اثر پوستی و HVDC چرا جریان مستقیم برای فاصله‌های دور بهتر است؟
اثر پوستی، فرمول عمق نفوذ، چرا کابل‌های ACSR مغز فولادی دارند و نقطهٔ سربه‌سر اقتصادی HVDC.
اثر پوستی
جریان متناوب در هادی میدان مغناطیسی متغیر می‌سازد و جریان‌های گردابی که مانع عبور جریان در مرکز هادی می‌شوند. نتیجه، تمرکز جریان نزدیک سطح است. عمق پوستی از این فرمول به‌دست می‌آید:
1
δ = √( 2ρ / (ω μ) ) = √( ρ / (π f μ) )
برای مس در ۵۰ هرتز δ تقریباً ۹٫۳ میلی‌متر است. یعنی برای سیم‌های نازک اثر ناچیز است، ولی در هادی‌های بسیار ضخیم خطوط انتقال اهمیت پیدا می‌کند.
کابل ACSR
خطوط هوایی اغلب مغز فولادی (برای استحکام کششی) و رشته‌های آلومینیوم بیرونی (برای هدایت) دارند. چون جریان بیشتر در لایهٔ بیرونی است، این طراحی هم سبک و هم اقتصادی است.
HVDC
در DC فرکانس صفر است و اثر پوستی وجود ندارد؛ چگالی جریان در مقطع یکنواخت‌تر می‌شود. فرمول δ برای f→0 به بی‌نهایت میل می‌کند. HVDC چند مزیت دیگر هم دارد: دو هادی به‌جای سه، بدون مشکل توان راکتیو خطوط طولانی، و امکان اتصال شبکه‌های ناهمگام.
اما مبدل‌های دو سر خط هزینهٔ ثابت بالایی دارند. بنابراین نقطهٔ سربه‌سر وجود دارد:
| نوع مسیر | نقطهٔ سربه‌سر تقریبی |
|---|---|
| خط هوایی | حدود ۵۰۰ تا ۸۰۰ کیلومتر |
| کابل زیرزمینی | حدود ۵۰ تا ۹۵ کیلومتر |
| کابل زیردریایی | حدود ۲۴ تا ۷۰ کیلومتر |
عدد دقیق به توان، هزینهٔ مسیر و ملاحظات محلی بستگی دارد.