تحقیق مقره های فشار قوی الکتریکی (docx) 9 صفحه

دسته بندی : تحقیق

نوع فایل : Word (.docx) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحات: 9 صفحه

قسمتی از متن Word (.docx) :

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 . مقره های كامپوزیتی خطوط انتقال و توزیع نیرو به دو چیز نیاز دارند : كابلهایی كه جریان الكتریكی را هدایت می كنند و عایق های الكتریكی (مقره های الكتریكی) كه كابل ها را از دكل های فولادی نگهدارنده شان جدا می كنند. عایق های الكتریكی متداول ، سرامیكی یا شیشه ای هستند . این مواد در كنار ویژگی های خوبی هم چون نارسانایی و مقاومت آب و هوایی ، دارای معایبی چون سنگینی وزن و شكست آسان نیز هستند و به هنگام آلودگی دچار افت ولتاژ استقامت می شوند .بنابراین تلاش براین است تا با كمك موادی كه بتوانند براین معایب غلبه كنند ، عایق هایی با ساختارهای جدید ساخته شوند . دهه های 1930 و 1940 شاهد ظهور نخستین مقره هایی بود كه در آن ها مواد آلی – به عنوان عایق – جایگزین مواد معدنی شده بودند ولی همچنان درگیر مشكلاتی در زمینه مقاومت آب و هوایی بودند و ویژگی هایشان برای كاربرد در هوای آزاد رضایت بخش نبود . در دهه 50 میلادی مقره هایی با رزین اپوكسی ساخته شدند كه سنگین بودند و در معرض پرتوی فرابنفش دچار تجزیه و كربنیزاسیون ( تشكیل مسیرهای هادی كربنی بر سطح در اثر تجزیه ) می شدند . این مقره ها به همین دلیل عملا ً به خدمت گرفته نشدند . در اواسط دهه 70 ، عایق های جدید متعددی پا به عرصه گذاشتند از جمله مقره های كامپوزیتی با چترك های عایقی از جنس لاستیك اتیلن پروپیلن EPR و اتیلن پروپیلن دین متیلن EPDM برای اتصال ، پلی تترافلورواتیلن PTFE ، لاستیك سیلیكونی SR یا مانند آن ؛ و هسته ای از جنس پلاستیك تقویت شده با الیاف FRP . به علت نو بودن این مواد ، دشواری های فنی بسیاری وجود داشتند كه می بایست رفع می شدند ؛ همانند اتصال مواد ، نفوذ رطوبت و هم چنین مسأله بهبود یراق آلات . از دهه 80 تاكنون لاستیك سیلیكونی بیشترین مصرف را به خود اختصاص داده است . این امر به علت مقاومت آب و هوایی آن كه درواقع دایمی است و خواص آبگریزی آن ، كه امكان بهبود ولتاژ استقامت بیشینه را در شرایط آلودگی فراهم می كند ، بوده است . این عوامل منجر به افزایش روز افزون استفاده از مقره های كامپوزیتی شده اند . در سال 1991 نخستین مقره های كامپوزیتی 66 كیلووات با چترك هایی از جنس لاستیك سیلیكونی به كار برده شدند و در سال 1994 استفاده از آنها در سرویس های 275 كیلوولتی توسعه یافت . علاوه بر این ها ، استفاده از مقره های كامپوزیتی در قالب مقره های آویزی ، به منظور كاهش هزینه های حمل و نقل ، تسهیل فرآیند ساخت و كاهش هزینه مقره های مصرفی – و به موجب آن ، كاهش هزینه های نصب و نگهداری خطوط انتقال و توزیع – توجه بسیاری را به خود جلب كرده است .به عنوان مثال چندی پیش شركت ژاپنی فوروكاوا الكتریك Furukawa Electric نوعی مقره آویزی كامپوزیتی ارایه كرد و برای نخستین بار آن را در مقره های كششی 154 كیلوولت و زنجیره های مقره های مقره های آویزی V شكل به كار گرفت . تلاش برای توسعه مقره های كامپوزیتی برای سرویس های 1500 ولت DC و 30 كیلووات AC خط آهن هم چنان ادامه دارد . مقره از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد پرش به: ناوبری, جستجو مقره‌ای که برای خطوط تا ۳۵ کیلووات استفاده می‌شود.