مقره های فشار قوی الکتریکی

قسمت اول

انواع مقره ها و خصوصیات آنها

مقره های فشار قوی بمنظور عایق بندی و همچنین ارتباط مکانیکی قسمتهای مختلف یک شبکه که ولتا ﮋ متفاوتی دارد به کار می رود .

بر حسب مورد استعمال و شکل ، مقره های فشار قوی به سه دسته اصلی تقسیم می شوند :


1-     مقره های خطوط هوایی ( آویز ) 2- مقره های عبوری 3- مقره های نگهدارنده ( اتکائی )



مقره های خط هوایی بمنظور عایق کردن هادی نسبت به دکل بکار برده  می شوند. مقره های عبوری به  می یابند . مقره های عبوری همچنین در مواردی که باید هادی حامل انرﮊی نسبت به ساختکان  ویا هادی دیگری عایق بندی شوند بکار می روند .  مقره های نگهدارنده نیز در کلیدهای فشار قوی ،در تابلوها و مواردی مشابه جهت عایق بندی قطعه های دارای پتانسیل نسبت به زمین ویا قسمت های دیگر مورد استفاده قرار می گیرند .

مقره های خط هوایی ، مقره های عبوری و یا مقره های نگهدارنده برای فشار الکتریکی تا 35 کیلو ولت از یک قطعه و برای فشار الکتریکی از 110 کیلو ولت به بالا از قطعات مختلف ، بیکدیگر پیوند داده میشوند .

بنابراین مقره برای هر شبکه فشار قوی از تعدای از این قطعات که بطور مکانیکی به یکدیگر پیوند یافته اند ، تشکیل می شود و از این راه  با تعداد کمی مقره استاندارد شده کلیه مقره های فشار قوی را تهیه می کنیم .

مقره ها از اسکلت عایقی ، آرماتور فلزی و مواد چسباننده ای که آرماتور و عایق را به یکدیگر می

چسبانند تشکیل می شود .

برای مقره های فشار قوی از چینی و تا حدود کمتری از صمغ مصنوعی (   Araldit   (  استفاده می شود.

بویز ه خواص مکانیکی و الکتریکی چینی برای تهیه مقره های فشار قوی با توجه به اعداد زیر بسیار مناسب  است : استقامت الکتریکی آن تا حدود kv/cm 250 ، عدد عایقی

     r = 6 ε

مبنای محاسبه ابعاد هر مقره فشار قوی بر روی استقامت الکتریکی آن در مقابل فشار ضربه ای تعیین می شود  . منظور از  فشار ضربه ای این که مقره را بدفعات زیاد تحت موج ضربه ای استاندارد شده آزمایش می کنیم . شرط قبولی  مقره ها آن است که در تمامی دفعات آزمایش فروپاشی الکتریکی رخ ندهد .



از لحاظ مکانیکی مقره های  آویز خط هوایی در مقابل نیروی کششی آزمایش میشوند . وزن کششی تابعی از سطح مقطع سیم هادی و فاصله دکل ها ست . مقدار این وزن برای مقره های مختلف متفاوت است مثلا در مقره های نگهدارنده 100 کیلوگرم ،در مقره های اتصال خط به دکل تا حدود 1000 کیلو گرم خواهد بود .

در خط 400 کیلو ولت حداکثر بار مکانیکی که برای آزمایش مقره  اتصال خط به دکل بکار می رود حتی تا حدود 16000 کیلو گرم رسیده است .

مقره های نگهدارنده و مقره های عبوری در مقابل نیروی خمشی امتحان میشوند . این نیرو در حال کار با قطع و وصل دستگاه های مکانیکی کلیدها  و در خط  بر اثر نیروی باد بر مقره وارد می شود .

توجه به این نکات نیز ضروری است که مقره باید از لحاظخوبی جنس چینی نیز مورد آزمایش قرارگیرند و هر مقره باید قبل از نصب تحت آزمایش فروپاشی الکتریکی و آزمایش

فروپاشی حرارتی واقع گردد .

در قسمت دوم سعی خواهیم کرد تا با توجه به منابع معتبر شما را با ساختمان مقره ها بیشتر آشنا کنیم .

انواع مقره های خطوط هوایی

مقره قسمت دوم


الف) مقره های سوزنی (میخی) :
از این مقره ها برای نگهداری خطوط توزیع 11 و 20 و 33 کیلو ولت استفاده میشود که بیشتر به صورت یکپارچه ساخته می شوند و معمولاً به شکل ناقوس کلیساهستند و هادی خط روی شیار بالایی مقره قرار می گیرد و توسط یک سیستم بهمقره محکم می شود. مقره توسط یک پیچ فولادی که در داخل مقره محکم شده استبه بازوی دکل بسته می شود. اطراف پیچ فولادی را با فلز نرم مانند سرب یاسیمان پر می کنند تا چینی مقره با فولاد سخت در تماس نباشد و در اثرگشتاور خمشی شکسته نشود.
چترهای روی مقره هم به خاطر ایجاد مسیر طولانی و همچنین ایجاد نقاط خشک درهنگام بارندگی و هم لغزان بودن سطح مقره برای باقی نماندن باران بر رویسطح مقره ایجاد می شود. به عبارت دیگر در حالت مرطوب بودن مقره ، فاصلهجرقه برابر مجموع کوتاهترین فاصله از لبه یک چتر به نزدیکترین نقطه رویچتر 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 مقرهاست. 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 وبرای هوای مرطوب به مقدار 4 است. همچنین در شبکه های 11 KV این ضریب درهوای 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 50کیلو ولت که در سیستم های انتقال و فوق توزیع استفاده می شود ، استفاده ازمقره های سوزنی به علت نیاز به ضخامت زیادتر و پیچیده تر شدن ساختمان مقرهها و گرانتر شدن و غیر اقتصادی بودن آن ها امکان پذیر نیست. لذا درولتاژهای بالا از مقره های آویزان می شود و هادی خط به وسیله کلمپ فلزی بهپایین ترین مقره بشقابی زنجیره متصل می گردد.
هر مقره بشقابی از یک دیک بشقاب از جنس چینی یا شیشه تشکیل شده است که درقسمت بالایی آن ،یک کلاهک چدنی گالوانیزه توسط سیمان مخصوصی به نامAlumina (که مقاومت الکتریکی بالا و از استقامت مکانیکی و چسبندگی بالاییبرخوردار است) به شیشه یا چینی متصل شده است و در قیمت پایین مقره نیز یکپین (pin) فولادی گالوانیزه که آن  هم به وسیله سیمان مخصوص Alumina بهمقره متصل شده است. همچنین مسیر زیر بشقاب ها به صورت چین دار است تا طولمسیر جریان نشتی افزایش یابد. پین فولادی هر مقره در داخل حفره کلاهک مقرهپایینی قرار گرفته و با زدن گیره اطمینان                           (اشپیل Split-Pin ).
حفره : کلاهک از سوراخ ریز مقابل آن اتصال پین و کلاهک محکم می شود. دومقره ضمن اتصال محکم به مقره در محل اتصال به صورت لولایی حرکت آزادانه همدارند. قطر بشقاب های این نوع مقره ها معمولاً بین 150 تا 360 میلیمتر ویا بیشتر می باشد . استقامت مکانیکی آن ها هم معمولاً بین 40 تا 300 کیلونیوتن 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 کیلوولت) طراحی می شود. متناسب با ولتاژ خط می توان به تعداد دلخواه از اینبشقاب 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 صدمهببیند فقط لازم است همان یک بشقاب عوض شود و نیازی به تعویض کل زنجیرهنیست (اقتصادی بودن مقره).
3.   چون زنجیره مقره به کراس آرم خط آویزان است و می تواند به صورتآزادانه 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 توانبا اضافه نمودن چند تا بشقاب ، قدرت عایقی مناسب را به دست آورد و نیازیبه 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 خطحفاظت می شود (حفاظت خط در برابر صاعقه به وسیله بازوی کراس آرم دکل انجاممی شود).
6.   اگر بار مکانیکی خط زیاد باشد مثلاً : در اسپن های بلند ، هنگام عبورخطوط انتقال از روی رودخانه ها ، دره ها ، اتوبان ها می توان از زنجیرههای دوبل یا بیشتر استفاده نمود (قابلیت استفاده از زنجیره های دوبل یابیشتر).

ب) مقره های سنتی : مقره های کششی در جاهایی که نیروی کشش افقی زیادی بهمقره وارد می شود استفاده می گردد. از این مقره ها در پایه های ابتدا وانتهایی خطوط انتقال ، توزیع و در پایه هایی که در مسیر خط از حالت مستقیمخارج 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 وباید بیوری کششی خط را در پایه ها تحمل نمایند و چون نیروی زیادتری راباید تحمل کنند فقط استقامت مکانیکی آن ها نسبت به مقره های آویزان بیشتراست.

د) مقره های مهار : در خطوط توزیع برای پایه هایی که در ابتدا و انتهای خطقرار می گیرند و یا برای پایه هایی قرار گرفته در زاویه برای خنثی کردننیروی 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 وسیلهمهار و صفحه مهار در داخل زمین محکم می شود.
برای ایمنی و حفاظت بیشتر که احتمالاً سیم مهار در بالا از طریق میلگردتیر برق دار گردید ، سیم مهار در نزدیکی زمین برقدار نشود ، در وسط سیممهار از مقره مهار استفاده می شود و سیم های مهار از دو طرف به مقره مهارمتصل می شود. این مقره به گونه ای است که اگر شکسته شود ، سیم مهار رهانمی 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 بهصورت یکپارچه از جنس چینی یا اخیراً از مواد ترکیبی (که استقامت مکانیکیبسیار بالایی داشته و آب بر روی سطح آن ها پخش نمی شود و برای مناطقصحرایی مناسب هستند) ساخته می شوند و به دو طرف انتهایی آن ها دو کلاهکفلزی با سیمان مخصوص اتصال داده شده است. قطر استوانه عایق متناسب با قطرمکانیکی نیاز انتخاب می شود. از این مقره بعضاً در خطوط انتقال استفاده میشود. این مقره ها در مقایسه مقره های آویزان بشقابی از وزن بسیار کمتریبرخوردارند (وزن مقره های اویزان دریک زنجیره بیشتر به خاطر وزن کلاهک هایفلزی آن است) و لذا از نظر اقتصادی ارزان تر هستند. ولی نقطه ضعف اصلی آنها امکان خراب شدن کامل مقره در اثر یک قوس الکتریکی یا ضربه مکانیکیبیرونی بر آن است. در صورتی که در مقره های بشقابی تمام زنجیره از بین نمیرود. در زنجیره های بشقابی اگر یک مقره دچار ترک شود تا مدت زیادی بقیه آنها می توانند ولتاژ خط را تحمل کنند و همچنین بار مکانیکی خط را تحملنمایند.
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 دارایخاصیت آب گریزی بوده و آب و آلودگی بر روی سطح مقره پخش نمی شود ، بلکهاین آلودگی و رطوبت در یک نقطه روی سطح باقی می ماند و چون تمام سطح مرطوبنمی شود ، می توان مسیر خزشی آن را کوتاه نمود. جریان نشتی این نوع مقرهها خیلی کم است و در مناطق با آلودگی زیاد روی سطح آن ها جرقه زده نمی شودو نیازی به تمیز کردن هم ندارند. این مقره ها ضمن داشتن استقامت مکانیکیبالا از وزن بسیار کمی نیز برخوردارند.
مقره های مخصوص
برای مناطق با شرایط آب و هوایی بسیار بد مانند مناطقی که آلودگی صنعتی یاآلودگی آب و هوایی بیش از حد معمول وجود دارد یا مناطقی که مه زیاد وجوددارد یا مناطقی که  صاعقه های خطرناک با شیب زیاد وجود دارد ، از مقره هایاستاندارد معمولی نمی توان استفاده نمود و باید از مقره های با طراحی خاصبرای آن مناطق استفاده نمود و باید از     مقره های با طراحی خاص برای انمناطق استفاده نمود. در این نوع مقره ها معمولاً از بشقاب های گودتراستفاده می کنند و داخل بشقاب گود ، چترهای بلندتری به آن داده می شود. درنتیجه فاصله خزش مقره افزایش می یابد و جریان نشتی آن به دلیل طولانی ترشدن 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 اثرباران 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 هایخطوط توزیع هوایی بسته می شوند و سیم هوایی شبکه بر روی شیار چرخی مانندمقره قرار می گیرد و از آن به عنوان مقره کششی نیز استفاده می شود و در دونوع یک شیاری و دو شیاری استفاده می شود.