روز دیگر، در حالی که در بالکن یکی از دوستانم استراحت می کردم، به سیم های برقی که روی یک برج بلند در دوردست بسته شده بود اشاره کردم و به طور معمولی پرسیدم: "چرا آن خطوط اینقدر خالی هستند؟ آیا عایق ندارند؟" دوستم لبخندی زد و گفت: "شما یک سوال بسیار مهم در مهندسی برق پرسیده اید." بعداً آن را جستجو کردم و متوجه شدم که واقعاً موضوع جالبی است. بسیاری از مردم عادی ممکن است نتوانند بین آنها تمایز قائل شوند، اما تفاوت، در مقیاس کوچک، بر هزینه های برق تأثیر می گذارد. در مقیاس بزرگتر، به ایمنی شخصی و پایداری منبع تغذیه مربوط می شود.

بنابراین، دقیقاً تفاوت بین هادی های لخت و هادی های پوشیده چیست؟ مزایا و معایب آنها چیست؟ در چه شرایطی باید یکی را انتخاب کنید؟ بیایید امروز در مورد این موضوع بحث کنیم.

ابتدا اجازه دهید در مورد اینکه هادی برهنه چیست صحبت کنیم. همانطور که از نام آن پیداست، aهادی برهنهیک هادی فلزی بدون عایق است که مستقیماً در معرض عناصر قرار دارد. معمولاً از مس، آلومینیوم یا آلیاژ آلومینیوم ساخته می شود و ابتدایی ترین نوع سیم و کابل است. بیشتر خطوط انتقال ولتاژ بالا که در بالای برج ها در میدان می بینید، هادی های خالی هستند. بزرگترین مزیت هادی های لخت هزینه کم و رسانایی خوب آنهاست. بدون یک لایه عایق اضافی، اتلاف حرارت آنها نیز عالی است و اجازه می دهد تا گرمای تولید شده در هنگام جریان جریان به سرعت از بین برود. این مزایا به‌ویژه در انتقال نیرو در مسافت‌های طولانی و با ظرفیت بالا برجسته است.

با این حال، هادی های لخت دارای معایب قابل توجهی نیز هستند: فقدان عایق به این معنی است که آنها باید در مکان های بلند نصب شوند، و فاصله ایمن از افراد و اشیاء حفظ شود تا از خطر برق گرفتگی جلوگیری شود. آنها همچنین بیشتر مستعد تأثیرات محیطی هستند - بادهای قوی می تواند باعث برق گرفتگی بین هادی ها شود، سقوط شاخه ها می تواند باعث اتصال کوتاه شود و حیواناتی که از آنها بالا می روند می توانند منجر به خطاهای خط شوند. در مناطق ساحلی نمک پاش یا مناطق آلوده صنعتی، فلز در معرض نیز مستعد خوردگی است، که در طول زمان می تواند بر رسانایی تاثیر بگذارد و حتی باعث شکستگی شود.

بنابراین هادی های عایق چیست؟ به بیان ساده، هادی های عایق دارای لایه نازکی از مواد عایق هستند که دور یک هادی فلزی پیچیده شده است. این ماده معمولاً پلی اتیلن شبکه ای (XLPE) یا پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) است. با این حال، روشن کردن یک مفهوم معمولاً اشتباه مهم است: هادی های عایق شده مشابه هادی های پوشش داده شده نیستند. طبق قوانین برق کانادا، غلاف سیم دارای استحکام دی الکتریک نامی نیست، در حالی که سیم کاملاً عایق است. به عبارت ساده، غلاف بیرونی یک سیم بیشتر به عنوان "محافظت" عمل می کند تا "عایق کامل".

مزایای پوشش سیم در درجه اول در این لایه حفاظتی اضافی متمرکز شده است. این به طور موثر از خطاهای ناشی از اتصال کوتاه فاز به فاز و تماس با اشیاء خارجی جلوگیری می کند و ایمنی منبع تغذیه را تا حد زیادی بهبود می بخشد. در ژاپن، کره جنوبی و اسکاندیناوی، میزان شکست روکش سیم به اندازه یک دهم سیم لخت است. در مناطق شهری ژاپن و کره جنوبی، استفاده از روکش سیمی حتی اجباری است.

یکی دیگر از مزایای کمتر قابل توجه روکش سیم این است که می تواند فضای مورد نیاز برای خط انتقال را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. به عنوان مثال، یک خط 66 کیلوولت به 18 متر فضا با سیم خالی نیاز دارد، در حالی که پوشش سیم تنها به 5 متر نیاز دارد. این صرفه جویی در فضا در مناطق شهری که منابع زمین کمیاب است قابل توجه است.

البته روکش سیمی معایبی هم دارد. مستقیم ترین سرمایه گذاری اولیه بالاتر است - تقریباً دو برابر سیم خالی برای خطوط ولتاژ متوسط ​​و حدود 25٪ بیشتر برای خطوط ولتاژ پایین. به دلیل لایه عایق بیرونی، عملکرد اتلاف گرما تا حدودی کاهش می یابد. بنابراین، برای همان مقطع، ظرفیت حمل جریان مجاز هادی های عایق کمتر از هادی های خالی است که نیاز به انتخاب مشخصات بزرگتر دارد.

پس این دو نوع هادی کجا استفاده می شود؟

هادی های لخت در حال حاضر عمدتاً در خطوط انتقال ولتاژ بالا با ظرفیت بالا و مسافت های طولانی و همچنین خطوط هوایی در زمین های باز استفاده می شوند. این را در نظر بگیرید: برق یک نیروگاه باید به شهری صدها کیلومتر دورتر منتقل شود. استفاده از هادی های لخت به وضوح بسیار مقرون به صرفه تر از استفاده از هادی های عایق است - مزیت هزینه هادی های لخت در این سناریو بسیار قابل توجه است. علاوه بر این، هادی های لخت در سیستم های زمین، سیستم های حفاظت در برابر صاعقه و سایر کاربردهایی که عایق کاری الزامی نیست، استفاده می شود.

