انواع مقره ها و کاربرد های آنها

انواع مقره ها و کاربرد های آنها

اسلاید 1: انواع مقره ها و کاربرد های آنهاارائه:

اسلاید 2:

اسلاید 3:  مقدمهيكي از اجزاء مهم شبكه هاي فشار قوي ، مقره ها مي باشد كه بر حسب ولتاژ مورد استفاده و شرايط محيطي از نظر آلودگي و رطوبت ، شكل خاصي به خود مي گيرند. وظايف مقره ها در شبكه ها را مي توان به صورت زير بيان نمود :1. تحمل وزن هادي هاي خطوط انتقال و توزيع براي نگهداري سيم هاي هوايي روي پايه ها و دكل ها در بدترين شرايط (يعني موقعي كه ضخامت يخ و برف تشكيل شده روي سيم ها در حداكثر مقدار باشد) را داشته باشد و اصولاً بايد بتوانند بيشترين نيروهاي مكانيكي وارد شده بر ان ها را تحمل كنند.2. عايق بندي هادي ها و زمين و بين هادي ها با يكديگر به عهده مقره است. يعني مقره ها بايد از استقامت الكتريكي كافي برخوردار باشند تا بتوانند بين فازهاي شبكه و دكل ها كه متصل به زمين هستند ايزولاسيون كافي براي تحمل ولتاژ فازها را داشته باشند. استقامت الكتريكي آن ها بايد در حدي باشد كهدر بدترين شرايط (يعني در حضور رطوبت ، باران ، آلودگي و بروز صاعقه با ولتاژ بالا) دچار شكست كامي الكتريكي نشوند.

اسلاید 4: بنابراين مقره ها بايد داراي خصوصيات زير باشند :1. استقامت الكتريكي بالا.2. استقامت مكانيكي بالا.3. عاري از ناخالصي و حفره هاي داخلي.4. استقامت در برابر تغييرات درجه حرارت و عدم تغيير شكل در اثر تغيير دما (با توجه به ضريب انبساط حرارتي كه بايستي كم باشد).5. ضريب اطمينان بالا.6. ضريب تلفات عايقي كم.7. در برابر نفوذ آب و آلودگي ها مقاوم باشد.

اسلاید 5: جنس مقره هاجنس مقره ها معمولاً از چيني يا شيشه است. مقره هاي چيني از سه ماده مختلف تشكيل شده است :1. كائولين يا خاك چيني AL2O3-2SIO2-2H2O به مقدار 40 تا 50 درصد.2. سيليكات آلومينيوم (فلداسپات) K2O-AL2O3-6SIO2 به مقدار 25 تا 30 درصد.3. خاك كوارتز SIO2 به مقدار حداكثر 25 درصد.اين سه نوع با ترتيب براي بالا بردن استقامت حرارتي ، الكتريكي و مكانيكي به كار مي روند. به عبارت ديگر خواص الكتريكي ، مكانيكي و حرارتي چيني بستگي به درصد فراواني اين سه جزء دارد. هر چه فلداسپات بيشتر باشد استقامت الكتريكي آن زيادتر مي شود و هر چه مقدار كوارتز بيشتر شود ، استقامت مكانيكي آن بيشتر شده و با افزايش كائولين ، استقامت حرارتي آن بيشتر مي شود.

