برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

مقره ها

مقدمه
یکی از اجزاء مهم شبکه های فشار قوی ، مقره ها می باشد که بر حسب ولتاژ مورد استفاده و شرایط محیطی از نظر آلودگی و رطوبت ، شکل خاصی به خود می گیرند. وظایف مقره ها در شبکه ها را می توان به صورت زیر بیان نمود :

1. تحمل وزن هادی های خطوط انتقال و توزیع برای نگهداری سیم های هوایی روی پایه ها و دکل ها در بدترین شرایط (یعنی موقعی که ضخامت یخ و برف تشکیل شده روی سیم ها در حداکثر مقدار باشد) را داشته باشد و اصولاً باید بتوانند بیشترین نیروهای مکانیکی وارد شده بر ان ها را تحمل کنند.

2. عایق بندی هادی ها و زمین و بین هادی ها با یکدیگر به عهده مقره است. یعنی مقره ها باید از استقامت الکتریکی کافی برخوردار باشند تا بتوانند بین فازهای شبکه و دکل ها که متصل به زمین هستند ایزولاسیون کافی برای تحمل ولتاژ فازها را داشته باشند. استقامت الکتریکی آن ها باید در حدی باشد کهدر بدترین شرایط (یعنی در حضور رطوبت ، باران ، آلودگی و بروز صاعقه با ولتاژ بالا) دچار شکست کامی الکتریکی نشوند.
بنابراین مقره ها باید دارای خصوصیات زیر باشند :
1. استقامت الکتریکی بالا. 2. استقامت مکانیکی بالا.
3. عاری از ناخالصی و حفره های داخلی.
4. استقامت در برابر تغییرات درجه حرارت و عدم تغییر شکل در اثر تغییر دما (با توجه به ضریب انبساط حرارتی که بایستی کم باشد).
5. ضریب اطمینان بالا.
6. ضریب تلفات عایقی کم.
7. در برابر نفوذ آب و آلودگی ها مقاوم باشد.

جنس مقره ها

جنس مقره ها معمولاً از چینی یا شیشه است. مقره های چینی از سه ماده مختلف تشکیل شده است :
1. کائولین یا خاک چینی AL2O3-2SIO2-2H2O به مقدار 40 تا 50 درصد.
2. سیلیکات آلومینیوم (فلداسپات) K2O-AL2O3-6SIO2 به مقدار 25 تا 30 درصد.
3. خاک کوارتز SIO2 به مقدار حداکثر 25 درصد.
این سه نوع با ترتیب برای بالا بردن استقامت حرارتی ، الکتریکی و مکانیکی به کار می روند. به عبارت دیگر خواص الکتریکی ، مکانیکی و حرارتی چینی بستگی به درصد فراوانی این سه جزء دارد. هر چه فلداسپات بیشتر باشد استقامت الکتریکی آن زیادتر می شود و هر چه مقدار کوارتز بیشتر شود ، استقامت مکانیکی آن بیشتر شده و با افزایش کائولین ، استقامت حرارتی آن بیشتر می شود.

برای تهیه چینی ، مواد فوق را با کمی آب خالص مخلوط می کنند تا به صورت گل و خمیر در آید. سپس این گل را در قالب های معینی شکل داده و در کوره حرارت می دهند تا پخته شود و رطوبت آن نیز گرفته شود. البته قبل از قالب گیری ، درصد رطوبت گل را پایین می آورند و تحت خلاء ان را پرس می کنند ، پس از ریخته شدن آن را سرد می کنند. ولی سرد کردن آن به طور ناگهانی انجام نمی شود و با ملایم این کار صورت می گیرد. تا ترکی در آن ایجاد نشود. پس از این مرحله یک لایه لعاب شیشه ای بر روی آن می ریزند تا سطح آن کاملاً خالی از وجود حباب ها و ترک های مویین گردد. لعاب شیشه ای علاوه بر افزایش استقامت مکانیکی مقره قدرت چسبندگی گرد و غبار و نفوذ گرد و غبار و رطوبت را کاهش می دهد. همچنین باعث ایجاد یک سطح کاملاً صاف می شود که باعث افزایش مقاومت سطحی عایق می شود.
درجه حرارت پختن در کوره نیز در تعیین استقامت الکتریکی و مکانیکی مقره چینی مؤثر است که هر چه در درجه حرارت بالاتری قرار داده شود ، حبابهای هوا در آن کمتر به وجود می آیند و استقامت الکتریکی آن زیاد می شود اما در عوض عایق خیلی ترد و ***نده می شود و هرچه درجه حرارت پختن در کوره کمتر شود استقامت مکانیکی آن بیشتر می شود و هر چه درجه حرارت پختن در کوره کمتر می شود ، استقامت مکانیکی آن بیشتر می شود ، ولی حفره های بیشتری در آن باقی می ماند و استقامت الکتریکی آن بیشتر می شود ولی حفره های بیشتری در آن باقی می ماند و استقامت الکتریکی آن کاهش می یابد. معمولاً درجه حرارت پخت در کوره را بین 1200 تا 1500 درجه نگه م دارند. در نتیجه ، استقامت الکتریکی چینی بین 120 (kv/cm) تا 280 (kv/cm) می باشد. همچنین استقامت مکانیکی چینی در برابر نیروی فشاری 690 (MNt/m2) (در مقاطع بزرگتر 275 (MNt/m2) ) و در برابر نیروی کششی 48 (MNt/m2) (در مقاطع بزرگتر 20 (MNt/m2)) و در برابر نیروی خمشی 95 (MNt/m2) می باشد. از خواص بسیار مهم چینی می توان آسان شکل گرفتن آن ها و استقامت در برابر مواد شیمیایی و تغییرات جوی را نام برد.

