[
Sähkön siirtosuunnan muuttaminen merikaapelissa rasittaa kaapelia sekä
sähköisesti (eristeet) että
mekaanisesti (lämpölaajeneminen ja fysiikka). Suurin osa pitkistä merikaapeleista, kuten Suomen ja Ruotsin välinen Fenno-Skan, toimii
tasasähköllä (HVDC), mikä tekee suunnanvaihdosta erityisen kuluttavaa.
Tässä ovat keskeiset syyt, miksi suunnanvaihto aiheuttaa rasitusta:
1. Sähköisen napaisuuden kääntyminen (Polarity Reversal)
- Vanhimmissa, perinteistä LCC-tekniikkaa (Line Commutated Converter) käyttävissä tasasähkökaapeleissa (kuten Fenno-Skan 1) sähkön virtaussuuntaa ei voi muuttaa ilman, että kaapelin jännitteen napaisuus (plus ja miinus) käännetään.
- Kun napaisuus vaihtuu, kaapelin eristemateriaalin sisään syntyy voimakas sähkökentän muutos. Eristeeseen "jumiin" jääneet sähkövaraukset (avaruusvaraukset) voivat aiheuttaa paikallisia sähköisiä jännityspiikkejä.
- Tämä sähköinen stressi heikentää eristemateriaalia ajan myötä ja lisää oikosulun tai kaapelirikon riskiä.
2. Lämpötilan vaihtelut ja lämpölaajeneminen
- Kun sähköä siirretään paljon yhteen suuntaan, kaapeli lämpenee siirrettävän tehon vuoksi.
- Suunnanvaihdon aikana teho tyypillisesti pudotetaan nollaan ennen kuin virta alkaa kulkea toiseen suuntaan. Tämä aiheuttaa kaapelin jäähtymisen ja nopean uudelleenlämpenemisen.
- Lämpötilan sahaaminen saa kaapelin eri materiaalit (kupari/alumiini, eristeet, lyijyvaippa ja ulkopuolinen teräsarmatuuri) laajenemaan ja kutistumaan eri tahtiin. Tämä mekaaninen eläminen kuluttaa kaapelin rakenteita.
3. Fysikaalinen liike merenpohjassa
- Kun suuressa kaapelissa kulkevan virran suunta tai voimakkuus muuttuu nopeasti, kaapelin ympärille muodostuva magneettikenttä muuttuu.
- Maapallon oman magneettikentän ja kaapelin magneettikentän vuorovaikutuksesta syntyy mekaanisia voimia (Lorentz-voima), jotka voivat liikuttaa tai värähdellä kaapelia fyysisesti merenpohjassa.
- Jatkuva pieni liike ja mikrovärinä kuluttavat kaapelin ulkokuorta, erityisesti jos se lepää kovaa kalliota tai kiviä vasten.
Yhteenveto
Kun siirrosuuntaa vaihdetaan harvoin (esimerkiksi kerran päivässä tai viikossa), kaapeli kestää sen ongelmitta. Jos suunta kuitenkin vaihtuisi
15 minuutin välein markkinoiden heilahtelujen mukaan, jatkuva sähköinen, lämpökemiallinen ja mekaaninen rasitus lyhentäisi kalliin merikaapelin käyttöikää vuosikymmenillä tai johtaisi ennenaikaiseen rikkoutumiseen
SPOILER]