آلودگی های محیطی و نقش آن در محاسبه طول مقره ها و بوشینگها

بر اساس جزوه طراحی خطوط انتقال دکترسیدحسین حسینیان(دانشیار دانشگاه صنعتی امیر کبیر)

ولتاژ نامی شبکه اصلی ترین عامل برای انتخاب مقره ها و بوشینگها می باشد. هرچه ولتاژ خط انتقال بالاتر باشد باید مقره ها بلندتری را بکار گرفت چرا که با افزایش ولتاژ خطر تخلیه جزئی و در نتیجه خراب شدن مقره ها بیشتر شده و همچنین در صورت ایجاد ولتاژهای ناخواسته ،مانند اصابت صاعقه و یا ولتاژهای موجی در هنگام کلید زنی، احتمال از دست رفتن مقاومت عایقی وجود دارد.

اما علاوه بر ولتاژ نامی عوامل دیگری هم هستند که در انتخاب مقره باید مد نظر قرار بگیرند. یکی از عوامل مهم در انتخاب طول مقره آلودگی محیط نصب خطوط فشار قوی است. آلودگی ها به دلیل گرد نمکهای طبیعی (CaCl,NaCl) یا مصنوعی به وجود می آیند که توسط باد بر روی مقره می نشیند و در صورت وجود رطوبت مقاومت عایقی مقره را به صورت معنا داری کاهش می دهد. وجود آلودگی سبب ایجاد جریانی به نام  جریان خزنده (Creapage current یاLeakage current) می شود. این جریان بر سطح مقره بین سیمهای حامل جریان و پایه های مقره برقرار شده و نهایتا سبب تخلیه جزئی در نقاط مختلف مقره شده و مقره را خراب و از کار افتاده می کند. مناطقی که به کارخانه ها، شهرها و دریاها نزدیک تر هستند آلودگی بیشتری دارند و برای نصب مقره در خطوط فشار قوی در این گونه مناطق باید تمهیدهای خاصی را مد نظر قرار داد.

درجه سختی  آلودگی

برای سنجش میزان آلودگی محیطهای مختلف و پیداکردن راهکاری برای مقابله با آن ناچاریم تا آلودگی و میزان شدت آن را تعریف کنیم. واحد اصلی برای اندازه گیری سختی آلودگی  SDD(Salt deposit density)است که به صورت استاندارد برای اندازه گیری شدت آلودگی نمک طعام (NaCl) استفاده می شود. برای موادی غیر از نمک طعام از ESDD استفاده می شود که معادل و هموزن آلودگی با نمک طعام توسط ماده مورد نظر می باشد. واحدهای اندازه گیری آلودگی عبارتند از:

1.     µS(میکرو زیمنس)

2.     mg/cm^2

3.     kg/m^3

استانداردهای سختی آلودگی

استاندارهای گوناگون برای مقایسه شدت آلودگی محیطهای مختلف محیطهای آلوده را به 7 دسته تقسیم می کنند که میزان آلودگی آنها از غیرآلوده تا خیلی آلوده متغیر است. واحد اندازه گیری این طبقه بنده (mg/cm^2) می باشد. جدول زیر طبقه بندی محیطهای آلوده را بر اساس استانداردهای مختلف بیان می کند:

IEC815	IEEE	CIGRE	ESDD
-	-	0.0075-0.05	None
-	0-0.03	0.015-0.03	Very Light
0.03-0.06	0.03-0.06	0.03-0.06	Light
0.1-0.2	0.06-0.1	0.06-0.12	Average
0.3-0.4	>0.1	0.12-0.24	Heavy
-	-	0.24-0.48	Very Heavy
-	-	>0.48	Exceptional

جدول-1 استانداردهای سختی آلودگی

محاسبه تعداد زنجیره مقره بر اساس آلودگی

برای محاسبه تعداد زنجیره مقره در یک محیط آلوده باید سختی آلودگی محیط را بدانیم. با دانستن سختی آلودگی و تعیین نوع مقره ای که قرار است بکار ببریم (Iشکل یا V شکل) از جدول 2 برای محاسبه استقامت عایقی (CFO) استفاده می کنیم:

مقره I شکل	CFO(kv/m)=72.3+1.64/C	0.04>C>0.02
مقره I شکل	CFO(kv/m)=64.4+1.96/C	C>0.04
مقره Vشکل	CFO(kv/m)=1.6+1.22/C	0.04>C>0.02
مقره Vشکل	CFO(kv/m)=87.6+1.96/C	C>0.04

جدول-2 محاسبه CFO براساس سختی آلودگی

شکل-1 انواع مقره های I شکل

شکل-2 مقره V شکل

قابل ذکر است که مقره استاندارد دارای ارتفاع 146میلیمتر و قطر 254 میلیمتر می باشد و طول خزش آن 305 میلیمتر در نظر گرفته می شود.

