آشنايی با مقره های سيستم توزيع نيروی برق

شبكه های توزيع هوايی توسط عايقی كه آنها را مقره می نامند نسبت به زمین محافظت می شوند ضمناً مقره ها بايستی تحمل فشار الکتریکی و مكانيكی وارده از سيم و نيروی بار را داشته باشند. البته علاوه بر ولتاژ خط باید قابلیت تحمل اضافه ولتاژ های گذرای خط را نیز داشته باشد.

علت اصلی استفاده از مقره ها را در شبكه ها می توان ناشی از دو مسئله دانست :
1 ) عايق كردن سيم ها نسبت به كراس آرم و پايه
2 ) عايق نمودن سيم ها به یکديگر و در نتيجه حفظ فاصله فازها از نظر ايمنی

مقره ها از نظر جنس سه نوع هستند :
الف) مقرهای چينی ب) مقرهای شيشه ای ج) مقرهای کامپوزیت

مواد تشكيل دهنده مقره ها :
الف) مقره های چینی :
استقامت مكانيكی مقره ها (ايزولاتورها) به جنس ، ضخامت عايق و استقامت الكتريكی آن به جنس، طول و شكل مقره بستگی دارد. دو ماده اصلی برای ساختن مقره های خطوط هوايی، چينی و شيشه سخت می باشد.
مواد اوليه چينی كه در ساخت مقره ها از آن استفاده می شود عبارت است از : فلدسپات، كائولين (خاک چينی)، رس یا سیلیکات آلومینیوم هیدراته، و كواترز كه بايستی به يک نسبت معين از آنها را تركيب كرده و به صورت گل در آورده سپس درصد رطوبت آنرا پايين آورده و در خلاء پرس نمايند تا از حباب های هوا خالی گردد و بعد آن را قالب گيری كرده و به شكل مقره مورد نظر در می آيند پس از خشک شدن لعاب داده و بعد آن را در كوره های مخصوص تحت تأثير درجه حرارت معين پخته می شود تا عايق چينی به دست آيد. خمير كردن چينی با آب كاملاً تصفيه شده انجام می گيرد تا املاح موجود در آب به خصوص نمک که موجب خراب كردن خواص مكانيكی چينی و همچنين خواص الكتريكی چينی می شود. جلوگيری كند. كليه مقره های چينی دارای پوششی از لعاب شيشه با درجه ذوب پايين می باشند كه به رنگ سفيد ، قهوه ای و يا سبز می باشد لعاب علاوه بر بالا بردن مقاومت مكانيكی مقره، باعث صيقلی شدن سطح خارجی مقره نيز می گردد و در نتيجه قدرت چسبندگی ذرات خارجی (گرد و خاک و دوده) با آن كم می شود و در اثر باران و باد به سادگی تميز و شسته می شوند. همچنين باعث می شود فشار الكتريكی به طور يكنواخت در تمام سطح آن انتشار يابد.
استقامت عایقی چینی در حدود 12 تا 28 کیلو ولت بر میلیمیتر می باشد. مقره های چینی در برابر اشعه ماورای بنفش خورشید، فعل وانفعالات الکتریکی سطحی، رطوبت و غیره تأثیر پذیر نمی باشد. از معایب عمده مقره های چینی عدم تشخیص سوراخ شدگی مقره، با مشاهده ظاهری آن می باشد.
الف) مقرهای شيشه ای :
در ساخت مقره های شیشه ای از شیشه سخت شده استفاده می شود. شیشه از ذوب مواد متشکله شامل سیلیس سود، سنگ آهک و منیزیم در درجه حرارت حدود 1400 درجه سانتی گراد بدست می آید که پس از قالب ریزی و پخت مجدد، آن را سرد می کنند. پوسته خارجی مقره شیشه ای در حالت فشردگی بوده و در مقبل لب پریدگی و قوس الکتریکی نسبت به چینی مقاوم تر است. استقامت عایقی شیشه بیشتر از چینی بین 60 تا 120 کیلو ولت بر میلیمتر می باشد. شیشه تحت فشار مقاوم تر از چینی بوده و در مقابل کشش، استقامتی معادل چینی دارد، اما در مقابل ضربات مکانیکی شکننده تر است.
شفافیت شیشه باعث می گردد، که شکستگی و ترک داخلی آن با چشم قابل رویت باشد. نقطه ضعف عمده مقره های شیشه ای حفظ آب روی سطح شیشه می باشد. بنابراین آلودگی های مرطوب به راحتی سطح این مقره را می پوشانند و در محیط های آلوده احتمال وقوع جرقه سطحی افزایش می یابد. این ضعف مقره های شیشه ای با استفاده از نوعی روکش "سیلیکون رابر" موسوم به (RTV) قابل رفع می باشد.
ج) مقره های کامپوزیت :
اجزای تشکیل دهنده مقره های کامپوزیت شامل هسته عایق، پوشش پلاستیکی و اتصالات انتهایی می باشد. هسته مرکزی مقره از فیبر پلاستیکی فشرده (FRP) ساخته می شود. این هسته وظیفه تحمل بار مکانیکی اعمالی به مقره را بر عهده دارد. فیبر های فشرده ای که برای ساخت هسته مورد استفاده قرار می گیرند از جنس الیاف شیشه می باشد. هسته در مقره های کامپوزیت اصلی ترین جزء عایقی مقره به شمار می آید.
روکش لاستیکی مقره وظیفه محافظت هسته در مقابل هوازگی و اثرات مخرب رطوبت و شرایط جوی را بر عهده دارد. برای پوشش بیرونی هسته از سه دسته مواد رزین اپوکسی، الاستومر های کوپلیمر اتیلن، پروپیلن و الاستومر های سیلیکونی استفاده می شود. این روکش دارای خاصیت آب گریزی بوده و میزان جذب آلودگی آن بسیار ناچیز است. از مزایای دیگر این روکش امکان طراحی بشقاب های مقره به شکل دلخواه می باشد.