مَقَرّه یا گیرهٔ چینی پایه عایقی است که در دکل‌های انتقال برق در محل اتصال کابل‌های برق با دکل بکار می‌رود. در خطوط انتقال نیرو لازم است هادی های تحت ولتاژ به نحوی از برج ها ایزوله شوند و برای این کار از مقره ها استفاده می شود. این مقره ها دو وظیفه عمده دارند: وظیفه اصلی مقره ها، ایزوله کردن هادی از بدنه برج می باشد. این مقره ها باید بتوانند بدون داشتن جریان نشتی، ولتاژهای بالای خطوط انتقال را از بدنه برج ایزوله نمایند. مقره ها باید تحمل نیروهای مکانیکی حاصل از وزن هادی ها و نیروهای اعمالی ناشی از باد و یخ را داشته باشند. فهرست مندرجات [نهفتن] ۱ جنس مقره ها و طراحی شکل آنها ۱.۱ مقره های چینی ۱.۲ مقره های شیشه ای ۱.۳ مقره های پلاستیکی ۱.۴ طراحی شکل مقره ها ۲ انواع مختلف مقره ها ۲.۱ مقره چرخی ۲.۲ مقره سوزنی ۲.۳ مقره بشقابی ۲.۳.۱ مقره بشقابی استانداد ۲.۳.۲ مقره بشقابی ضد مه (Anti Fog Insulator) ۲.۳.۳ مقره های بشقابی آئرودینامیک (Aerofoil Insulator) ۲.۳.۴ مقره زنگوله ای شکل (Bell Type Insulator) ۲.۴ مقره های یکپارچه (Long rod Insulator) ۲.۵ مقره های بوشینگ (Bushing Insulator) ۳ آرایش مقره ها در زنجیره ۳.۱ زنجیره مقره های آویزی (Suspension String) ۳.۱.۱ زنجیره مقره آویزی (I - String) ۳.۱.۲ زنجیره مقره آویزی دوبل (II - String) ۳.۱.۳ زنجیره مقره آویزی V شکل (V - String) ۳.۱.۴ زنجیره مقره آویزی V شکل دوبل (Double V - String) ۳.۲ زنجیره مقره کششی (Tension String) ۳.۳ زنجیره مقره جامپر (Jumper Insulator String) ۴ منابع [ویرایش] جنس مقره ها و طراحی شکل آنها متداول ترین جنس مقره های مورد استفاده در صنعت برق عبارتند از [ویرایش] مقره های چینی این مقره ها از ترکیبات آلکالین و سیلیکات آلومینیوم ساخته شده است. جهت بالا بردن استقامت مکانیکی چینی به آن اکسید آلومینیوم اضافه می کنند. مقره های چینی هم به صورت بشقابی و هم به صورت یکپارچه ساخته می شوند. [ویرایش] مقره های شیشه ای از شیشه نیز در ساخت مقره ها استفاده می شود ولی به دلیل پایین بودن استقامت مکانیکی شیشه لازمست به طریقی آن را تقویت نمود. یک روش، سرد کردن سریع شیشه پس از شکل دادن آن می باشد که با این روش سطح خارجی مقره سخت شده، موجب افزایش استقامت مکانیکی آن می شود. اشکال این نوع مقره ها این است که در مقابل ضربات مستقیم شکننده می باشد و با کوچکترین ضربه مستقیم، مقره کاملاً خرد می شود. [ویرایش] مقره های پلاستیکی این مقره ها از جنس پلاستیک و از ترکیبات شیمیائی اتیلن، پروپیلن و رزین می باشد. مزیت این مقره ها در دفع خوب آب می باشد زیرا پلاستیک این مزیت را دارد که قطرات آب روی سطح آن جاری نمی شود تا با قطرات دیگر ترکیب شده مسیری را برای هدایت قوس فراهم کند. در صورتی که در مقره های چینی و شیشه ای آب به راحتی روی سطح مقره جاری می شود. [ویرایش] طراحی شکل مقره ها ولتاژ اعمالی بر مقره ها و عملکرد آن در مقابل اضافه ولتاژها شکل و فرم مقره را تعیین می نماید. شکست الکتریکی بر روی مقره ها به دو صورت انجام می گیرد. • در داخل مقره جرقه ای زده شده و موجب سوراخ شدگی و از بین رفتن خاصیت عایقی مقره می شود. • تخلیه در سطح عایق صورت می گیرد و جرقه هایی در سطح آن زده می شود و به این ترتیب ارتباط الکتریکی در طرفین عایق برقرار می شود. که رطوبت و آلودگی در سطح مقره در این نوع تخلیه