کابل های زیردریایی

کابل های زیردریایی – قسمت اول

رشد انرژی و پهنای باند اینترنت اهمیت روز افزون کابلهای زیردریایی را به همراه داشته، در این مقاله از پارسیان فیبر ارتباط به این موضوع جالب می پردازیم.

۱۵۰ سال کاربردهای دریایی کابل های مخابراتی و برقی و تحولات دهه گذشته آینه تمام نمایی از تلاش های انجام شده برای تأمین تقاضا و تطبیق با نیازهای جدید بوده است.

هزاران سال است که حفظ خطوط ارتباطی و نیرو از الزامات استراتژیکی  شمرده می شود.

مهندسی رومی، جاده ها و قنا ت هایی را ساخت و این امکان را فراهم آورد که یک جمهوری و پس از آن امپراطوری، مردمان گوناگون،زبان ها و فرهنگ ها را راهبری کند و بیش از از ۷۰۰ سال دوام آورد.

در این مقاله به نقش حیاتی کابل های زیر دریا مخابراتی وقدرت در توسعه جوامع بشری پرداخته و همچنین تحولات جدید درکابل های قدرت و کابل های نوری را که برای اتصال قاره ها و جوامع بکار می روند مورد بحث قرار می دهد.

از گوتاپرچا تا پلی اتیلن کراسلینک- تاریخچه کابل های زیردریایی

اولین کابل تلگراف زیر آب در سال ۱۸۴۹ نصب شد، هر چند تنها پس از چند هفته با شکست مواجه شد.

پیشرفت کلیدی فنی که باعث این کار بزرگ شده بود استفاده از مواد عایقی معروف به گوتاپرچا بود و قبلاً در ساخت توپ های گلف نیز از آن استفاده می شد.

آن کابل مجدداً در سال ۱۸۵۸ در آتلانتیک نصب شد و اولین ارسال پیام تلگرافی در زیر آب را تجربه کرد.

دومین کابل از این نوع در سال ۱۸۶۶ ساخته شد. این کابل ها که ۱۵۰ تا ۱۶۰سال پیش ساخته شد به مثابه اولین گام های صنعت بودند و مبدأ تاریخی برای کاربردهای دریایی کابل های عایقی شدند.

اولین کابل تلفن زیر دریا در سال ۱۹۲۱ ساخته شد که فلوریدا را به کوبا وصل می کرد.

این کابل با ترکیبی از گوتاپرچا و لاستیک عایق شده بود و با پیشرفت های حاصل در مواد عایقی، در سال ۱۹۵۰ با کابل دیگری تعویض شد که عایق آن از جنس پل یاتیلن (PE)و لاستیکبوتیل انتخاب شده بود.

اولین کابل تلفن اقیانوسی در سال ۱۹۵۶ساخته شد.

اولین کابل برق زیر دریا نیز در سال ۱۸۱۱ در آلمان نصب شد. این کابل با لاستیک طبیعی عایق شده بود.

در طول این سالها، رویکردهای مختلف دیگری برای محافظت از کابل اتخاذ شده بود: استفاده از سرب اکسترود شده به عنوان یک  مانع در مقابل نفوذ آب؛ و معرفی و استفاده از عایق روغنی در سال ۱۹۵۲ .

با وجود این امکان نصب و استقرار تجاری اولین کابل برقی پرقدرت با جریان مستقیم HVDC در زیر آب تا سال ۱۹۵۴ فراهم نشد.

در این سال، شرکت ABB با نصب ۹۸ کیلومتر،کابل ۲۰ مگاوات، ۱۰۰ کیلوولت گاتلند را به سرزمین اصلی سوئد متصل کرد.

ساختار کابل چندین بار در طول دهه های بعد به روز رسانی شد تا امکان انتقال توان بیشتر فراهم آید.

مهم ترین پیشرفت کلیدی، نه سال بعد و با ظهور پلی اتیلن کراسلینک ( XLPE ) و توسعه آن توسط آزمایشگاه تحقیقاتی جنرال الکتریک در نیویورک شکل گرفت که باعث افزایش عمر کابل و قابلیت اطمینان آن از ده تا پانزده سال به بیش از سی

سال شد.