مقایسه مقره های شيشه ای، چينی و کامپوزیت :
1 ) نوع شیشه ای در مقابل لب پريدگی و قوس الكتريكی نسبت به چينی مقاومتر است و نوع کامپوزیت از هر دو مقاوم تر می باشد.
2 ) اگر شیشه بشكند به تكه های كوچكی شكسته شده و اين عيب را می توان از روی زمين مشاهده كرد بنابراين تشخيص عيب در مقره شيشه ای آسانتر از مقره چينی است.
3 ) ضريب انبساط حرارتی مقره شيشه ای كوچكتر بوده و در نتيجه تغيير شكل نسبی آن در اثر تغيير درجه حرارت حداقل است.
4 ) نوع شیشه ای تحت فشار مقاوم تر از چينی بوده و در مقابل كشش استقامتی معادل چينی را دارد خاصیت عایقی کامپوزیت بیشتر از دو نوع دیگر می باشد در نتیجه این امکان را می دهد که در طراحی آن از فاصله خزشی کوچکتری در مقایسه با مقره های چینی و شیشه ای استفاده شود.
5 ) عيب شيشه ای اين است كه رطوبت در سطح آن زودتر تقطير شده و در مقره هاي بزرگ، که جرم ماده آن با شكل نامنظم است ممكن است پس از سرد شدن تغيير شكل نسبی داخلی پيدا كند. عيب ديگر مقره شيشه ای اين است كه رطوبت و گرد و غبار و آلودگی به راحتی روی شيشه نشسته و باعث جريان خزنده سطحی می گردد. اين عيب را می توان در مناطق مرطوب و پر گرد و غبار با طرح خاص مقره برطرف كرد. اما مقره کامپوزیت دارای خاصیت آب گریزی است در نتیجه میزان جذب غبار در آن پایین بوده، نیاز به شستشو در حین بهره برداری کاهش یافته که موجب کمتر شدن هزینه نگهداری می شود.

شكست الكتريكي مقره :
به سه صورت ممكن است در مقره شكست الكتريكی رخ دهد :
1 ) تخليه الكتريكی (قوس الكتريكی) در هوای اطراف مقره كه بر اثر كليد زنی (در قطع و وصل كليدها) و يا رعد و برق بوجود آید.
2 ) سوراخ شدن مقره كه باعث تخليه قوس الكتريكی از درون مقره می گردد كه اين بيشتر به جنس مقره بستگی دارد.
3 ) جمع شدن آلودگی و گرد و غبار در سطح خارجی مقره كه باعث ايجاد جرقه در سطح مقره می شود.

انواع مقره ها از نظر شکل :
1 ) مقره سوزنی يا ميخی :
مقره سوزنی همانطور كه از نامش پيداست روی يک پيچ يا پايه فولادی (پين) وصل می گردد كه مقره را در جای خود مثلاً روی كراس آرم نگه می دارد و هادی نيز به وسيله يک تکه سيم اصلی روی مقره محكم می گردد. مقره های سوزنی ممكن است چينی يا شيشه ای باشند. از این مقره ها در پایه های میانی خطوط هوایی استفاده می شود. مقره های سوزنی شيشه ای يكپارچه بوده ولی نوع چينی آن تا ولتاژ 11kv يكپارچه و برای ولتاژهای بالاتر بسته به مقدار ولتاژ چند تكه ساخته می شود كه به وسيله سيمان مخصوصی به يكديگر وصل می گردد.

انواع مقره سوزنی :
الف) مقره سوزنی ساده
ب ) مقره سوزنی سر گرانيتی يا راديو فرید :
یکی از مشکلات این نوع مقره ها توزیع نامناسب ولتاژ بروی سطوح مقره می باشد. در
طراحی مقره های سوزنی از یک قشر لایه گرافیتی برای توزیع یکنواخت ولتاژ و جلوگیری از تمرکز آن در نزدیکی محل اتصال هادی به مقره به صورت موضعی روی سطوح نزدیک به پین و دور کلاهک استفاده می شود. این لایه گرافیتی باعث کاهش اغتشاشات رادیویی و پدیده کرنا و بهبود توزیع میدان می گردد.

