لحظه‌ای که در خیابان‌های شهر قدم می‌زنید، شاید هرگز به این نکته فکر نکنید که خانه‌ها، مغازه‌ها و حتی چراغ‌های راهنمایی می‌توانند از طرق مختلف به مقصد برسند. کابل برق زمینی آشکارا بر فراز سرمان، بر دوش دکل‌ها و تیرهای بلند، خطوطی موازی با افق را می‌سازند؛ برخی دیگر در دل خاک پنهان شده‌اند و جریان زندگی را به شهر تزریق می‌کنند. این 2 مسیر، یعنی کابل‌های برق هوایی و زمینی، هر کدام داستانی متفاوت از انتقال انرژی دارند؛ داستانی که در آن، انتخاب میان امنیت و هزینه، زیبایی و کارآمدی، سرعت و دوام، همواره محل چالش و تصمیم‌گیری بوده است.
کابل‌های هوایی، با هزینه نصب پایین‌تر و سهولت تعمیر و نگهداری، گزینه‌ای محبوب برای انتقال برق در فواصل طولانی و ولتاژهای بالا هستند. آن‌ها به سرعت نصب می‌شوند و در صورت بروز مشکل، عیب‌یابی و رفع نقص‌شان آسان‌تر است. اما این سیم‌های معلق، در برابر طوفان، صاعقه، پرندگان و حتی دستکاری‌های انسانی آسیب‌پذیرند؛ هر حادثه‌ای می‌تواند ساعاتی خاموشی به دنبال داشته باشد.
در سوی دیگر، کابل‌های زمینی با ظاهر نامرئی و ایمنی بیشتر، به ویژه در شهرهای شلوغ و مناطق حساس، جلوه‌ای مدرن به شبکه برق می‌بخشند. آن‌ها از گزند باد و باران و حوادث طبیعی در امان‌اند و کمتر دچار قطعی می‌شوند، اما هزینه نصب و تعمیرشان بالاست و در صورت بروز نقص، یافتن و رفع مشکل زمان‌بر و پرهزینه خواهد بود. در این گزارش، به تفاوت‌های بنیادین این دو مسیر انتقال انرژی خواهیم پرداخت؛ تفاوت‌هایی که فراتر از سیم و کابل، به قلب تصمیم‌گیری‌های شهری و صنعتی نفوذ کرده‌اند. انتخاب میان کابل هوایی و زمینی، نه فقط یک انتخاب فنی، که روایتی است از ترجیح‌ها، اولویت‌ها و آینده‌نگری هر جامعه.
جنس کابل برق از چیست؟
کابل برق، یکی از مهم‌ترین اجزای زیرساختی هر شبکه انتقال و توزیع انرژی الکتریکی است که وظیفه انتقال جریان برق از نیروگاه‌ها به مصرف‌کنندگان را بر عهده دارد. این کابل‌ها از چند رشته سیم هادی تشکیل شده‌اند که معمولاً از جنس مس یا آلومینیوم ساخته می‌شوند؛ مس به دلیل رسانایی بالاتر و مقاومت کمتر، انتخابی رایج‌تر برای کابل‌های برق با کیفیت بالاست، در حالی که آلومینیوم به خاطر وزن سبک‌تر و قیمت پایین‌تر، در برخی کاربردها ترجیح داده می‌شود.
هادی‌ها توسط لایه‌هایی از عایق‌های مقاوم در برابر جریان برق، مانند پلی‌وینیل کلراید (PVC)، پلی‌اتیلن (PE) یا لاستیک، پوشانده می‌شوند تا از نشت جریان و خطر برق‌گرفتگی جلوگیری شود. در برخی کابل‌ها، برای افزایش استحکام مکانیکی و مقاومت در برابر رطوبت، ضربه یا مواد شیمیایی، از پوشش‌های فلزی یا غلاف‌های محافظ اضافی استفاده می‌شود. ساختار دقیق کابل برق بسته به نوع کاربری، ولتاژ مورد نیاز و شرایط محیطی متفاوت است، اما هدف اصلی همواره انتقال ایمن، پایدار و مطمئن انرژی الکتریکی به نقاط مختلف شبکه است.
انواع کابل‌های هوایی
کابل هادی لخت: کابل‌هایی ساده، با هادی‌های بدون عایق هستند که برای توزیع برق سربار استفاده می‌شوند. آن‌ها اغلب از آلومینیوم یا مس ساخته می‌شوند. و برای مناطق با تراکم جمعیت کمتر مناسب هستند.
کابل هوایی عایق شده: این کابل‌ها، هادی‌های عایق دارند و موجب می‌شود تا ایمنی و محافظت بهتری در برابر تماس ارائه دهند. از آن‌ها در مناطقی استفاده می‌کنند که خطر تماس انسان یا حیوان با کابل‌ها بیشتر است.
کابل هوایی ABC: شامل چندین هادی عایق شده است؛ که در کنار هم قرار گرفته‌اند؛ غالباً همراه با یک سیم پیام رسان برای پشتیبانی. آن‌ها خطر خطاهای الکتریکی را کاهش می‌دهند. و برای توزیع برق در مناطق شهری و برون شهری کاربرد دارند.
مهم‌ترین کابل‌های زمینی:
کابل‌های فشار: این کابل‌ها برای ولتاژهای بالاتر از ۶۶ کیلوولت استفاده می‌شوند و به دلیل فشارهای الکترواستاتیکی بالا، از مواد جامد در آن‌ها استفاده نمی‌شود. معمولاً این کابل‌ها با روغن، نفت یا گاز پر می‌شوند تا عایق مناسبی فراهم کنند.
کابل‌های اسکرین: این نوع کابل‌ها به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:
کابل نوع S.L: مناسب برای ولتاژ تا ۶۶ کیلوولت، دارای غلاف‌های نازک که ممکن است باعث نفوذ رطوبت و کاهش قدرت دیالکتریک شود.
کابل نوع H: دارای سه هسته با عایق کاغذی و پوشش فلزی، در نهایت با غلاف سربی محافظت می‌شوند و مقاومت بالاتری دارند.
کابل‌های تسمه‌ای: این کابل‌ها دارای هادی‌های سه‌تایی هستند که با تسمه‌های کاغذی عایق‌بندی شده‌اند و فضای بین هادی و تسمه با مواد دیالکتریک فیبری پر می‌شود. این کابل‌ها انعطاف‌پذیری خوبی دارند اما برای ولتاژهای کمتر از ۱۱ کیلوولت مناسب نیستند.
کابل زمینی مفتول (NYY): این کابل‌ها دارای هادی‌های مسی تک‌رشته‌ای یا چندرشته‌ای با عایق PVC هستند و برای کابل‌کشی در زیرزمین و محیط‌های داخلی به کار می‌روند. این کابل‌ها خشک و مناسب مکان‌های ثابت هستند.
کابل‌های چند هسته‌ای: از نظر تعداد هادی، کابل‌های زمینی می‌توانند تک‌هسته، دو هسته، سه هسته یا سه و نیم هسته باشند که هر کدام کاربردهای خاص خود را در سیستم‌های برق دارند.
این تنوع در انواع کابل‌های زمینی به مهندسان و طراحان شبکه برق امکان می‌دهد تا بر اساس نیازهای ولتاژ، محیط نصب و شرایط فنی، بهترین گزینه را انتخاب کنند.
5 تفاوت اصلی بین کابل برق زمینی و هوایی
اما تفاوت‌های اساسی میان این دو نوع کابل، تأثیر زیادی بر انتخاب و کارایی آن‌ها دارد که در ادامه به بررسی این تفاوت‌ها می‌پردازیم:
۱. محل نصب و نحوه قرارگیری
کابل‌های برق زمینی در زیر زمین یا داخل کانال‌ها و لوله‌های مخصوص دفن می‌شوند؛ در حالی که کابل‌های هوایی بر روی تیرها و دکل‌های برق به صورت معلق نصب می‌شوند. این تفاوت بنیادی، تأثیر زیادی بر نحوه نگهداری، دسترسی و محافظت از کابل‌ها دارد.
