نیروگاه های بادی و چالش خطوط انتقال انرژی

عموما مزارع بادی را در نقاطی می سازند که در آنها کسی زندگی نمی کند. علت این امر واضح است. نیروگاه های بادی در مناطقی بنا می شوند که بادهای دائمی و نسبتا شدید دارند و این مناطق خیلی با ذائقه ی بشر سازگار نیست. از همین رو پس از ساخت نیروگاه بادی این سوال پیش می آید که برای اتصال آن به شبکه چه باید کرد. راه کار اساسی و اصلی ساخت یک خط انتقال است. امروزه برای اتصال مزارع بادی به شبکه از ساختارهای مختلف خطوط انتقال استفاده می شود که یکی از آنها را در تصویر زیر می بینید.

حفاظت برای خطوط انتقال مختلط؛ قسمت اول

فرانسیسکو خاویر مارتین هررا

مترجم: رضا کیانی موحد

خط انتقال فشار قوی شرکت رد الکتریکا اسپانا (آر.ئی.ئی) شامل یک خط هوایی به همراه یک قسمت کوتاه کابل زیرزمینی می باشد. امروزه به منظور سازگاری بصری با محیط زیست تعداد خطوط فشار قوی مختلط ،که شامل خطوط هوایی و کابلهای زمینی باشند، در حال افزایش هستند.

در صورتی که خطایی در خطوط هوایی اتفاق بی افتد وصل خودکار جریان یکی از مسائل اصلی حفاظت است. بیشتر خطاها در خطوط هوایی موقت هستند و بنابراین یک ریکلوزر خودکار به صورت طبیعی خطا را برطرف کرده و سیستم را آماده ی بهره برداری می کند. به هرحال، خطاها در خطوط زمین عمدتا دائمی هستند و استفاده از ریکلوزر می تواند آسیب وارد شده به کابل را بیشتر کند.

بنابراین، الگوهای حفاظتی برای خطوط مختلط دچار چالش شده اند زیرا که آنها شامل کابلهای زیرزمینی هستند. توانایی کشف اینکه خطا در کابل زیرزمینی روی داده است بسیار مهم است زیرا که باید از عملکرد ریکلوزرها جلوگیری شود. قابل اعتماد ترین راه برای رسیدن به این هدف توسط بکارگیری حفاظت دیفرانسیل در قسمتی است که کابلهای زمینی داریم اما این روش می تواند گران قیمت باشد و غالب اوقات از نظر عملی غیرممکن.

تکنولوژی انتخابی

در نتیجه ی در نظر گرفتن محدودیتهای تکنولوژیهای تجاری در دسترس ،آر.ئی.ئی. ، بهره بردار خطوط فشار قوی اسپانیا، به دنبال یک تکنولوژی به تکامل رسیده برای استفاده ی عملی بود که بتواند عملکرد تعیین محل خطا در کابلهای زیرزمینی و خطوط هوایی را بهبود ببخشد.

برای حل این مشکل آر.ئی.ئی از تکنولوژی توسعه یافته توسط شرکت آرتک استفاده کرد که بر اساس سنسورهای نوری غیرفعال ،برای اندازه گیری جریانهای مورد نیاز یک رله ی دیفرانسیل معمولی، در ابتدا و انتهای کابلهای زمینی کار می کند. تمام سنسورهای نصب شده توسط یک تجهیز کنترل شده اند. این تجهیز یک واحد پردازش سیگنال و کشف خطا است (CFD) که در نزدیک ترین پست برق نصب شده است. ارتباط بین سنسورهای و سی.اف.دی توسط فیبرنوری صورت می گیرد.

یکی از اهداف اصلی این پروژه میسرکردن عملکرد سی.اف.دی بدون تغییر در زیرساختهای موجود و مداخله در عملکرد حفاظتهای موجود بود. در نتیجه، سیستم باید با بیشترین سطح یکپارچه سازی و کاهش اثر بر روی تجهیزات نصب شده بر روی خط هوایی طراحی می شد.

