مقایسه شبکه های DC با AC

اساس نارسائی سیستم جریان مستقیم در خط های برقی ولتاژ کم در شبکه است، اگر امکان بالا بردن ولتاژ شبکه در خطوط جریان مستقیم بوجود آید و یا بتوان تراکشن موتورهای با ولتاژ بالا را ساخت معایب خطوط جریان مستقیم به مقدار قابل توجهی کاهش می یابد، به منظور ثابت نگهداشتن توان خطی شبکه بالاسری لازم است که در شبکه بالاسری با جریان مستقیم شدت جریان بیشتر باشد و این مستلزم ازدیاد قطر سیمهای حامل جریان در شبکه می گردد و در نتیجه مواجه با افت ولتاژ می گردد و لازم است برای جلوگیری از افت ولتاژ و ثابت نگهداشتن توان خطی فاصله ایستگاه های ساب استیشن از همدیگر بین 15 تا 20 کیلومتر باشد که این عمل همراه با مخارج زیاد است ولی در خطوط جریان متناوب به علت بالا بودن ولتاژ در شبکه افت ولتاژ کم در آنها می توان فاصله پستها را از همدیگر حداکثر تا 70 کیلومتر در نظر گرفت.

از طرفی در خطوط جریان مستقیم سطح مقطع سیمهای حامل جریان تا 700 میلیمتر مربع می رسد که نگهداشتن آنها به علت ازدیاد وزن کار مشکلی است و از نظر اقتصادی نیز با صرفه نمی باشد به همین علت لازم است که سیمهای استفاده شده در خط برقی از نظر مقاومت سیمی از کیفیت خوبی برخوردار باشد و می توان گفت که محاسبه اقتصادی در شبکه خط برقی 50% روی سیمهای شبکه انجام می پذیرد و 50% دیگر در سایر ادوات استفاده شده در کل شبکه محاسبه خواهد شد، مثلاً در محاسبه اقتصادی برآورد می شود که برای پوشش یک کیلومتر خط برقی با جریان مستقیم 40% هزینه پیش بینی شده برای سیمها در نظر گرفته شده و در جریان متناوب این هزینه تا سطح قابل توجهی پائین می آید، سطح مقطع سیمها از 700 میلی متر مربع تا حداکثر 150 میلی متر مربع کاهش پیدا می کند و پائین آمده سطح مقطع سیمها و وزن آن تأثیر فراوانی در قطعات و ادوات نگهدارنده سیستم شبکه بوجود می آورد که خود از لحاظ اقتصادی قابل بحث و مورد توجه است، خصوصاً ازدیاد طول فاصله ایستگاه های کششی که بالاترین درصد کل هزینه احداث خطوط برقی شده را می دهد یکی از محاسن خطوط برقی شده با جریان متناوب می باشد و در چنین سیستمهائی فاصل مابین پستهای فرعی کشش حداقل 40 و حداکثر به 65 کیلومتر می رسد، تنها ارزش و مقایسه خطوط شبکه بالاسری جریان متناوب با جریان مستقیم در آن است که در جریان متناوب حداقل در کل هزینه 40% کاهش نسبت به سیستم جریان مستقیم بوجود می آید.

برای احداث خطوط برقی در راه آهن لازم است مطالعات علمی و اقتصادی روی سیستم دقیقاً انجام یافته مخصوصاً روی خطوط هوائی از قبیل سیستم مخابراتی، خطوط فیدری خطوط برگشتی که در موقع بسته شدن مدار جریانی در شبکه بالاسری اتلاف جریان بوجود می آید و لازم است برای جلوگیری از اتلاف جریان در مجموعه سیستم ایزوله کردن سیستم به خوبی انجام یابد، مخصوصاً مدار ریلی حتی الامکان در سطح زمین، با زمین ایزوله شود البته اتلاف جریان نسبی در تمام مدارهای الکتریکی وجود دارد، برای اینکه تمام قطعات و کابلها و یا سیم های جریانی در مرحله اول خود بصورت مصرف کننده هستند، بنابراین مقداری اتلاف جریان نسبی وجود خواهد داشت، بحث در این است که بدون مصرف جریان در خود مدار از اتلاف جریان جلوگیری نمود و این عمل فقط با ایزوله کردن خوب و مناسب امکان پذیر است، حتی در سیستم جریان مستقیم این اتلاف در اثر زنگ زدگی قطعات سیستم افزایش می یابد. اگر در مقابل این زنگ زدگی حفاظت انجام نیابد امکان خوردگی یا سائیدگی در مجموع پاره شدن سیم ها بوجود خواهد آمد، نقطه پاره شدن یا خورده شدن نقاط مثبت شبکه کنتاکت خطرناک است و این عمل در محلهای اتصال کابلهای انتقال جریان برگشتی از ریل به خط هوائی برگشتی است که این نقطه ها نقطه مثبت در نظر گرفته می شوند اگر به این نقطه ها توجه بیشتری نگردد و خوب نگهداری نشوند در اثر پاره شدن سیم در نقطه فوق باعث اختلال در حرکت لکوموتیوهای برقی شده و اطراف این نقطه ها نسبت به ولتاژ موجود در آن بسی خطرناک می گردد.

در روی پایه های شبکه بالاسری در سیستم جریان مستقیم یک خط انتقال انرژی سه فاز با ولتاژ 6 تا 10 کیلوولت در پشت پایه ها کشیده می شود، در سیستم جریان متناوب تک فازه نیز در پشت پایه های شبکه بالاسری خطوط با ولتاژ 6 تا 10 کیلوولت برای تغذیه میانه ای خطوط برای روشنائی ایستگاههای راه آهن و سایر ساکنین شهرهای واقع شده در جوار راه آهن استفاده می شود و همچنین این خطوط در کیفیت امواجی سیستم رادیوئی اثرات نامطلوب دارد، خطوط برقی شده راه آهن می تواند موانعی نیز برای سیستم رادیوئی ایجاد نماید، اختلال سیستم رادیوئی در اثر عبور پانتوگراف از زیر شبکه بالاسری و تغذیه انرژی الکتریکی با آمپر زیاد و انجام عمل کنندگی پانتوگراف بصورت غیر تکنیکی بوجود می آیند، بدین جهت نباید امکان لغزندگی را به پانتوگراف در زیر شبکه داد که باعث ایجاد پارازیت در سیستم رادیوئی بشود، در خطوط برقی شده راه آهن باید سیستم رادیوئی اختصاص راه آهن از سایر سیستمهای رادیوئی مجزا باشد و علامت اختصاری سیستمهای رادیوئی راه آهن های برقی (PRS) می باشد.

خطوطی که امکان ایجاد جریانهای ضربه ای یا لحظه ای را دارند عبارتند از خطوط فشار قوی از پستهای توانیر و سایر خطوط دیگر انتقال انرژی با ولتاژ زیاد که در جوار شبکه بالاسری حرکت می نماید و این خطوط می توانند تأثیرات القائی زیادی روی خطوط دیگر در جوار خط برقی از قبیل کابلهای مخابراتی، خطوط مدارهای فرمان هدایت از دور، پانلها سیستم علائم و یا کلیدهای سکسیونری خط برقی گذاشته و سیستم آنها را مختل نماید، به همین دلیل در خطهای برقی از کابلهای کواکسیال بیشتر استفاده می شود.

انرژی الکترو مغناطیسی ایجاد شده از هر خطوط می تواند سیستم علائمی راه آهن را مختل کرده و رکود قابل توجهی را در امر حمل و نقل ایجاد کند و همچنین کلیه مدارهای فرمان در امتداد خود و سیستم رادیوئی و مخابراتی را نیز می تواند مختل کند و انرژی الکترو مغناطیسی القاء شده در خطوط شبکه بالاسری در موقع اجرای عملیات تعمیراتی برای پرسنل نیز خطرناک می باشد.

انرژی الکترو مغناطیسی امکان دارد از عبور انرژی الکتریکی در محیط سیم حامل جریان بوجود آید.

میزان آن بستگی دارد به عبور انرژی الکتریکی و ولتاژ آن و نوع سیم حامل جریانی، انرژی الکترو مغناطیسی را می توان فقط با عایق کردن قسمتهای فلزی آن با زمین و در خط هوائی یا ارت کردن آن خنثی نمود و در خطوط هوائی در صورت پائین آوردن ارتفاع آن تا نزدیکی خطوط انتقال نیرو یا شبکه های هوائی فشار قوی این نیروی الکترو مغناطیسی افزایش می یابد و اختلاف پتانسیل مابین شبکه و خطوط فوق ایجاد می گردد و ابنیه هائی که در جوار خط برقی قرار گرفته اند وجود انرژی الکترو مغناطیسی در آنها صددرصد بوده و برای خنثی نمودن این انرژی مغناطیسی لازم است که کلیه ساختمانها و ابنیه ائی که در جوار 5 متری خطوط برقی قرار گرفته اند به مدار ریل کشش ارت شوند تا انرژی الکترومغناطیسی در آنها بی تأثیر باشد، خطوط کابلی با پوسته فلزی با انرژی الکتریکی نباید آزمایش گردند، چون پوسته فلزی می تواند انرژی الکتریکی را به زمین هدایت کرده و باعث ازدیاد جریان در اثر کم شدن مقاومت و پائین آمدن ولتاژ باعث ایجاد خطر برای پرسنل می گردد.

اساساً برای رسیدن و کاهش دادن به انرژی الکترومغناطیسی در خطوط برقی شده با جریان مستقیم اتصال و انتقال این انرژی به پستهای فرعی امکان پذیر است، در سیستم شبکه بالاسری با جریان متناوب برای کم شدن اختلال در سیستم رادیوئی و یا سیستم علائمی برای مهار نمودن انرژی الکترومغناطیسی از خط هوائی و برگشتی با ترانسفورماتورهای مکنده استفاده می گردد.

بصورتی که این خطوط برگشتی می توانند انرژی الکترومغناطیسی ایجاد شده در محیط سیم کنتاکتی شبکه را جذب و در عکس مخالف فلش جریانی به پست فرعی کشش انتقال یابد و این عمل اطمینان و ضریب کاهش انرژی الکترومغناطیسی را در مجموعه ساختمانهای خط برقی بوجود آورده و حفاظتی برای کل سیستم محسوب می شود.