تاثیر گذارند. مواردی که در ساخت مقره رعایت می شود به شرح زیر است: سطح مقره باید کاملاً صاف و صیقلی باشد تا امکان نشستن گرد و غبار و آلودگی روی آن به حداقل برسد. سطح مقره باید این قابلیت را داشته باشد که هنگام ریزش باران شسته شود و باران روی آن نماند. جهت جلوگیری از جریان نشتی لازم است طول خزشی مقره ها (Creepage distance) افزایش یابد. طول خزشی مقره عبارت است از کوتاهترین مسیری که لازمست جرقه برای رسیدن از ابتدا تا انتهای مقره طی کند. هر چه این مسیر طولانی تر باشد امکان ایجاد قوس کمتر می شود. افزایش این مسیر موجب سنگین شدن مقره می شود، بنابراین مقره را به صورت دندانه دندانه می سازند و به این ترتیب طول مقره را کوتاهتر بوده ولی مسیر عایقی آن افزایش می یابد. چون تخلیه نوع اول موجب از بین رفتن مقره می شود باید به هر شکل ممکن از آن جلوگیری کرد. برای این کار باید فاصله بین قسمت های فلزی بالا (cap) و پایین (pin) به اندازه ای انتخاب شود تا قبل از وقوع جرقه در داخل مقره، جرقه سطحی زده شود و از تولید جرقه در داخل مقره جلوگیری شود. نوع مقره باید با توجه به شرایط محیطی انتخاب شود و همچنین مسائل اقتصادی نیز در نظر گرفته شود. [ویرایش] انواع مختلف مقره ها مقره ها بر حسب کاربرد و سطح ولتاژ به کار رفته انواع مختلفی دارند. [ویرایش] مقره چرخی جنس این نوع مقره ها می تواند از چینی، شیشه یا پلاستیک باشد. این مقره ها به صورت یک شیاره یا دو شیاره می باشند و بیشتر در ولتاژهای توزیع کاربرد دارند. تعداد شیارها بستگی به سطح ولتاژ دارد. [ویرایش] مقره سوزنی جنس این نوع مقره ها می تواند از چینی، شیشه یا پلاستیک باشد. از این نوع مقره در برج های میانی و تا ولتاژ 33 کیلو ولت استفاده می شود. جهت ارتباط این نوع مقره ها با پایه فلزی، از یک فلز نرم تر به عنوان رابط استفاده می شود تا حرکات و تنش های ناگهانی باعث شکسته شدن مقره نشود. همچنین می توان این مقره را به صورت افقی نصب نمود. [ویرایش] مقره بشقابی این نوع مقره از جنس شیشه و یا چینی و به شکل دیسک بوده و از نظر کاربرد نیز رایج ترین مقره در خطوط هوایی انتقال انرژی می باشد. این مقره ها به صورت زنجیره مقره استفاده می شوند که تعداد دیسک ها در زنجیر مقره بستگی به سطح ولتاژ، محل استفاده و اضافه ولتاژ دارد. ارتباط این دیسک ها با دیسک دیگر توسط دو قطعه فلزی که با پودر سیمان و شیشه و چسب مخصوص به مقره محکم می شود، صورت می گیرد. این نوع مقره بسته به نحوه اتصال به یکدیگر و با توجه به شکل آنها در انواع مختلف وجود دارد. [ویرایش] مقره بشقابی استانداد این مقره خود انواع مختلفی دارد. مقره های نوع کلاهکی (Ball & Socket Type Insulator) و مقره های نوع شیار و زبانه (Tongue & Clevis Type Insulator). [ویرایش] مقره بشقابی ضد مه (Anti Fog Insulator) این مقره در مناطق آلوده و مه آلود که به فاصله خزشی بیشتری نیاز دارند استفاده می شود. در این مقره شیارهای پایین بزرگتر از شیارهای مقره های معمولی می باشد. ولی وزن آنها زیادتر بوده و موجب افزایش نیروی مکانیکی روی برج می شود. [ویرایش] مقره های بشقابی آئرودینامیک (Aerofoil Insulator) این مقره ها در مناطق بادگیر استفاده می شود زیرا سطح بادگیر کمتری نسبت به دیگر مقره ها دارد و در زنجیر مقره انحراف زاویه کمتری داشته و نیروهای وارده به برج کم می شود. به علت فاصله خزشی کم این نوع مقره، جهت