تعداد مقره برای مقره استاندارد(بر اساس سختی آلودگی) از روی فرمول زیر محاسبه می شود:

(1-1)                                    N=V_LG/(0.146×V₃)

باید به خاطر داشته باشید که در صورتی که از مقره ای غیر از مقره استاندارد استفاده می کنید ارتفاع آن را به جای 0.146 در فرمول 1-1 بکارببرید.

مثال1

خط انتقالی با ولتاژ 230 کیلوولت موجود است با آلودگی  (mg/cm² 0.05  ) و مقره I شکل تعداد مقره های استاندارد برای زنجیره مقره مورد نیاز را محاسبه کنید.

جواب

ابتدا بر اساس ولتاژ نامی شبکه حداکثر ولتاژ شبکه را با تلرانس 5% به دست می آوریم:

V_n=230

V_max=V_n+5%=242

حداکثر ولتاژ خط به زمین عبارت است از:

V_LGmax=242/1.7= 139Kv

برای مقره I شکل و بر اساس جدول 2 داریم:

CFO=64.6+1.96/0.05=103.8Kv/m

بافرض ϐ=0.1CFO خواهیم داشت:

V₃=CFO-3ϐ

V₃=0.7CFO

V₃=0.7CFO=0.7×103.8=72.66kv/m

و دست آخر بر اساس فرمول 1-1 داریم:

N=139.7/(72.66×0.146)=13.1

پس تعداد 13 مقره استاندارد باید برای تشکیل زنجیره مقره بکار رود.

لازم به یادآوری است که V₃ و ϐ بر اساس توزیع احتمالی نرمال (شکل-3) تعریف می شوند. V₃ یا CFO-3ϐ ولتاژی است که در صورت رسیدن ولتاژ خط به آن، احتمال جرقه زدن و در نتیجه شکسته شدن مقاومت عایقی مقره صفر است. یعنی مقره باید دست کم توانایی تحمل این ولتاژ را داشته باشد.

شکل-3 توزیع نرمال و استقامت عایقی

محاسبه ارتفاع مقره و بوشینگ بر اساس طول خزش(Creap Distance)

عامل دیگری که باید در محاسبه طول زنجیره مقره در نظر گرفته شود طول خزش یا طول جریان خزش است. بر اساس میزان آلودگی و فرمولهای داده شده طول خزش به دست می آید و این طول خزش باید از طول خزش مقره کمتر باشد تا جریان خزشی بر روی مقره بوجود نیاید.

الف- محاسبات بر اساس mg/cm²

اگر از واحد اندازه گیری mg/cm²  برای اندازه گیری سختی آلودگی استفاده کنیم با استفاده از جدول 3 و نوع مقره اعداد A و b را استخراج می کنیم و در فرمول 2-1 قرار می دهیم:

	b	A	mg/cm2
استاندارد IEEE	0.374	86.6	0.02 تا 0.1	مقره Iشکل
استاندارد IEEE	0.58	51.4	0.1 تا 0.3
استاندارد IEEE	0.274	52.9	0.02 تا 0.1	مقره Vشکل
استاندارد IEEE	0.123	37.1	0.1 تا 0.3
استاندارد CIGRE	0.223	66	0.02 تا 0.4	مقره Iشکل
استاندارد CESI	0.22	48	0.02 تا 0.4
استاندارد NGK	0.232	54.4	0.02 تا 0.4

جدول-3 طول خزش بر اساس mg/cm²

(2-1)                                     LS(mm/Kv)=A_(mg/cm^2)^b

ب- محاسبات بر اساس µS

اگر محاسبات سختی آلودگی بر اساس واحد میکرو زیمنس باشد باید از جدول-4 و فرمول 3-1 استفاده کنیم تا طول خزش را بدست آوریم:

	b	A	µS
استاندارد CIGRE	0.387	14.2	2.5تا 80	مقره Iشکل
استاندارد CESI	0.28	14.2	2.5تا 80

