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

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

انواع مقره ها
 انواع 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.



 مقدمه: یكی از اجزاء مهم شبكه های فشار قوی ، مقره ها می باشد كه بر حسب ولتاژ مورد استفاده و شرایط محیطی از نظر آلودگی و رطوبت ، شكل خاصی به خود می گیرند. وظایف مقره ها در شبكه 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 دكل ها در بدترین شرایط (یعنی موقعی كه ضخامت یخ و برف تشكیل شده روی سیم ها در حداكثر مقدار باشد) را داشته باشد و اصولاً باید بتوانند بیشترین نیروهای مكانیكی وارد شده بر ان ها را تحمل كنند.

2. عایق بندی هادی ها و زمین و بین هادی ها با یكدیگر به عهده مقره است. یعنی مقره ها باید از استقامت الكتریكی كافی برخوردار باشند تا بتوانند بین فازهای شبكه و دكل ها كه متصل به زمین هستند ایزولاسیون كافی برای تحمل ولتاژ فازها را داشته باشند. استقامت الكتریكی آن ها باید در حدی باشد كهدر بدترین شرایط (یعنی در حضور رطوبت ، باران ، آلودگی و بروز صاعقه با ولتاژ بالا) دچار شكست كامی الكتریكی نشوند.



بنابراین مقره ها باید دارای خصوصیات زیر باشند :

1. استقامت الكتریكی بالا.

2. استقامت مكانیكی بالا.

3. عاری از ناخالصی و حفره های داخلی.

4. استقامت در برابر تغییرات درجه حرارت و عدم تغییر شكل در اثر تغییر دما (با توجه به ضریب انبساط حرارتی كه بایستی كم باشد).

5. ضریب اطمینان بالا.

6. ضریب تلفات عایقی كم.

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 تشكیل شده است :

1. كائولین یا خاك چینی AL2O3-2SIO2-2H2O به مقدار 40 تا 50 درصد.

2. سیلیكات آلومینیوم (فلداسپات) K2O-AL2O3-6SIO2 به مقدار 25 تا 30 درصد.

3. خاك كوارتز SIO2 به مقدار حداكثر 25 درصد.

این سه نوع با ترتیب برای بالا بردن استقامت حرارتی ، الكتریكی و مكانیكی به كار می روند. به عبارت دیگر خواص الكتریكی ، مكانیكی و حرارتی چینی بستگی به درصد فراوانی این سه جزء دارد. هر چه فلداسپات بیشتر باشد استقامت الكتریكی آن زیادتر می شود و هر چه مقدار كوارتز بیشتر شود ، استقامت مكانیكی آن بیشتر شده و با افزایش كائولین ، استقامت حرارتی آن بیشتر می شود.

برای تهیه چینی ، مواد فوق را با كمی آب خالص مخلوط می كنند تا به صورت گل و خمیر در آید. سپس این گل را در قالب های معینی شكل داده و در كوره 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 كنند ، پس از ریخته شدن آن را سرد می كنند. ولی سرد كردن آن به طور ناگهانی انجام نمی شود و با ملایم این كار صورت می گیرد. تا تركی در آن ایجاد نشود. پس از این مرحله یك لایه لعاب شیشه ای بر روی آن می ریزند تا سطح آن كاملاً خالی از وجود حباب ها و ترك های مویین گردد. لعاب شیشه ای علاوه بر افزایش استقامت مكانیكی مقره قدرت چسبندگی گرد و غبار و نفوذ گرد و غبار و رطوبت را كاهش می دهد. همچنین باعث ایجاد یك سطح كاملاً صاف می شود كه باعث افزایش مقاومت سطحی عایق می شود.

درجه حرارت پختن در كوره نیز در تعیین استقامت الكتریكی و مكانیكی مقره چینی مؤثر است كه هر چه در درجه حرارت بالاتری قرار داده شود ، حبابهای هوا در آن كمتر به وجود می آیند و استقامت الكتریكی آن زیاد می شود اما در عوض عایق خیلی ترد و شكننده می شود و هرچه درجه حرارت پختن در كوره كمتر شود استقامت مكانیكی آن بیشتر می شود و هر چه درجه حرارت پختن در كوره كمتر می شود ، استقامت مكانیكی آن بیشتر می شود ، ولی حفره های بیشتری در آن باقی می ماند و استقامت الكتریكی آن بیشتر می شود ولی حفره های بیشتری در آن باقی می ماند و استقامت الكتریكی آن كاهش می یابد. معمولاً درجه حرارت پخت در كوره را بین 1200 تا 1500 درجه نگه م دارند. در نتیجه ، استقامت الكتریكی چینی

بین 120 (kv/cm) تا 280 (kv/cm) می باشد. همچنین استقامت مكانیكی چینی در برابر نیروی فشاری 690 (MNt/m2) (در مقاطع بزرگتر 275 (MNt/m2) ) و در برابر نیروی كششی 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 شكل 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 آهك و پودر كوارتز ذوب می نمایند و سپس به طور ناگهانی آن را سرد نموده و قالب ریزی می كنند. این عمل ((Toughening) باعث سفت شدن شیشه می شود). بدین ترتیب مقره شیشه ای با استقامت مكانیكی خیلی زیاد بدست می آید كه در مقابل لب پریدگی از چینی مقاوم تر است و استقامت مكانیكیفشاری آن 5/1 برابر چینی است و استقامت مكانیكی آن در برابر نیروهای خمشی اندك ، كمتر از چینی است.

همچنین استقامت الكتریكی آن هم خیلی بیشتر از عایق های چینی است (بین 500 تا 1000 كیلو ولت بر سانتی متر).

مزیت دیگر شیشه این است كه ضریب انبساط حرارتی آن كوچك است و در نتیجه تغییر شكل نسبی آن در اثر تغییر درجه حرارت ، خیلی كم است. همچنین در مقره های شیشه ای ، قبل از بروز ترك ، كاملاً 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 ترك 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 كه :

1. اولاً رطوبت به راحتی در سطح آن تقطیر می شود.

2. به علت تغییر شكل نسبی داخلی پس از سرد شدن ، نمی توان مقره های بزرگی از آن ها ساخت.

3. گرد و خاك را بیشتر به خود جذب می كند.

 

شكست الكتریكی در مقره ها

 

دو نوع شكست در مقره ها ممكن است رخ دهد :

1. سوراخ شدن مقره ( شكست الكتریكی داخل بدنه مقره) :

این شكست بستگی به جنس مقره ، ضخامت بدنه مقره و ناخالصی های آن دارد كه غالباً اتفاق نمی افتد ؛ مگر در هنگام صاعقه های بسیار خطرناك و امواج سیار روی خط چین رخ می دهد. ضخامت بدنه مقره را طوری طراحی می كنند كه برای ولتاژهای ضربه صاعقه ای و امواج سیار ناشی از سویچینگ سوراخ نشود.

2. جرقه سطحی مقره :

به علت اینكه سح مقره ها با هوا در ارتباط است و با توجه به اینكه استقامت الكتریكی هوا خیلی كمتر 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 یك 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 كه سسطح عایق را به صورت چتری می سازند تا باران از آن ریخته شده و ابعاد مقره نیز بزرگ نشود و بالاخره جای خشك هم داشته باشد. شیب چترها باید طوری باشد كه روی سطوح هم پتانسیل یعنی عمود بر خطوط میدان بین هادی و میله قرار گیرند. زیرا اگر بین دو نقطه ای كه دارای اختلاف پتانسیل باشند ، سطح رسانای ناشی از گرد و غبار تشكیل می شود ، جریان زیادتری جاری شده و جرقه سطحی زودتر زده می شود.

 

انواع مقره ها

 

بر حسب كاربرد این نوع وسیله ، مقره ها را به سه دسته تقسیم می كنند :

1. مقره های خطوط هوایی : برای عایق كردن هادی ها نسبت به پایه (دكل) و نسبت به یكدیگر و نگهداری هادی ها بر روی پایه ها از این نوع مقره استفاده می شود.

2. مقره های اتكایی : برای عایق كاری 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 كردن خطوط یا باس بارها نسبت دیوارها یا بدنه تجهیزات هم به كار می رود.

اكنون به توضیح تك تك 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

از این نوع مقره ها برای عبور باس بارها از دیواره ها یا ورود به تجهیزات استفاده می شود .

 خطوط هوایی

الف) مقره های سوزنی (میخی) :

از این مقره ها برای نگهداری خطوط توزیع 11 و 20 و 33 كیلو ولت استفاده می شود كه بیشتر به صورت یكپارچه ساخته می شوند و معمولاً به شكل ناقوس كلیسا هستند و هادی خط روی شیار بالایی مقره قرار می گیرد و توسط یك سیستم به مقره محكم می شود. مقره توسط یك پیچ فولادی كه در داخل مقره محكم شده است به بازوی دكل بسته می شود. اطراف پیچ فولادی را با فلز نرم مانند سرب یا سیمان پر می كنند تا چینی مقره با فولاد سخت در تماس نباشد و در اثر گشتاور خمشی شكسته نشود.

چترهای روی مقره هم به خاطر ایجاد مسیر طولانی و همچنین ایجاد نقاط خشك 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 كوتاهترین فاصله از لبه یك چتر به نزدیكترین نقطه روی چتر پایینی به اضافه فاصله از لبه چتر پایینی تا پایه فلزی مقره می باشد. همچنین در حالت خشك بودن مقره كوتاهترین فاصله از هادی تا پایه فلزی مقره است. به این منظور ، ضریب اطمینان مقره را به صورت زیر تعریف می كنند.

ولتاژ لازم برای جرقه سطحی = ضریب اطمینان مقره

ولتاژ نامی مقره

در شبكه های 20 كیلو ولت ، ضریب اطمینان هوای خشك مقره های میخی برابر 6 و برای هوای مرطوب به مقدار 4 است. همچنین در شبكه های 11 KV این ضریب در هوای خشك 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 كیلو ولت كه 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 امكان پذیر نیست. لذا در ولتاژهای بالا از مقره های آویزان می شود و هادی خط به وسیله كلمپ فلزی به پایین ترین مقره بشقابی زنجیره متصل می گردد.

هر مقره بشقابی از یك دیك بشقاب از جنس چینی یا شیشه تشكیل شده است كه در قسمت بالایی آن ،یك كلاهك چدنی گالوانیزه توسط سیمان مخصوصی به نام Alumina (كه مقاومت الكتریكی بالا و از استقامت مكانیكی و چسبندگی بالایی برخوردار است) به شیشه یا چینی متصل شده است و در قیمت پایین مقره نیز یك پین (pin) فولادی گالوانیزه كه 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 كلاهك مقره پایینی قرار گرفته و با زدن گیره اطمینان ( اشپیل Split-Pin ).

حفره : كلاهك از سوراخ ریز مقابل آن اتصال پین و كلاهك محكم می شود. دو مقره ضمن اتصال محكم به مقره در محل اتصال به صورت لولایی حركت آزادانه هم دارند. قطر بشقاب های این نوع مقره ها معمولاً بین 150 تا 360 میلیمتر و یا بیشتر می باشد . استقامت مكانیكی آن ها هم معمولاً بین 40 تا 300 كیلو نیوتن می باشد.

مزایای استفاده از مقره های بشقابی را می توان به صورت زیر بیان نمود :

1. چون هر واحد مقره بشقابی برای یك ولتاژ نامی پایینی (در حدود 11 كیلو ولت) طراحی می شود. متناسب با ولتاژ خط می توان به تعداد دلخواه از این بشقاب ها را به هم متصل نمود تا یك زنجیره آن بتواند ولتاژ خط را تحمل كند (قابلیت انتخاب تعداد بشقاب ها).

2. اگر هر كدام از بشقاب های یك زنجیره مقره آویزان ، معیوب یا صدمه ببیند فقط لازم است همان یك بشقاب عوض شود و نیازی به تعویض كل زنجیره نیست (اقتصادی بودن مقره).

3. چون زنجیره مقره به كراس آرم خط آویزان است و می تواند به صورت آزادانه حركت نماید ، حداقل فشار مكانیكی بر مقره های آویزان وارد می شود (تنش های مكانیكی كمتری 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 كراس آرم (صلیبی) دكل خط انتقال قرار می گیرد در نتیجه هنگام برخورد صاعقه به خط ، صاعقه ابتدا به بازوی كراس آرم خط برخورد می نماید تا حدود زیادی از خط حفاظت می شود (حفاظت خط در برابر صاعقه به وسیله بازوی كراس آرم دكل انجام می شود).

6. اگر بار مكانیكی 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).

 

پ) مقره های سنتی :

مقره های كششی در جاهایی كه نیروی كشش 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 كه در مسیر خط از حالت مستقیم خارج شده و یا نسبت به افق ، زاویه پیدا می كنند ، استفاده می شوند. مقره های مذكور همان مقره های بشقابی هستند كه به صورت افقی نسب می شوند و باید بیوری كششی خط را در پایه ها تحمل نمایند و چون نیروی زیادتری را باید تحمل كنند فقط استقامت مكانیكی آن ها نسبت به مقره های آویزان بیشتر است.

 

د) مقره های مهار :

 در خطوط توزیع برای پایه هایی كه در ابتدا و انتهای خط قرار می گیرند و یا برای پایه هایی قرار گرفته در زاویه برای خنثی كردن نیروی كششی كه از یك طرف به پایه وارد می شود از سیم مهار استفاده می شود. این سیم مهار از یك طرف به رأس تیر محكم می شود و از طرف دیگر به وسیله مهار و صفحه مهار در داخل زمین محكم می شود.

برای ایمنی و حفاظت بیشتر كه احتمالاً سیم مهار در بالا از طریق میلگرد تیر برق دار گردید ، سیم مهار در نزدیكی 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 كه اگر شكسته شود ، سیم مهار رها نمی شود و البته بایستی تحمل نیروی كششی سیم مهار را داشته باشند.

 

ﻫ )مقره های استوانه ای :

این مقره ها به صورت یك زنجیره استوانه ای و به صورت یكپارچه از جنس چینی یا اخیراً از مواد تركیبی (كه استقامت مكانیكی 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 كلاهك فلزی با سیمان مخصوص اتصال داده شده است. قطر استوانه عایق متناسب با قطر مكانیكی 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 كمتری برخوردارند (وزن مقره های اویزان دریك زنجیره بیشتر به خاطر وزن كلاهك های فلزی آن است) و لذا از نظر اقتصادی ارزان تر هستند. ولی نقطه ضعف اصلی آن ها امكان خراب شدن كامل مقره در اثر یك قوس الكتریكی یا ضربه مكانیكی بیرونی بر آن است. در صورتی كه در مقره های بشقابی تمام زنجیره از بین نمی رود. در زنجیره های بشقابی اگر یك مقره دچار ترك شود تا مدت زیادی بقیه آن ها می توانند ولتاژ خط را تحمل كنند و همچنین بار مكانیكی 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 تركیبی (Composite Material) این نوع مقره ها دارای خاصیت آب گریزی بوده و آب و آلودگی بر روی سطح مقره پخش نمی شود ، بلكه این آلودگی و رطوبت در یك نقطه روی سطح باقی می ماند و چون تمام سطح مرطوب نمی شود ، می توان مسیر خزشی آن را كوتاه نمود. جریان نشتی این نوع مقره ها خیلی كم است و در مناطق با آلودگی زیاد روی سطح آن ها جرقه زده نمی شود و نیازی به تمیز كردن هم ندارند. این مقره ها ضمن داشتن استقامت مكانیكی بالا از وزن بسیار كمی نیز برخوردارند.

مقره های مخصوص

برای مناطق با شرایط آب و هوایی بسیار بد مانند مناطقی كه آلودگی صنعتی یا آلودگی آب و هوایی بیش از حد معمول وجود دارد یا مناطقی كه مه زیاد وجود دارد یا مناطقی كه صاعقه های خطرناك 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 كنند 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 كاهش 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 شكل به نام اتریه و پین واشپیل به پایه های خطوط توزیع هوایی بسته می شوند و سیم هوایی شبكه بر روی شیار چرخی مانند مقره قرار می گیرد و از آن به عنوان مقره كششی نیز استفاده می شود و در دو نوع یك شیاری و دو شیاری استفاده می شود.

مقره های اتكایی

این مقره ها برای نگهداشتن شین های فشار قوی و دیگر تجهیزات به كار برده می شوند. این مقره ها به شكل استوانه ای چینی توپر یا توخالی ساخته می شوند كه برای تأسیساتی كه مقره باید نیروی مكانیكی بیشتری را تحمل كند از نوع توخالی آن استفاده می شود. زیرا نوع توپر آن فقط با یك قطر معین و محدودی قابل ساخت است ولی برای افزایش استقامت الكتریكی نوع توخالی آن سوراخ داخل مقره ها به صورت افقی یا عمودی نصب می شوند.

مقره های عبوری (بوشینگ ها)

برای سرهای خروجی و ورودی دستگاه های فشار قوی ، برای جلوگیری از ایجاد جرقه بین ولتاژ آن خط عبوری و بدنه دستگاه به كار می روند (مثل بوشینگ ترانس ها). این مقره ها به صورت لایه های استوانه ای به كار می روند و نسبت به محیط مورد استفاده ، شكل مقره های عبوری متفاوت است. ساده ترین آن ها استوانه های درهم است. فضای داخل این استوانه های مابقی ، معمولاً توسطگازها یا مایع های عایق پر می شود. در ترانسفورماتورها ، بوشینگ ها حاوی روغن هستند. ارتفاع آن ها برحسب میزان ولتاژ و ارتفاع از زمین متفاوت است. به منظور جلوگیری از ازدیاد حرارت در بوشینگ ها از فیبرهای عایقی در سر بوشینگ ها استفاده می شود زیرا فیبر هدایت حرارتی بهتری نسبت به چنین دارد.

 

آزمایش مقره های خطوط هوایی

به طور كلی سه دسته آزمایش بر روی مقره ها انجام می گیرد :

1. Type Test : كه فقط روی سه عدد مقره انجام می گیرد و صرفاً به خاطر بررسی مشخصات الكتریكی یك مقره است كه اساساً بستگی به شكل مقره و جنس و ابعاد آن به طور كلی به طراحی مقره بستگی دارد. این آزمایش ها را فقط یك بار برای تأیید صحت طراحی مقره ها و مقایسه نتایج حاصل با مقادیر تعیین شده توسط استانداردها انجام می دهند. به این آزمایش ها ، آزمایش های تخلیه یا آزمایش های جرقه نیز می گویند (Flashover Test).

2. Sample Test (آزمایش های نمونه) : این آزمایش ها بر روی تعدادی از مقره ها كه به صورت كاملاً اتفاقی انتخاب می شوند ، انجام می گیرد و به منظور بررسی مشخصات مقره و كیفیت موارد مورد استفاده در آن ها است و در حقیقت معیاری برای پذیرش كیفیت مقره های تولیدی یك تولید كننده است.

3. Routine Test (آزمایش های سری) : این آزمایش ها بر روی تك تك تمام مقره های تولید شده در خط تولید شده در خط انجام می گیرد و به منظور خارج شدن مقره هایی كه احتمالاً در جریان ساختن آن اشكالی به وجود آمده می باشد. بدین طریق مقره های كاملاً معیوب از خط تولید خارج می شوند.

 

Type Test بر طبق استاندارد بین المللی IEC

گروه اول آزمایش ها شامل آزمایش های زیر است :

1. آزمایش استقامت در برابر ولتاژ ضربه ای ، صاعقه در هوای خشك : این آزمایش در دو حالت انجام می شود :

الف) با موج ضربه ای مقاوم : برای هر مقره ای حداكثر دامنه موج ضربه ای استاندارد (كه برای امواج صاعقه مدل می شود) باعث ایجاد جرقه بر روی سطح مقره نمی شود را استاندارد مشخص كرده است. البته مقادیر برای شرایط جوی استاندارد داده می شود. حالا اگر شرایط آزمایش از نظر فشار و درجه حرارت و میزان رطوبت متفاوت با شرایط استاندارد باشد ، باید مقادیر فوق را تصحیح نمود. در این آزمایش 15 بار موج ضربه ای استاندارد 1.2/50 μsec به مقره به دفعات متوالی اعمال می شود. فاصله زمانی بین هر بار باید به اندازه كافی باشد تا اثر قبلی از بین رود. دامنه موج ضربه ای همان مقدار مشخص شده در استانداردها با ضریب تصحیح مربوطه است. اگر این آزمایش در هیچ دفعه ای جرقه سطحی روی مقره زده نشود یا تعداد دفعات جرقه سطحی كمتر از 2 بار باشد و سطح مقره ها آسیب كلی نبیند. این آزمایش جواب مثبت داده است. البته اثر جزئی جرقه روی سطح مقره (مثل خش انداختن) مجاز است.