شیشه

معمولاً شیشه را در درجه حرارت هی بالا با مخلوطی از مواد مختلف از جمله آهک و پودر کوارتز ذوب می نمایند و سپس به طور ناگهانی آن را سرد نموده و قالب ریزی می کنند. این عمل ((Toughening) باعث سفت شدن شیشه می شود). بدین ترتیب مقره شیشه ای با استقامت مکانیکی خیلی زیاد بدست می آید که در مقابل لب پریدگی از چینی مقاوم تر است و استقامت مکانیکیفشاری آن 5/1 برابر چینی است و استقامت مکانیکی آن در برابر نیروهای خمشی اندک ، کمتر از چینی است.
همچنین استقامت الکتریکی آن هم خیلی بیشتر از عایق های چینی است (بین 500 تا 1000 کیلو ولت بر سانتی متر).
مزیت دیگر شیشه این است که ضریب انبساط حرارتی آن کوچک است و در نتیجه تغییر شکل نسبی آن در اثر تغییر درجه حرارت ، خیلی کم است. همچنین در مقره های شیشه ای ، قبل از بروز ترک ، کاملاً خرد می شوند و لذا از روی زمین به راحتی می توان مقره معیوب را تشخیص داد. بر خلاف مقره های چینی ، در واقع ساخت مقره های شیشه ای ، معمولاً حفره در آن به وجود نمی آید و اگر ترک یا حفره ای هم باشد به راحتی قابل مشاهده است. به علاوه به علت عبور نور خورشید از آن در اثر شاف بودن ، مقاومت آن در برابر نور خورشید بیشتر است . اما معایب شیشه آن است که :
1. اولاً رطوبت به راحتی در سطح آن تقطیر می شود.
2. به علت تغییر شکل نسبی داخلی پس از سرد شدن ، نمی توان مقره های بزرگی از آن ها ساخت.
3. گرد و خاک را بیشتر به خود جذب می کند.