2 ) مقره اتكایی :
نوعی ديگر از مقره است كه به صورت استوانه چينی توپر يا توخالی ساخته می شود. نوع توخالی آن به شكل استوانه است كه در انتهايش يک حفره دارد كه قبل از اينكه قاعده مقره به كلاهک فلزی چسبانده شود پوشانده می شود. از مقره های اتكایی به صورت عمودی يا افقی استفاده می گردد. نوع افقی آن از نوع چينی يک پارچه و توپر ساخته شده و برای نگهداری هر فاز توسط يک پين يا پيچ مخصوصی بر روی پايه به طور افقی نصب می گردد. در سر مقره يک كلمپ مخصوص جهت نگهداری هادی خط می باشد. اين نوع مقره در شبكه هوایی نياز به كراس آرم و بريس ندارد و فضای كمتری را اشغال می كند و در جایی که نیاز به فاصله خزشی زیادی باشد استفاده می شود. از آنجایی که مقاومت مکانیکی مقره های اتکایی توپر در اثر افزایش قطر کاهش می یابد، لذا برای تحمل نیرو های مکانیکی بزرگ نمی توان از مقره اتکایی توپر استفاده نمود. نوع عمودی آن بيشتر در پست های فشار قوی نصب می گردد. كه ممكن است توپر يا توخالی باشد. کاربرد این مقره ها هم اکنون در شبکه توزیع بسیار محدود است.

3 ) مقره آويزی (بشقابی) :
در خطوط ولتاژ متوسط در مواردی که به هر دلیلی نیروی استقامت مکانیکی مقره باید بالا تر از حد متعارف و طبیعی باشد ( در پایه های کششی یا انتهایی، زاویه ای، اسپن های بزرگ و یا استفاده از هادی های سنگین ) از مقره های بشقابی استفاده می شود مقره بشقابی چنانچه از نامش پيداست از كراس آرم آويزان بوده و هادی خط به انتهای آن به وسيله كلمپی بسته می شود. با توجه به این که تعدادی از این مقره ها در یکدیگر قفل شده به صورت زنجیر در می آیند مشکل افزایش طول خزش در ولتاژ های بالا برای این نوع مقره وجود ندارد. اين نوع مقره بیشتر در شبکه های فشار قوی مورد استفاده قرار می گيرد. زيرا مقره سوزنی در اين ولتاژها بسيار سنگين و گران تمام می شود و بسيار مشكل است كه پايه مقره سوزنی بتواند نيروهای مكانيكی وارده را تحمل نماید. استفاده از مقره های آويزی احتياج به پايه مقره ندارد و امكان ايجاد هر نوع فاصله ای بين هادی ها و پايه را به وسيله افزايش تعداد مقره ها به صورت زنجيری به وجود می آورد. هم چنین چنانچه مقره دچار شکست الکتریکی شود، اجزای چینی هادی را رها نمی کنند و سیم هادی به زمین نمی افتد. بدین جهت در اسپن های عبوری از جاده ها و نقاط حساس از این نوع مقره ها استفاده می شود.


4 ) مقره كششی :
اين مقره ها در ابتدا و انتهای خطوط در زوايا و پيچ های تند و در جاهای بسيار بلند مثل عبور از رودخانه ها يا دره های عريض علاوه بر نيروهای عمودی وزن سيم، نیرو های يخ و نيروهای عرضی باد بر سيم، نيروی كششی افقی ناشی از كشيدن هادی ها نيز وجود دارد استفاده می شود. مقره كششی بر دو نوع می باشد :

الف) مقره كششی خط

ب) مقره مهار :
این مقره ها در مسیر سیم های مهار پایه های خطوط به منظور عایق سازی قسمت پایین سیم مهار از قسمت بالایی آن برای حفظ ایمنی افراد در پای مهار مورد استفاده قرار می گیرند. این مقره ها به گونه ای طراحی و ساخته می شوند که در صورت شکسته شدن ، سیم مهار رها نگردد و روی زمین نیفتد.

5 ) مقره چرخی :
جنس اين مقره از چينی می باشد که بر روی آن لعاب داده شده است. اين نوع مقره در شبكه های فشار ضعيف به كار می رود. مقره چرخی در وسط دارای سوراخی است كه در تمام طول مقره وجود دارد. از اين سوراخ ميله ای عبور می كند كه مقره را از دو طرف يعنی از بالا و پايين در اتريه نگه می دارد و اتريه توسط پيچ و مهره به پايه محكم می شود و بر دو نوع می باشد. مقره چرخی S80 و مقره S120 كه مقره S80 برای استفاده جهت سيم های مسی تا سطح مقطع 50 و مقره S120 جهت استفاده سيم های مسی 50 به بالا بكار برده می شود.

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: