مشکلات تخلیه­ی الکتریکی ایجاد شده در سراسر جهان تایید می­کنند که یخ و برف می­تواند به طور قابل توجهی باعث کاهش توانایی در عملکرد عایق و قابلیت اعتماد شبکه شود. بنابراین تحقیقات زیادی روی این موضوع انجام و منتشر شده است، برای نمونه تحقیقاتی عالی توسط مسعود فرزانه و William Chisholm در کتاب “عایق­ها برای محیط­هایی با شرایط برفی و آلوده” انجام شده است. طراحی مناسب عایق­ها برای این نوع محیط­های خدمات رسانی ضروری است و رویکرد قطعی که بیشترین طراحی­های عایقی را تشکیل می­دهد، ممکن است خیلی محافظه کارانه باشد و منجر به عایق هایی با مشخصات غیر ضروری شود. به عنوان مثال، با توجه به این رویکرد، فشار متوسط ​​۴۰ تا ۵۰ کیلوولت / متر برای عایق های DC با قطر بزرگ و افزایش میزان یخ به بیش از ۳۰ میلیمتر و هدایت الکتریکی آب به میزان ۱۰۰  / سانتیمتر می­تواند باعث ایجاد نیاز به عایق­های پست برق به طول بیش از ۱۶ متر در یک سیستم ۸۰۰ کیلوولت شود.

رویکرد قطعی بازتاب شده در استاندارد IEEE 1783-2009 – تنها استاندارد آزمون موجود است. در میان دیگر موارد، اساسا توصیه می­شود آزمایش با هدایت آب ۱۰۰  / سانتیمتر انجام شود. اما این مقدار ممکن است بیش از حد بالا باشد و نماینده مناطق کوهستانی نسبتا پاک باشد. این نیاز به یک رویکرد دقیق تر در طراحی، مخصوصا در مورد برنامه های کاربردی DC و UHV را تایید می­کند.

شاید مشکل ترین مسئله را بتوان از دیدگاه آماری با استفاده از یک رویکرد مشابه با شرایط آلوده استفاده کرد. اولا پارامترهای مختلف محیطی باید با دقت تعریف شوند، زیرا این موضوع می­تواند عملکرد عایق را تحت تأثیر قرار دهد. هنگام مشخص کردن مشخصات یخ و برف، مهمترین موضوعات عبارتند از: عرض (S)، تراکم جرم (ρ) و هدایت معادل آب (σ در ۱۰۰  / سانتیمتر ، که همچنین در آن هرگونه آلودگی در نظر گرفته می­شود). هر یک از این­ها با توزیع آماری مشخص می شود. همچنین مهم است که برآورد کنیم که چه تعداد وقایع بحرانی در یک سال معمولی رخ می دهد (به عنوان مثال تعداد روزها با حضور یخ و برف در شرایطی که امکان ایجاد تخلیه الکتریکی (قوس) وجود دارد. سپس، ویژگی های تحمل عایق در برابر شرایط احتمالی باید مشخص شود، معمولا با توجه به ISP (محصول ناشی شده از فشار یخ) و SSP (محصول ناشی شده از فشار برف) بیان می­شود، و همچنین عوامل دیگری که مد نظر قرار می­گیرد، مانند نوع فشار و تنش ولتاژ ( AC،  DC +، DC -)، قطر عایق، ارتفاع، شیب عایق و تعداد عایق­های موازی در این محیط. در نهایت، تعداد قابل قبولی از قوس­های الکتریکی در سال باید براساس پدیده­های بحرانی مختلف در منطقه­ی خدمات رسانی و همچنین اهمیت نسبی سیستم مورد مطالعه تعریف شود.

بلافاصله با توجه به مطالب گفته شده معلوم می­شود که اطلاعات زیادی مورد نیاز است. اغلب چنین اطلاعاتی در هنگام تلاش برای استفاده از رویکرد آماری، باید حداقل معقول و منطقی باشد. این همچنین نیاز به تحقیق بیشتر در جامعه بین المللی را نشان می دهد. به طور خاص، ممکن است برای تعیین تعریف یخ و برف (همانطور که برای آلودگی انجام شد) نیاز به کار بیشتر باشد و برای تعیین میزان مقاومت عایق­ها، استفاده شود. استفاده از رویکرد آماری می­تواند به کاربران کمک کند تا اهمیت پارامترهای مختلف را درک کنند و هنگامی که کالیبره می­شوند، می­توانند در طراحی خطوط جدید نیز به عنوان یک ابزار کارآمد عمل کنند. در واقع، هنگامی که این رویکرد بر اساس تجربه میدانی با سیستم های AC در یک منطقه خاص تنظیم شده است، اطلاعات اضافی را می­توان برای طراحی سیستم های AC با ولتاژ بالاتر و یا حتی در سیستم DC در یک منطقه خدمات رسانی مشابه استفاده کرد.

طول رشته عایقی عمودی برای سیستم ۸۰۰ کیلوولتDC  با فرض وجود ۱۰ روز در سال با شرایط بحرانی آب و هوایی (یخ) ، ۱۰۰ عایق با همان شدت و میزان یخ، یعنی حداکثر ضخامت ۳۰ میلیمتر با احتمال ۲٪. منحنی قرمز: حداکثر هدایت آب (با همان احتمال ۲٪)، ۱۰۰  / سانتیمتر ؛ منحنی آبی: ۲۵  / سانتیمتر. 

یک مثال از کاربرد رویکرد آماری در این نمودار نشان داده شده است که به یک خط ۸۰۰ کیلوولت DC اشاره دارد. این رقم نشان دهنده طول عایق خط مورد نیاز است، با فرض یک رشته “I” به عنوان عملکردی از تعداد قابل قبول قوس الکتریکی برای موارد هدایت الکتریکی معادل ۲۵ و ۱۰۰  / سانتیمتر. ارتباط هدایت به عنوان یک پارامتر روشن است. با در نظر گرفتن یک قوس الکتریکی در هر ۱۰ سال، یک رشته با طول ۱۱ متر در مورد ۲۵  / سانتیمتر کافی خواهد بود ، اما رشته­ای با طول بیش از ۱۴ متر برای ۱۰۰ μS / cm لازم است. به عنوان نتیجه­گیری، طراحی صحیح نیاز به برآورد کافی پارامترهای محیطی و همچنین یک رویکرد آماری دارد. برای بسیاری از مکان­ها، برای مثال مناطق کوهستانی، حداکثر هدایت ۲۵  / سانتیمتر می­تواند نماینده شرایط محیطی باشد. این انتخاب پارامتر نیز باید مبنایی برای تحقیق برای توسعه و اعتبار روش های تست سریع، شبیه به آن­هایی که برای آزمایشات آلودگی پیشنهاد و تصویب شده است، قرار گیرد. ممکن است زمان برای IEC برای آماده سازی یک دستورالعمل جامع جدید، با شروع رویکرد IEEE باشد، اما با تلاش جهت بهبود آن.

منبع: مجله INMR

Alberto Pigini