شکست الکتریکی در مقره ها دو نوع شکست در مقره ها ممکن است رخ دهد : 1. سوراخ شدن مقره ( شکست الکتریکی داخل بدنه مقره) : این شکست بستگی به جنس مقره ، ضخامت بدنه مقره و ناخالصی های آن دارد که غالباً اتفاق نمی افتد ؛ مگر در هنگام صاعقه های بسیار خطرناک و امواج سیار روی خط چین رخ می دهد. ضخامت بدنه مقره را طوری طراحی می کنند که برای ولتاژهای ضربه صاعقه ای و امواج سیار ناشی از ��ویچینگ سوراخ نشود. 2. جرقه سطحی مقره : به علت اینکه سح مقره ها با هوا در ارتباط است و با توجه به اینکه استقامت الکتریکی هوا خیلی کمتر از مقره ها است لذا قبل از سوراخ شدن ، در روی سطح مقره ها جرقه زده می شود. معمولاً اگر بر روی سطح مقره ها گرد و غبار و رطوبت و آلودگی بنشیند به سطح آن رسانا می شود و یک جریان نشتی روی سطح مقره بین هادی و پایه فلزی آن بر قرار می گردد و باعث پایین آمدن ارزش عایقی سطح مقره می شود. لذا اولاً سطح عایق ها را طویل می سازندتا مسیر جریان نشتی طولانی تر شود و ارزش عایقی سطحی زیاد از دست نرود. دیگر آن که سسطح عایق را به صورت چتری می سازند تا باران از آن ریخته شده و ابعاد مقره نیز بزرگ نشود و بالاخره جای خشک هم داشته باشد. شیب چترها باید طوری باشد که روی سطوح هم پتانسیل یعنی عمود بر خطوط میدان بین هادی و میله قرار گیرند. زیرا اگر بین دو نقطه ای که دارای اختلاف پتانسیل باشند ، سطح رسانای ناشی از گرد و غبار تشکیل می شود ، جریان زیادتری جاری شده و جرقه سطحی زودتر زده می شود. انواع مقره ها بر حسب کاربرد این نوع وسیله ، مقره ها را به سه دسته تقسیم می کنند : 1. مقره های خطوط هوایی : برای عایق کردن هادی ها نسبت به پایه (دکل) و نسبت به یکدیگر و نگهداری هادی ها بر روی پایه ها از این نوع مقره استفاده می شود. 2. مقره های اتکایی : برای عایق کاری باس بارها در پست ها و تابلوها نسبت به زمین و نگهداری آن ها از این نوع مقره ها استفاده می شود. 3. مقره های عبوری یا بوشینگ ها : از این نوع مقره ها برای عبور باس بارها از دیواره ها یا ورود به تجهیزات استفاده می شود. همچنین برای ایزوله کردن خطوط یا باس بارها نسبت دیوارها یا بدنه تجهیزات هم به کار می رود. اکنون به توضیح تک تک این نوع مقره ها خواهیم پرداخت . البته درصد بسیار زیادی از مقره های مورد استفاده از نوع مقره های خطوط هوایی می باشد. انواع مقره های خطوط هوایی الف) مقره های سوزنی (میخی) : از این مقره ها برای نگهداری خطوط توزیع 11 و 20 و 33 کیلو ولت استفاده می شود که بیشتر به صورت یکپارچه ساخته می شوند و معمولاً به شکل ناقوس کلیسا هستند و هادی خط روی شیار بالایی مقره قرار می گیرد و توسط یک سیستم به مقره محکم می شود. مقره توسط یک پیچ فولادی که در داخل مقره محکم شده است به بازوی دکل بسته می شود. اطراف پیچ فولادی را با فلز نرم مانند سرب یا سیمان پر می کنند تا چینی مقره با فولاد سخت در تماس نباشد و در اثر گشتاور خمشی شکسته نشود. چترهای روی مقره هم به خاطر ایجاد مسیر طولانی و همچنین ایجاد نقاط خشک در هنگام بارندگی و هم لغزان بودن سطح مقره برای باقی نماندن باران بر روی سطح مقره ایجاد می شود. به عبارت دیگر در حالت مرطوب بودن مقره ، فاصله جرقه برابر مجموع کوتاهترین فاصله از لبه یک چتر به نزدیکترین نقطه روی چتر پایینی به اضافه فاصله از لبه چتر پایینی تا پایه فلزی مقره می باشد. همچنین در حالت خشک بودن مقره کوتاهترین فاصله از هادی تا پایه فلزی مقره است. به این منظور ، ضریب اطمینان مقره را به صورت زیر تعریف می کنند. ولتاژ لازم برای جرقه سطحی = ضریب اطمینان مقره ولتاژ نامی نقره در شبکه های 20 کیلو ولت ، ضریب اطمینان هوای خشک مقره های میخی برابر 6 و برای هوای مرطوب به مقدار 4 است. همچنین در شبکه های 11 KV این ضریب در هوای خشک برابر 2/8 و برای هوای مرطوب به مقدار 5 است. ب) مقره های آویزان (در مقره های خطوط هوایی) : در ولتاژهای بالاتر از 50 کیلو ولت که در سیستم های انتقال و فوق توزیع استفاده می شود ، استفاده از مقره های سوزنی به علت نیاز به ضخامت زیادتر و پیچیده تر شدن ساختمان مقره ها و گرانتر شدن و غیر اقتصادی بودن آن ها امکان پذیر نیست. لذا در ولتاژهای بالا از مقره های آویزان می شود و هادی خط به وسیله کلمپ فلزی به پایین ترین مقره بشقابی زنجیره متصل می گردد. هر مقره بشقابی از یک دیک بشقاب از جنس چینی یا شیشه تشکیل شده است که در قسمت بالایی آن ،یک کلاهک چدنی گالوانیزه توسط سیمان مخصوصی به نام Alumina (که مقاومت الکتریکی بالا و از استقامت مکانیکی و چسبندگی بالایی برخوردار است) به شیشه یا چینی متصل شده است و در قیمت پایین مقره نیز یک پین (pin) فولادی گالوانیزه که آن هم به وسیله سیمان مخصوص Alumina به مقره متصل شده است. همچنین مسیر زیر بشقاب ها به صورت چین دار است تا طول مسیر جریان نشتی افزایش یابد. پین فولادی هر مقره در داخل حفره کلاهک مقره پایینی قرار گرفته و با زدن گیره اطمینان ( اشپیل Split-Pin ). حفره : کلاهک از سوراخ ریز مقابل آن اتصال پین و کلاهک محکم می شود. دو مقره ضمن اتصال محکم به مقره در محل اتصال به صورت لولایی حرکت آزادانه هم دارند. قطر بشقاب های این نوع مقره ها معمولاً بین 150 تا 360 میلیمتر و یا بیشتر می باشد . استقامت مکانیکی آن ها هم معمولاً بین 40 تا 300 کیلو نیوتن می باشد. مزایای استفاده از مقره های بشقابی را می توان به صورت زیر بیان نمود : 1. چون هر واحد مقره بشقابی برای یک ولتاژ نامی پایینی (در حدود 11 کیلو ولت) طراحی می شود. متناسب با ولتاژ خط می توان به تعداد دلخواه از این بشقاب ها را به هم متصل نمود تا یک زنجیره آن بتواند ولتاژ خط را تحمل کند (قابلیت انتخاب تعداد بشقاب ها). 2. اگر هر کدام از بشقاب های یک زنجیره مقره آویزان ، معیوب یا صدمه ببیند فقط لازم است همان یک بشقاب عوض شود و نیازی به تعویض کل زنجیره نیست (اقتصادی بودن مقره). 3. چون زنجیره مقره به کراس آرم خط آویزان است و می تواند به صورت آزادانه حرکت نماید ، حداقل فشار مکانیکی بر مقره های آویزان وارد می شود (تنش های مکانیکی کمتری به مقره وارد می شود). 4. اگر به دلیلی بخواهند ولتاژ نامی خط را افزایش دهند به راحتی می توان با اضافه نمودن چند تا بشقاب ، قدرت عایقی مناسب را به دست آورد و نیازی به تعویض زنجیره مقره نیست (قابلیت انعطاف در افزایش ولتاژ خط). 