جدول-4 طول خزش بر اساس µS

(3-1)                                      LS(mm/Kv)=A_(µS)^b

ج- محاسبات بر اساس kg/m³

و دست آخر اگر محاسبات بر حسب واحد  kg/m^3 باشد می توانیم اعداد A و b را از جدول-5 و فرمول 4-1 بدست بیاوریم:

	b	A	kg/m3
استاندارد CIGRE	0.387	14.2	3.5تا100	مقره Iشکل
استاندارد CESI	0.28	14.2	3.5تا100

جدول-5

(4-1)                                    LS(mm/Kv)=A_(kg/m^3)^b

 البته تمام این واحدها را می توان بر اساس فرمول 5-1 به یکدیگر تبدیل کنیم:

(5-1)                                  1mm/cm²=140 kg/m³=100µS

محاسبه طول خزش برای بوشینگ ها

برای محاسبه طول خزش در یک بوشینپ باید ابتدا قطر متوسط آن را به دست آوریم که البته به بسته به شکل فیزیکی بوشینگ از فرمول 6-1 یا 7-1 استفاده می کنیم و پس از آن اعداد A و b را از جدول-6 استخراج می کنیم و درفرمول 3-1 قرار می دهیم:

شکل-4 بوشینگ استوانه ای شکل برای فرمول 6-1

(6-1)                              D_ave=(D+d)/2

شکل-5 بوشینگ مخروطی شکل برای فرمول 7-1

(7-1)              D_ave=(D1+D2+d1+d2)/4

b	A	Dave
0.22	63	200
0.226	75.8	300
0.229	78.4	400
0.24	103.2	500
0.24	115.6	600

جدول-6 طول خزش برای بوشینگها

تعداد مقره بر اساس طول خزش از روی فرمول 8-1 محاسبه می شود. این فرمول برای مقره های استاندارد است و اگر مقره ای غیر از این را استفاده کنیم باید طول خزش آن را در مخرج به جای 305 میلیمترقرار دهیم.

N=(LS×V_LG)/305                                  (8-1)

مثال2

خط انتقالی با ولتاژ 230 کیلوولت موجود است. با آلودگی (mg/cm^2) 0.1  و مقره V شکل تعداد مقره های استاندارد برای زنجیره مقره مورد نیاز را محاسبه کنید.

جواب

بازهم حداکثر ولتاژ خط به زمین را محاسبه می کنیم:

V_n=230

V_max=V_n+5%=242

V_max=242/1.7= 1.139Kv

پس از آن طول زنجیره مقره را بر اساس آلودگی (جدول-2) محاسبه می کنیم:

CFO=87.6+1.96/0.1=107.2 Kv/m

V3=0.7×CFO=0.7×107.2=75 kv/m

و تعداد مقره های زنجیر مقره بر اساس آلودگی را بر اساس فرمول 1-1 به دست می آوریم:

N₁=139.7/(75×0.146)=12.8

در مرحله بعدی طول خزش را از جدول-3 به دست می آوریم:

LS=52.9^0.274=28 mm/Kv

حال تعداد مقره های زنجیره مقره را بر اساس طول خزش برای مقره استاندارد به دست می آوریم. هر کدام از N₁ یا N₂ بیشتر بودند باید به همان تعداد مقره برای زنجیره مقره بکار ببریم:

N₂=(LS×VLG)/305=(28×139.7)/12.8

همانطور که دیده می شود در هر دو حالت تعداد مقره های محاسبه شده برای یک زنجیره مقره 13 عدد بود.

اثر ارتفاع بر CFO و LS

زمانی که خطوط انتقال در ارتفاعات نصب می شوند باید پس از به دست آوردن استقامت عایقی و طول خزش از جداول مخصوص اقدام به اصلاح آنها کرد. بدین منظور ضریب  ارتفاع δ تعریف می شود که باید قبل از تأثیر دادن آن را به توان 0.5 ( برای مقره های استاندارد) یا 0.8 ( برای مقره های مهی) برسانیم. خود ضریب δ بر اساس ارتفاع تعریف می شود:

δ=1.03×e ^(-A/8.65)  (9-1)                 

که در فرمول 9-1 A ارتفاع از سطح دریا می باشد. پس از آن استقامت عایقی و طول خزش در ارتفاع A بر اساس فرمولهای 10-1 و 11-1 به دست می آیند.

