آشنایی با شبکه‌های توزیع (قسمت سوم)

مقایسه سیستم‌های زمینی و هوایی

در بررسی محاسن و معایب بین شبکه‌های زمینی و هوایی، باید توسعه همه‌جانبه سیستم‌های الکتریکی و نیز مقرون‌به‌صرفه بودن آن را مدنظر قرارداد. طبیعت ساختمانی، چگونگی احداث، بهره‌برداری و تجربه‌های نگهداری از این دو گونه سیستم توزیع، برای مقایسه همه‌جانبه شبکه‌های هوایی با سیستم زمینی به شرح آورده شده است.

صرفه اقتصادی

به‌طورکلی سیستم‌های هوایی برخلاف سیستم‌های زمینی، بسیارکم هزینه‌تر و ارزان‌ترند زیرا به کندن کانال، هزینه‌های اخذ مجوزهای حفاری، لوله‌های مخصوص و... نیازی نداشته و در مورد خود کابل‌ها نیز حفاظ و عایق گران‌قیمت، اتصالات و غلاف‌های آب‌بندی گران جهت امکانات ویژه ضد آب کردن تجهیزات زیرزمینی وجود ندارد.

درست همین هزینه‌های گزاف سرمایه‌گذاری است که سیستم‌های زمینی را چندین برابر گران‌تر از سیستم‌های هوایی کرده است.

امروزه با پیشرفت‌های تکنولوژی، از پلاستیک به‌عنوان عایق و پوسته کابل‌های زمینی استفاده می‌شود. توانایی این مواد برای دفن مستقیم سیستم در زیرخاک، صرفه اقتصادی آن را نسبت به سیستم‌های هوایی کاهش داده است.

بااین‌حال، هنوز هم افزایش هزینه‌های شبکه زمینی در ولتاژهای زیاد به‌مراتب بیشتر می‌باشد.

به‌طوری‌که به‌عنوان‌مثال، هزینه‌های شبکه‌های فشار ضعیف ۴۰۰ ولت زمینی، در حدود ۲ برابر شبکه‌های هوایی خواهد بود و این نسبت در شبکه‌های با ولتاژ ۶۳ و ۱۳۲ کیلوولت به ترتیب ۱۰ و ۱۸ برابر می‌گردد.

مشکلات اجرایی

احداث شبکه‌های هوایی آسان‌تر بوده و در هر نقطه و محل می‌توان به‌وسیله شبکه هوایی، به‌سرعت جریان برق را برقرار نمود. در این شبکه‌ها، سادگی ساخت و احداث، سهولت بهره‌برداری و تعمیراتی که به دنبال دارند به‌عنوان اصولی مهم در نظر گرفته می‌شود. یک طرح ساده، همیشه بر طرح‌های پیچیده برتری دارد مگر عواملی مهم، استفاده از طرح‌های پیچیده شبکه‌های زیرزمینی را توجیه نماید. امروزه سیاست‌های کلان بخش برق، در چگونگی طراحی و نیرورسانی به شبکه‌های توزیع هوایی تأکید دارند. مشکل عدم وجود منابع مالی سازمان در انجام پروژه، می‌تواند به انتخاب این سیاست منجر شود که شبکه‌های توزیع هوایی، با حداکثر سرعت ممکن و به‌راحتی توسعه می‌یابند. گرفتن انشعاب از شبکه‌های هوایی، بدون مشکل، با مخارج کم و با سرعت بیشتر انجام می‌شود.

درحالی‌که انشعاب گیری از کابل‌ها، مستلزم ایجاد نقاط برداشت و پخش مانند ایستگاه‌های توزیع، تابلوهای برق و پیلارها (شالترها)، جعبه‌های انشعاب و... خواهد بود.

بنابراین سیستم‌های هوایی، به‌صورت خیلی وسیع برای مدتی غالب خواهد بود و در سطوح برق‌رسانی روستاها کاربردی به‌تقریب انحصاری خواهند داشت. در آینده، برای شبکه‌های شهری دارای چگالی بار زیاد، با استفاده از درآمدهای حاصله، بهبود کیفیت، رعایت دیگر مسائل و تبدیل به شبکه‌های زمینی مدنظر خواهند بود. به‌طورکلی در مکان‌هایی که چگالی بارهای مصرفی آن‌قدر زیاد باشد که نصب خطوط هوایی با سیم‌ها و هادی‌های انبوه واقع روی پایه‌های خطوط هوایی ازنظر شکل ظاهری، ایمنی و بهره‌برداری غیرعملی به نظر رسد، انتخابی جز سیستم زمینی وجود نخواهد داشت.

تعمیر و عیب‌یابی

عیب‌یابی و رفع آن در شبکه‌های هوایی، آسان‌تر انجام می‌گیرد، زیرا بیشتر عیب‌های شبکه‌های هوایی با چشم دیده می‌شوند درصورتی‌که برای پیدا کردن عیب در شبکه زیرزمینی، به دستگاه‌های خاص نیاز خواهد بود. در ضمن هنگامی‌که در سیستم های زمینی مشکلی پیش می‌آید، ازنظر تعمیر بسیار وقت‌گیر و سخت خواهد بود بااین‌حال، سیستم زمینی با خطر قطعی برق ناشی از طوفان، رفت‌وآمد و برخورد وسایل نقلیه، سقوط درختان و غیره مواجه نیست. به همین دلیل، صرف مخارج اضافی برای شبکه‌های زمینی، جهت احداث شبکه‌های قابل تغذیه از دو سو (مدار دوم)، چندین مدار موازی، طرح‌های تبدیلی و حتی شبکه‌های غربالی برای ایجاد قابلیت اطمینان برق‌رسانی، توجیه‌پذیر خواهد بود.

لازم به توضیح است که شرایط متعدد دیگری نیز وجود دارد که کابل‌های زمینی را به سیستم‌های هوایی ترجیح می‌دهند. درواقع چون شبکه‌های زمینی در زیرخاک دفن می‌باشند، از عوامل جوی، مانند طوفان، یخ‌زدگی، برخورد شاخه‌های درختان و رعدوبرق درامان بوده امکان خرابی آن‌ها کمتر می‌باشد، ازاین‌رو، قطع جریان کمتری نیز پیش می‌آید.

یکی دیگر از مشکلات فعلی خطوط هوایی، رفت‌وآمد وسایل نقلیه و برخورد آن‌ها با تیرها است. از طرفی مقررات راهنمایی و رانندگی چنان سخت است که ساخت و مرمت سیستم‌های هوایی را رفته‌رفته با مشکل مواجه کرده است. علاوه بر آن، رفت‌وآمد (ترافیک) سنگین و وسایل با ارتفاع زیاد مانند بالابرها و جرثقیل‌ها، خطرات دیگری ازنظر برخورد وسایل نقلیه سنگین به تیرها و سیم‌ها ایجاد می‌کنند.

حفظ زیبایی محیط و حریم‌ها

به‌طورکلی سازه‌های خطوط هوایی، با زیبایی و معماری امروزی محیط همخوانی ندارند بنابراین مهندسین توزیع برق، در طراحی سیستم توزیع انرژی الکتریکی، به حفظ زیبایی نیز توجه می‌کنند تا جایی که پایه‌های سیمانی را در رنگ‌ها و اشکال متعددی می‌سازند.

در شهرها و مناطق پرجمعیت و حساس، برای حفظ زیبایی شهر، به‌طورمعمول از شبکه‌های زمینی استفاده می‌شود.

بااین‌حال در بعضی از نقاط به‌اجبار از شبکه‌های هوایی استفاده می‌شود تا حریم سیم‌های برق‌دار رعایت شود.

این موضوع مانند باند فرودگاه‌ها، داخل محوطه نیروگاه‌ها و پادگان‌ها و غیره... می‌باشد.

به علت بدون روپوش بودن هادی‌های خطوط هوایی رعایت فاصله مجاز از تأسیسات و ساختمان‌ها به‌عنوان رعایت حریم خطوط انتقال موردنیاز می‌باشد.

در بسیاری از موارد، به علت کم بودن عرض مسیر و معابر و درنتیجه به علت عدم امکان تأمین حریم خطوط هوایی، کابل‌کشی زمینی یا شبکه کابل‌های هوایی روکش‌دار (کابل‌های خودنگهدار) توصیه می‌شود. این موضوع به‌خصوص درباره خطوط فشار متوسط در داخل شهرها و مجتمع‌های آپارتمانی، مجتمع‌های صنعتی و تجاری به‌طور کامل محسوس است. رعایت حریم شبکه‌های هوایی، از عواملی است که باید موردتوجه قرار گیرد. به‌طورمعمول شهرداری‌ها یا سازمان پارک‌ها در مسیر احداث شبکه‌های هوایی شهرها درختکاری می‌کنند که پس از رشد درختان شاخه‌های آن‌ها با هادی‌های خطوط تماس پیداکرده و در هوای بارانی یا رطوبت موجب اتصالی و سوانحی مانند پارگی سیم‌ها خواهند شد، البته عبور خطوط هوایی از مناطق جنگل‌کاری شده و درختان میوه نیز باعث قطع درختان و صدمه به محیط‌زیست می‌شود.

حادثه‌آفرینی و ایمنی

به علت در دسترس بودن و بدون روکش بودن قسمت‌های زنده خطوط هوایی و همچنین آسیب‌پذیر بودن پایه و هادی آن‌ها، شبکه‌ها اغلب در معرضی بروز حوادث بودند که شرح مختصری از آن‌ها بدین قرار است:

الف) آسیب‌پذیری در برابر طوفان‌ها و اختلالات جوی در شبکه های هوایی بسیار قابل‌توجه می‌باشد. در این موارد، ایجاد آتش‌سوزی و برق‌گرفتگی، به دلیل درهم‌پیچیده شدن هادی‌ها یا افتادن اشیا و اجسام روی شبکه دور از انتظار نیست.

ب) خطرهایی که همه‌ساله در اثر برخورد جرثقیل‌ها، کمپرسی‌ها و خودروهای با ارتفاع زیاد با شبکه برق‌دار هوایی اتفاق می‌افتد، رانندگان، اپراتورها و دیگر عوامل کاری را تهدید می‌نماید و هرساله، آمار قابل‌ملاحظه را به خود اختصاص می‌دهد .

ج) پرتاب فلاخن کودکان، شکستن مقره های بشقابی و برخورد بادبادک‌های نوجوانان که فاقد سرگرمی و محیط ورزشی هستند، از عواملی هستند که در شهرها و روستاهای کشور به شبکه‌های فشار ضعیف هوایی آسیب می‌رسانند و گاه با قطع سیم نول و افتادن روی فازهای دیگر و دوفاز شدن، باعث خرابی تجهیزات مصرف‌کنندگان تک فاز شده به مشترکان برق زیان‌های مالی وارد می‌کنند.

د) تصادف وسایل نقلیه با تیرهای بتنی یا چوبی در کنار جاده و اتوبان‌ها، یکی دیگر از عوامل حادثه‌ساز در شبکه‌های توزیع هوایی است که گاهی موجب افتادن تیر روی خودروها و بروز خسارت جانی و مالی سنگین می‌شود.

ه) شبکه‌های هوایی برای کارگران ساختمانی نیز خطرآفرین است.

به دلیل کم‌عرض بودن بسیاری از معابر شهری، برپا کردن داربست‌ها برای نماسازی یا نصب وسایل، سبب نزدیکی شبکه‌های برق و گاهی برق‌گرفتگی یا خسارت‌های جانی می‌شود.

و) سقوط برق‌کاران از روی پایه یا پلکان‌های تیرها، خواه با استفاده از وسایل ایمنی و خواه بدون آن‌ها، به دلیل انجام فعالیت‌های برقی، هنوز در برخی از مناطق تحت پوشش برق کشور اتفاق می‌افتد. در ضمن افتادن اشیاء و برخورد آن‌ها با افراد در حال تعمیر یا نصب یراق‌آلات و یا کنده و پاره شدن سیم و اصابت آن‌ها به عابران، از معایب دیگر شبکه‌های هوایی است. درحالی‌که در شبکه‌های زیرزمینی، فقط حفاری است که موجب آسیب دیدن کابل‌های زمینی خواهد شد، که این امر نیز اگر با توجه به نقشه‌های دقیق شبکه زیرزمینی کابل‌ها صورت پذیرد، می‌توان از بروز این‌گونه حوادث جلوگیری کرد.

با توجه به‌تمامی این موارد، باید به سه مورد از عیب‌های شبکه‌های هوایی نیز اشاره کرد:

الف) ایجاد پارازیت در خطوط مخابراتی و رادیویی از مضرات شبکه هوایی است که باید تدابیر خاصی برای به حداقل رساندن آن‌ها انجام داد.

ب) برداشت‌های غیرمجاز برق از شبکه‌های توزیع هوایی به‌آسانی انجام‌پذیر است.

ج) برخورد رعدوبرق به خطوط هوایی، موجب بروز اختلالات و خسارات متعددی خواهد شد. این مشکل در مورد خطوطی که کیفیت اصلی خود را به‌مرورزمان از دست می‌دهند شایع‌تر است.

دو نوع توزیع هوایی یا زمینی، دارای مزایا و معایب مربوط به خود می‌باشند که برای مقایسه این دو حالت، باید کلیه جنبه‌های فنی و اقتصادی مسئله را موردتوجه قرارداد. همچنین مسائل مربوط به زیبایی، تأثیرات روانی و قیمت تمام‌شده شبکه برای کارفرما نیز حائز اهمیت است. در این مقایسه‌ها، ابتدا دیدگاه‌های فنی سپس مسائل اقتصادی هر دو شبکه مورد تجزیه‌وتحلیل قرار می‌گیرد.

بااین‌حال با توجه به بررسی شبکه فشار متوسط هوایی در مقایسه با ۱۰۲۵۳ کیلومتر شبکه فشار متوسط زیرزمینی تعیین‌شده است یعنی بیش از ۹۶ درصد از شبکه فعلی ایران، به‌صورت هوایی می‌باشد.

پایان قسمت سوم

منبع: saa.ir