5. چونهادی خط به زنجیره آویزان می گردد و پایین تر از بازوی کراس آرم (صلیبی) دکل خط انتقال قرار می گیرد در نتیجه هنگام برخورد صاعقه به خط ، صاعقه ابتدا به بازوی کراس آرم خط برخورد می نماید تا حدود زیادی از خط حفاظت می شود (حفاظت خط در برابر صاعقه به وسیله بازوی کراس آرم دکل انجام می شود). 6. اگر بار مکانیکی خط زیاد باشد مثلاً : در اسپن های بلند ، هنگام عبور خطوط انتقال از روی رودخانه ها ، دره ها ، اتوبان ها می توان از زنجیره های دوبل یا بیشتر استفاده نمود (قابلیت استفاده از زنجیره های دوبل یا بیشتر). ب) مقره های سنتی : مقره های کششی در جاهایی که نیروی کشش افقی زیادی به مقره وارد می شود استفاده می گردد. از این مقره ها در پایه های ابتدا و انتهایی خطوط انتقال ، توزیع و در پایه هایی که در مسیر خط از حالت مستقیم خارج شده و یا نسبت به افق ، زاویه پیدا می کنند ، استفاده می شوند. مقره های مذکور همان مقره های بشقابی هستند که به صورت افقی نسب می شوند و باید بیوری کششی خط را در پایه ها تحمل نمایند و چون نیروی زیادتری را باید تحمل کنند فقط استقامت مکانیکی آن ها نسبت به مقره های آویزان بیشتر است. د) مقره های مهار : در خطوط توزیع برای پایه هایی که در ابتدا و انتهای خط قرار می گیرند و یا برای پایه هایی قرار گرفته در زاویه برای خنثی کردن نیروی کششی که از یک طرف به پایه وارد می شود از سیم مهار استفاده می شود. این سیم مهار از یک طرف به رأس تیر محکم می شود و از طرف دیگر به وسیله مهار و صفحه مهار در داخل زمین محکم می شود. برای ایمنی و حفاظت بیشتر که احتمالاً سیم مهار در بالا از طریق میلگرد تیر برق دار گردید ، سیم مهار در نزدیکی زمین برقدار نشود ، در وسط سیم مهار از مقره مهار استفاده می شود و سیم های مهار از دو طرف به مقره مهار متصل می شود. این مقره به گونه ای است که اگر شکسته شود ، سیم مهار رها نمی شود و البته بایستی تحمل نیروی کششی سیم مهار را داشته باشند. ﻫ )مقره های استوانه ای : این مقره ها به صورت یک زنجیره استوانه ای و به صورت یکپارچه از جنس چینی یا اخیراً از مواد ترکیبی (که استقامت مکانیکی بسیار بالایی داشته و آب بر روی سطح آن ها پخش نمی شود و برای مناطق صحرایی مناسب هستند) ساخته می شوند و به دو طرف انتهایی آن ها دو کلاهک فلزی با سیمان مخصوص اتصال داده شده است. قطر استوانه عایق متناسب با قطر مکانیکی نیاز انتخاب می شود. از این مقره بعضاً در خطوط انتقال استفاده می شود. این مقره ها در مقایسه مقره های آویزان بشقابی از وزن بسیار کمتری برخوردارند (وزن مقره های اویزان دریک زنجیره بیشتر به خاطر وزن کلاهک های فلزی آن است) و لذا از نظر اقتصادی ارزان تر هستند. ولی نقطه ضعف اصلی آن ها امکان خراب شدن کامل مقره در اثر یک قوس الکتریکی یا ضربه مکانیکی بیرونی بر آن است. در صورتی که در مقره های بشقابی تمام زنجیره از بین نمی رود. در زنجیره های بشقابی اگر یک مقره دچار ترک شود تا مدت زیادی بقیه آن ها می توانند ولتاژ خط را تحمل کنند و همچنین بار مکانیکی خط را تحمل نمایند. در ولتاژهای بالا می توان دو یا سه مقره استوانه ای را به هم متصل نمود. نوع ساخته شده از مواد ترکیبی (Composite Material) این نوع مقره ها دارای خاصیت آب گریزی بوده و آب و آلودگی بر روی سطح مقره پخش نمی شود ، بلکه این آلودگی و رطوبت در یک نقطه روی سطح باقی می ماند و چون تمام سطح مرطوب نمی شود ، می توان مسیر خزشی آن را کوتاه نمود. جریان نشتی این نوع مقره ها خیلی کم است و در مناطق با آلودگی زیاد روی سطح آن ها جرقه زده نمی شود و نیازی به تمیز کردن هم ندارند. این مقره ها ضمن داشتن استقامت مکانیکی بالا از وزن بسیار کمی نیز برخوردارند. مقره های مخصوص برای مناطق با شرایط آب و هوایی بسیار بد مانند مناطقی که آلودگی صنعتی یا آلودگی آب و هوایی بیش از حد معمول وجود دارد یا مناطقی که مه زیاد وجود دارد یا مناطقی که صاعقه های خطرناک با شیب زیاد وجود دارد ، از مقره های استاندارد معمولی نمی توان استفاده نمود و باید از مقره های با طراحی خاص برای آن مناطق استفاده نمود و باید از مقره های با طراحی خاص برای ان مناطق استفاده نمود. در این نوع مقره ها معمولاً از بشقاب های گودتر استفاده می کنند و داخل بشقاب گود ، چترهای بلندتری به آن داده می شود. در نتیجه فاصله خزش مقره افزایش می یابد و جریان نشتی آن به دلیل طولانی تر شدن مسیر و بزرگ شدن مقاومت سطحی کاهش یافته و دیرتر جرقه سطحی زده می شود (به خاطر آلودگی و رطوبت). همچنین سطح مقره را پر شیب می سازند تا در اثر باران سطح آن به راحتی تمیزتر شود. ز) مقره چرخی : از این مقره ها در خطوط فشار ضعیف 400 ولت استفاده می شود. این مقره ها توسط تسمه فلزی U شکل به نام اتریه و پین واشپیل به پایه های خطوط توزیع هوایی بسته می شوند و سیم هوایی شبکه بر روی شیار چرخی مانند مقره قرار می گیرد و از آن به عنوان مقره کششی نیز استفاده می شود و در دو نوع یک شیاری و دو شیاری استفاده می شود. مقره مهار [URL=http://www.iimage.us/][/URL] در خطوط توزیع ، برای پایه های واقع در ابتدا و انتهای خط ، و یا برای پایه های قرار گرفته در زاویه و به منظور خنثی کردن نیروی کششی که از یک طرف به پایه وارد می شود ، از سیم فولادی مهار استفاده می شود این سیم مهار از یک طرف به سر تیر محکم می شود و از طرف دیگر به میله مهار و صفحه مهار در عمق 2 متری داخل زمین محکم می گردد . برای ایمنی و حفاظت بیشتر ( که اگر احتمالاً سیم مهار در بالا از طریق میلگرد تیر بتنی برق دار گردید ، سیم مهار در نزدیکی زمین برق دار نشود ) ، در وسط سیم مهار از مقره مهار استفاده می شود و سیم های مهار از دو طرف به مقره مهار متصل می شوند . این مقره به گونه ای است که اگر شکسته شود سیم مهار رها نمی شود و البته باید تحمل نیروی کششی سیم مهار را داشته باشند . این مقره به صورت یک شش وجهی استوانه ای می باشد که دارای دو سوراخ عمود بر هم است . سیم مهار از طرف بالا به سوراخ پایینی وارد و از وجه مقابل به روی همان سیم برگشته و پیچانده می شود تا محکم گردد . سیم مهار طرف پایین نیز به طور مشابه ، روی سوراخ بالایی وارد و خارج می شود . بدین ترتیب ، ضخامت بین دو سوراخ ، سیم های بالایی و پایینی مهار را از هم ایزوله می کند .



مقره بشقابی (Disc Insulator )
[URL=http://www.iimage.us/][/URL]
مقره های بشقابی ، به طور اختصار به صورت زیر مشخص می شوند :


dxb-c M&E



- قطر بشقاب بر حسب میلی متر :d [mm] ،

- ارتفاع بشقاب بر حسب میلی متر :b [mm] ،

- فاصله خزشی بر حسب میلی متر :c [mm] و

- مقاومت الکترومکانیکی مقره بر حسب M&E می باشد .


به عنوان مثال متداول ترین مقره بشقابی در شبکه توزیع ایران ، به صورت254x146-280 15000Lb یعنی مقره بشقابی با قدرت مکانیکی 15 هزار پوندی (معادل 70 کیلو نیوتن) به قطر 254 میلی متر و ارتفاع 146 میلی متر می باشد که فاصله نشتی آن 280 میلی متر است .



[URL=http://www.iimage.us/][/URL]
مقره‌ای که برای خطوط تا ۳۵ کیلووات استفاده می‌شود.



جداسازی مسیر های فشار قوی از زمین توسط مقره انجام می گیرد. مقره های فشار قوی در مجاورت شرایط جوی و اقلیمی مختلف قرار گرفته و تاثیر شرایط جوی بر آنها سبب می گردد سطح عایق مقره ها بستر مناسبی جهت هدایت zجریان به سوی زمین گردد و اثرات خود را بر سیستم های قدرت به جا گذارد. از این رو انتخاب مقره در بالا بردن قابلیت اطمینان شبکه نقش مهمی ایفا می کند. در واقع, مقره ها عایق برگشت پذیری هستند که چنانچه تحت ولتاژ زیاد قرار گیرند منهدم شده و دیگر قابل استفاده نخواهند بود.

