تبلیغات
مجله مهندسی تكنولوژی برق
صفحه نخست | تماس با مدیران | ارتباط با ما| RSS 2.0 | Electricity Engineering Technology Magazine
سلام ,خوش آمدید ...! امیدوارم از مطالب بهره كامل رو ببرید
Electricity Engineering Technology Magazine

مقره و انواع آنها
موضوع: سیستم توزیع انرژی الكتریكی | تاریخ ارسال: سه شنبه 23 فروردین 1390
در شبكه های توزیع برق مانند خطوط انتقال ٬ به تجهیزاتی نیاز هست كه بتواند نقش عایقی و جداسازی قسمت های تحت ولتاژ را از دیگر قسمتها داشته باشند .
طبق تعریف ٬ مقره به وسیله یا آلتی گفته می شود كه دارای مقاومت الكتریكی بالایی بوده و بین هادی های بر قرار و سازه های نگهدارنده قرار می گیرند . مقره علاوه بر عایق نمودن هادی نسبت به پایه ( و همچنین نسبت به زمین ) ارتباط مكانیكی هادی و زمین را تشكیل می دهد . مقره ها از اجزای مهم شبكه های فشار قوی می باشند كه برحسب ولتاژ مورد استفاده و شرایط محیطی از نظر آلودگی و رطوبت ٬ شكل خاصی به خود می گیرند .

ساختمان مقره ها :
در خطوط انتقال با ولتاژ بالا ٬ پایداری خط و ضریب اطمینان آن به نوع مقره بستگی دارد . مقره های شیشه ای و چینی كه از دیر باز در خطوط انتقال مورد استفاده قرار گرفته اند دارای معایبی هستند كه سبب شده به مرور زمان ٬ مقره های سیلیكونی و یا مقره های كامپوزیتی جایگزین آنها شوند .
این نوع مقره ها از دو یا چند پلیمر تشكیل می شوند

و شامل قسمتهای مختلفی هستند كه عبارتند از :
1)      هسته كامپوزیت
Composite Core    (2 
  (3    روكش پلیمر    

 اتصالات هسته كامپوزیت  این مقره ها از یك میله الیاف شیشه كه با مواد لاستیكی یا چسبنده احاطه شده است . تشكیل شده از مقاومت بالا و انعطاف خوبی برخوردار است و وظیفه تحمل تنشهای مكانیكی وارد شده از طرف هادی و انتقال آن به دكل را بر عهده دارد . روكش سیلیكونی مقره وظیفه محافظت هسته از خوردگی و اثرات مخرب رطوبت بر عهده دارد.دارای خاصیت هیدروفونیك بوده  و میزان جذب آلودگی آن بسیار ناچیز هست كه این خاصیت باعث مقاومت سطحی بسیار زیاد مقره و كاهش جریان نشتی می شود .
استفاده از پلیمر سیلیكون ٬ همچنین مقاومت مقره را در برابر عوامل محیطی بالا برده و نیاز به تعمیر و نگهداری از مقره را به حداقل می رساد و مقره را  در شرایط سخت مقاوم ٬ پایدار و قابل اطمینان می سازد . اتصالات نیز از طریق پیوستن هسته كامپوزیت به برج متصل شده و بار مكانیكی را انتقال می دهند .
جنس مقره ها :
جنس مقره ها معمولا از چینی یا شیشه است مقره های چینی از سه ماده مختلف تشكیل شده است :
1)      كائولین یا خاك چینی به مقدار 40 تا 50 در صد
 2)       سیلیكات آلومینیوم به مقدار 25 تا 30 در صد
 3)     خاك كوارتز به مقدار حداكثر 25 در صد
 این سه نوع تركیب برای بالا بردن استقامت حرارتی ٬ الكتریكی و مكانیكی به كار می روند . به عبارت دیگر خواص الكتریكی  ٬ مكانیكی و حرارتی چینی بستگی به در صد فراوانی این سه جز دارد . هرچه قدر سیلیكات آلومینیوم بیشتر باشد استقامت الكتریكی آن زیادتر می شود هر چه قدر كوارتز بیشتر باشد 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 قالبهای معینی شكل داده و در كوره حرارت می دهند تا پخته شود و رطوبت آن نیز گرفته شود . البته قبل از قالب گیری ٬ در صد رطوبت گل را پایین می آورند و تحت خلا آن 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 انجام 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 كاملا خالی از وجود حبابها و تركهای مویین گردد . لعاب شیشه ای علاوه بر استقامت مكانیكی مقره قدرت چسبندگی گرد و غبار و نفوذ گرد و غبار و رطوبت را كاهش می دهد . همچنین باعث ایجاد یك سطح كاملا 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 موثر است كه هر چه در درجه حرارت بالاتری قرار داده شود حبابهای هوا در آن كمتر بوجود می آید و استقامت الكتریك آن نیز زیاد می شود اما در عوض عایق خیلی ترد و شكننده می شود و هر چه درجه حرارت پختن در كوره كمتر شود استقامت مكانیكی آن بیشتر می شود ولی حفره ای بیشتری در آن باقی می ماند و استقامت الكتریكی آن كاهش می یابد.

وظایف و ویژگی های مقره ها :
الف) ایزوله كردن هادی از بدنه كنسول و پایه ها
 1-     مقاومت الكتریكی حجمی و سطحی بالا
 2-    مقاومت در برابر سوراخ شدن توسط شوك حرارتی در اثر عبور جریان الكتریكی فشار قوی
 3-    مقاومت زیاد در مسیر
 4-    عدم تشكیل خود القایی

 ب) تحمل نیروی مكانیكی حاصل از وزن سیمها و هادی ها

ج) مقاوم بودن مقره در برابر تغییرات جوی و درجه حرارت

 " امروزه در شبكه های توزیع ٬ برای اتكای اجسام هادی و جداسازی آنها از یكدیگر ٬ بیشتر از مقره های چینی استفاده می كنند . این مقره ها ٬ علاوه بر این كه در خطوط انتقال فشار متوسط به عنوان نقاط اتكایی سیم در محل پایه ها استفاده می شوند ٬ به عنوان عایق در سیستم های توزیع ٬ از جمله بوشینگهای ترانسفورماتورها ٬ كلیدها و سایر ادوات برقی از جمله بدنه برقگیر ها ٬ مهارها ٬ كات اوتها و بدنه ی سركابل فشار قوی و اتكایی برای عایق سازی در محل ورود برق به كار می روند ."  

انواع مقره های خطوط هوایی :    
الف) مقره های سوزنی ( میخی یا ثابت )    
ب) مقره های آویزی ( بشقابی )    
ج) مقره های كششی    
د) مقره های مهار    
ه) مقره های استوانه ایی   
ز) مقره های چرخی

 الف) مقره های سوزنی ( میخی یا ثابت ):
از این مقره ها برای نگهداری خطوط توزیع 11 و 20 و 33 كیلو ولت استفاده می شود كه بیشتر به صورت یك پارچه ساخته می شوند و معمولا به شكل ناقوس كلیسا هستند و هادی خطوط 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 سرب یا سیمان پر می كنن تا چینی مقره با فولاد سخت در تماس نباشد و در اثر گشتائر خمشی شكسته نشود . چترهای روی مقره هم به خاطر ایجاد مسیر طولانی و همچنین ایجاد نقاط خشك در هنگام بارندگی و هم به خاطر لغزان بودن سطح مقره برای باقی نماندن باران بر روی سطح مقره ایجاد می شود .