اسلاید 6: براي تهيه چيني ، مواد فوق را با كمي آب خالص مخلوط مي كنند تا به صورت گل و خمير در آيد. سپس اين گل را در قالب هاي معيني شكل داده و در كوره حرارت مي دهند تا پخته شود و رطوبت آن نيز گرفته شود. البته قبل از قالب گيري ، درصد رطوبت گل را پايين مي آورند و تحت خلاء ان را پرس مي كنند ، پس از ريخته شدن آن را سرد مي كنند. ولي سرد كردن آن به طور ناگهاني انجام نمي شود و با ملايم اين كار صورت مي گيرد. تا تركي در آن ايجاد نشود. پس از اين مرحله يك لايه لعاب شيشه اي بر روي آن مي ريزند تا سطح آن كاملاً خالي از وجود حباب ها و ترك هاي مويين گردد. لعاب شيشه اي علاوه بر افزايش استقامت مكانيكي مقره قدرت چسبندگي گرد و غبار و نفوذ گرد و غبار و رطوبت را كاهش مي دهد. همچنين باعث ايجاد يك سطح كاملاً صاف مي شود كه باعث افزايش مقاومت سطحي عايق مي شود.درجه حرارت پختن در كوره نيز در تعيين استقامت الكتريكي و مكانيكي مقره چيني مؤثر است كه هر چه در درجه حرارت بالاتري قرار داده شود ، حبابهاي هوا در آن كمتر به وجود مي آيند و استقامت الكتريكي آن زياد مي شود اما در عوض عايق خيلي ترد و شكننده مي شود و هرچه درجه حرارت پختن در كوره كمتر شود استقامت مكانيكي آن بيشتر مي شود و هر چه درجه حرارت پختن در كوره كمتر مي شود ، استقامت مكانيكي آن بيشتر مي شود ، ولي حفره هاي بيشتري در آن باقي مي ماند و استقامت الكتريكي آن بيشتر مي شود ولي حفره هاي بيشتري در آن باقي مي ماند و استقامت الكتريكي آن كاهش مي يابد. معمولاً درجه حرارت پخت در كوره را بين 1200 تا 1500 درجه نگه م دارند. در نتيجه ، استقامت الكتريكي چيني بين 120 (kv/cm) تا 280 (kv/cm) مي باشد. همچنين استقامت مكانيكي چيني در برابر نيروي فشاري 690 (MNt/m2) (در مقاطع بزرگتر 275 (MNt/m2) ) و در برابر نيروي كششي 48 (MNt/m2) (در مقاطع بزرگتر 20 (MNt/m2)) و در برابر نيروي خمشي 95 (MNt/m2) مي باشد. از خواص بسيار مهم چيني مي توان آسان شكل گرفتن آن ها و استقامت در برابر مواد شيميايي و تغييرات جوي را نام برد.

اسلاید 7: شيشهمعمولاً شيشه را در درجه حرارت هي بالا با مخلوطي از مواد مختلف از جمله آهك و پودر كوارتز ذوب مي نمايند و سپس به طور ناگهاني آن را سرد نموده و قالب ريزي مي كنند. اين عمل ((Toughening) باعث سفت شدن شيشه مي شود). بدين ترتيب مقره شيشه اي با استقامت مكانيكي خيلي زياد بدست مي آيد كه در مقابل لب پريدگي از چيني مقاوم تر است و استقامت مكانيكيفشاري آن 5/1 برابر چيني است و استقامت مكانيكي آن در برابر نيروهاي خمشي اندك ، كمتر از چيني است.همچنين استقامت الكتريكي آن هم خيلي بيشتر از عايق هاي چيني است (بين 500 تا 1000 كيلو ولت بر سانتي متر).مزيت ديگر شيشه اين است كه ضريب انبساط حرارتي آن كوچك است و در نتيجه تغيير شكل نسبي آن در اثر تغيير درجه حرارت ، خيلي كم است. همچنين در مقره هاي شيشه اي ، قبل از بروز ترك ، كاملاً خرد مي شوند و لذا از روي زمين به راحتي مي توان مقره معيوب را تشخيص داد. بر خلاف مقره هاي چيني ، در واقع ساخت مقره هاي شيشه اي ، معمولاً حفره در آن به وجود نمي آيد و اگر ترك يا حفره اي هم باشد به راحتي قابل مشاهده است.

اسلاید 8: به علاوه به علت عبور نور خورشيد از آن در اثر شاف بودن ، مقاومت آن در برابر نور خورشيد بيشتر است . اما معايب شيشه آن است كه :1. اولاً رطوبت به راحتي در سطح آن تقطير مي شود.2. به علت تغيير شكل نسبي داخلي پس از سرد شدن ، نمي توان مقره هاي بزرگي از آن ها ساخت.3. گرد و خاك را بيشتر به خود جذب مي كند.شكست الكتريكي در مقره ها