یک سنسور اپتیک نصب شده بر روی کابل زمینی در زیر بوشینگ

راه حل انتخابی

جریانهای توسط سنسورهای نوری غیرفعال توسط اثر فاراده اندازه گیری می شوند. این حقیقت که سنسورها غیرفعال هستند نکته ی کلیدی سیستم است. این سنسورهای می توانند در نقاط مورد نظر بدون هیچ منبع تغذیه ای ،بر خلاف  سنسورهای دیگری مانند سیم پیچ های روگووسکی، نصب بشوند. این ویژگی، به همراه این حقیقت که ارتباط بین سنسورهای و سی.اف.دی با استفاده از فیبرنوری صورت می پذیرد، بکارگیری روشهای اندازه گیری از راه دور و کاهش زیرساختها را در پی دارد.

از فیبر نوری برای ارتباط بین سنسورهای سی.اف.دی استفاده شده است. چون این فیبر قیمت بالایی دارد طراحی سیستم به گونه ای صورت گرفته که تنها از دو زوج فیبرنوری برای تمامی سیستم استفاده شود. به علاوه، برای نصب راحت تر، جعبه های اتصالی برای مدارات نوری استفاده شده اند.

هر سنسور نوری یک سیم پیچ قابل انعطاف دارد که محاط بر عایق کابل می باشد و طراحی شده تا به دور کابلهای ولتاژ بالا بپیچد و زیر پایین ترین بوشینگ خط هوایی نصب می شود. این سیم پیچ باید کابل و اتصالات زمین شیلد کابل را در بر بگیرد. این شیلد نیز از میان بوشینگ عبور کرده است، بنابراین سیستم می تواند خطای کابل و بوشینگ ،که عمومی ترین خطاهای کابلهای زیرزمینی هستند، را تشخیص دهد.

یک مزیت دیگر سیستم اندازه گیری غیرفعال جریان از راه دور در این است که نیاز به نگهداری یا کالیبراسیون مجدد پس از نصب ندارد. بنابراین، سیستم دائما در اتصالات نوری خود را مانیتور میکند و هر اشکالی که در اتصالات باشد به صورت آنی اخطاری در پی خواهد داشت.

با اندازه گیری جداگانه ی جریانهای فازی ،که توسط 6 سنسور صورت می گیرد، سی.اف.دی نقش یک رله دیفرانسیل سنتی را بازی می کند. زمانی که یک خطای جریان در کابل یا بوشینگها ایجاد شود سیستم آن را گشف می کند و یک خروجی دیجیتال بر روی سی.اف.دی سبب از کارافتادن ریکلوزرهای خطوط هوایی می شود.

برای تکمیل سیستم تجهیزات زیر مورد نیازند:

• 6 عدد سنسور
• 2 جفت کابل فیبر نوری
• یک واحد پردازش و کشف خطا

پی نوشت: دوستان می توانند برای کمک مالی به این وبلاگ هر مبلغی را که مایل بودند به شماره کارت زیر واریز نمایند.

6104-3378-7718-1469

بانک ملت به نام رضا کیانی موحد

DC در برابر AC

جنه ولف رییس سابق IEEE

مترجم:رضاکیانی موحد

گاهی وقتها پیشرفتهای فنی نه در یک حوزه جدید بلکه برای بهبود تکنولوژی هایی است که در دسترس می باشند. اگرچه جریان های مستقیم و متناوب مانند دو تکنولوژی رقیب آغاز به کار کردند، اما آنها واقعا مکمل هم هستند و این متأسفانه واقعیتی است که از چشم بسیاری به دور مانده است.

به صورت عجیبی داستان این دو در هنگام شروع گسترش صنعت برق شبیه قسمتهایی از فیلم هری پاتر است. یک نبرد حماسی بین دو جادو برای افزایش حوزه نفوذشان وجود داشت؛ جادوی منلوپارک ( جریان مستقیم توماس ادیسون) و جادوی غرب (جریان متناوب نیکلا تسلا). تضادها به جایی رسید که حتی ادیسون یک فیل را به برق متصل کرد تا خطرناک بودن جریان متناوب را نسبت به جریان مستقیم ثابت کند. نتیجه، بکارگیری صندلی الکتریکی برای مجازات محکومین به اعدام بود.