ب) مقره های آویزی ( بشقابی ):
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 آنها اماكن پذیر نیست . لذا در ولتاژهای بالاتر از مقره های بشقابی یا همان آویزی استفاده می شود و هادی خط به وسیله كلمپ فلزی به پایین ترین مقره بشقابی زنجیره متصل می گردد. هر مقره بشقابی از یك بشقاب چینی یا شیشه ای تشكیل شده است كه در قسمت بالایی آن ٬ یك كلاهك چدنی گالوانیزه توسط سیمان مخصوصی به نام Alumina   ( كه از مقاومت الكتریكی و استقامت مكانیكی و چسبندگی بالایی برخوردار است ) به شیشه یا چینی متصل شده است و در قسمت پایین مقره نیز یك پین (Pin)  فولادی گالوانیزه وجود دارد كه آن هم به وسیله سیمان مخصوص (Alumina)  به مقره متصل شده است . همچنین مسیر زیر بشقاب 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 (Split-Pin)  اتصال پین و كلاهك محكم می شود . دو مقره ضمن اتصال محكم در محل اتصال به صورت لولایی حركت آزادانه دارند . قطر بشقاب این نوع مقره ها معمولا بین 150 تا 360 میلی متر و یا بیشتر می باشد استقامت مكانیكی آنها هم معمولا بین 40 تا 300 كیلو نیوتن می باشد .

*مزایای استفاده از مقره های بشقابی :
 1-   چون هر واحد مقره بشقابی برای یك ولتاژ نامی پایین ( در حدود 11 كیلو ولت ) طراحی می شود . متناسب با ولتاژ خط می توان به تعداد دلخواه از این بشقابها را به هم متصل نمود تا یك زنجیره ی آن بتواند ولتاژ خط را تحمل كند (قابلیت انتخاب تعداد بشقابها ) .
2-   اگر هر كدام از بشقابهای یك زنجیره ی مقره ی آویزی ٬ معیوب یا صدمه ببیند فقط لازم است همان بشقاب عوض شود و نیازی به تعویض كل زنجیره نیست ( اقتصادی بودن مقره )
3- چون زنجیره ی مقره به كراس آرم خط آویزان است و می تواند به صورت آزادانه حركت نماید ٬ حداقل فشار مكانیكی بر مقره های آویزی وارد می شود ( تنش های مكانیكی كمتری به مقره وارد می شود ) .
 4- اگر به دلیلی بخواهند ولتاژ خط را افزایش دهند به راحتی می توان با اضافه نمودن چند تا بشقاب ٬ قدرت عایقی مناسبتری را به دست آورد و نیازی به تعویض زنجیره ی مقره نباشد ( قابیلت انعطاف در افزایش ولتاژ خط )
 5-چون هادی 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 كند تا حدودی از خط حفاظت شود ( حفاظت خط در برابر صاعقه به وسیله بازوی كراس آرم دكل انجام می شود ).
6-اگر بار مكانیكی خط زیاد باشد مثلا در اسپن های بلند ٬ هنگام عبور خطوط انتقال از روی رودخانه ها ٬ دره ها و اتوبان ها می توان از زنجیره های دوبل و یا بیشتر استفاده نمود ( قابلیت استفاده از زنجیره های دوبل یا بیشتر )

