Holenderska agencja energii i zrównoważonego rozwoju DNV KEMA przeanalizowała, pod względem technicznym i finansowym, różnice między dwoma typami przewodów stalowo aluminiowych (ACSR) i innowacyjnym przewodem z miedzi stopowej (CAC).
Trzy poniższe przewody mają w przybliżeniu taką samą obciążalność prądową w temperaturze 80°C:
Rysunek 1. Porównanie trzech różnych typów przewodów dla napowietrznych linii elektroenergetycznych
- Przewód miedziany CAC 185: wyższy koszt inwestycyjny, niższe straty;
- Przewód stalowo aluminiowy ACRS Eagle La 350: wyższy koszt inwestycyjny, niższe straty.
- Od lewej do prawej: koszt początkowy przewodu rośnie, ale maleją straty energii.
W dalszej części artykułu omówiono, w jaki sposób obniżone straty energii wpływają korzystnie na koszt cyklu życia napowietrznej linii elektroenergetycznej w warunkach średniego obciążenia. Poniżej zamieszczono podstawowe parametry techniczne tych trzech typów przewodów:
Tabela 1. Podstawowe parametry przewodów napowietrznych typu ACSR i CAC
Zauważmy, że dla podobnej obciążalności prądowej w danej temperaturze, przewód wykonany z miedzi stopowej ma znacznie mniejszy przekrój. Miedź stopowa ma wystarczającą własną wytrzymałość mechaniczną i przewody wykonane z niej nie wymagają wzmocnienia stalą. W połączeniu z wyższą przewodnością elektryczną miedzi skutkuje to znacznie mniejszym przekrojem przewodu przy tej samej zdolności przesyłowej linii.
Obciążalność na jednostkę powierzchni przekroju poprzecznego jest ponadto zwiększona przez zredukowanie efektu naskórkowości. W przewodzie miedzianym typu CAC powłoka izolująca jest nakładana oddzielnie na każdy drut przewodu, co powoduje równomierny rozkład prądu w drutach rdzenia i warstwy zewnętrznej. Wyższa przewodność elektryczna miedzi i obniżony efekt naskórkowości powodują zmniejszenie strat energii, jak pokazano w tabeli 1. Maksymalna temperatura pracy przewodów z miedzi stopowej jest znacznie wyższa niż temperatura pracy odpowiadających im przewodów stalowo aluminiowych (ACSR).
Czytaj więcej: Miedź i jej właściwości. Raport – zastosowanie w elektryce
Na pierwszy rzut oka może się wydawać, że większy ciężar i niższa sprężystość są niekorzystnymi cechami miedzianego przewodu. Jednak w praktyce tak nie jest, ponieważ:
- Wytrzymałość słupów linii napowietrznej jest wyznaczona nie tylko ciężarem przewodu, ale w większym stopniu wytrzymałością na siły parcia wiatru i obciążenia lodem. Im mniejszy jest przekrój poprzeczny przewodu tym siły te będą mniejsze.
- Wysoka temperatura wyżarzania miedzi (> 300°C) ułatwia powlekanie przewodu bez obawy pogorszenia mechanicznych właściwości materiału. Mogą być stosowane powłoki hydrofobowe, które zapobiegają oblodzeniu.
W rezultacie, przewód wykonany z miedzi stopowej stanowi technicznie wykonalną i finansowo atrakcyjną alternatywę dla przewodów stalowo aluminiowych (ACSR).
Możliwość powlekania przewodów miedzianych daje jeszcze jedną korzyść: umożliwia uzyskanie powierzchni, która pozwala obniżyć straty ulotowe oraz poziom hałasu związany z wyładowaniami ulotowymi. Wyładowania ulotowe, szczególnie w wilgotnym klimacie, mogą być źródłem dyskomfortu dla przechodniów, dodatkowo pogarszając niekorzystny obraz napowietrznych linii wysokiego napięcia. Powłoki także zapobiegają korozji. Miedź jest znacznie mniej podatna na korozję środowiskową niż aluminium. Ponadto, jeżeli powłoka jest nakładana na każdą żyłę przewodu, korozja praktycznie nie zachodzi.
Zobacz też: Miedź jest kluczowa dla efektywności energetycznej