حفظ ایزولاسیون در زنجیر مقره از تعداد بیشتری از این نوع استفاده می شود که اینکار باعث افزایش هزینه خواهد بود. [ویرایش] مقره زنگوله ای شکل (Bell Type Insulator) این مقره به شکلی ساخته می شود که امکان نشستن گرد و خاک و آلودگی روی آن حداقل باشد. از این مقره در مناطق استفاده می شود که آلودگی زیاد است و باران کم می بارد. [ویرایش] مقره های یکپارچه (Long rod Insulator) این مقره ها به شکل استوانه ای بلند بوده که دارای شیارها و برآمدگی هایی است. جنس این مقره ها معمولاً از چینی و سرامیک است و به دو صورت توپر (solid core sylindrical posts) و تو خالی (Hollow Insulator) ساخته می شود. این مقره ها می توانند به صورت های مختلفی به هم وصل شوند. (عمودی یا مایل) [ویرایش] مقره های بوشینگ (Bushing Insulator) این نوع مقره ها مانند مقره های یکپارچه می باشد با این تفاوت که قطر ابتدا و انتهای آن متفاوت است. از این نوع مقره در ترانس ها استفاده می شود که محل اتصال مقره به ترانس دارای قطر بیشتری است. [ویرایش] آرایش مقره ها در زنجیره مقره های بشقابی با توجه به نیروی مکانیکی و سطوح ولتاژ به صورت تیپ ساخته می شوند. با توجه به سطح ولتاژ و نیروی مکانیکی نحوه اتصال و تشکیل زنجیره مقره ها متفاوت و به شرح زیر است. [ویرایش] زنجیره مقره های آویزی (Suspension String) این نوع زنجیره مقره دارای انواع مختلف می باشد. [ویرایش] زنجیره مقره آویزی (I - String) این زنجیره در مواردی استفاده می شود که نیروی مکانیکی چندان زیاد نباشد. معمولاً در هادی های تک سیمه از آن استفاده می شود. [ویرایش] زنجیره مقره آویزی دوبل (II - String) در این فرم جهت لابا بردن استقامت مکانیکی، دو ردیف زنجیری مقره به موازات یکدیگر و به شکل II مورد استفاده قرار می گیرد. معمولاً در هادی های باندل از این تیپ استفاده می شود. [ویرایش] زنجیره مقره آویزی V شکل (V - String) در مناطق با سرعت باد زیاد، نوسانات بوجود آمده بر روی زنجیره مقره و در نتیجه انحراف بیش از حد آن می تواند منجر به کاهش فاصله ایزولاسیون گردیده و در نتیجه بروز قوس الکتریکی و اختلال در برق رسانی را به دنبال آورد. جهت جلوگیری از این مشکلات در این مناطق از زنجیری مقره V استفاده می شود تا از نوسانات زنجیره مقره جلوگیری شود. در زنجیره مقره V شکل معمولاًٌ طول دو بازو برابر می باشد. اما در مواردی که به دلیل زاویه خط نیاز به بازوهای متفاوت باشد، می توان با کاهش و یا افزایش طول یک بازو به این حالت دست پیدا کرد. معمولاً زاویه بین دو بازو در زنجیره مقره بین 90 تا 100 درجه می باشد. [ویرایش] زنجیره مقره آویزی V شکل دوبل (Double V - String) برای داشتن استقامت مکانیکی بیشتر، زنجیره مقره V شکل می تواند به صورت دوبل نصب شود. [ویرایش] زنجیره مقره کششی (Tension String) در برج های کششی، مقره ها بصورت زنجیره مقره وظیفه اتصال هادی به برج را به عهده دارمد. این زنجیره مقره ها می توانند به صورت دوبل یا سه تایی و یا بیشتر مورد استفاده قرار گیرند که انتخاب آن بستگی به تعداد هادی های هر فاز و همچنین شرایط بارگذاری و نوع مقره دارد. [ویرایش] زنجیره مقره جامپر (Jumper Insulator String) این زنجیره مقره، سیم جامپر ارتباطی فازها را در برج کششی به صورت آویزی نگه داشته و از حرکت جانبی آن جلوگیری می کند. نیروی مکانیکی وارده به این نوع زنجیره چندان قابل ملاحظه نیست.