ساختمان مقره ها
در خطوط انتقال نیرو با ولتاژ بالا, پایداری خط و ضریب اطمینان آن به نوع مقره بستگی دارد. مقره های شیشه ای و چینی که از دیر باز در خطوط انتقال مورد استفاده قرار گرفته اند دارای معایبی هستند که سبب شده است به مرور, مقره های سیلیکونی و یا مقره های کامپوزیتی جایگزین آنها شوند. این نوع مقره ها از دو یا چند پلیمر تشکیل می شوند و شامل قسمتهای مختلفی هستند که عبارتند از:
# هسته کامپوزیت (Composite Core)
# روکش پلیمر
# اتصالات

هسته کامپوزیت این مقره ها از یک میله الیاف شیشه که با مواد لاستیکی یا چسبنده احاطه شده است, تشکیل شده که از مقاومت بالا و انعطاف خوبی برخوردار است و وظیفه تحمل تنش های مکانیکی وارد شده از طرف هادی و انتقال آن به دکل را بر عهده دارد. روکش سیلیکونی مقره وظیفه محافظت هسته را از خوردگی و اثرات مخرب رطوبت بر عهده دارد, دارای خاصیت هیدروفوبیک بوده و میزان جذب آلودگی آن بسیار ناچیز است که این خاصیت باعث مقاومت سطحی بسیار زیاد مقره و کاهش جریان نشتی می شود. استفاده از پلیمر سیلیکون همچنین مقاومت مقره را در برابر عوامل محیطی بالا برده نیاز به تعمیر و نگهداری از مقره را به حداقل رسانده و مقره را در شرایط سخت مقاوم, پایدار و قابل اطمینان می سازد. اتصالات نیز از طریق پیوستن هسته کامپوزیت به برج متصل شده و بار مکانیکی را انتقال می دهند.

در انواع:
#

مقره اتکایی
مقره های اتکایی تا ولتاژ 36kV جهت اتکاء سرکابل های هوایی 12kV تا 36kV بوده که به طور صد در صد مطابق استاندارد IEC 60110-9 آزمایش می شوند.
#

مقره های آویزی
مقره های آویزی تا ولتاژ 36kV موجودند و به طور صد در صد مطابق استاندارد IEC 60110-9 آزمایش می شوند.


منبع : ECA<!-- / message --><!-- sig

ایزولاسیون (مقره ها) :

تعاریف و اصطلاحات مهم:

مقاومت مخصوص : مقاومت مخصوص یكی از خواص مهم عایق است . در حقیقت وجه تمایز بین عایق و هادی ، مقاومت مخصوص ماده است .

ضریب تلفات عایقی : نسبت جربان اهمی به جریان خازنی را در یك عایق یا دی الكتریك در ولتاژ متناوب ، ضریب تلفات عایقی می نامند وبا tanØ نمایش می دهند .

استقامت الكتریكی عایق : استقامت الكتریكی عایق ، حداكثر شدت میدان الكتریكی است كه آن عایق در شرایط خاص تحمل می كند . اگر شدت میدان الكتریكی از این حد تجاوز نماید ، در عایق شكست الكتریكی رخ می دهد و عایق به هادی تبدیل می شود . استقامت الكتریكی عایق بستگی به عوامل مختلف از جمله درجه حرارت عایق ، شكل موج ، پلاریته ، و مدت زمان اعمال آن ، ضخامت عایق و رطوبت دارد .

تخلیه سطحی : تخلیه سطحی تخلیه ای است كه بر روی سطح خارجی عایق صورت می پذیرد . در حقیقت تخلیه سطحی تخلیه ای است كه بر روی فصل مشترك دو عایق رخ میدهد واین عامل باعث كاهش استقامت الكتریكی عایق می شود و كاهش استقامت الكتریكی باعث باعث ایجاد موارد ذیل می شود : 1- فرورفتگی های روی سطح عایق جامد 2- تقسیم غیر یكنواخت ولتاژ روی عایق به دلیل آلودگی موجود روی آن 3- تقسیم غیریكنواخت ولتاژ به دلیل وجود بارهای الكتریكی بر روی سطح خارجی 4- كاهش استقامت الكتریكی به دلیل یونیزه شدن رطوبت موجود در هوا

ولتاژ شكست مقره : مقدار ولتاژی است كه باعث شكست در مقره خواهد شد .

جرقه : این تعریف شامل جرقه روی سطح مقره و تخلیه مخرب ناشی از جرقه از طریق هوای مجاور مقره می شود .

شكست الكتریكی داخل : شكست الكتریكی داخلی در مواردی كه دامنه ولتاژ بسیار بالا باشد پیش می آید .

شكست حرارتی عایق : هر گاه عایق در یك میدان الكتریكی قرار گیرد ، بر اثر اتلاف انرژی در آن گرما تولید می شود این اتلاف انرژی از یك طرف ناشی از قابلیت هدایت الكتریكی ناچیز عایق است و از طرف دیگر عامل ایجاد پلاریزاسیون است .

ولتاژ شكست داخلی : ولتاژی است كه باعث شكست داخلی و در نتیجه سوراخ شدن یك واحد زنجیره مقره یا یك مقره نگهدارنده تحت شرایط آزمایش از پیش تعیین شده می شود .

فاصله خزشی یك مقره : كوتاه ترین فاصله یا مجموع كوتاه ترین فواصل در امتداد سطوح خارجی قسمت های خارجی مقره است كه در حالت عادی ولتاژ نامی به آن اعمال می گردد .

ضریب خزش : عبارت است از نسبت فاصله خزشی كلی به فاصله عایقی در مقره كه بر حسب درحات مختلف آلودگی محیط تغییر خواهد نمود .

مقره ها :

مقره ها تجهیزاتی هستند كه برای نگه داشتن ، جداسازی یا در برگرفتن هادی های با ولتاژ بالا به كار می روند . بنابراین مقره ها باید از استقامت مكانیكی و الكتریكی مناسبی برخوردار باشند . تا بتوانند نیروهای مكانیكی (مشتمل بر فشار ، كشش و خمش) و نیز فشارهای الكتریكی وارد شده را در بدترین شرایط جوی اعم از مه ، شبنم ، باران ، برف و آلودگی تحمل نمایند . علاوه بر استقامت مكانیكی و الكتریكی ، جریان نشتی مقره ها نیز باید تا حد ممكن كم باشد .

اجزای تشكیل دهنده هر مقره :

عبارتند از : دی الكتریك ، یراق آلات كه دی الكتریك را به ساختار مكانیكی متصل می نمایند ، و مصالحی همچون سیمان ، روانكار ، رنگ و لعاب .

دی الكتریك :از جنس سرامیك ، شیشه یا پلیمر است . دی الكتریك باید بتواند اختلاف پتانسیل الكتریكی را برای چند دهه بدون بروز عیب تحمل نماید . همچنین باید در برابر ولتاژهای ضربه ناشی از صاعقه یا كلیدزنی مقاومت نماید بدون این كه شكست داخلی در آن روی دهد .

یراق آلات :در دو سر مقره قرار می گیرند و بارهای مكانیكی هادی های الكتریكی را به سرامیك منتقل می كنند . با توجه به اینكه در اثر شكستن یراق آلات ، سیم هادی به زمین می افتد و به خاطر قابلیت اطمینان مكانیكی طولانی مدت مورد نیاز ، این قسمت ها باید دارای كیفیت عالی و بدون عیب و ترك باشند .

لعاب :تقریبا تمام مقره های بیرونی سرامیكی دارای لعاب هستند . لعاب از قسمت سرامیكی كه در برابر نفوذ آب متخلخل است محافظت می نماید و با هموار كردن سطح مقره باعث كاهش جذب آلودگی می شود و همچنین اگر طراحی به گونه ای باشد كه لعاب تحت فشار قرار گیرد استقامت مكانیكی سرامیك افزایش می یابد (حدود 30%) رنگ لعاب معمولا قهوه ای تیره یا خاكستری است .

جنس مقره ها :

1- مقره های چینی 2- مقره های شیشه ای 3- مقره های پلاستیكی 

مقره های چینی :

این مقره ها از تركیب آلكالین و سیلیكات آلومینیوم ساخته می شوند . به عنوان نمونه در یك نوع مقره چینی تركیبات زیر به كار رفته است : 1- كائولین (40 تا 50 درصد) 2- فلداسپات (25 تا 30 درصد) 3- كوارتز (3 تا 25 درصد) البته این مواد بایستی قبل از تركیب كاملا شسته و تمیز شوند . جهت بالا بردن استقامت مكانیكی چینی به آن اكسید آلومینیوم اضافه می كنند . مقره های چینی ، هم به صورت بشقابی و هم به صورت یكپارچه ساخته می شوند .

مقره های شیشه ای :

از شیشه نیز در ساخت مقره ها استفاده می شود . ولی به دلیل پایین بودن استقامت مكانیكی شیشه لازم است به طریقی آن را تقویت نمود . یك روش ، سرد كردن سریع شیشه پس از شكل دادن به سرعت سرد نموده با این روش سطح خارجی مقره سخت شده و موجب افزایش استقامت مكانیكی آن می شود . یكی از تركیبات مقره شیشه ای می تواند به صورت زیر باشد : 1- سیلیكاد (73%) 2- اكسیدهای سدیم و پتاسیم (14%) 3- اكسید پتاسیم و سایر اكسیدها (12%) 4- مواد دیگر (1%)

مقره های پلاستیكی :

این مقره ها از جنس پلاستیك و از تركیبات شیمیایی اتیلن ، پروپیلن و رزین هستند مزیت این مقره ها در دفع خوب آب است زیرا پلاستیك این مزیت را دارد كه قطرات آب باران روی سطح آن جاری نمی شود تا با قطرات دیگر تركیب شده و مسیری را برای هدایت قوس فراهم كند . در صورتی كه در مقره های شیشه ای و چینی قطرات آب براحتی روی سطح مقره جاری می شود .

انواع مقره های به كار رفته در شبكه های توزیع و انتقال :

1- مقره چرخی :

جنس مقره چرخی از چینی است كه روی آن لعاب داده می شود امروزه در شبكه های فشار ضعیف این نوع مقره را بیش از انواع دیگر به كار می برند و علت آن عمودی بودن شبكه های فشار ضعیف است . این مقره در وسط دارای سوراخی است كه در تمام طول مقره وجود دارد از این سوراخ میله ای عبور می كند كه مقره را از دو طرف یعنی از بالا و پایین در اتریه نگه می دارد و اتریه توسط پیچ و مهره به پایه محكم می شود .