۲. جنس و ساختار کابل‌ها
کابل‌های هوایی معمولاً دارای هادی‌های آلومینیومی یا مسی با لایه‌های عایق کمتر هستند و روکش نهایی آن‌ها مقاوم در برابر اشعه UV است. اما کابل‌های زمینی به دلیل قرارگیری در محیط زیرزمینی، دارای چندین لایه عایق و روکش ضخیم‌تر و مقاوم‌تر در برابر رطوبت، فشار خاک و خوردگی هستند. این ساختار پیچیده‌تر باعث افزایش دوام و حفاظت کابل‌های زمینی می‌شود.
۳. هزینه نصب و نگهداری
نصب کابل‌های هوایی به دلیل دسترسی آسان و عدم نیاز به حفاری، هزینه کمتری دارد و نگهداری آن‌ها نیز ساده‌تر است. در مقابل، کابل‌های زمینی به دلیل نیاز به حفاری، لوله‌گذاری و حفاظت بیشتر، هزینه نصب بالاتری دارند و تعمیر آن‌ها زمان‌بر و پرهزینه‌تر است.
۴. مقاومت در برابر شرایط جوی
کابل‌های هوایی در معرض باد، باران، برف، صاعقه، پرندگان و آسیب‌های فیزیکی هستند که می‌تواند منجر به قطعی برق شود. اما کابل‌های زمینی به دلیل قرارگیری در زیر زمین، کمتر تحت تأثیر شرایط جوی و آسیب‌های محیطی قرار می‌گیرند و ایمنی بیشتری دارند.
۵. ظرفیت انتقال و اتلاف حرارت
کابل‌های هوایی به دلیل قرارگیری در فضای باز و جریان هوا، بهتر می‌توانند حرارت تولید شده را دفع کنند و معمولاً برای ولتاژهای پایین تا متوسط استفاده می‌شوند. کابل‌های زمینی با لایه‌های عایق ضخیم‌تر، اتلاف حرارت بیشتری دارند و معمولاً برای ولتاژهای بالاتر و انتقال انرژی در فواصل کوتاه‌تر مناسب‌تر هستند.
معایب کابل زمینی:
- هزینه نصب اولیه بسیار بالا به دلیل نیاز به حفاری، تجهیزات خاص و رعایت استانداردهای ایمنی.
- دشواری در تعمیر و نگهداری؛ یافتن محل خرابی زمان‌بر و پرهزینه است و نیاز به تجهیزات پیشرفته دارد.
- آسیب‌پذیری در برابر زلزله، حفاری‌های ناخواسته و تماس با مواد شیمیایی یا رطوبت خاک که می‌تواند به عایق و ساختار کابل آسیب برساند.
- محدودیت در توسعه و تغییر مسیر شبکه به دلیل نیاز به حفاری مجدد و هزینه‌های بالا.
- تأثیرات زیست‌محیطی ناشی از حفاری و جابه‌جایی خاک که می‌تواند اکوسیستم منطقه را مختل کند.
معایب کابل هوایی:
- حساسیت زیاد به شرایط جوی مانند باد شدید، طوفان، باران و برف که می‌تواند باعث قطعی و خرابی شود.
- خطرات ایمنی برای افراد و حیوانات به‌دلیل قرارگیری در معرض محیط باز و احتمال تماس با درختان یا سازه‌ها.
- آلودگی بصری و تأثیر منفی بر منظر شهری، به‌ویژه در مناطق توریستی و شهری.
- طول عمر کمتر نسبت به کابل‌های زمینی به‌علت قرارگیری در معرض نور خورشید و عوامل محیطی.