ลักษณะของวัสดุ: "ข้อบกพร่องโดยธรรมชาติ" ของโลหะผสมอะลูมิเนียมชนิดหายาก
แม้ว่าสายเคเบิลโลหะผสมอะลูมิเนียมแรร์เอิร์ธอาจดูเหมือน "ใช้งานได้ดี-" แต่จริงๆ แล้วสายเคเบิลเหล่านี้ประสบปัญหาข้อบกพร่องโดยธรรมชาติภายในขอบเขตของการใช้งานไฟฟ้าแรงสูงพิเศษ (UHV) องค์ประกอบหลักของพวกเขา-อะลูมิเนียมอัลลอยด์-แม้ว่าจะได้รับการปรับปรุงในเรื่องความแข็งแรงและความต้านทานการกัดกร่อนด้วยการเพิ่มธาตุหายาก พบว่าค่าการนำไฟฟ้าของมันกลายเป็น "จุดอ่อนของจุดอ่อน" เมื่อเทียบกับทองแดงบริสุทธิ์ ความต้านทานไฟฟ้าของอลูมิเนียมอัลลอยด์นี้จะสูงกว่าประมาณ 1.6 เท่า; นี่หมายความว่าภายใต้โหลดกระแสไฟฟ้าที่เท่ากัน สายเคเบิลโลหะผสมอลูมิเนียมจะสร้างความร้อนมากขึ้นและทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานมากขึ้น ระบบส่งกำลัง UHV ต้องการสายเคเบิลที่มีความต้านทานไฟฟ้าต่ำมากเพื่อลดการกระจายพลังงาน และลดความเสี่ยงที่จะเกิดความร้อนสูงเกินไป- ซึ่งเป็นข้อกำหนดที่เข้มงวดซึ่งเห็นได้ชัดว่าไม่สามารถตอบสนองการนำไฟฟ้าของโลหะผสมอลูมิเนียมธาตุหายากได้
การนำไฟฟ้า: "เส้นชีวิต" ของระบบส่งกำลัง UHV
หลักการสำคัญของการส่งกำลัง UHV คือ "การส่งผ่านที่มีประสิทธิภาพ" และค่าการนำไฟฟ้าเป็นปัจจัยสำคัญที่กำหนดประสิทธิภาพดังกล่าว จากตัวอย่างสาย UHV ขนาด 500 kV จะต้องรักษาความต้านทานต่อกิโลเมตรให้ต่ำกว่า 0.01 โอห์ม เพื่อให้แน่ใจว่าการสูญเสียการส่งผ่านจะยังคงอยู่ต่ำกว่า 3% หากใช้สายเคเบิลโลหะผสมอะลูมิเนียมแรร์เอิร์ธ ความต้านทานจะพุ่งสูงขึ้นเป็นมากกว่า 0.016 โอห์ม ส่งผลให้สูญเสียพลังงานเป็นสองเท่าอย่างมีประสิทธิภาพ ที่สำคัญกว่านั้นคือ สาย UHV จำเป็นต้องทนต่อกระแสสูงถึงหมื่นแอมแปร์ ภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูง-ดังกล่าว สายเคเบิลโลหะผสมอะลูมิเนียมมีแนวโน้มที่จะอ่อนตัวและเสียรูป ซึ่งอาจนำไปสู่ความเสียหายต่อชั้นฉนวนและก่อให้เกิดอันตรายด้านความปลอดภัยที่สำคัญ ในทางตรงกันข้าม สายเคเบิลทองแดงมีจุดหลอมเหลวที่ 1,083 องศา ในขณะที่โลหะผสมของอะลูมิเนียมหลอมที่เพียง 660 องศา -ซึ่งแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงในเรื่องความทนทานต่ออุณหภูมิสูง-
ปัญหาคอขวดทางเทคนิค: "ไมล์สุดท้าย" จากห้องปฏิบัติการสู่การใช้งาน
แม้ว่าค่าการนำไฟฟ้าของสายเคเบิลโลหะผสมอะลูมิเนียมแรร์เอิร์ธจะต้องได้รับการปรับปรุงโดยใช้สูตรโลหะผสมที่ได้รับการปรับปรุงแล้ว สายเคเบิลเหล่านั้นก็ยังคงเผชิญกับความท้าทายที่น่ากลัวอีกประการหนึ่ง นั่นคือ กระบวนการผลิตเอง สายเคเบิล UHV ต้องการความสม่ำเสมอในระดับสูงเป็นพิเศษ แม้แต่ข้อบกพร่องด้วยกล้องจุลทรรศน์เพียงเล็กน้อยก็สามารถนำไปสู่ความเข้มข้นของสนามไฟฟ้าเฉพาะที่ ซึ่งอาจกระตุ้นให้เกิดการสลายตัวของอิเล็กทริก อย่างไรก็ตาม ในระหว่างกระบวนการถลุงและดึงอลูมิเนียมอัลลอยด์ การควบคุมสิ่งเจือปนทำได้ยากกว่าการควบคุมทองแดงมาก ส่งผลให้ผลผลิตลดลงและต้นทุนการผลิตสูงขึ้น นอกจากนี้ ชั้นฉนวนของสายไฟฟ้าแรงสูง-สูงพิเศษ-จะต้องทนต่อแรงดันไฟฟ้าที่สูงถึงหลายล้านโวลต์ อย่างไรก็ตาม วัสดุโพลีเอทิลีนเชื่อมขวาง (XLPE) ที่โดดเด่นในปัจจุบันมีการยึดเกาะไม่ดีกับโลหะผสมอลูมิเนียม ทำให้มีแนวโน้มที่จะแยกผิวระหว่างผิว- ซึ่งเป็นปัจจัยที่จำกัดการใช้งานเพิ่มเติม