ب) با موج ضربه ای با احتمال 50 % جرقه سطحی : دامنه موج ضربه ای استاندارد كه با احتمال 50% بر روی سطح مقره جرقه زده می شود در استانداردها مشخص شده است. حالا برای یك مقره مورد آزمایش ، یك موج ضربه ای استاندارد با دامنه Vk نزدیك به سطح تقریبی دامنه ولتاژ جرقه 50% انتخاب می شود. همچنین یك دامنه متغیر ولتاژ ΔV كه تقریباً 3% از ولتاژ V است ، انتخاب می گردد. حالا یك موج ضربه ای استاندارد با دامنه VK به مقره اعمال می شود. اگر این موج سبب بروز جرقه سطحی روی مقره نگردید ، دامنه موج ضربه ای بعدی باید Vk + ΔV انتخاب شود كه اگر حدود 30 بار و چون ممكن است Vk اولیه خیلی كوچك یا خیلی بزرگ انتخاب شده باشد ، 1 تا 9 آزمایش اول را 30 بار محسوب نمی كنند. اگر هر ولتاژ UV در این آزمایش nV بار تكرار شده باشد ، ولتاژ جرقه سطحی 50% از رابطه زیر بدست می آید :

 ∑nVUV

مقره به شرطی این قسمت را جواب می دهد كه 50%U بدست آمده از رابطه بالا برای آن از 04/1 برابر ولتاژ جرقه مقاوم آن كمتر نباشد و مقره ها در اثر جرقه ای سطحی روی آن ها آسیب كلی نبیند.

2. آزمایش استقامت در برابر ولتاژ ضربه ای سوئچینگ در هوای مرطوب :

موج ضربه ای برای مدل كردن سوئچینگ ، یك موج ضربه ای 250/2500μsec است كه با موج ضربه ای صاعقه متفاوت است و زمان رسیدن به یك مقدار یك و نیم موج پشت آن خیلی بیشتر از موج ضربه ای صاعقه می باشد. در این حالت مقره تحت آزمایش ، زیر بارش یك باران مصنوعی قرار می گیرد. شدت بارش باران باید حداقل بین 1 میلیمتر بر دقیقه تا 2 میلیمتر بر دقیقه باشد و به صورت مورب با زاویه °45 بارش نماید. درجه حرارت محیط هم بین c°15- تا c°15 باشد و مقاومت مخصوص آن در c°20 باید – m Ω 15±100 باشد.

مقره باید به مدت 15 دقیقه قبل از شروع تست تحت بارش این باران قرار گیرد ، البته این زمان می تواند كمتر هم باشد ، مخصوصاً زمانی كه تست های متوالی انجام می گیرد. در این جا نیز این آزمایش در دو حالت مختلف می تواند انجام بگیرد :

الف) با موج ضربه ای با احتمال 50% جرقه سطحی : طریقه آزمایش مانند حالت هوای خشك است (با موج ضربه ای صاعقه) ولی دامنه موج ضربه ای 50% بدست آمده از رابطه نباید كمتر از 085/1 برابر دامنه موج ضربه ای مقاوم تعیین شده در استاندارد برای موج ضربه ای مقاوم تعیین شده در استاندارد مربوط به شرایط جوی استاندارد است كه برای شرایط آزمایشگاهی باید در ضرایب تصحیحی ، اصلاح شود.

ب) با موج ضربه ای مقاوم : این آزمایش نیز با دامنه موج ضربه ای مقاوم تعیین شده در استاندارد برای 15 بار تكرار می شود و اگر تعداد دفعاتی كه جرقه سطحی روی مقره زده می شود بیشتر از 2 بار نباشد این ازمایش جواب مثبت داده است. در این آزمایش نیز نباید سطح مقره ها آسیب كلی ببیند (اثرهای جزئی روی سطح مقره قابل پذیش است).

3. آزمایش استقامت در برابر ولتاژ با فركانس صنعتی در هوای مرطوب

Wet Power – Freuency Test

دراین لحظه مقره نیز تحت آزمایش در یك شرایط باران مصنوعیمانند حالت قبل قرار می گیرد. متناسب با شرایط جوی زمان آزمایش از نظر فشار و درجه حرارت ، مقدار ولتاژ قابل استفاده مقره را بر اساس مقدار تعیین شده آن در استانداردها بدست می آوریم (با استفاده از ضرایب تصحیح). سپس یك ولتاژ در حدود 75% ولتاژ فوق را به مقره اعمال می كنیم و سپس به تدریج و به آرامی با یك شیب در حدود 2% ولتاژ فوق بر ثانیه ، ولتاژ را افزایش می دهیم تا به مقدار 100% فوق برسد. سپس این ولتاژ را در حدو یك دقیقه بر روی مقره نگه می داریم. طی این آزمایش هیچ گونه جرقه سطحی یا سوراخ شدن مقره نباید اتفاق بیفتد. دراین آزمایش می توان افزایش ولتاژ را هنوز ادامه دهیم تا جرقه سطحی حاصل شود. این آزمایش را 5 بار تكرار می كنیم و مقدار متوسط ولتاژهای جرقه سطحی را به عنوان ولتاژ جرقه هوای مرطوب در ولتاژ سینوسی با فركانس های صنعتی تعیین كنیم. فركانس موج سینوسی باید بین 15kv تا 100kv باشد.

هر واحد مقره ، نام تولید كننده و سال تولید آن نوشته می شود. همچنین حداكثر قدرت مكانیكی مقره نیز بر روی آن نوشته می شود. مثلاً U300 مقره 300 كیلونیوتنی است. شرایط استاندارد به صورت T = 20°c وP = 760mmHy رطوبت 119 water/m3 = است. قبل از پرداختن به آزمایش هایی كه بر روی مقره های نمونه انجام می گیرد ، ساختمان مقره ها را بیان می كنیم ، كه به دو دسته تقسیم می شوند :

1. نوع A : مقره هایی كه طول یا ضخامت كوتاهترین مسیر موجود در داخل آن ها برای سوراخ شدن داخل بدنه مقره حداقل برابر با نصف طول كوتاهترین مسیر جرقه در هوای روی سطح مقره است.

2. نوع B : مقره هایی كه ضخامت داخل آن ها برای مسیر سوراخ شدن مقره كمتر از نصف طول كوتاهترین مسیر جرقه بر روی سطح مقره در هوا است.

آزمایش های روی مقره های نمونه طبق استاندارد (Sample Test IEC )

 

برای یك محموله ای از مقره های یك نوع با مشخصات یكسان از همه نظر كه به وسیله خریدار از تولید كننده مقره خریداری می شود. تعدادی مقره به صورت كاملاً اتفاقی و تصادفی از بین محموله آماده انتخاب می شود و تعدادی آزمایش روی نمونه های انتخابی انجام می شود. در صورتی كه نتایج آزمایش ها مثبت باشند ، كیفیت محصول آن ها از طرف خریدار تأیید می شود. تعداد نمونه های انتخابی بر اساس استاندارد IEC به صورت زیر است:

با فرضP تعداد مقره های انتخابی به عنوان نمونه و N تعداد كل مقره ها باشد ، آنگاه :

1) اگر N < 500 باشد ، P با توافق طرفین تعیین می شود.

2) اگر 500 < N < 2000 باشد (P = 4 + (1/5N ÷ 1000 است.

3) اگر N > 20000 باشد ، P = 14 + ( 0/75N ÷ 1000)  است.

 

آزمایش هایی كه بر روی مقره های نمونه انتخاب شده انجام می گیرند ، عبارتند از :

1- بررسی سیستم قفل و بست.

2- كنترل مقدار وزن مقره ها و ابعاد قسمت های مختلف آن ها.

3- آزمایش سیكل حرارتی.

4- آزمایش حداكثر تحمل بار الكترومكانیكی (فقط روی مقره های شیشه ای).

5- آزمایش حداكثر تحمل بار مكانیكی.

6- آزمایش شوك حرارتی (فقط برای مقره های شیشه ای).

7- آزمایش تحمل ولتاژ در برابر سوراخ شدن (فقط برای مقره های نوع B).

8- آزمایش تخلخل (وجود حفره) (فقط برای مقره های چینی).

9- آزمایش میزان گالوانیزه بودن قسمت های فلزی مقره.

 

مقره های نمونه انتخاب شده را طبق استاندارد IEC به دو گروه تقسیم می كنند :

گره اول شامل دو سوم تعداد مقره های انتخاب شده و گروه دوم شامل یك سوم تعداد مقره های انتخاب شده است. بر اساس نوع A یا B مقره ها و نوع بشقابی یا اتكایی ، آزمایش های نمونه فوق تعدادی بر روی گروه اول و تعدادی بر روی هر دو گروه انجام می شود.

 

مقره هایی كه بر روی آن ها آزمایش های نمونه صورت می گیرد نباید در سرویس از آن ها استفاده شود.

 

 

شرح آزمایش

1- بررسی سیستم قفل و بست : در این جا چند آزمایش مختلف برای اطمینان از مكانیزم قفل و بست انجام می گیرد :

الف) با اتصال بشقاب ها به همدیگر و تشكیل یك یا چند زنجیره ، خركت های افقی شبیه به حركت هایی كه در حالت سرویس ممكن است پیدا شود به آن ها داده می شود كه اتصال زنجیره ها باید باز شود.

ب) اشپیل (Split – Pin) تمام بشقاب ها در موقعیت قفل قرار داده می شود و به وسیله یك دستگاه كه نیروی كششی وارد می كنند بار كششی برای حركت كردن اشپیل هر بشقاب اعمال می شود. برای هر بشقاب این عمل 3 بار تكرار می شود. مقدار این نیرو طبق استاندارد ، بین 50 تا 500 نیوتن بایستی اعمال شود.

ج) هشپیل هر مقره یا نیروی كششی حداكثر یعنی 500N كشیده می شود (به وسیله دستگاه كشنده). اشپیل ها در اثر این نیرو نباید از محل قفل به طور كامل خارج شوند.

2- كنترل ابعاد مقره (Verification Of Dimensions) :

این كنترل ابعاد عبارتند از :

الف) اندازه گیری وزن مقره های نمونه و متوسط گیری به عنوان وزن مقره.

ب) اندازه گیری قطر خارجی مقره از بالاترین تا پایین ترین نقطه.

ج) اندازه گیری ارتفاع مقره از بالاترین تا پایین ترین نقطه.

د) اندازه گیری فاصله خزشی مقره ( Creep Age Distance ).

ﻫ) كنترل قطر حفره كلاهك و قطر پین فلزی مقره با اشل های استاندارد (اشل هایی كه باید داخل حفره بروند یا از قطر پین بگذرند و اشل هایی كه نباید بگذرند).

3- آزمایش سیكل حرارتی ( Temperature Cycle Test )

در این آزمایش یك مخزن آب سرد و یك مخزن آب گرم تهیه می شود. درجه حرارت مخزن آب گرم باید 70°c بیشتر از درجه حرارت مخزن آب سرد باشد و به وسیله یك سیستم اتوماتیك ، درجه حرارت مخزن ها ثابت نگه داشته شوند. مقره های نمونه به مدت T دقیقه در مخزن آب گرم قرار داده می شوند.

Aمقره نوع T = 15 + 0/7 m , m = kgجرم مقره بر حسب

Bمقره نوع T = 15 min

بعد از طی زمان فوق ، سریعاً بدون هیچ تأخیری (حداكثر تأخیر 30 ثانیه) و برای مدت زمان T دقیقه نیز در مخزن آب سرد غوطه ور می شوند. این سیكل گرما و سرما 3 بار تكرار می شود. برای مقره های اتكایی به جاب مخزن آب سرد ، باید آن را بعد از خارج كردن از مخزن آب گرم (برای مدت 15 دقیقه در مخزن آب گرم قرار گرفته است) به مدت 15 دقیقه در معرض باران مصنوعی با شدت 3 میلیمتر بر دقیقه قرار می دهیم و این سیكل را 3 بار تكرار می كنیم.

شرط پذیرش این آزمایش این است كه در پایان هیچ یك از مقره های نمونه ترك خوردگی پیدا نكرده باشند.

4- آزمایش تحمل بار الكترومكانیكی ( Electromechanical Failing Load Test)

در این آزمایش همزمان با اعمال ولتاژ با فركانس صنعتی به مقره یك بار مكانیكی كششی نیز به مقره اعمال می شود تا اگر تخلیه الكتریكی داخلی در اثر تخلیه های داخل مقره اتفاق می افتد ، در اثر نیروی كششی اعمال شده به صورت عیب مكانیكی (مثلاً ترك خوردن مقره) مشخص می شود. ولتاژ اعمالی به مقره همان ولتاژ مقاوم با فركانس صنعتی در هوای مرطوب است. چون در مقره های شیشه ای تخلیه های موضعی داخل مقره كاملاً پیدا است ، لذا این آزمایش برای مقره های شیشه ای انجام نمی شود.

5- آزمایش تحمل حداكثر بار مكانیكی ( Mechanical Failing Load Test )

در این آزمایش مقره نمونه ، تك تك و به نوبت در داخل دستگاه مخصوص اعمال نیروی كششی قرارگرفته و نیروی كششی اعمالی به آن ها از صفر به طور سریع به مقدار 75% حداكثر تحمل بار مكانیكی نامی مقره افزایش داده می شود. سپس به آرامی در یك مدت زمان معین بین 15 تا 45 ثانیه بار كششی اعمالی را به 100% حداكثر بار مكانیكی می رسانیم. شدت این افزایش به مقدار 35% حداكثر بار مكانیكی نامی در هر دقیقه می باشد. در این آزمایش مقره باید بتواند بار مكانیكی كششی اعمال شده را تحمل كند و دچار شكست مكانیكی لازم برای شكست مقره دست یابیم. لازم به ذكر است كه برای مقره های اتكایی (سوزنی) بار مكانیكی خمشی به جای كشش اعمال می شود.

6- آزمایش شوك حرارتی (فقط برای مقره های شیشه ای)

در این آزمایش یك مخزن آب كه درجه حرارت كمتر از c°50 را دارد ، مهیا می شود. سپس مقره های نمونه را در داخل یك كوره هوای گرم كه درجه حرارت آن حداقل °c100 بالاتر از درجه حرارت مخزن آب است ، 20 دقیقه قرار می دهند. سپس مقره ها را به طور ناگهانی وارد مخزن آب می نمایند و حداقل 2 دقیقه در مخزن با آب نگه می دارند. مقره ها نباید دچار ترك یا شكستگی شوند.

7- آزمایش تحمل ولتاژ در برابر سوراخ شدن مقره ( Pun Chore Tesr )

این آزمایش می تواند با یك موج ولتاژ سینوسی با فركانس صنعتی و یا با یك موج ضربه ای انجام گیرد. البته معمولاً با فركانس صنعتی انجام می شود. مقره های نمونه در این آزمایش كاملاً خشك و تمیز می شوند و در داخل یك محفظه روغن شناور می شوند. كه روغن باید عاری از رطوبت و ناخالصی باشد و استقامت الكتریكی بالایی داشته باشد. اگر محفظه روغن فلزی باشد باید ابعاد آن خیلی بزرگ باشد كه جرقه بین قسمت فلزی مقره و بدنه محفظه روغن زده نشود. ولتاژ با فركانس صنعتی بین قسمت های فلزی مقره اعمال می شود. همچنین روغن برای این استفاده می شود كه استقامت الكتریكی خیلی بالاتری نسبت به هوا دارد و از بروز جرقه سطحی روی مقره در اثر اعمال ولتاژ بالا جلوگیری می كند. برای آزمایش ، ولتاژ اعمالی را سریعاً به مقدار حداكثر ولتاژ نامی قابل تحمل مقره می رسانیم كه در استانداردها مشخص شده است كه بر اثر این ولتاژ نباید در مقره شكست الكتریكی و سوراخ شدن به وجود آید. اگر میزان استقامت مقره مورد نظر باشد بایستی ولتاژ را آنقدر افزایش داد تا مقره سوراخ شود.

8- آزمایش تخلخل (فقط برای مقره های چینی) Poorsity Test

در این آزمایش قطعات شكسته شده یك مقره چینی در یك محلول الكل یك درصد كه مقداری جوهر قرمز نیز به آن اضافه شده (یك گرم جوهر قرمز درصد گرم الكل) و تحت فشار 15 مگانیوتن بر متر مربع برای چندین ساعت (حدود 24 ساعت) قرار داده می شود. سپس قطعات بیرون آورده شده و تمیز و خشك می شوند و دوباره شكسته شده و به قطعات كوچكتری تبدیل می شوند. در سطوح شكسته شده نباید هیچ اثری از نفوذ الكل مشاهده شود.

این آزمایش برای لعاب (glaze) مقره است (برای اطمینان از عدم وجود ترك های مویین در لعاب مقره) لذا می توان مقره را پس از آزمایش وزن كرد و سپس برای 24 ساعت در آب تحت فشار قرار داده و سپس مجدداً وزن نمود. اگر افزایش وزن داشته باشیم نشان دهنده نفوذ آب در خلل و فرج مقره است.

9- آزمایش میزان گالوانیزاسیون قسمت های فلزی (Galvanizing Test)

در این آزمایش اولاً وضعیت ظاهری پوشش سطحی روی قسمت های فلزی مقره های نمونه از نظر یكنواختی و هموار بودن بررسی می گردد. همچنین به وسیله یك دستگاه مخصوص جرم فلز (روی) بر روی سطوح فلزی در واحد تعیین می گردد. دستگاه مخصوص فوق ، ضخامت فلز روی را می تواند در یك نقطه هم اندازه گیری كند. برای این منظور 10 نقطه به طور تصادفی بر روی كلاهك و 10 نقطه بر روی پین انتخاب می شوند. سپس با داشتن جرم حجمی روی ، مقدار جرم فلز روی در واحد سطح مشخص می شود. در هر مقره نمونه ، جرم روی در واحد سطح نباید كمتر از 500 گرم بر متر مربع باشد و برای تمام نمونه ها به طور متوسط از مقدار 600 گرم بركتر مربع نباید كمتر باشد.

 

تست های معمول مقره ها (Routine Test)

این آزمایش ها به تك تك مقره ها در خط تولید اعمال می شود كه شامل آزمایش های زیر هستند :

1- بررسی وضعیت ضاهری مقره ها از نظر شكل و ابعاد و رنگ ظاهری آن ها.

2- آزمایش های مكانیكی :

برای مقره های نوع A: یك زنجیره از مقره ها به مدت یك دقیقه تحت یك بار كششی معادل 60% حداكثر تحمل بار مكانیكی قرار می گیرند.

برای مقره های نوع B: یك زنجیره از مقره ها برای مدت 10 ثانیه تحت یك بار كششی معادل 40% حداكثر تحمل بار مكانیكی قرار می گیرند.

مقره هایی كه در این آزمایش دچار شكست و ترك خوردگی شوند از خط تولید خارج می شوند.

3- آزمایش الكتریكی :

مقره های بشقابی یا مقره های اتكایی (سوزنی) در این آزمایش به آنها یك ولتاژ سینوسی با فركانس صنعتی اعمال می شود. دامنه ولتاژ باید به حدی باشد كه هر چند ثانیه یك بار جرقه سطحی روی مقره زده می شود. زمان اعمال ولتاژ باید حداقل 5 دقیقه باشد. اگر مقره ها دچار سوراخ شدگی شوند از خط تولید خارج می شوند.

برای عایق كاری باس بارها  پست ها و تابلو ها نسبت به زمین و نگهداری آنها از این نوع مقره ها استفاده می شود

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 :