هادی های عایق بیشتر برای مناطق شهری، مناطق پرجمعیت، مناطق جنگلی و مناطق ساحلی با نمک پاشی شدید مناسب هستند. در این مکان ها، خطرات ایمنی و چالش های زیست محیطی بسیار بیشتر از تفاوت هزینه است. به عنوان مثال، در شهرهایی که جاده ها باریک هستند و خطوط اغلب باید نزدیک ساختمان باشند، هادی های عایق می توانند خطر برق گرفتگی را به میزان قابل توجهی کاهش دهند. به عنوان مثال، در مناطق جنگلی، ریزش شاخه‌ها امری عادی است، و هادی‌های برهنه ممکن است اغلب دچار اختلال شوند، در حالی که هادی‌های عایق‌شده می‌توانند این امر را بسیار بهتر انجام دهند.

سوال دیگری که بسیاری از مردم دارند این است: کدام نوع هادی ایمن تر است؟ پاسخ کاملاً واضح است - هادی های عایق شده به طور قابل توجهی ایمن تر هستند. هادی های عایق می توانند خطر برق گرفتگی را به میزان قابل توجهی کاهش دهند، از اتصال کوتاه فاز به فاز ناشی از اجسام خارجی جلوگیری کنند و قطع برق به دلیل تماس تصادفی را کاهش دهند. در استرالیا، یک مطالعه نشان داد که هادی های عایق بندی شده می توانند خطر آتش سوزی در بوته ها را تا 98٪ کاهش دهند. علاوه بر این، نقش حفاظتی هادی های عایق برای پرندگان و سایر حیات وحش را نمی توان نادیده گرفت. در یک ذخیره گاه زیست محیطی در جزیره اولند در سوئد، شرکت برق محلی به طور خاص برای کاهش آسیب به پرندگان، هادی های لخت را با هادی های عایق جایگزین کرد.

با این حال، ایمنی نسبی است. اگرچه هادی های لخت در معرض دید هستند، اما تا زمانی که کاملاً طبق مقررات نصب شوند، فواصل ایمنی کافی را حفظ کنند و به تجهیزات حفاظت صاعقه و زمین کافی مجهز باشند، می توانند ایمن و قابل اطمینان عمل کنند. نکته کلیدی این نیست که از کدام نوع هادی استفاده شود، بلکه مهم این است که آیا در مکان مناسب استفاده می شود.

بنابراین، چه عواملی باید در هنگام انتخاب یک هادی در نظر گرفته شود؟

اگر تصمیم گیرنده برای یک پروژه مهندسی هستید، توصیه می شود عوامل زیر را به طور جامع بسنجید:
* **شرایط محیطی:** آیا در یک زمین باز یا یک منطقه شهری پرجمعیت است؟ آیا در یک منطقه خشک داخلی است یا یک منطقه مرطوب ساحلی؟ در اولی هادی های خالی کافی هستند، در حالی که در دومی هادی های عایق برای محافظت در برابر خوردگی محیطی مورد نیاز است.

* ** الزامات ایمنی: ** آیا خط به افراد یا ساختمان ها نزدیک است؟ آیا مقررات ایمنی خاصی وجود دارد؟ در مناطق پرجمعیت، هزینه های ایمنی اغلب بیشتر از هزینه های مواد است.

* **محدودیت های بودجه:** آیا سرمایه گذاری اولیه مهم تر است یا هزینه های عملیاتی بلند مدت مهم تر است؟ هادی های لخت در ابتدا ارزان تر هستند اما نیاز به تعمیر و نگهداری مکرر دارند، در حالی که هادی های عایق نیاز به سرمایه گذاری اولیه بیشتری دارند اما ممکن است در دراز مدت مقرون به صرفه تر باشند.

* ** طول خط و سطح ولتاژ: ** برای انتقال ولتاژ بالا در مسافت های طولانی، هادی های لخت مزیت قابل توجهی دارند. برای شبکه های توزیع ولتاژ متوسط ​​و کم، هادی های عایق اغلب مزایای کلی بهتری را ارائه می دهند.

* **قابلیت تعمیر و نگهداری:** اگر محل پروژه از راه دور است و تعمیر و نگهداری ناخوشایند است، انتخاب هادی های عایق بندی شده برای کاهش فرکانس خطاها و تعمیر و نگهداری ممکن است انتخاب عملی تری باشد.

برگردیم به سوال ابتدای مقاله: چرا از هادی های خالی در دکل های برق دور استفاده می شود؟ پاسخ ساده است - زیرا این خطوط انتقال فشار قوی هستند که در میدان باز و بدون عابران پیاده یا خانه های نزدیک نصب شده اند، استفاده از هادی های خالی هم مقرون به صرفه و هم کارآمد است. اما اگر این یک خط هوایی در یک شهر بود که برق را نیز منتقل می‌کرد، احتمالاً متوجه می‌شدید که در لایه‌ای از عایق سیاه پیچیده شده است.

سیم‌های برق ممکن است بی‌اهمیت به نظر برسند، اما انتخاب یک سیم مناسب بیش از صرفه‌جویی در هزینه صرفه‌جویی می‌کند. مشکلات و خطرات بالقوه بی شماری را نجات می دهد. امیدواریم این مقاله به شما کمک کند تفاوت بین این دو نوع هادی را درک کنید، بنابراین دفعه بعد که خطوط برق هوایی را دیدید، ممکن است بتوانید تفاوت را ببینید.