اسلاید 9: دو نوع شكست در مقره ها ممكن است رخ دهد :1. سوراخ شدن مقره ( شكست الكتريكي داخل بدنه مقره) :اين شكست بستگي به جنس مقره ، ضخامت بدنه مقره و ناخالصي هاي آن دارد كه غالباً اتفاق نمي افتد ؛ مگر در هنگام صاعقه هاي بسيار خطرناك و امواج سيار روي خط چين رخ مي دهد. ضخامت بدنه مقره را طوري طراحي مي كنند كه براي ولتاژهاي ضربه صاعقه اي و امواج سيار ناشي از سويچينگ سوراخ نشود.2. جرقه سطحي مقره :به علت اينكه سح مقره ها با هوا در ارتباط است و با توجه به اينكه استقامت الكتريكي هوا خيلي كمتر از مقره ها است لذا قبل از سوراخ شدن ، در روي سطح مقره ها جرقه زده مي شود. معمولاً اگر بر روي سطح مقره ها گرد و غبار و رطوبت و آلودگي بنشيند به سطح آن رسانا مي شود و يك جريان نشتي روي سطح مقره بين هادي و پايه فلزي آن بر قرار مي گردد و باعث پايين آمدن ارزش عايقي سطح مقره مي شود. لذا اولاً سطح عايق ها را طويل مي سازندتا مسير جريان نشتي طولاني تر شود و ارزش عايقي سطحي زياد از دست نرود. ديگر آن كه سسطح عايق را به صورت چتري مي سازند تا باران از آن ريخته شده و ابعاد مقره نيز بزرگ نشود و بالاخره جاي خشك هم داشته باشد. شيب چترها بايد طوري باشد كه روي سطوح هم پتانسيل يعني عمود بر خطوط ميدان بين هادي و ميله قرار گيرند. زيرا اگر بين دو نقطه اي كه داراي اختلاف پتانسيل باشند ، سطح رساناي ناشي از گرد و غبار تشكيل مي شود ، جريان زيادتري جاري شده و جرقه سطحي زودتر زده مي شود.

اسلاید 10: انواع مقره هابر حسب كاربرد اين نوع وسيله ، مقره ها را به سه دسته تقسيم مي كنند :1. مقره هاي خطوط هوايي : براي عايق كردن هادي ها نسبت به پايه (دكل) و نسبت به يكديگر و نگهداري هادي ها بر روي پايه ها از اين نوع مقره استفاده مي شود.2. مقره هاي اتكايي : براي عايق كاري باس بارها در پست ها و تابلوها نسبت به زمين و نگهداري آن ها از اين نوع مقره ها استفاده مي شود.3. مقره هاي عبوري يا بوشينگ ها : از اين نوع مقره ها براي عبور باس بارها از ديواره ها يا ورود به تجهيزات استفاده مي شود. همچنين براي ايزوله كردن خطوط يا باس بارها نسبت ديوارها يا بدنه تجهيزات هم به كار مي رود.اكنون به توضيح تك تك اين نوع مقره ها خواهيم پرداخت . البته درصد بسيار زيادي از مقره هاي مورد استفاده از نوع مقره هاي خطوط هوايي مي باشد.

اسلاید 11:

اسلاید 12: انواع مقره هاي-خطوط هواييالف) مقره هاي سوزني (ميخي) :از اين مقره ها براي نگهداري خطوط توزيع 11 و 20 و 33 كيلو ولت استفاده مي شود كه بيشتر به صورت يكپارچه ساخته مي شوند و معمولاً به شكل ناقوس كليسا هستند و هادي خط روي شيار بالايي مقره قرار مي گيرد و توسط يك سيستم به مقره محكم مي شود. مقره توسط يك پيچ فولادي كه در داخل مقره محكم شده است به بازوي دكل بسته مي شود. اطراف پيچ فولادي را با فلز نرم مانند سرب يا سيمان پر مي كنند تا چيني مقره با فولاد سخت در تماس نباشد و در اثر گشتاور خمشي شكسته نشود.چترهاي روي مقره هم به خاطر ايجاد مسير طولاني و همچنين ايجاد نقاط خشك در هنگام بارندگي و هم لغزان بودن سطح مقره براي باقي نماندن باران بر روي سطح مقره ايجاد مي شود. به عبارت ديگر در حالت مرطوب بودن مقره ، فاصله جرقه برابر مجموع كوتاهترين فاصله از لبه يك چتر به نزديكترين نقطه روي چتر پاييني به اضافه فاصله از لبه چتر پاييني تا پايه فلزي مقره مي باشد. همچنين در حالت خشك بودن مقره كوتاهترين فاصله از هادي تا پايه فلزي مقره است. به اين منظور ، ضريب اطمينان مقره را به صورت زير تعريف مي كنند.ولتاژ لازم براي جرقه سطحي = ضريب اطمينان مقرهولتاژ نامي مقرهدر شبكه هاي 20 كيلو ولت ، ضريب اطمينان هواي خشك مقره هاي ميخي برابر 6 و براي هواي مرطوب به مقدار 4 است. همچنين در شبكه هاي 11 KV اين ضريب در هواي خشك برابر 2/8 و براي هواي مرطوب به مقدار 5 است.