توانایی کابل برای مقابله با دمای عملیاتی بیشتر نیز همگام با افزایش روز افزون مصرف انرژی در جامعه مدرنافزایش یافت.

کابل های زیردریایی فشارقوی

در ژانویه سال ۲۰۱۲ ، کان ادیسون، در بندر نیویورک، کابل های زیر دریایی ۳۴۵ کیلوولتی را برای انتقال ۵۱۲ مگاوات برق، به بازار عمده فروشی آن منطقه فعال کرد.

این کابل با مسافت ۴/۱۰ کیلومتر مرکز جدید تولید گازی در بایون نیوجرسی را به بروکلین،نیویورک وصل می کند.

شرکت ABB ، عرضه کننده کابل، می گوید که این اولین کابل ۳۴۵ کیلوولت عایق شده با پلی اتیلن کراس لینک ( XLPE ) و با تولید یکسره و بدون نیاز به مفصل است.

مسافت های طولانی تر نصب کابل قدرت

پروژه های انرژی، از جمله مزارع بادی دریایی و نیز سکوهای تولید نفت و گاز نیاز به کابل های قدرت با طول زیاد دارند.

درسالهای ۷-۲۰۰۶ کابل های زیردریایی بین نروژ و هلند با مسافت ۵۸۰کیلومتر نصب شد که تاکنون طولانی ترین مسیر کابل در زیر دریا است.

این کابل دارای ولتاژ ۴۵۰ کیلوولت مستقیم و توان ۷۰۰مگاوات است و دارای یک  فیبرنوری برای سنسور توزیع دما در طول کابل است که برای ارتباطات نیز بکار گرفته می شود.

تا قبل از آن رکورد طولانی ترین کابل قدرت، مربوط به کابل ۱۲۳ کیلوولت، ۷۵ مگاوات بود که برای یک  حوزه نفت و گاز دریایی سفارش شده بود.

کابل های زیر دریایی

شکل۱.چند ساختار مختلف کابل قدرت A: و B کابلهای باعایق پلیمری و کاغذی برای انتقال برق مستقیم و ساختارهای Cو D دارای عایق پلی اتیلن کراسلینک برای انتقال برق متناوب

کابل های برق زیر دریا شبیه به خطوط انتقال ولتاژ بالا هستند، بنابراین کابل های زیر آب یا کابل فشار قوی ( HV ) هستند که طبق تقسیم بندی استاندارد IEC 61000 ، از ۳۵ تا ۲۳۰ کیلو ولت را شامل می شوند و یا کابل پرفشار ( EHV)هستند

که  ولتاژ بیش از ۲۳۰ کیلوولت دارند.

به طور کلی در انتقال قدرت، کابل های زیر دریایی به صورت تک هادی مورد استفاده قرار می گیرند و بنابراین برای انتقال برق متناوب معمولاً سه کابل و برای انتقال برق مستقیم از دو کابل مجزا استفاده می شود،

بنابراین برای یک لینک ۱۰۰ کیلومتری برق متناوب ۳۰۰ کیلومتر کابل و لینک ۱۰۰ کیلومتری برق مستقیم ۲۰۰ کیلومتر کابل مورد استفاده قرار می گیرد.

هزینه های نصب کابل در زیر آب به طور معمول به عنوان یک  آیتم در کل پروژه دیده می شود.

از آنجا که این پروژه ها عمدتاً پروژه های کلیدی در دست است، برنده در مناقصه رقابتی، هزینه کل پروژه برای کابل قدرت و نیز واحدهای نوری نصب شده در درون آن برای کنترل نظارتی و استخراج داده ( SCADA )، بهعلاوه لوازم جانبی و

نصب و راه اندازی منظور می شود.

کابل فشار قوی در کشتی

شکل۲. کابل فشار قوی در کشتی بر روی سینی جمع می شود

شکل۳.حمل و نقل و ذخیره سازی کابلهای قدرت

کابل های فشارقوی : بلوک اولیه در توسعه ی اقتصادی

لزوم استفاده از کابل های فشار قوی دارای دلایل متفاوت ومتعددی است.

انتقال توان برق به جزایر مسکونی و یا نقاط غیر قابل دسترس و نیز استفاده از انرژی به صورت آربیتراژ )معامله پرمنفعت در بازارهای مختلف( بین کشورهایی که در آنها تولید برق زیاد بوده ولی مشتری کافی ندارد و انتقال آن به کشورهای

همسایه که در ساعات اوج مصرف به برق نیاز دارند؛  نطق اولیه ای برای سرمایه گذاری در این زمینه بوده است.

به عنوان مثال، ارتباط کابلی بین انگلستان و فرانسه اجازه داده است که با توجه به اختلاف زمانی و تفاوت فرهنگی بین دو کشور، زمانی که در فرانسه تقاضای پیک وجود دارد، توان برقی از انگلستان به آن جا ارسال شود و هنگامی که انگلیس

زمان پیک را تجربه می کند از فرانسه برق دریافت کند.

علاوه بر دلایل مذکور، عوامل دیگری نیز در افزایش تقاضا برای کابل های زیردریایی وجود دارند که می توان آنها را در چهار گروه تقسیم بندی کرد.

۱- مقررات زدایی از بخش توان برق همراه با هدف تولید انرژی تجدید پذیر که سبب افزایش بسیار زیاد تجارت برق بین کشورها شده است.

با رشد شرکت های چند ملیتی، این روند افزایش یافتهاست.

همه این این رو یکردها، باعث افزایش لزوم انتقال حجم توان برق به میزان بیشتر در بین کشورها می شود که اغلب تنها راه دسترسی، استفاده از کابل های زیردریایی است.

در همین راستا، در سا ل های اخیر، چندین ارتباط کابلی برق فشار قوی در شمال اروپا برقرار شده است که کشورهای اسکاندیناوی را به نیروگاه های برق در آلمان، لهستان و کشورهای شبه جزیره ی بالتیک وصل کرده است.

پروژه های دیگری نیز، بریتانیا را به فرانسه و هلند متصل می کند.

۲- توسعه ی مزارع بادی دریایی همراه با دیگر مولدهای بالقوه ی تولید انرژی تجدیدپذیر همچون انرژی موج. به این ترتیب لازم است که انرژی برق تولید شده از مزارع بادی به ساحل منتقل شود که تنها روش عملی و مناسب برای آن، استفاده

از کابل های برق زیر دریایی است.

برق تولید شده از هر توربین با استفاده از کابلهای ولتاژ متوسط زیردریایی به یک  نقطه مرکزی منتقل شده و سپس از آن جا، توان تجمعی با کابل فشار قوی به ایستگاه های ساحلی منتقل می شود.

۳-  مشکل تر شدن اخذ مجوز برای خطوط انتقال جدید در روی خشکی با توجه به ملاحظات زیست محیطی و یا اعتراض جوامع در برابر ساخت خطوط انتقال برق در محل خود.

یک گزینه برای حل این مشکل، نصب کابلهای زیردریایی در امتداد ساحل به جای اجرای خطوط انتقال نیرو بر روی خشکی است.

این گزینه برای نقاط نزدیک به ساحل بسیار مناسب است. اخیراً شرکت Prysmian موفق به کسب قراردادی برای تأمین کابل برق زیردریایی در ساحل غربی انگلستان شده است که قرار است جایگزین خط انتقال نیروی زمینی شود.

۴- رشد در اکتشاف نفت و استخراج. قبلاً در گذشته برای هر سکو امکانات تولید برق فراهم می شد، اما امروزه به عنوان یک جایگزین، تأمین برق از طریق کابلهای زیر دریایی مطرح است و آن به این معنی است که هم می توان سکوهای نفتی

را کوچک تر ساخت و هم از یک منبع تولید برق کارآمدتر استفاده کرد.

البته باید توجه کرد که این مورد شامل بخش بزرگی از بازار نمی شود، بلکه حیطه دیگری است که استفاده از کابل در حال رشد است.

قسمت دوم این مقاله را اینجا و قسمت سوم مقاله را از این لینک بخوانید

منبع: خبرنامه فدراسیون بین المللی کابلسازان- (ICE)/  ترجمه :مهندس محمدعلی مساواتی

 

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

Want to join the discussion?
Feel free to contribute!

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *