‌الکتریک عایق‌ها کاهش می‌یابد. برای کاربردهای ولتاژ بسیار بالا، مانند آنهایی که در محدوده ۴۵۰ کیلوولت تا ۶۰۰ کیلوولت عمل می‌کنند، عایق باید بسیار ضخیم باشد تا تمامیت الکتریکی حفظ شود. با این حال، این عایق ضخیم به عنوان یک مانع برای تشعشع حرارتی که در حین انتقال برق ایجاد می‌شود عمل می‌کند. تجمع حرارت می‌تواند منجر به افزایش مقاومت الکتریکی و کاهش هدایت‌پذیری شود و در نهایت به افت برق منجر می‌شود. در مقابل، هادی‌های خام اجازه می‌دهند تا حرارت بدون مانع منتقل شود و هدایت‌پذیری بهینه و افت انرژی در فرآیند انتقال کاهش یابد.

سادگی نگهداری

نگهداری سیم‌های عایق‌بندی شده یک چالش مشکل‌تر و پرهزینه‌تر نسبت به سیم‌های خام است. سیم‌های عایق‌بندی شده نیاز به بازرسی‌های منظم و دقیق دارند تا اطمینان حاصل شود که عایق در حالت کامل و بدون خرابی یا تخریب باقی مانده است. حتی نقص‌های کوچک در عایق می‌تواند خطرات ایمنی قابل توجهی را ایجاد کند و انتقال برق را اختلال دهد. در مقابل، هادی‌های خام می‌توانند به سادگی بصورت بصری برای علامت‌های سایش، خرابی یا مشکلات دیگر بررسی شوند. این سادگی در نگهداری فرکانس و پیچیدگی بازرسی‌ها را کاهش می‌دهد، هزینه‌های کلی نگهداری را کاهش می‌دهد و عملکرد قابل اعتماد سیستم انتقال را تضمین می‌کند.

انتشار حرارت

سیم‌های انتقال هوایی جریان‌های الکتریکی قابل توجهی را منتقل می‌کنند که ذاتاً مقدار زیادی حرارت ایجاد می‌کنند. عایق‌بندی این سیم‌ها مانع از تشعشع طبیعی این حرارت می‌شود و آن را در سیستم محبوس می‌کند. حرارت محبوس می‌تواند منجر به گرم شدن بیش از حد شود که این وضعیت تهدید جدی برای قابلیت اطمینان و طول عمر زیرساخت‌های انتقال است. حرارت زیاد می‌تواند مواد هادی را تخریب کند، مقاومت الکتریکی را افزایش دهد و حتی خرابی‌های مکانیکی ایجاد کند که همه می‌توانند انتقال برق را اختلال دهند و منجر به قطعی‌های سیستم‌شده شوند.

امنیت

هرچند هادی‌های خطوط انتقال هوایی خام هستند و بدون عایق‌بندی مداوم، اما سیستم با ویژگی‌های امنیتی قوی طراحی شده است. این خطوط به صورت استراتژیک در ارتفاعات قابل توجه نصب می‌شوند که این امر باعث می‌شود برای افراد، وسایل نقلیه یا حیوانات بسیار دشوار باشد با آن‌ها تماس پیدا کنند. فاصله عمودی و افقی کافی بین خطوط برق و محیط اطراف به عنوان یک نوع عایق طبیعی عمل می‌کند و احتمال وقوع خطاها ناشی از تماس تصادفی را کاهش می‌دهد. این فاصله فضایی یک محافظ اساسی است که خطر الکترودرمانی را کاهش می‌دهد و هم امنیت عمومی و هم تمامیت سیستم انتقال برق را تضمین می‌کند.

به جای استفاده از عایق‌بندی مداوم هادی، خطوط انتقال هوایی یک طراحی پیشرفته دارند که بر فاصله مناسب بین سیم‌های فاز و فاصله کافی با زمین تأکید دارد. این رویکرد طراحی از ایجاد اصطکاک‌های الکتریکی و تخلیه‌های الکتریکی جلوگیری می‌کند که می‌توانند به دلیل قوس الکتریکی بین هادی‌ها یا با زمین رخ دهند. در نقاط اتصال خاص، مانند نقاطی که خطوط به سازه‌های پشتیبان متصل می‌شوند، از عایق‌ها و بوشینگ‌های ساخته شده از مواد عایق‌بندی با کیفیت بالا استفاده می‌شود.

این مؤلفه‌ها نقش حیاتی در جلوگیری از نشتی الکتریکی، تضمین ماندگاری جریان الکتریکی در مسیر مورد نظر و حفظ عملکرد ایمن و کارآمد کل سیستم انتقال دارند. از طریق این در نظر گرفته‌های طراحی جامع، خطوط انتقال هوایی قادر به انتقال برق در مسافت‌های طولانی با درجه بالایی از ایمنی و قابلیت اطمینان هستند.