 ج) مقره های كششی :
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 كنند . مقره های مذكور همان مقره های بشقابی هستند كه به صورت افقی نصب می شوند و باید نیروی كششی خط را در پایه ها تحمل كنند و چون نیروی زیادتری را باید تحمل كنند فقط استقامت مكانیكی آنها نسبت به مقره های آویزی 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 های قرار گرفته شده در زاویه و یا و یا 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 راس 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 احتمالا سیم مهار در بالا از طریق میلگرد تیر ٬ برقدار گردید ٬ سیم مهار در نزدیكی زمین برقدار نشود ٬ در وسط سیم مهار از مقره ی مهار استفاده می شود و سیمهای مهار از دو طرف به مقره ی 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 ی استوانه ای و به صورت یكپارچه از جنس چینی و یا اخیرا از مواد تركیبی ( كه استقامت مكانیكی بسیار بالایی داشته و آب بر روی سطح آنها پخش نمی شود و برای مناطق صحرایی مناسب هستند ) ساخته می شوند و به دو طرف آن دو كلاهك فلزی با سیمان مخصوص اتصال داده شده است . قطر استوانه متناسب با قطر مكانیكی مورد نیاز انتخاب می شود . از این مقره ها بعضا در خطوط انتقال استفاده می شوند . این مقره ها در مقایسه با مقره های بشقابی از وزن كمتری برخوردار هستند ( وزن مقره های آویزی در یك زنجیره بیشتر به دلیل وزن كلاهك های فلزی آن هست ) و لذا از نظر اقتصادی ارزان هستند . ولی نقطه ضعف آنها امكان خراب شدن كامل مقره در اثر یك قوس الكتریكی یا ضربه ی مكانیكی بیرونی بر آن هست در صورتیكه در مقره های بشقابی تمام زنجیره از بین نمی رود . در زنجیره های بشقابی اگر یك مقره دچار ترك ش.د تا مدت زیادی بقیه ی آنها می توانند ولتاژ خط را تحمل كنند و همچنین بار مكانیكی خط را تحمل نمایند . در ولتاژهای بالامی توان دو یا سه مقره ی استوانه ای را به هم متصل نمود . نوع ساخته شده از مواد تركیبی  Composite Materiel   این نوع مقره ها دارای خاصیت اب گریزی بوده وآب و آلودگی بر روی آن پخش نمی شود بلكه این آلودگی و رطوبت در یك نقطه روی سطح باقی می ماند و چون تمام سطح مرطوب نمی باشد می توان مسیر خزشی آن را كوتاه نمود . جریان نشتی این نوع مقره ها خیلی كم است و در مناطقی با آلودگی زیاد روی سطح آنها جرقه زده نمی شود و نیازی به تمیز كردن هم ندارد .

 ز) مقره های چرخی :
از این مقره ها در خصوص فشار ضعیف 400 ولت استفاده می شود . این مقره ها توسط تسمه ی فلزی U  شكل به نام اتریه و پین و اشپیل 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 فشار قوی :
1-     مقره های خطوط هوایی ( آویزه ):
برای عایق كردن هادی ها نسبت به پایه ( دكل ) و نسبت به یكدیگرو نگهداری هادی ها بر روی پایه از این نوع مقره استفاده می شود.
 2-    مقره های عبوری ( بوشینگ ):
برای عایق كاری باس بارها در پست ها و تابلوها نسبت به زمین و نگهداری آنها از این نوع مقره ها استفاده می شود.
 3-    مقره های نگهدارنده ( اتكایی ):
از این نوع مقره ها برای عبور باس بارها از دیوارها یا ورود به تجهیزات استفاده می شود. همچنین برای ایزوله كردن خطوط یا باس بارها نسبت به دیوارها یا بدنه تجهیزات هم به كار می رود .

 مقره های خط هوایی به منظور عایق كردن هادی نسبت به دكل به كار برده می شوند .
مقره های عبوری همچنین در مواردی كه باید هادی حامل انرژی نسبت به ساختمان و یا  هادی دیگر عایق كاری شود به كار می روند.
 مقره های نگهدارنده نیز در كلیدهای فشار قوی ٬ در تابلوها و موارد مشابه جهت عایق بندی قطعه های دارای پتانسیل نسبت به زمین و یا قسمتهای دیگر مورد استفاده قرار می گیرند .

مقره های خط هوایی ٬ مقره های عبوری و یا مقره های نگهدارنده برای فشار الكتریكی تا 35 كیلو ولت از یك قطعه و برای فشار الكتریكی از 110 كیلو ولت به بالا از قطعات مختلف ٬ به یكدیگر پیوند داده می شوند . بنابر این مقره برای هر شبكه فشار قوی از تعدادی از قطعات كه به طور مكانیكی به هم پیوند یافته اند ٬ تشكیل می شود و از این راه با تعداد كمی مقره ی استاندارد شده كلیه ی مقره های فشار قوی را تهیه می كنیم .
  ادامه مطلب | نظرات()