 CFO_A=CFO×δ^m(10-1)                         

LS_A=LS/ δ^m                                          (11-1)

مثال3

برای طول خزش 20mm/Kv در ارتفاع دریا مقدار LS در ارتفاع 2000 متر چقدر است. تعداد مقره های را در ارتفاع جدید برای مقره های استاندارد و مقره های مهی بدست آورید.

جواب

ابتدا ضریب ارتفاع δ را بر اساس فرمول 9-1 به دست می آوریم:

δ=1.03×e^(-2000/8.65)=0.8174

پس از آن δ را به توان 0.5 یا 0.8 می رسانیم

δ^m=0.904          (برای مقره استاندارد)

δ^m=0.851       (برای مقره مهی)

و بر اساس فرمول 11-1 طول خزش را محاسبه می کنیم:

LS=22/0.904=22.1 mm/Kv                 (مقره استاندارد)

LS=22/0.851=23.5 mm/Kv                       (مقره مهی)

در انتها، تعداد مقره های مورد نیاز برای ساختن زنجیره مقره را بر اساس فرمول 8-1 محاسبه می کنیم.

N=(139.7×22.1)/305=10.1        (مقره استاندارد)            

N=(139.7×23.5)/305=10.7            (مقره مهی)

پس در ارتفاع 2000 متر برای ساختن زنجیره مقره استاندارد نیاز به 10 مقره و برای ساختن زنجیره مقره مهی به 11 مقره نیاز خواهیم داشت.

کابلهای ابررسانا در خطوط انتقال و توزیع

نویسنده: آنجلا نویل

درتمامی جهان ، تأسیسات الکتریکی با یک چالش مواجه اند؛ عبور دادن مقدار بیشتری انرژی از درون شبکه های توزیع شهری برای رفع نیاز رو به افزایش مصرف کننده ها در قرن بیست و یکم. به علاوه، آنها باید مصرف کننده ها را از قطعی های نابهنگام در اثراین اضافه مصرف محافظت کنند.

یک تکنولوژی انقلابی در ساخت کابلهای برق ابداع شده که مدعی است می تواند بر هر دو مشکل ذکرشده در بالا غلبه کند. کابلهای جدید از مواد ابررسانا درجه حرارت بالا یا HTS ساخته شده اند و می توانند انرژی الکتریکی 150 برابر یک سیم مسی معمولی با همان قطر را انتقال دهند. هنگامی که ابررسانا در یک کابل استفاده می شود مانند یک رسانای خیلی خوب عمل می کند البته در صورتی که چند شرط برای کارکرد آن رعایت شده باشد. مهمترین شرط این است که مواد ابررسانا باید در زیر درجه حرارت بحرانی خود قرار بگیرند تا خاصیت ابررسانایی خود را نمایش دهند. این امر سبب می شود که چنین کابلی نیاز به یک خنک کننده دائمی نیتروژن مایع داشته باشد. نیتروژن مایع نسبتا ارزان و از نظر محیط زیستی کم خطر است و می تواند جانشین روغنهایی شود که به صورت معمول در بسیاری از کابلهای  توزیع در شهرها استفاده می شوند.

با استفاده از کمتر به بیشتر برسید: سیمهای نازک HTS می توانند تا 150 برابر یک سیم مسی با همان قطر انرژی الکتریکی را منتقل کنند.

نیم نگاهی به یک تکنولوژی جدید

مجله پاورمگزین با جک مک کال ، مدیر توسعه کسب و کار شرکت ابررسانای آمریکا (American Superconductor) مصاحبه ای انجام داده است. این کمپانی مسئول توسعه کابلهای جدید HTS بوده است. وی می گوید:" دانستن اصول کار کابلهای HTS نقطه خوبی برای بحث درباره مزایای آن است. این کابلها دارای 4 مشخصه هستند که آنها را از کابلهای معمولی مسی متمایز می کنند:1- ظرفیت انتقال توان بالا.2- امپدانس خیلی کم.3-سادگی نصب و راه اندازی.4- انتخاب گزینه محدود کننده جریان خودکار.

مک کال توضیح می دهد که ظرفیت انتقال بالا به کابلهای HTS با هر ولتاژی این مزیت را می  دهد تا 150 برابر توان را نسبت به سیمهای مسی مشابه انتقال دهد.

برعکس، این امکان وجود دارد که یک کابل HTS بتواند در ولتاژی کمتر ،نسبت به کابلهای مسی، کار کند. به عنوان مثال، یک کابل 15کیلوولت HTS می تواند 100 مگاوات توان را انتقال دهد که برای انتقال این توان با کابلهای مسی باید از کابلی با ولتاژ 69کیلوولت استفاده کنیم.

امپدانس کمتر کابلهای HTS ، در مقایسه با کابلهای مسی، سبب می شود که تلفات کمتری در شبکه داشته باشیم. در یک شبکه کابل HTS به دلیل امپدانس کمتر جریان مسیرهای موازی خود را به خود جذب می کند و توان تلف شده در کابلهای موازی خود را نیز کاهش می دهد. البته توان استفاده شده در سیستم خنک کننده کابلهای HTS مقداری از این مزیت را خنثی می کند.

براساس اظهارات مک کال ، 2مشخصه کابلهای HTS در کنارهم نیازهای نصب آنها را کاهش می دهند. اولین مشخصه این است که کابلهای HTS میدان مغناطیسی اندکی تولید می کنند. این امر نیازهای عملیاتی را کاهش می دهد و نیاز به کم کردن ظرفیت[1] کابلها را هنگامی که قرار است در کنار دیگر کابلها یا در کانالهای زیرزمینی قرارگیرند برطرف می سازد. مزیتهای زیست محیطی و عمومی ناشی از فقدان میدانهای مغناطیسی نیز اینجا ظاهر می شوند. در ثانی، هنگامی که کابلها در لفاف سیستم  خنک کننده قرارمی گیرند نیازی نیست تا ظرفیت کابل را به دلیل دفن در خاک، عمق و... کمتر از حد استاندارد در نظر بگیرند. بنابر این، کابلهای HTS در مکانهایی که حق مالکیت صاحبان اماکن به دارندگان شبکه برق فشار می آورند بهترین گزینه هستند.

مک کال اشاره می کند که یک اختراع مهم دیگر شرکت او طراحی کابلهایی با امکان محدود کردن جریان خطا هستند. این کابلها در هنگام کار امپدانس بسیار اندکی دارند اما هنگامی که خطایی در شبکه رخ می دهد و جریانهای اتصال کوتاه زیادی باید از کابل عبور کنند کابلهای HTS مقاومت بسیار زیادی از خود نشان می دهند که منجر به کم شدن جریانهای اتصال کوتاه می شود.

مشخصه برودتی

یکی از مشخصات عجیب کابلهای HTS این است که این کابلها حتما باید در دمای پایین کار کنند. در نتیجه این نیاز، کابلهای HTS به گونه ای طراحی شده اند که یک سیستم ویژه خنک کننده دائما از آن پشتیبانی کند.

مک کال می گوید:" تمام مواد ابررسانای شناخته شده دو وضعیت عادی و ابررسانا دارند. برای رسیدن به خاصیت ابررسانایی ماده باید در دمایی زیر دمای بحرانی خود قراربگیرد، جریانی کمتر از جریان بحرانی را عبور دهد و در محیطی با میدان مغناطیسی کمتر از میدان مغناطیسی بحرانی کارکند. سیستم خنک کننده ای باید در کابل وجود داشته باشد تا نیاز مواد ابررسانا را به دمای پایین تأمین کند. در کابلهای HTSنیتروژن مایع بین لایه های کابل جریان دارد تا آنها را به زیر دمای منفی 200 درجه سانتیگراد برساند و به علاوه به عنوان یک عایق بین لایه مرکزی و لایه های بیرونی تر کابل عمل کند.

یک کابل HTS از چند سیم هم محور ابررسانا تشکیل شده است و عایق ایزولاسیون الکتریکی مغزی کابل را به همراه ماده خنک کننده انجام می دهد. این روش به طراحی "عایق سرد هم محور" معروف است. این کابل توسط نکسان ،یکی از بزرگترین تولید کنندگان کابل در جهان، طراحی و ساخته شده است.

سرماساز بزرگ- نیتروژن مایعی که بین سیمهای کابل HTS جریان دارد می تواند آنها را تا 200 درجه سانتیگراد زیر صفر خنک کند. نیتروژن مایع از فرآیند مایع سازی هوا گرفته می شود.

از آزمایشگاه تا دنیای واقعی

شرکتهای توزیع برق آمریکا استفاده از کابلهای HTS را آغازکرده اند. مک کال می گوید:" کابلهای ما مزیتهای خود را در شبکه های برق اثبات کرده اند و اکنون در شبکه ها مورد استفاده قرارمی گیرند. در طی دو سال گذشته 3 کابل HTS در آمریکا برقدار شده اند. امروزه کابلهای سوت وایر تا 3000 آمپر را تحت ولتاژ 13.2 کیلوولت در کلمبوس اوهایو انتقال می دهد. در سال 2006 شبکه برق سراسری در آلبانی نیویورک یک شبکه توزیع HTS را برقدارکرد. دو کابل HTS نیز در کره و چین نصب شده اند.

در آوریل 2008، شرکت لیپا اولین شبکه انتقال HTS تجاری جهان را نصب و برقدارکرد. کابل 138 کیلوولت طراحی شده توسط نکسان به طول نیم مایل توسط لیپا نصب شد و قویترین شبکه HTS جهان را بوجود آورد.

این عکس نصب اولین مرحله کابل HTS را در لانگ ایسلند نشان می دهد.

شبکه نصب شده توسط لیپا با 574 مگاوات توان قادر است تا مصرف برق 300 هزار مصرف کننده خانگی و تجاری را در ناسائو و سوفولک کانتی نیویورک تأمین کند. این خط 138 کیلوولتی دارای 3 کابل جداگانه HTS می باشد که به صورت موازی با هم کار می کنند و در آوریل 2008 رسما به شبکه پیوسته اند.

پیشگام در صنعت برق- اولین شبکه قدرت HTS جهان در لانگ ایسلند نصب شده است. این سیستم از 3 کابل مجزا تشکیل شده است که در کانالی به عمق 1.2 متر جای گرفته اند.

براساس اظهارات مک کال شرکت کون اد در حال نصب یک شبکه با ظرفیت 4000 آمپر به همراه محدود کننده خودکار جریان در مانهاتان نیویورک می باشد و شرکت انترژی در مراحل اولیه نصب یک خط به ظرفیت 2000 آمپر در نیواورلئان است.

نیازهای عملیاتی ویژه

مک کال اشاره می کند که کابلهای HTS نیازهای ویژه ای دارند که برای کابلهای معمولی درنظرگرفته نمی شوند. شبکه ای که از این گونه کابلها استفاده می کند باید دارای پستهای ثابتی باشند تا دسترسی به تعمیرات دوره ای  سیستم خنک کننده را تضمین کنند. در کابلهای دارای محدودیت جریان خودکار باید تنظیم رله های حفاظتی شبکه به دقت انجام گیرد و امپدانسهای کابل در حالت وجود خطا کاملا درنظرگرفته شود. درعوض نیازی نیست تا ضرایب کم کردن جریان را در هنگام نصب در کانالها و یا زیر زمین بر این کابلها اعمال کنیم.

او تأکید می کند که محصولات شرکتشان را می توان در هر جای شبکه های انتقال بکارگرفت. سیستم HTS عبارت است از کابلها، کابلشوها، سیستم خنک کننده و کنترلرهای مربوطه. به صورت عمومی، کابلهای HTS باید در پستهای برق به کابلشوهایی وصل شوند که از کابلشوهای عادی بکارگرفته شده در کابلهای مسی بزرگتر می باشند. در پستهای برق باید فضای مورد نیاز برای سیستم خنک کننده نیز در نظر گرفته شود.

ملاحضات اقتصادی

مک کال می گوید:" قیمت تمام شده کابلهای HTS امروزه خیلی گران است که علت عمده آن حجم تولید اندک آنها می باشد." او اضافه می کند که  نسل دوم این کابلها بسیار ارزانتر تمام خواهند شد و اگر هزینه کیلوآمپر-متر آن نسبت به کابلهای مسی سنجیده شود تولید انبوه آن حتی از کابلهای مسی نیز به صرفه تر خواهد شد.

قیمت کابلهای HTS باید با مزیتهای آنها سنجیده شود. به عنوان نمونه، یک کابل HTS می تواند جانشین 8 کابل مسی شود که نیاز به کندن خیابانها را کاهش می دهد یا تعداد دژنکتورهای شبکه را کم می کند و تمامی این مزایا باید در هنگام بررسی پروژه در نظر گرفته شوند. هرچه کابلهای HTS بیشتری بکارگرفته شوند ظرفیت شبکه بالاتر می رود و در نتیجه قیمت کابل و سیستم خنک کننده کاهش خواهدیافت و ارزش اقتصادی سیستم بالاتر خواهدرفت.

مک کال می گوید: "درخواستهای اولیه خیلی باارزش خواهند بود." او می افزاید:" کابلهای HTS در ابتدا باید ارزش خود را در محیط شهری ،که به قدرت بالا نیاز است و مالکین اجازه عبور کابلهای قدرت را به سختی می دهند، نشان دهد. هر چه قیمت تولیدی کاهش پیداکند قدرت رقابت آنها بیشتر و بیشتر خواهد شد به ویژه در فواصل کوتاه و متوسط با قدرت بالا که امروزه کابلهای زیرزمینی با ولتاژ بالا در آنها بکارگرفته می شوند.

دورنمای آینده

شبکه های قدرت آمریکا دوره ای از سرمایه گذاری و طراحی مجدد را در چند دهه آینده از سرخواهندگذراند. نیاز به اضافه کردن خطوط انتقال جهت اتصال منابع انرژی تجدیدپذیر به شبکه سراسری بیشتر خواهدشد. به هرحال، افزایش ساده جمعیت یا نیازهای جدید صنعتی مانند استفاده از اتوموبیلهای برقی مصرف برق را در مناطق شهری به صورت معنی داری بالاخواهد برد و فشار بیش از اندازه ای را به شبکه های برق وارد خواهد ساخت.

مک کال می گوید:" بزرگترین چالش در راه گسترش کابلهای HTS همانا مسئله آموزش و اطلاع رسانی به کارخانه هاست. بیشتر افرادی که درگیر برنامه ریزی و مهندسی پروژه ها هستند اطلاعاتی از ویژگی های منحصر به فرد و توانایی های کابلهای HTS ندارند.

دست کم در هر تأسیسات الکتریکی یک مشکل وجود دارد که استفاده از کابلهای HTS را شاید نه بهترین گزینه اما گزینه ای باارزش و مناسب می سازد. تا زمانی که این کابلها به عنوان جزء فعالی از شبکه های برق درنیایند گسترش واقعی تأسیسات و شبکه های انتقال رخ نخواهدداد.

این کابلها ابتدا برای تقویت شبکه های برق شهری و افزایش قابلیت اعتماد و بالابردن ظرفیت تأسیسات بدون ساختن کردن پستهای برق جدید بکارخواهندرفت. این امر ممکن است که با استفاده از کابلهای HTS برای تزریق مقدار زیادی توان از خطوط انتقال به مراکز مصرف ادامه پیداکند. حذف تراکم شبکه های برق و خطوط پراکنده شده در مناطق قدم منطقی بعدی خواهد بود. به علاوه، انیستیتو تحقیقات برق قدرت قبلا استفاده از کابلهای HTS را برای انتقال جریان مستقیم  (HVDC)تا فاصله 600 مایل و با ظرفیت 10 گیگاوات بررسی کرده است.

شرکتهای تولید کننده بهبود روشهای تولید کابل HTS را ادامه خواهد داد و همچنین ظرفیت هر کابل را بالا و بالاتر خواهند برد. همچنین کار بر روی روشهای خنک سازی مؤثرتر و کم هزینه تر دنبال خواهدشد. این ابداعات تا آنجا ادامه پیداخواهند کرد تا تقاضا برای این کابلها افزایش پیداکند و کارخانه های بیشتری به تولید آن روی آورند."

مترجم:رضاکیانی موحد

منبع:http://powermag.com/business/1684.html

---

[1] هنگامی که چند کابل در کنار هم در یک کانال یا یک لوله قرار می گیرند به دلیل افزایش حرارت ایجاد شده در هر یک از آنها جریان مجاز کابلها کاهش می یابد و باید با در نظر گرفتن ضرایب محاسبه شده دراین زمینه از کابلها بارگیری کرد.