هادی‌های کم‌افتادگی در دمای بالا (HTLS) نشان‌دهنده یک پیشرفت در فناوری انتقال نیرو هستند که محدودیت‌های کابل‌های سنتی آلومینیومی تقویت‌شده با فولاد (ACSR) را در شرایط بار بالا و دمای بالا برطرف می‌کنند. این هادی‌های پیشرفته پایداری عملیاتی را در دماهای بالا حفظ می‌کنند و در عین حال افتادگی را به حداقل می‌رسانند، که به طور قابل توجهی ظرفیت انتقال، راندمان شبکه و قابلیت اطمینان را بدون نیاز به ارتقاء گسترده زیرساخت‌ها افزایش می‌دهد.

تکامل فناوری انتقال نیرو، منعکس‌کننده تقاضای فزاینده بشر برای انرژی است. در حالی که هادی‌های ACSR به دلیل مقرون به صرفه بودن و استحکام مکانیکی‌شان بر سیستم‌های شبکه اولیه تسلط داشتند، شهرنشینی و صنعتی شدن سریع، محدودیت‌های آن‌ها را آشکار کرد. انبساط حرارتی در هادی‌های معمولی باعث افتادگی بیش از حد در طول بارهای اوج می‌شد که راندمان و ایمنی را به خطر می‌انداخت - به ویژه در مناطق در حال توسعه سریع مانند آفریقا و آسیا که قطعی برق مانع رشد اقتصادی می‌شود.

فناوری HTLS از طریق نوآوری‌های علم مواد ظهور کرد و از آلیاژهای آلومینیوم مقاوم در برابر حرارت به کامپوزیت‌های پیشرفته مانند فیبر کربن و آلیاژهای اینوار پیشرفت کرد. این پیشرفت‌ها به هادی‌ها اجازه داد تا در برابر دماهای بالاتر مقاومت کنند و در عین حال یکپارچگی ساختاری خود را حفظ کنند.

هادی‌های HTLS عملکرد برتری را از طریق دو نوآوری کلیدی به دست می‌آورند:

1. مواد پیشرفته: استفاده از آلیاژهای آلومینیوم مقاوم در برابر حرارت، کامپوزیت‌های فیبر کربن و آلیاژهای اینوار با انبساط کم که رسانایی و استحکام را در دماهای تا 210 درجه سانتی‌گراد (در مقایسه با 90 درجه سانتی‌گراد برای ACSR سنتی) حفظ می‌کنند.
2. بهینه‌سازی ساختاری: طراحی‌های نوآورانه مانند پیکربندی‌های شکاف‌دار، تنش حرارتی را بر روی اجزای اصلی کاهش می‌دهند، در حالی که هسته‌های کامپوزیت نسبت استحکام به وزن بالاتری را ارائه می‌دهند.

با داشتن یک هسته فیبر کربن با رشته‌های آلومینیومی آنیل شده، ACCC بالاترین نسبت استحکام به وزن را در بین هادی‌های HTLS ارائه می‌دهد. آلومینیوم کاملاً آنیل شده آن، 28٪ رسانایی بیشتری نسبت به آلیاژهای معمولی دارد و آن را برای ارتقاء شبکه شهری که محدودیت‌های فضا، راه‌حل‌های فشرده و با ظرفیت بالا را می‌طلبد، ایده‌آل می‌کند.

این نوع مقرون به صرفه از آلومینیوم مقاوم در برابر حرارت بر روی یک هسته فولادی استفاده می‌کند و امکان عملکرد مداوم در دمای 250 درجه سانتی‌گراد را فراهم می‌کند. فرآیند نصب ساده آن، آن را برای پروژه‌های انتقال از راه دور ترجیح می‌دهد.

با داشتن یک هسته فولادی با روکش آلومینیومی و رشته‌های آلومینیومی تقویت شده با زیرکونیوم، ACCR مقاومت در برابر خوردگی را با استحکام مکانیکی بالا ترکیب می‌کند، که به ویژه برای محیط‌های ساحلی یا بادخیز مناسب است.

این طرح‌های تخصصی، هسته‌های آلیاژ اینوار (با انبساط حرارتی نزدیک به صفر) یا شکاف‌های هوایی استراتژیک بین لایه‌ها را برای کنترل افتادگی در شرایط شدید در بر می‌گیرند و آن‌ها را برای انتقال فوق‌العاده ولتاژ بالا و عبور از رودخانه ضروری می‌سازند.

• دو برابر شدن آمپراژ: هادی‌های HTLS معمولاً 1.5 تا 2 برابر جریان کابل‌های ACSR معادل را حمل می‌کنند.
• 60-70٪ کاهش افتادگی: مواد با انبساط کم، فاصله ایمن را در دماهای بالا حفظ می‌کنند.
• 15-30٪ تلفات کمتر: رسانایی بهبود یافته، اتلاف انرژی را کاهش می‌دهد.
• صرفه‌جویی در هزینه‌های چرخه عمر: علیرغم هزینه‌های اولیه بالاتر، سیستم‌های HTLS هزینه‌های عملیاتی بلندمدت را کاهش می‌دهند.

فناوری HTLS شبکه‌ها را در سراسر جهان متحول کرده است:

• ایالات متحده: پروژه اوهایو AEP با استفاده از ACCC ظرفیت خط را بدون اصلاح برج‌ها دو برابر کرد.
• چین: شبکه دولتی هادی‌های ZTACIR را در پروژه‌های DC فوق‌العاده ولتاژ بالا برای تحویل انرژی تجدیدپذیر در سراسر 3000+ کیلومتر مستقر کرد.
• هند: شرکت Power Grid Corporation با استفاده از ACSS در کریدورهای شلوغ، 30٪ افزایش ظرفیت را به دست آورد.

• رشته‌بندی کنترل‌شده با کشش برای جلوگیری از آسیب هسته کامپوزیت
• اتصالات فشرده‌سازی به جای اتصالات پیچ و مهره سنتی
• سیستم‌های نظارت حرارتی برای مدیریت بار در زمان واقعی

• هادی‌های خود نظارتی با حسگرهای تعبیه‌شده
• کامپوزیت‌های تقویت‌شده با گرافن برای رسانایی بالاتر
• سیستم‌های نصب مدولار برای کاهش هزینه‌های استقرار

هادی‌های HTLS نشان‌دهنده یک تغییر پارادایم در انتقال نیرو هستند و شبکه‌ها را قادر می‌سازند تا نیازهای قرن بیست و یکم را از طریق علم مواد و مهندسی هوشمند برآورده کنند. با تسریع ادغام انرژی‌های تجدیدپذیر و برقی‌سازی، این فناوری‌ها برای ساخت زیرساخت‌های انرژی انعطاف‌پذیر و کارآمد در سراسر جهان ضروری خواهند بود.