چرا کابل های عایق هوایی جایگزین هادی های خالی در ارتقاء شبکه می شوند؟

شرکت‌های برق و پیمانکاران شبکه که شبکه‌های توزیع را ارتقا می‌دهند به طور فزاینده‌ای از خطوط رسانا خالی به نفع سیستم‌های کابلی عایق هوایی دور می‌شوند. این تغییر به دلیل نگرانی‌های ایمنی، سازگاری با محیط‌زیست و ملاحظات هزینه درازمدت است که هادی‌های بی‌تحرک در مناطق متراکم یا چالش‌برانگیز زیست‌محیطی تلاش می‌کنند به آن رسیدگی کنند. این مقاله به بررسی چگونگی کابل های عایق هوایی فشار متوسط و کم فشار ساخته شده اند، چه انواعی با سناریوهای مختلف نصب مطابقت دارند، و چه عوامل تولیدی عملکرد مزرعه طولانی مدت را تعیین می کنند.

چه چیزی کابل های عایق هوایی را از هادی های خالی جدا می کند

کابل های عایق هوایی مزایای عملی نصب بالای سر مانند استفاده از زیرساخت های قطب موجود و اجتناب از هزینه های حفاری کابل کشی زیرزمینی را حفظ می کنند، در حالی که هادی را در یک لایه عایق اختصاصی پیچیده می کنند. این تغییر طراحی منفرد به چندین مورد از پایدارترین مشکلات مرتبط با خطوط هوایی لخت، از جمله خطر تماس تصادفی، اتصال کوتاه ناشی از شاخه‌های درخت یا آوار، و الزامات فاصله‌گذاری فاز به فاز که فضای راهرو را مصرف می‌کنند، می‌پردازد. از آنجایی که هادی کاملاً عایق است، فاصله فازها را می توان در مقایسه با خطوط رسانای خالی به میزان قابل توجهی کاهش داد و به شرکت های برق اجازه می دهد ظرفیت بیشتری را از طریق همان عرض راهرو فیزیکی اجرا کنند.

ویژگی های اصلی طراحی که عملکرد را تعریف می کنند

چندین ویژگی ساختاری یک کابل عایق هوایی با مهندسی شده را از یک سیم عایق اولیه متمایز می کند و هر کدام به شرایط میدانی خاصی که کابل در طول عمر خود با آن مواجه خواهد شد، اشاره می کند.

پوشش عایق کامل

هادی به طور کامل در یک لایه عایق محصور شده است و خطر شوک مستقیمی را که هادی های برهنه برای افراد، حیوانات و تجهیزاتی که ممکن است در هنگام طوفان، تماس درختان یا کارهای تعمیر و نگهداری در نزدیکی با خط تماس تصادفی داشته باشند، از بین می برد.

مقاومت در برابر پیری محیطی

ترکیبات عایق برای مقاومت در برابر تخریب ناشی از قرار گرفتن طولانی مدت در معرض اشعه ماوراء بنفش، ازن و چرخه مکرر دما فرموله می شوند. بدون این مقاومت، عایق با گذشت زمان ترک می خورد یا شکننده می شود و در نهایت هادی را در معرض دید قرار می دهد و هدف طراحی عایق را از بین می برد.

مقاومت مکانیکی برای دهانه های بالای سر

کابل های سقفی باید وزن خود را در طول دهانه ها تحمل کنند و در عین حال بارگذاری باد و در آب و هوای سردتر، تجمع یخ را تحمل کنند. عناصر تقویت کننده، اعم از هسته های فولادی یکپارچه یا رشته های باربر جداگانه، در ساختار کابل طراحی شده اند تا این بار مکانیکی را بدون اعمال فشار اضافی بر روی هادی یا عایق حمل کنند.

تطبیق نوع کابل با سناریوی نصب

کابل های عایق هوایی در چندین پیکربندی تولید می شوند که هر کدام برای سطوح ولتاژ خاص، نیازهای دهانه یا شرایط محیطی مناسب هستند. انتخاب نوع صحیح برای دستیابی به عملکرد بلندمدت قابل اعتماد مرکزی است.

کنترل‌های تولیدی که قابلیت اطمینان بلندمدت را تعیین می‌کنند

عملکرد میدانی یک کابل عایق هوایی عمدتاً در طول ساخت تنظیم می‌شود، جایی که چندین کنترل فرآیند مستقیماً بر عمر سرویس و رفتار مکانیکی پس از نصب تأثیر می‌گذارند.

آماده سازی هادی

هادی ها معمولاً از آلومینیوم سخت یا آلیاژ آلومینیوم ساخته می شوند تا رسانایی را با مقاومت مکانیکی مورد نیاز برای دهانه های بالای سر متعادل کنند. فشرده سازی رشته های هادی قطر کلی بیرونی را کاهش می دهد و سطح صاف تری ایجاد می کند که کیفیت پیوند با لایه عایق اطراف را بهبود می بخشد.

اکستروژن عایق و تثبیت UV

عایق با استفاده از پلی اتیلن مقاوم در برابر آب و هوا، پلی اتیلن متقاطع یا ترکیبات کامپوزیت تخصصی، با مهارکننده‌های UV مانند کربن سیاه که در غلظت‌های دقیق کنترل‌شده، عموماً در محدوده 2.5 تا 3.0 درصد گنجانده شده‌اند، اعمال می‌شود تا محافظت طولانی‌مدت در برابر تخریب ناشی از نور خورشید بدون به خطر انداختن خواص الکتریکی ایجاد شود.

اکستروژن سه لایه

کابل‌های باکیفیت‌تر از فرآیند اکستروژن سه لایه استفاده می‌کنند که محافظ هادی، عایق اصلی و محافظ عایق را به طور همزمان اعمال می‌کند. این رویکرد نسبت به اکستروژن متوالی، رابط‌های صاف‌تر و بدون نقص‌تری بین لایه‌ها ایجاد می‌کند و خطر نقاط تنش الکتریکی موضعی را کاهش می‌دهد که می‌تواند عمر عایق را کوتاه کند.

یکپارچه سازی عناصر باربر و کنترل غلاف

هسته‌های فولادی یا تقویت‌کننده‌های غیرفلزی با استحکام بالا به‌طور متحدالمرکز با هسته‌های عایق‌شده پیچیده می‌شوند تا کشش مکانیکی را به طور مساوی در ساختار کابل توزیع کنند. غلاف های بیرونی برای مقاومت در برابر پارگی و مقاومت در برابر ترک تنش های محیطی فرموله شده اند، با ضخامت دیواره تقریباً مثبت یا منفی 10 درصد کنترل می شود تا عملکرد مکانیکی و الکتریکی ثابتی را در طول کامل کابل حفظ کند.

مزایایی که ارتقاء هادی های خالی را توجیه می کند

مورد عملی برای پذیرش کابل عایق هوایی بر چندین مزیت قابل اندازه گیری نسبت به خطوط رسانای لخت سنتی استوار است.

• عایق کامل خطر برق گرفتگی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد و فرکانس خطاهای ناشی از تماس درخت یا تداخل جسم خارجی را کاهش می دهد.
• کاهش الزامات ترخیص راهرو می تواند عرض حق تقدم مورد نیاز را به میزان قابل توجهی کاهش دهد، زمین را برای استفاده دیگر آزاد کند و نیازهای مدیریت پوشش گیاهی را کاهش دهد.
• سازگاری با زیرساخت های قطب و برج موجود، هزینه های نصب را کمتر از ترانشه برای جایگزین های زیرزمینی نگه می دارد
• هادی های عایق در بسیاری از موارد از روش های کار با خط زنده پشتیبانی می کنند و زمان قطع مورد نیاز برای تعمیر و نگهداری معمول را کاهش می دهند.
• سطوح عایق آبگریز، حوادث ناشی از آلودگی را کاهش می دهد و تا حد زیادی نیاز به تمیز کردن معمولی عایق را که اغلب سخت افزارهای بدون خط نیاز دارند، از بین می برد.

زمینه های کاربردی که در آن کابل های عایق هوایی بیشترین ارزش را دارند

در حالی که کابل‌های عایق هوایی را می‌توان به طور گسترده در سراسر شبکه‌های توزیع اعمال کرد، زمینه‌های خاص بازدهی ویژه‌ای را در ارتقا مشاهده می‌کنند. شبکه های توزیع شهری از بهبود ایمنی در راهروهای پرجمعیت که در آن هادی های خالی خطر تماس مداوم را ایجاد می کنند، سود می برند. ارتقاء شبکه روستایی از کاهش الزامات پیرایش درختان به دست می‌آید، زیرا خطوط عایق شده تماس تصادفی شاخه‌ها را تحمل می‌کنند که در غیر این صورت باعث قطع شدن خطوط برهنه می‌شود. تاسیسات ساحلی از انواع کابل های ضد آب مهندسی شده برای مقاومت در برابر خوردگی اسپری نمک بهره می برند و عمر خط را در محیطی که تخریب سخت افزار محافظت نشده را تسریع می کند، افزایش می دهد. مسیرهای انتقال کوهستانی و زمین پیچیده از نیازهای فاصله کمتر و انعطاف‌پذیری نصب که سیستم‌های کابل عایق‌شده فراهم می‌کنند، بهره می‌برند و به خطوط اجازه می‌دهند تا از راهروهای تنگ‌تر نسبت به استانداردهای هادی لخت عبور کنند.

برنامه ریزی انتخاب کابل برای پروژه ارتقاء توزیع

انتخاب پیکربندی مناسب کابل عایق هوایی برای یک پروژه معین، به جای بهینه سازی برای هر معیار واحد، مستلزم متعادل کردن چندین عامل با هم است. کلاس ولتاژ خانواده کابل های پایه را تعیین می کند، در حالی که طول دهانه و زمین تأثیر می گذارد که آیا طراحی خود نگهدارنده نیاز است. شرایط آب و هوایی محلی، از جمله قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش، اسپری نمک ساحلی، یا خطر آتش سوزی، به گونه های تخصصی طراحی شده برای آن تنش های خاص اشاره دارد. بودجه و جدول زمانی نصب نیز در تصمیم گیری نقش دارند، زیرا سازگاری با زیرساخت های قطب موجود عموماً هزینه های مواد و نیروی کار را کمتر از روش های جایگزین زیرزمینی نگه می دارد. ارزیابی این عوامل با هم در برابر شرایط خاص سایت پروژه به اطمینان از اینکه کابل انتخابی قابلیت اطمینان و عمر مفیدی را ارائه می دهد که نصب برای آن طراحی شده است، کمک می کند.