انواع سیم و کابل‌های مورد استفاده در انتقال برق بین شهری و مسافت‌های طولانی

انتقال برق در فواصل طولانی یکی از مهم‌ترین چالش‌های شبکه‌های توزیع انرژی است. برای این منظور، استفاده از سیم‌ها و کابل‌های مناسب که کمترین افت ولتاژ و تلفات انرژی را داشته باشند، بسیار ضروری است. در این مقاله، انواع سیم و کابل‌هایی که برای انتقال برق بین شهرها و مسافت‌های بسیار زیاد استفاده می‌شوند، بررسی خواهند شد.

ویژگی‌های مهم سیم و کابل‌های انتقال برق بین شهری

انتقال برق در فواصل طولانی نیازمند سیم‌ها و کابل‌هایی با مشخصات خاص است. برخی از ویژگی‌های کلیدی این تجهیزات عبارت‌اند از:

• رسانایی بالا: برای کاهش تلفات انرژی، سیم‌های انتقال باید از موادی با رسانایی الکتریکی بالا ساخته شوند.
• استحکام مکانیکی بالا: کابل‌ها باید مقاومت بالایی در برابر تنش‌های مکانیکی، شرایط جوی و بادهای شدید داشته باشند.
• عایق‌بندی مناسب: برای جلوگیری از تخلیه الکتریکی و افزایش ایمنی، استفاده از عایق‌های مقاوم ضروری است.
• مقاومت در برابر خوردگی: در مناطقی با رطوبت بالا یا آلودگی زیاد، سیم‌ها و کابل‌ها باید دارای روکش‌های ضدزنگ و مقاوم در برابر شرایط محیطی باشند.

انواع سیم و کابل‌های انتقال برق در مسافت‌های طولانی

1. هادی آلومینیومی با مغزی فولادی (ACSR – Aluminum Conductor Steel Reinforced)

• ویژگی‌ها: این نوع هادی دارای رسانایی الکتریکی بالا و وزن سبک است، درحالی‌که مغزی فولادی آن مقاومت مکانیکی را افزایش می‌دهد.
• کاربرد: به‌طور گسترده در خطوط انتقال برق هوایی برای فواصل طولانی استفاده می‌شود.

2. هادی تمام آلومینیومی (AAC – All Aluminum Conductor)

• ویژگی‌ها: رسانایی بالاتر نسبت به ACSR اما استحکام مکانیکی پایین‌تر.
• کاربرد: بیشتر در مناطق شهری با فواصل کوتاه‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

3. هادی آلومینیومی با آلیاژ تقویت‌شده (AAAC – All Aluminum Alloy Conductor)

• ویژگی‌ها: مقاومت مکانیکی بالاتر از AAC و وزن کمتر از ACSR.
• کاربرد: در مناطقی که نیاز به سیم‌های مقاوم در برابر خوردگی و وزن سبک دارند.

4. کابل‌های فشار قوی زیرزمینی (XLPE – Cross-Linked Polyethylene Cable)

• ویژگی‌ها: دارای عایق پلی‌اتیلن کراسلینک (XLPE) که مقاومت حرارتی و الکتریکی بالایی دارد.
• کاربرد: در مناطقی که استفاده از خطوط هوایی ممکن نیست، مانند شهرهای پرجمعیت و مناطق صنعتی.

5. کابل‌های روغنی (OFC – Oil Filled Cable)

• ویژگی‌ها: استفاده از روغن مخصوص برای خنک‌سازی و جلوگیری از تخلیه الکتریکی.
• کاربرد: برای انتقال برق در ولتاژهای بسیار بالا و در خطوط زیرزمینی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

6. هادی‌های ابررسانا (Superconducting Cables)

• ویژگی‌ها: دارای تلفات انرژی تقریباً صفر و امکان انتقال جریان‌های بسیار بالا.
• کاربرد: در پروژه‌های پیشرفته انتقال برق با حداقل افت انرژی و در تحقیقات علمی.

نمونه شرکت های که سیم و کابل فشار قوی برای مسافت های طولانی تولید می کنند:

• صنایع کابل‌های تخصصی شیراز (C.A.T Cable)
• شرکت کابل‌سازی تک (کابل تک)
• شرکت سیم و کابل همدان
• شرکت سیم و کابل کسری
• شرکت سیم و کابل مغان الکتریک زرتاب

در کابل‌های فشار قوی (HV) و فوق فشار قوی (EHV) که برای انتقال برق بین شهرها استفاده می‌شوند، معمولاً از آلومینیوم به‌جای مس استفاده می‌شود. دلیل این انتخاب به چند عامل کلیدی بستگی دارد:

چرا آلومینیوم در کابل‌های انتقال بین شهری رایج‌تر است؟

1. هزینه پایین‌تر – آلومینیوم ارزان‌تر از مس است، و در خطوط انتقال طولانی، صرفه‌جویی قابل‌توجهی در هزینه‌ها ایجاد می‌کند.
2. وزن کمتر – وزن آلومینیوم تقریباً یک‌سوم مس است، که باعث می‌شود نصب و نگهداری خطوط انتقال آسان‌تر شود.
3. مقاومت در برابر خوردگی در هوای آزاد – آلومینیوم در هوای آزاد یک لایه اکسید محافظ تشکیل می‌دهد که مقاومت آن را در برابر خوردگی افزایش می‌دهد.
4. تحمل مکانیکی کافی – هرچند مس از نظر استحکام مکانیکی برتر است، اما آلومینیوم با طراحی مناسب می‌تواند نیازهای خطوط انتقال را برآورده کند.

آیا مس در خطوط انتقال فشار قوی استفاده می‌شود؟

• در برخی موارد خاص، مانند مناطق شهری متراکم یا کابل‌های زیرزمینی و زیر دریا، مس ممکن است به دلیل رسانایی بالاتر و فضای محدودتر مورد استفاده قرار گیرد.
• اما در خطوط هوایی انتقال که بین شهرها کشیده می‌شوند، معمولاً آلومینیوم با مغزی فولادی (ACSR) یا آلیاژهای آلومینیوم (AAAC) به کار می‌رود تا هم وزن کم شود و هم استحکام مکانیکی افزایش یابد.

در خطوط انتقال بین شهری، بیشتر از آلومینیوم استفاده می‌شود، نه مس. اما در کابل‌های خاص، مثل کابل‌های زیرزمینی و زیر دریا، ممکن است مس انتخاب شود.

نتیجه‌گیری

انتخاب نوع سیم و کابل برای انتقال برق در مسافت‌های طولانی به عوامل مختلفی ازجمله هزینه، شرایط محیطی، میزان تلفات انرژی و نیازهای فنی بستگی دارد. هادی‌های ACSR و AAAC برای خطوط هوایی بسیار محبوب هستند، درحالی‌که کابل‌های XLPE و OFC برای خطوط زیرزمینی به‌کار می‌روند. با پیشرفت فناوری، استفاده از کابل‌های ابررسانا می‌تواند در آینده تحول بزرگی در صنعت انتقال برق ایجاد کند.