زمان همه چیز است

اولین دیناموی تجاری ،ژنراتور مستقیم، تقریبا همان زمان با اختراع لامپ الکتریکی توسط ادیسون وارد بازار شد و ثابت شد که اختراع جدید به خوبی با آن همساز است. در نتیجه، ادیسون تعداد زیادی از وسایلی که با جریان مستقیم کار می کردند را اختراع کرد یا بهبود بخشید و در نتیجه حق انحصاری جریان مستقیم را به دست آورد. در زمانی کوتاه بیشتر از 200 کارخانه برق در شمال آمریکا بکار افتادند که همگی از جریان مستقیم استفاده می کردند و ناچار بودند که به ادیسون حق امتیاز بپردازند.

ادیسون با گسترش امپراطوری برقی اش یک مهندس جوان از اروپا را استخدام کرد تا تجهیزات توزیع انرژی الکتریکی را بهبود بخشد. نام این جوان نیکلا تسلا بود. تسلا دینامو را بهبود داد و همچنین بعضی از افکار پیشروی خود درباره تکنولوژی جدید ،برق متناوب، را با ادیسون درمیان گذاشت. لازم به ذکر نیست که ادیسون کمتر هواخواه تسلا و جریان متناوبش بود و غرق در جریان مستقیم شده بود. 

نیاز سیستم جریان مستقیم به سیم های جداگانه برای سطوح ولتاژ مختلف سبب شده بود تا شهرها به صورت شبکه ای از تارعنکبوتها به نظر برسند  

جادوگرها راهشان را از یکدیگر جدا کردند و برای افزایش حوزه نفوذشان به رقابت با یکدیگر برخواستند. تسلا برای نشان داد تکنولوژی جدید یک سیستم کامل از جریان متناوب را ایجاد کرد. او 7 حق امتیاز در آمریکا برای موتورهای جریان چند فاز متناوب و تجهیزات انتقال و توزیع برق متناوب به دست آورد. در همین زمان جرج وستنیگهاوس وارد معرکه شد. او به جریان متناوب ایمان داشت و قراردادی با تسلا منعقد کرد و حق امتیازهایش را از وی خرید. "جنگ جریان ها" ، آنگونه که تاریخ نگاران آن را نام نهاده اند، در حال آغاز بود.

اقتصادی

نهادن نام "جنگ" بر روی این رقابت شاید اندکی خیال پردازانه باشد اما وضعیت را به خوبی نمایش می دهد. زمانی که سیستم متناوب وستینگهاوس-تسلا برای برق رسانی نمایشگاه بین المللی 1893 شیکاگو انتخاب شد غوغایی برخواست. سیستم تولید و انتقال متناوب تسلا در حدود نصف قیمت سیستم جریان مستقیم هزینه در بر داشت و زیرساخت های کمتری را می طلبید. 

 

رقابت بین جریان مستقیم و متناوب در سال ۱۸۹۳ برای روشن کردن نمایشگاه جهانی شیکاگو با  پیروزی جریان متناوب وستینگهاوس-تسلا خاتمه یافت.

از این نقطه به بعد، بیش از 80 درصد تجهیزات الکتریکی در آمریکا از جریان متناوب استفاده می کردند. درحالی که جریان متناوب به عنوان بهترین راه انتقال انرژی الکتریکی در جهان معرفی می شد، جریان مستقیم هیچ گاه عرصه رقابت را خالی نکرد. از همان ابتدای رقابت مهندسین فهمیده بودند که این دو جریان بیشتر از اینکه رقیب هم باشند می توانند مکمل همدیگر باشند اما یک توافق بزرگ بین آن لازم بود.

تحقیق و توسعه

قبل از اینکه جریان مستقیم بتواند جریان متناوب را تکمیل کند لازم است تا با جریان متناوب سازگار شود. طرفداران جریان مستقیم می دانستند که بهترین راه برای موفقیت جریان مستقیم این است که آن را با جریان متناوب به صورت یکپارچه درآوردند. تحقیقات آغازشد و احتمالا بزرگترین موفقیت زمانی حاصل شد که گروهی از مهندسی شرکت ABB توانستند زیر نظر دکتر انو لام یک یکسوساز قوسی-جیوه ای را تکمیل کنند.

یکسوساز قوسی-جیوه ای توانست جریان مستقیم فشار قوی (HVDC) را به ارمغان آورد. این یکسوسازها برای تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم و برعکس بکارگرفته شدند. از این پس انرژی به صورت جریان مستقیم با ولتاژ بالا انتقال می یافت و سپس دوباره به صورت متناوب تبدیل می شد و کاهش می یافت تا مصرف کنندگان بتوانند از آن استفاده کنند. 

 

اولین یکسوساز قوسی-جیوه ای تجاری جهان در جزیره ژوتلند ۱۹۵۴

ABB یکسوسازهای قوسی-جیوه ای را با کابلهای زیرآبی ترکیب کرد تا جزیره ژوتلند را به خاک اصلی سوئد وصل نماید و اولین تجهیزات با تکنولوژی جدید را معرفی کند. فاصله ژوتلند تا سوئد 97 کیلومتر و دورتر از آن بود که یک خط انتقال متناوب بتواند برای آن بکار برود اما برای خط انتقال HVDC متناسب بود. این خط ظرفیتی برابر با 20 مگاوات داشت. از این نقطه (1950 تا اواخر دهه 1970) به بعد یکسوسازهای قوسی-جیوه ای به صورت اسب باری خطوط انتقال مستقیم درآمدند.

تولیدکنندگان دیگر مزایای این سیستم جدید انتقال را دریافتند اما نیاز به رقابت در حوزه صنعت داشتند. ABB این نیاز را دریافت و حق امتیاز خود را به دیگر تولیدکنندگان تجهیزات الکتریکی واگذار کرد. از این به بعد تکنولوژی جدید تبدیل به کسب و کار جدید شد.

وضعیت جامد

در میانه دهه 1950 دانشمندان آلمانی کارخانه زیمنس در حال کار بر روی نیمه هادی های سیلکونی بودند. اندکی بعد، این مواد راه خود را به آزمایشگاه های شرکت جنرال الکتریک در آن سوی اقیانوس بازکردند. در نتیجه این انتقال، تریستور ساخته شد: یک نیمه هادی دو قطبی یکسوساز که قابل کنترل بود. در حقیقت، تریستور یک کلید یکسوساز بود. تریستور امکان ساختن یکسوسازهای کنترل شونده سیلیکونی را فراهم کرد و الکترنیک قدرت بر پایه قطعات وضعیت جامد متولد شد.

زمانی که نیمه هادی ها وارد معرکه شدند تریستورها نیز در خطوط HVDC بکارگرفته شدند. یکسوسازهای قوسی-جیوه ای پردردسر و برای ساخت بسیار پیچیده بودند. در ضمن، آنها نیاز به نگهداری و مراقبت زیادی داشتند تا عملیاتی بمانند. با توسعه تریستورها همه چیز ساده شد و خطوط HVDC در جهان بیشتر گسترش یافت. اما یکبار دیگر تولید کنندگان نیاز به رقابت داشتند و این بار جنرال الکتریک بود که حق امتیاز خود را به دیگر شرکتها واگذار کرد. 

 

کنورتر ساخت زیمنس با استفاده از تریستور

اولین تجهیزات HVDC با استفاده از تریستور توسط ABB در ژوتلند ساخته شد تا 10 مگاوات توان را انتقال دهد. این تکنولوژی با ساخت اولین ایستگاه تبدیل 320 مگاواتی تمام تریستوری توسط جنرال الکتریک در ال ریور دنبال شد.

پایه های HVDC

قبل از اینکه بخواهیم بحث را بیشتر ادامه بدهیم لازم است که مروری بر تکنولوژی HVDC داشته باشیم. به صورت ساده توان متناوب چیزی است که برای تغذیه کنورترها بکار می رود. یکسوسازها این جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل می کنند و به همین دلیل آنها را کنورتر می نامند.

توان متناوب از طریق یک رسانا ،کابل یا باس بار، به کنورتر دوم منتقل می شود. این کنورتر به عنوان اینورتر عمل می کند و دارای خروجی متناوب است. توان خروجی اینورتر با فرکانس و فاز مصرف کننده هماهنگ است.

بدون اینکه بخواهیم وارد جزئیات بحث بشویم باید بدانیم که 3 پیکربندی اساسی برای کنورترهای HVDC وجود دارد:

·        تک قطبی

·        دو قطبی

·        پشت به پشت

سیستم HVDC تک قطبی عموما شامل یک یا چند پل تمام موج 3 فاز با نام "پل 6 پالس" یا "پل گراتز" در مرحله انتهایی است. جریان توسط یک رسانا منتقل می شود و از طریق زمین مدار خود را می بندد.

پیکربندی دو قطبی ترکیب دو سیستم تک قطبی می باشد. قطبها از یک یا چند پل 12 پالسی به صورت سری یا موازی ساخته شده اند. این پیکربندی را می توان به همراه بازگشت از طریق زمین ،یک مسیر بازگشت با هادی اختصاصی، یا بدون مسیر اختصاصی بازگشت استفاده شده برای عملیات تک قطبی طراحی کرد.

کنورتر پشت به پشت یک انطباق مخصوص اتصال تک قطبی است بدون خط انتقال مستقیم. یکسوساز و اینورتر هر دو در یکجا واقع شده اند و توسط باس بار به هم متصل می باشند. این پیکربندی عمدتا برای اتصال دو شبکه متناوب با فرکانسهای متفاوت بکار می رود.

مزایا و معایب

به دلیل اینکه ترانسفورماتورهای جریان متناوب به سادگی در دسترس می باشند جریان متناوب برای انتقال در خطوط قدرت بیشتر ترجیح داده می شود. ترانسفورماتور اجازه می دهد تا توان تولید شده در ولتاژهای پایین را برای انتقال دادن به ولتاژهای بالاتر تبدیل شود و دوباره این ولتاژ را برای استفاده مصرف کننده کاهش دهند. اما این روش انتقال هم هزینه هایی در بر دارد.

متأسفانه، جریان متناوب دارای بعضی مشکلات ذاتی است که آن را برای شبکه های انتقال نامناسب می سازد. عناصر رآکتیو (سلف و خازن) ظاهرشده در خطوط انتقال و کابلها ظرفیت خطوط انتقال را کاهش می دهند. همچنین این خطوط به وسایل جبران کننده ای ماننده خازنهای سری و رآکتورهای موازی نیز نیازمند هستند.

علاوه بر همه اینها، اتصال چند شبکه برق متناوب خود به خود مشکل زاست. همیشه بین این شبکه ها اختلاف فاز وجود دارد. حتی اگر شبکه ها دارای فرکانس مشابه باشند اتصال آنها به یکدیگر مسبب مشکلاتی چون ناپایداری، افزایش جریان اتصال کوتاه و پخش بار نامطلوب خواهدشد.

خطوط HVDC این مشکلات را برطرف می کنند و چند مزایای دیگر نیز در بردارند. توان منتقل شده از طریق این خطوط را می توان کنترل کرد و به صورت دقیق اندازه گرفت. قابل کنترل بودن پخش بار خود یک مزیت بسیار بزرگ است. تراکم بالای توان منتقل شده می تواند با توانایی تزریق توان به نقطه ای که مورد نیاز است نادیده گرفته شود.

مورد دیگری که باید مد نظر باشد تأثیر HVDC بر روی کیفیت توان است. از آنجاییکه HVDC قادر است تا ولتاژ و فرکانس خروجی متناوب را کنترل کند می تواند کیفیت توان شبکه متناوب را بهبود بخشد. این مسئله همچنین مسئله ای که به عنوان "چشمک زدن" شناخته می شود را کاهش می دهد. چشمک زدن می تواند بر روی سیستمهای روشنایی تأثیر منفی بگذارد و در تجهیزات الکترونیکی والکتریکی تلفات حرارتی ایجادکند.

مزیت دیگر بکارگیری شبکه های HVDC استفاده از سیستمهای چند ترمینالی است. این سیستمها بسیار پیچیده تر از سیستمهای نقطه به نقطه هستند اما در عوض مزایای بیشماری دارد. اولین سیستم  چندترمینالی بین سالهای 1987 تا 1992 به همراه تکنولوژی مبدل کموتاتور خط (LCC) در آمریکا ساخته شد. این سیستم یک خط انتقال 2000 مگاوات است که در اصل دارای 5 خروجی متصل به بار در کانادا و آمریکا می باشد.

مزایای زیست محیطی

از دید محیط زیست، شبکه های HVDC مزایایی چون نیاز به زمین کمتر، آلودگی کمتر و نگهداری کمتر دارد. البته ایستگاه های تبدیل نیاز به زمین دارند اما یک خط انتقال HVDC می تواند توان بیشتری را نسبت به خطوط متناوب انتقال دهد.

یک شبکه انتقال نوعی 6000 مگاوات 500 کیلوولت به 7 خط انتقال نیاز دارد. این مقدار توان را می توان با تنها دو خط 600 کیلوولت یا یک خط 800کیلوولت HVDC انتقال داد که مقدار زیادی صرفه جویی در پی دارد. به علاوه، میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط خطوط HVDC نسبت به میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط خطوط انتقال متناوب قابل چشم پوشی هستند.

طراحی ایستگاه های HVDC

امروزه برای طراحی یک شبکه HVDC چند توپولوژی وجود دارد که دو تا از شایع ترین آنها مبدل کموتاتور خط (LCC) و مبدل منبع ولتاژ خودکموتاتور (VSC) می باشند. LCC به عنوان یک طراحی کلاسیک محسوب می شود که از تریستور در آن استفاده می شود.

در این روش از پل 12 پالس به همراه ولتاژ کنترل شده و جریان یکسوشده (جریان بدون توجه به جهت پخش بار در یک جهت جاری می شود) استفاده می شود. متأسفانه، LCC توان رآکتیو مصرف می کند اما نمی تواند این توان را منتقل کند. 

 

یک ایستگاه کنورتر HVDC نوعی به همراه اجزای آن

این طرح همچنین ایجاد هارمونیک در شکل موج خروجی می کند و نیاز به فیلترهایی به   جهت از بین بردن
این هارمونیکها دارد. به علاوه، LCC به ترانسفورماتورهای مبدل مخصوصی نیاز دارد که عایق بندی قوی برای جریان ایجاد شده داشته باشند. بزرگترین مزیت LCC توانایی آن در انتقال توانهای خیلی زیاد در طول خطوط انتقال است.

از سوی دیگر، ایستگاه های VSC از تکنولوژی "ترانزیستورهای دو قطبی با گیت عایق شده" استفاده می کند. این دو تکنولوژی خیلی شبیه به یکدیگر هستند اما VSC انعطاف پذیری بیشتری نسبت به LCC دارد. یکی از مزایای بزرگ اصلی  طرح VSC توانایی انتقال توان رآکتیو و ساده بودن تغییر جهت جریان در پخش بار است. از آنجایی که ایستگاه VSC به هیچ سیستم راه انداز ولتاژی نیاز ندارد توانایی خودراه اندازی[1] دارد.

شرکت ABB تکنولوژی VSC را در دهه 1990 توسعه داد. اولین خط انتقال VSC در سال 1999 با اتصال یک نیروگاه بادی در جنوب جزیره ژوتلند به شهر ویسبی به شبکه پیوست. این طراحی با یک طرح پشت به پشت 36 مگاوات که شبکه مکزیک را به آمریکا وصل می کرد دنبال شد.

توسعه فعلی HVDC

شبکه های HVDC از اولین روزها بحثهای زیادی را درباره نقش شان در شبکه های انتقال ایجادکرده اند. از دیدگاه تاریخی HVDC عملکردی جذاب داشته است. این تکنولوژی از توفق به رکود و از رکود به فراز رسیده است.

ممکن است که HVDC اولین نوع انتقال بوده باشد اما شبکه های متناوب جایگزین آن شدند و علاقه به آنها کاهش یافت. به هرحال، در سالهای اخیر مزایای این تکنولوژی جرقه هایی از علاقه را به وجود آورده است. این تکنولوژی اکنون به نقطه ای رسیده است که با افزایش دانش درباره توانایی های بالقوه آن می تواند سهم مهمی در انتقال انرژی بازی کند.

به علاوه، چند بازار رو به توسعه، مانند منابع تجدید پذیر یکپارچه، شبکه های انتقال طولانی و پیوند دهنده[2] ها سبب شده اند تا توجه بیشتری به HVDC معطوف شود.

منبع

http://tdworld.com/go-grid-optimization/transmission/power_war_currents_update/

---

[1] - black-start

[2] -interconnector

Accc

نسل جدید هادی های بکاررفته در خطوط انتقال توان هادی های ACCC [1] نام دارند. این هادی های از هسته ای از جنـس کامپوزیت به همراه چند هادی ذوزنقه ای شکل آلومینیومی ،که به دور هسته تابانده شده اند، تشکیل می شود. هسته ی کامپوزیتی هادی های ACCC 25 درصد قوی تر و 60 درصد سبکتر از هسته ی فولادی هادی های سنتی ACSR می باشد. همین امر سبب می شود که بتوان هادی آلومینیومی تابانده شده در اطراف هسته را به مقدار 28 درصد افزایش داد بدون اینکه در قطر کلی هادی یا وزن آن تغییری ایجاد شود.

هادی های ACCC طراحی شده اند تا به صورت دائم در خطوط هوایی انتقال نیرو و در درجه حرارتهای بالا کار کنند. تلفات توان در این هادی ها بسیار کمتر از هادی های سنتی بکارگرفته شده در خطوط انتقال توان می باشد. به دلیل استقامت نسبت به وزن زیاد  این هادی می توان آن را در اسپن های بلند بکار گرفت.

مزایای هادی ACCC نسبت به هادی های ACSR عبارتند از:

افزایش توان انتقال یافته

در شرایط یکسان هادی ACCC می تواند در حدود 28 درصد بیش از هادی ACSR توان الکتریکی را منتقل کند. هسته کمپوزیت این هادی اجازه می دهد تا هادی را در درجه حرارت 180 درجه سانتیگراد بکارگرفت. همین امر اجازه می دهد تا جریانی دو برابر هادی های ACSR را از هادی های ACCC عبور داد.

کم بودن سگ سیم در حرارت های بالا

ضریب انبساط طولی هادی ACCC 8 بار کمتر از هادی ACSR مشابه اش می باشد درحالیکه هسته کمپوزیتی این هادی ها در حدود 2.5 بار سبک تر از فولاد بکار رفته در هادی ACSR است. ضریب انبساط طولی اندکی که این هادی دارد سبب می شود که در هنگام بالارفتن درجه حرارت هادی افزایش سگ سیم از بین برود. این مسئله در طراحی برجها، مقره ها و فشارهای وارد شده بر آنها از جانب هادی های بکارگرفته شده نقشی اساسی بازی می کند.

بازده انرژی

استفاده از آلومینیوم با رسانایی بیشتر سبب کاهش توان تلف شده می شود. استفاده از هادی ACCC در درجه حرارتهای بالاتر اجازه می دهد تا توانهای بالاتری را توسط خط انتقال منتقل کرد. با توجه به کاهش 35 درصدی توان تلف شده در هادی ACCC استفاده از این هادی هزینه خطوط انتقال را به صورت معنی داری کاهش می دهد.

کاهش کشش در برجها

کم شدن سگ اولیه در هنگام نصب هادی سبب می شود که کشش وارد شده بر مقره های کششی در برجهای ضعیف تر در حین بهره برداری از خط انتقال کمتر شود و اجازه می دهد که در طراحی خطوط جدید از برجهای کوچکتری استفاده کرد و در هزینه های ساخت خط انتقال صرفه جویی کرد.

بهینه سازی خطوط انتقال

خطوط انتقال موجود را می توان توسط هادی های ACCC با کمترین هزینه بهینه سازی کرد بدون اینکه نیاز باشد به ساختار برجهای خط انتقال دست برده شود. این امر سبب می شود که بتوان از طریق خط انتقال توان بیشتری را منتقل کرد. خطوط جدید را می توان با تعداد کمتری برج طراحی کرد که کاهش زیادی در وقت و هزینه اجرای پروژه خواهد داد.

نصب آسان

نصب هادی های ACCC به همان طریقه سنتی هادی های ACSR صورت می پذیرد و نیاز به همان ابزار و سخت افزار دارد. برای نصب این هادی ها نیاز نیست که ابزارهای گران قیمت و ویژه ای خریداری شود و یا دوره های آموزشی جدیدی برای پرسنل برگزار کرد.

مقاومت در برابر خوردگی

هسته کمپوزیت هادی های ACCC در برابر شرایط محیطی به خوبی مقاومت می کند. این هادی زنگ زده یا فرسوده نمی شود. همین امر استفاده از هادی ACCC را در محیطهایی که شرایط آب و هوایی سختی دارند مناسب ساخته است.

با توجه به مزایای ذکر شده انتظار می رود که در آینده هادی های ACCC در خطوط انتقال انرژی به کلی جایگزین هادی های سنتی ACSR شوند.

رضاکیانی موحد

---

[1] -(Aluminum Conductor Composite Core)