2- مقره سوزنی (میخی یا ثابت) :

مقره سوزنی روی یك پیچ یا پایه فولادی (پین) وصل می گردد بدین ترتیب مقره را در جای خود مثلا روی كراس آرم نگه می دارد و هادی نیز به وسیله یك سیم اصلی روی مقره محكم می گردد مقره های سوزنی ممكن است چینی یا شیشه ای باشند سیم هایی كه از روی این قبیل مقره ها عبور می كنند پس از این كه روی مقره در جای خود قرار گرفته اند به وسیله سیم مسی نرم بسته می شوند تا از روی مقره خارج نشوند یا در اثر وزش بادهای سخت از روی مقره نیفتند به این عمل اصطلاحا اصلی كردن سیم ها گفته می شود . و به دو دسته تقسیم می شوند 1- مقره سوزنی ساده 2- مقره سوزنی سرگرافیتی یا رادیوفرید

3- مقره اتكایی :

نوع دیگر مقره سوزنی مقره اتكایی است كه كه به شكل استوانه چینی توپر و توخالی ساخته می شود مقره های توپر را می توان با یك قطر معین و محدود ساخت بنابراین این مقره نمی تواند نیروی مكانیكی و الكترودینامیكی را در تمام قسمت های تاسیسات تحمل كند برای رفع این مشكل در قسمت هایی از تاسیسات كه به تحمل نیروی مكانیكی بیشتری نیاز است از مقره نوع توخالی استفاده میشود. برای بالا بردن اختلاف سطح شكست ، داخل آن و سوراخ مقره را پس از پر كردن با گاز خشك ازت می پوشانند مقره های اتكایی به صورت افقی یا عمودی نصب می شود و نوع افقی آن در شبكه های هوایی استفاده می شود نیاز به كراس آرم و بریس ندارد و در نتیجه فضای كمتری را اشغال می كند .

4- مقره آویزی (بشقابی) :

این نوع مقره از كراس آرم آویزان بوده و هادی خط به انتهای آن به وسیله كلمپی بسته می شود جنس آن از چینی یا شیشه است و در شبكه شبكه های توزیع در ابتدا و انتها و در جاهایی كه خط زاویه دار است مورد استفاده قرار می گیرد از این نوع مقره در شبكه های فوق توزیع و انتقال در طول خط استفاده می شود زیرا مقره های سوزنی در این ولتاژها بسیار سنگین و گران تمام می شود و پایه های مقره سوزنی تحمل نیروهای مكانیكی زیاد را ندارند . روی بشقاب صیقلی و لعاب داده می شود ولی در داخل بشقاب شیارهایی دارد كه یكدیگر متصل نمود.مقره بشقابی از نظر شكل اتصال كلاهك فلزی به دو دسته مادگی یا سكتی و رمابی یا كلویس تقسیم می گردد .

5- مقره كششی :

از مقره كششی در ابتدا و انتهای خطوط ، در زوایا و پیچ های تند و در اسپن های بسیار بلند مثل عبور از رودخانه ها و دره های عریض استفاده می شود . مقره كششی بر دو نوع اند 1- مقره كششی خط 2- مقره مهار (فشار ضعیف و فشار متوسط)

6- مقره های نوع پست :

مقره نوع پست به صورت استوانه ای بلند با فرورفتگی ها و برآمدگی هایی بر روی سطح آن است و می تواند به دو صورت تو خالی و توپر ساخته شود . نوع توپر دارای استقامت مكانیكی و الكتریكی بیشتری است مقره های نوع پست را می توان در خطوط انتقال یا در پست های فشار قوی به كار می رود . این نوع مقره ها را می توان به صورت افقی ، عمودی یا مایل مورد استفاده قرار داد .

7- مقره هیولت :

این نوع مقره بشقابی كه هر واحد از طریق بست های U شكل به یكدیگر متصل می شوند از مزایای این نوع مقره ها مقاومت مكانیكی بالای آن هاست زیرا اتصال آن نیازی به سیمان ندارد و اگر به هر دلیلی یكی از قسمت ها بشكند اتصال واحدهی بالایی و پایینی از طریق حلقه های U شكل حفظ می شود و خط از مدار خارج نمی شود .

8- مقره های توپر بلند آویزی :

این مقره به صورت توپر و یكپارچه است و دارای طولی معادل چندین بشقاب متوالی و شبیه مقره های نوع پست است دو سر آن به دو كلاهك فلزی منتهی می شود كه اتصال با هادی و دكل را تامین می كند این نوع مقره به دلیل فاصله زیاد بین كلاهك تا میله آویز در مقابل شكست داخلی در اثر موج ضرب هاز خود استقامت خوبی نشان می دهد عیب آن این است كه چنانچه مقره بشكند باید تمام طول مقره تعویض شود .

مشخصات مكانیكی مقره :

مقره هایی كه در خطوط انتقال ار آن ها استفاده می شود بایست از لحاظ استقامت مكانیكی چنان باشد كه بتواند در برابر (نیروهای حاصل از باد ، برف ، طوفان و ...) تحمل كند . قسمت های فلزی مقره ها توسط خرده شیشه و پودر سیمان و چسب مخصوص به مقره محكم می شود .

                  

E-mail: rezagoodboy1@yahoo.com

http://powerzing.mihanblog.com

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :