banner9
صفحه اصليدرباره سايتمهندسي ارزشنظام مهندسيتماس با ما                                     «به سایت WWW. KBC. IR ، سایت تخصصی مهندسی برق ایران خوش آمدید.»

 

                  خطوط انتقال نيرو 

 

       - مقدمه

   خطوط انتقال نيرو به عنوان رابط اصلي مراكز توليد با شبكه‌هاي توزيع نقش مهمي را در برق رساني به عهده دارند، به همين دليل مهندسين طراح بايد تلاش نمايند تا آنجا كه ممكن است قابليت اطمينان در مدار بودن آنها را افزايش دهند. براي اينكه خطوط انتقال نيرو بتوانند وظايف خود را به خوبي ايفا نمايند، لازم است تك تك اجزاي اصلي آن از جمله هاديها، سيم محافظ، برج‌ها، مقره‌ها، فوندانسيون ها و يا ديگر اجزا نقش خود را به خوبي انجام دهند. براي برقراري اين شرايط لازم است طراحي و انتخاب مشخصات فني آنها با توجه به اطلاعات محيطي و بهره‌برداري، مناسب و صحيح انجام شود.

گر چه وظيفه اصلي خطوط انتقال نيرو، برق رساني با كيفيت مطلوب مي باشد اما انجام اين وظيفه به تنهايي كافي نيست بلكه لازم است آثار سوء آن در مسير، بخصوص در مناطق مسكوني، به حداقل ممكن كاهش يابد. به عبارت ديگر گرچه افزايش ولتاژ يا تعداد مدارها در برخي موارد ممكن است راه حل مناسبي از ديدگاه فني و اقتصادي باشد اما توجه به ديدگاههاي زيست محيطي به خصوص مهار ميدانهاي الكتريكي و مغناطيسي، اغتشاشات راديويي و مخابراتي يا نويز شنوايي و همچنين بلا استفاده شدن مساحت قابل توجهي از زمين در طول مسير و حريم در بعضي موارد محدوديتي‌هايي را به وجود مي آورد كه ممكن است برخي از مزيت‌هاي فني را تحت تأثير قرار دهد، بهمين دليل لازم است طراحي خطوط انتقال نيرو با توجه به تمام جوانب انجام گيرد تا هنگام بهره‌برداري مشكلات و كاستي هاي آنها گريبانگير مسئولين وقت نباشد.

 

   - مباني طراحي

در شبكه هاي برق رساني به مناسبت هاي مختلفي از جمله انتقال انرژي توليدي نيروگاه‌ها به مراكز مصرف، ايجاد ارتباط بين استانها يا مراكز مهم مصرف با هدف افزايش قابليت اطمينان برق رساني يا دلايل متعدد ديگر، از خطوط انتقال نيرو استفاده مي شود. دليل احداث خطوط انتقال نيرو هر چه باشد، يكي از پارامترهاي مهم و موثر در طراحي آنها، ميزان توان و انرژي الكتريكي انتقالي توسط آنها مي باشد، ضمن اينكه تداوم برق رساني به پارامترهاي بسيار متعدد ديگري نيز وابسته مي باشد كه بدون توجه به آنها امكان طراحي مناسب ميسر نمي باشد. گرچه درصد عمده‌اي از سرمايه گذاري صنايع برق مربوط به تاسيسات و تجهيزات انتقال و توزيع نيرو مي باشد، كه خود نشانگر اهميت آنها در شبكه‌هاي برق رساني است، اما در بسياري موارد هدف مسئولين شركتهاي برق كاهش سرمايه گذاري تاسيسات در حد فاصل توليد تا مصرف مي باشد، چون هر گونه اقدام عملي در اين زمينه كاهش قيمت تمام شده برق را بهمراه خواهد داشت.

قبل از تصميم گيري در مورد احداث خطوط انتقال نيرو بررسي‌هاي لازم چه از نظر فني و چه از نظر اقتصادي انجام ميگيرد تا به خوبي روشن شود كه آيا احداث خطوط انتقال نيرو تنها راه تامين انرژي الكتريكي است يا امكان تامين انرژي الكتريكي مورد نياز از طريق توسعه مراكز توليد نيز ميسر مي باشد. مطلب ديگري كه در اين رابطه مطرح است ظرفيت خطوط انتقال مي باشد، به عبارت ديگر بايد مشخص شود كه خط انتقال جديد تا چه سالي بايد پاسخگوي نياز مصرف باشد؟ طبيعي است هر چه ظرفيت بيشتر باشد، نياز منطقه‌ براي زمان طولاني تري تامين مي گردد، اما براي تامين خواسته ضروري است ولتاژ، تعداد مدارها، يا قطر هادي ها افزايش يابند كه لازمه آن انجام سرمايه گذاري بالاتر مي باشد. از طرف ديگر به هنگام طراحي بايد مشكل برق رساني به مصرف كننده در زمان بروز حادثه در خطوط انتقال نيز مد نظر قرار گيرد.

 

   - برنامه ريزي و مطالعات اوليه

مسلماً اجراي خطوط انتقال بر مبناي نياز مشخصي برنامه ريزي مي گردد. تعيين نياز كه با برآورد انرژي الكتريكي هر منطقه انجام مي گيرد، اولين گامي است كه در برنامه ريزي توسعه‌اي مورد استفاده قرار ميگيرد. بنابراين وقتي نياز مصرف به هر دليلي در بخش برنامه ريزي و مطالعات سيستم مشخص گرديد كارشناسان اين بخش بررسي‌ها و مطالعات خود را جهت تعيين مناسب ترين راه حل براي تامين نياز آغاز مي نمايند، كه مراحل عمده كار بشرح زير مي باشد:

 

   1- برآورد نياز مصرف

در اولين مرحله از برنامه ريزي و طراحي خطوط انتقال نيرو لازم است ميزان توان و انرژي الكتريكي مصرف كننده در دست باشد. مسلماً براي اينكه خط انتقال مورد مطالعه بتواند در يك دوره بلند مدتي نقش خود را به خوبي ايفا نمايد، لازم است برآورد بار نيز براي يك مدت طولاني انجام گيرد. بطور معمول دوره برنامه ريزي حدود ده سال مي باشد، اما در برخي موارد از جمله صعب العبور بودن يا سختي مسير ممكن است از نظر فني و اقتصادي انتخاب دوره‌هاي بلند مدت تر و يا حتي در برخي موارد دوره‌هاي كوتاه مدت تر براي احداث خطوط انتقال نيرو موجه باشد كه به هر حال در اين مرحله از مطالعات بايد به آن توجه گردد.

به عنوان مثال اگر فرض شود بار اوليه منطقه‌اي 50 مگاوات و متوسط رشد بار آن ده درصد در سال باشد، اگر خط انتقال براي يك دوره 5 يا 10 و يا 15 ساله طراحي گردد، حداقل ظرفيت خط انتقال بر حسب مورد 5/80 ، 7/129 ، 9/208  مگاوات خواهد شد كه مسلماً اين ارقام ولتاژ مناسب و سرمايه گذاري را در محدوده وسعي تغيير مي دهند كه نشانگر اهميت توجه به آينده نگري مناسب در طراحي مي باشد.

 

   2- بررسي وضعيت شبكه‌هاي موجود

بعد از تعيين نياز مصرف، مبدا تغذيه خط انتقال نيرو بايد مشخص گردد. با توجه به گستردگي شبكه‌هاي برق رساني ممكن است امكان برق رساني از طرق مختلفي عملي باشد، لذا در اين مرحله لازم است مهندسين طراح با توجه به نقشه‌هاي جغرافيايي، موقعيت مكاني و مسير خطوط انتقال و پستهاي موجود در منطقه را مورد توجه و مطالعه قرار دهند، كه قاعدتاً در پايان اين مرحله، محل يا محل‌هاي اوليه تغذيه خط انتقال نيرو مشخص مي گردد.

ضمنا" در اين مرحله بايد ظرفيت ترانسفورماتورها و ساير تجهيزات پستها و همچنين امكان تامين انرژي الكتريكي درخواستي خط انتقال جديد نيز مورد بررسي قرار گيرد. در بررسي وضعيت پستهاي مبدا بايد دقت شود كه امكان تامين انرژي الكتريكي در اين پستها در تمام دوران برنامه ريزي عملي باشد ، به عبارت ديگر صرف اينكه ترانسفورماتورها در زمان احداث خطوط انتقال نيرو داراي ظرفيت آزاد باشند كافي نيست بلكه لازم است در دوره برنامه ريزي امكان برق رساني ميسر باشد. در برخي موارد ممكن است ظرفيت ترانسفورماتورها براي دوره مطالعه كافي نباشند، در چنين مواردي لازم است امكان توسعه پستها جهت نصب ترانسفورماتور اضافي امكان پذير باشد.

 

   3- بازديد كلي از مسير خط انتقال و پستها

در مطالعات اين قسمت ضروري است از پست يا پستهايي كه به عنوان مبدا خط انتقال مشخص گرديده است، يك بازديد كلي به عمل آيد. مسلماً در اين مرحله لازم است امكانات پست از نظر وضعيت باند خروج خط انتقال، امكان توسعه پست براي اتصال خط انتقال جديد مورد توجه و بررسي قرار گيرد، همچنين انجام يك بازديد كلي از مسيرهاي انتقال مي تواند دقت نتايج مطالعات را افزايش دهد.

ضمناً لازم است وضعيت اتصالات آينده اين پست با ديگر نقاط شبكه و همچنين پروژه‌ها يا تأسيسات ديگر سازمانهايي كه ممكن است در مسير خط انتقال باشند نيز مورد توجه قرار گيرند و علاوه بر آن لازم است نياز مصرف آباديهاي مسير خط انتقال نيز بررسي گردد تا در صورت لزوم بتوان در آينده از اين خطوط براي تامين انرژي الكتريكي مورد نياز آنها نيز استفاده نمود. البته در چنين موارد شايد لازم باشد مسير خطوط انتقال طوري انتخاب گردد تا از حوالي اينگونه مناطق عبور نمايد. اين اقدام گرچه باعث افزايش طول و ميزان سرمايه گذاري اوليه مي گردد اما سبب كاهش سرمايه گذاري آينده در رابطه با توسعه شبكه هاي برقرساني مي شود.

 

   4- انتخاب طرحها

وقتي بازديد كلي انجام گرفت لازم است چند طرح اوليه جهت انجام بررسي هاي فني و اقتصادي انتخاب گردد. همانطور كه در بالا اشاره گرديد، ممكن است نقاط مختلفي براي تغذيه خط انتقال نيرو وجود داشته باشند و چه بسا مختصات اوليه، شرايط اتصال، موقعيت مكاني آنها متفاوت باشد، لذا لازم است اين عوامل كه در ذيل به چند نمونه مهم آن اشاره شده مورد توجه و بررسي قرار گيرد.

  - مبدا تغذيه خط انتقال

  - ولتاژ پست تغذيه

  - طول خط انتقال

  - شرايط مسير

  - ويژگيهاي فني و اقتصادي زمين مسير

  - ضريب اطمينان برق رساني پستهاي مبدا

  - سرمايه گذاري لازم جهت احداث خط انتقال

 اما به هر حال لازم است اين طرحها جهت مطالعات سيتم آماده شوند تا از ميان آنها چند طرح كه ويژگي بهتري را دارا مي باشند براي بررسيهاي بعدي تعيين شوند.

 

   5- مطالعات سيستم

با توجه به مطالب فوق الذكر در بسياري حالات ممكن است ولتاژ اوليه پست‌هاي مبدا از نظر فني و اقتصادي موجه باشند، اما در برخي موارد شايد لازم باشد، ولتاژ جديدي جهت اتصال خط انتقال نيرو انتخاب گردد، كه لازم است در اين رابطه تصميم گيري شود.

براي انجام بررسي هاي فني در آغاز به كمك برنامه كامپيوتري پخش بار كليه طرحهاي انتخابي از نظر افت ولتاژ مورد مطالعه قرار مي گيرند تا اطمينان حال گردد كه طرحهاي انتخابي داراي حداقل شرايط قابل قبول مي باشند. در صورتي كه ولتاژ پستهاي موجود از اين ديدگاه براي خطوط انتقال تك مداره مناسب نباشند، قبل از هر گونه اقدام در جهت افزايش ولتاژ، لازم است حالات زير نيز مورد بررسي و مطالعه قرار گيرند تا بي مورد با انتخاب ولتاژهاي بالاتر مجبور به سرمايه گذاري غير موجه و بيشتر براي احداث خطوط انتقال نيرو و پستهاي دو طرف نباشيم.

  -افزايش تعداد مدارهاي خط انتقال

  -افزايش تعداد هادي در هر فاز (احداث خطوط باندل)

  -افزايش خطوط باندل چند مداره

 

   6- انتخاب هادي

گرچه هادي ها نقش بسيار مهمي در ميزان تلفات انرژي به عهده دارند، اما در ساير مطالعات فني از جمله بررسي افت ولتاژ، حد پايداري و غيره نقش موثري ندارند. با توجه به اينكه مقاومت هاديها عامل اصلي تلفات انرژي مي باشند، لذا در اين قسمت بايد سعي شود با انتخاب مقطع و تعداد هادي مناسب در هر فاز، مقدار تلفات توان و انرژي خطوط انتقال در حالات مختلف را مورد بررسي و مطالعه قرار داد. مسلما" در نهايت انتخاب هادي ها براي هر خط انتقال نيرو بايد با توجه به ديدگاه هاي فني و اقتصادي انجام گيرد.

به عنوان مثال اگر ولتاژهای 132 ، 230 و 400 کیلو ولت طرحهای اولیه باشند، برای هر طرح هادی های متعددی انتخاب می گردد و سپس میزان تلفات در حالات مختلف محاسبه و با توجه به سرمایه گذاری اولیه خط انتقال، سرمایه گذاری مربوط به احداث یا توسعه پستها و ... مورد مطالعه و مقایسه قرار می گیرند، تا بعد از پایان مطالعات این قسمت، چند طرح که از نظر فنی دارای حداقل شرایط مورد قبول می باشند انتخاب، تا جهت انجام بررسی های اقتصادی مورد مطالعه قرار گیرند.

 

   7- بررسی های اقتصادی

همانطور که قبلاً اشاره گردید، چون مشخصات عمده طرحهای انتخابی از جمله طول خط، ولتاژ خط، تعداد مدارها، مقطع هادی، تعداد هادی در هر فاز و غيره ممکن است متفاوت باشد، در نتیجه سرمایه گذاري اولیه و هزینه های تعمیرات و نگهداری آنها با هم متفاوت خواهند بود، که لازم است در بررسی های اقتصادی عوامل زیر مورد مقایسه و با توجه به نتیجه بهترین حالت انتخاب گردد.

  - سرمایه گذاری اولیه خطوط انتقال

  - سرمایه گذاری مربوط به احداث یا توسعه پستها

  - میزان تلفات قدرت و انرژی خطوط انتقال

  - ارزش تلفات قدرت و انرژی در دوره مطالعه

  - ارزش هزینه های تعمیرات و نگهداری

بعد از پایان مطالعات اقتصادی مشخصات عمده خط انتقال نیرو تعیین می گردد که عوامل مهم آن بشرح زیر می باشد:

  - مبدا تغذیه خط انتقال

  - ولتاژ خط انتقال

  - تعداد مدارهای خط انتقال

  - انتخاب نوع خط (ساده یا باندل)

  - تعیین تعداد هادی های فرعی در هر فاز

  - تعیین مقطع هادی ها

به این ترتیب پس از پایان بررسی و مطالعات این مرحله، لازم است بررسی های لازم از دیدگاه قابلیت اطمینان سیستم برق رسانی نیز انجام و سپس ادامه مطالعات به بخش مهندسی (یا مهندسین مشاور) ارجاع گردد، تا ساير طراحی های لازم را انجام دهند.

 

   - هادیهای متداول در خطوط انتقال نیرو

     در خطوط انتقال نیرو، هادی ها عامل اصلی انتقال انرژی الکتریکی میباشند و بقیه اجزا از جمله سیم محافظ، مقره ها، برج ها، فونداسیون ها و ... باید طوری طراحی شوند، تا هادی ها بتوانند وظیفه اصلی خود که در حقیقت انتقال جریان یا بار الکتریکی مورد نیاز مشترکین برق میباشد، را به درستی انجام دهند.

    هادیهای متداول در خطوط انتقال نیرو را به صورت رشته ای می بافند و بر حسب مورد ممکن است جنس رشته های فلزی از فولاد آلومینیوم خالص یا آلیاژ الومینیوم و یا ترکیبی از انواع رشته های فلزی دیگر باشند. گرچه هدف اصلی از رشته ای نمودن انعطاف پذیر نمودن آن در جریان ساخت، حمل و نقل و نصب میباشد، اما این اقدام مزایا و معایب دیگری را نیز بهمراه دارد که ذیلاً بطور اختصار مورد بررسی قرار می گیرد.

 

  1- ویژگیهای هادی های رشته ای

    هادی ها و کابلهای فشار قوی باید از خصوصیات مناسبی برخوردار باشند تا امکان بافت، ساخت و حمل آنها به سهولت میسر باشد. این ویژگی موقعی بدست میآید که هادی ها به صورت رشته اي بافته شوند. در اين حالت ضمن اینکه مزیت هایی برای آنها بوجود میآید معایبی را نیز به دنبال خواهند داشت. به عنوان مثال اگر هادیها به صورت یکپارچه و همانند میل گردهای فولادی ساخته شوند ضمن اینکه امکان ساخت هادی های طویل با مشکل همراه میشود، حمل آنها نیز به سادگی میسر نمی باشد. ضمناً در چنین شرایطی دارای انعطاف پذیری کافی برای نصب در خطوط انتقال و توزیع نیرو نمی باشند. همانطور که قبلاً اشاره گردید، این نوع هادی ها دارای مزایا و معایبی هستند که ذیلاً بطور اختصار به آنها اشاره می گردد:

  1-1 - مزایا

اگر هادی های خطوط انتقال نیرو به صورت رشته اي بافته شوند مزایای متعددی را به همراه خواهند داشت که برخی از ویژگیهای مهم آنها به شرح زیر می باشد.

  -  انعطاف پذیری در زمان نصب

  -  امکان بافت هادی هایی با آلومینیوم و فولاد

  -  امکان ساخت هادی هایی با مقاطع متفاوت از یک اندازه رشته فلزی

  -  امکان بافت هادی هایی با آلیاژهای مختلفی از آلومینیوم و فولاد

  -  تعادل حرارتی بهتر

  -  افزایش جریان مجاز هادی برای وزن مشخصی از هادی

  -  کاهش تلفات آهنی در هسته فولادی هادیها، به دلیل متفاوت بودن جهت پیچش رشته ها در لایه های مختلف درونی

  -  کاهش تنوع اندازه هادی ها

  -  افزایش خاصیت خود مستهلک کنندگی هادی ها در مقابل نوسانات

  -  امکان ساخت هادی هایی با طول زیاد

  -  امکان حمل و نقل بهتر

  -  امکان افزایش مقاومت مکانیکی هادی ها با استفاده از رشته های مختلف فولادی در لایه های درونی هادیها

  -  امکان کاهش مقاومت الکتریکی هادی ها با استفاده از تعداد بیشتر رشته های آلومینیومی در لایه های مختلف 

   1-2 - معایب

     با رشته ای شدن هادی ها گرچه مزایایی برای آنها به وجود می آید اما معایبی نیز به همراه خواهند داشت که برخی از آنها به صورت زیر می باشند:

  -  امکان نفوذ مواد معلق و آلوده در لایه های مختلف هادی ها

  -  افزایش شدت خوردگی در هادی های رشته ای

  -  امکان پاره شدن رشته ها در اثر سائیدگی و خوردگی

  -  امکان پاره شدن رشته های بیرونی در اثر انواع نوسانات

  -  امکان افزایش فواصل رشته تحت تاثیر عوامل حرارتی یا مکانیکی

  -  افزایش تلفات کرونا

 

   - پایه های خطوط انتقال نیرو

   پایه ها از اجزای مهم و اصلی خطوط انتقال نیرو می باشند که در برق رسانی نقش مهمی را ایفا می نمایند. پایه ها ضمن اینکه وظیفه نگهداری هادی ها را در فاصله معينی از زمین بعهده دارند، باید قادر باشند در بدترین شرایط محیطی و جوی نیروهای مکانیکی وارد بر خود را تحمل نمایند. بطور کلی پایه های خطوط انتقال نیرو به دو گروه اصلی تیرها و برج ها تقسیم می شوند و هر یک از آنها را می توان با شکل ها و جنس های مختلفی ساخت که نوع متداول آنها چوبی، بتونی و فولادی می باشند.

 

  -انواع پایه های خطوط انتقال نیرو

    برج ها، پایه ها و یا تیرهای خطوط انتقال نیرو از انواع مختلفی چه از نظر شکل ظاهری و چه از نظر جنس ساخته می شوند، اما به هر حال مستقل از نوع یا جنس باید دارای ویژگیهای نسبی زیر نیز باشند.

-      دارای تحمل کافی در مقابل نیروهای مکانیکی

-      دارای وزن مناسب

-      كم بودن هزینه های تعمیرات

-      دارای ظاهر مناسب با توجه به محل نصب

-      دارای عمر مناسب با توجه به شرایط محیطی منطقه

-      مناسب بودن از نظر حمل و نقل

-      عملي بودن امکان تهیه، ساخت و نصب آنها در منطقه

-      مناسب بودن از نظر فنی و اقتصادی

مسلماً تمام این ویژگیها در یک نوع خاص از پایه وجود ندارد. لذا لازم است تلاش شود انتخاب آنها با توجه به شرایط محیطی و امکانات محلی انجام گیرد.

 

  - انواع برج های معمولی

    برج های مورد استفاده در خطوط انتقال نیرو ممکن است میانی، زاویه ای یا انتهایی باشند. این نوع برج ها به نوع خاصی از برج ها اطلاق نمی شوند، بلکه با توجه به شرایط مسیر خطوط انتقال نیرو و زاویه انحراف آن ممکن است برخی از آنها در وضعیت زاویه ای قرار گیرند. با توجه به اینکه در این گونه موارد نیروی زیادی در برج ها وارد می گردد، لازم است توان و تحمل آنها در مقایسه با سایر انواع برج های میانی بیشتر باشد. مستقل از شکل و جنس برج ها با توجه به شرایط مسیر و زاویه انحراف آنها، برج ها را می توان به گروههای مختلف تقسیم نمود.

 

   - مقره های خطوط انتقال

    در خطوط انتقال نیرو مقره ها عامل اصلی جداسازی هادی ها از پایه ها و زمین می باشند و برای اینکه بتوانند وظایف خود را که در حقیقت تامین فاصله مناسب می باشد به خوبی انجام دهند باید دارای خواص کلی زیر باشند:

  - خاصیت عایقی مناسب

  - مقاومت مکانیکی کافی

  - تحمل الکتریکی در مقابل اضافه ولتاژها

  - مقاوم در مقابل تغییرات درجه حرارت محیط

   مسلماً هر چه مقاومت الکتریکی و مکانیکی مقره ها بیشتر باشد، تحمل آنها در مقابل اضافه ولتاژها یا اضافه بارهای مکانیکی افزایش می یابد، علاوه بر آن پایین بودن درجه عایقی مقره ها احتمال بروز جرقه بین هادی ها با برج ها را از طریق زنجیر مقره ها افزایش می دهد که این امر سبب تخریب آنها می گردد که در مجموع کاهش قابلیت اطمینان برق رسانی و در نتیجه خروج خطوط انتقال نیرو را بهمراه خواهد داشت.

 

   1- جنس مقره ها

    مقره های مورد استفاده در اکثر خطوط انتقال نیرو از جنس چینی یا شیشه می باشند، ضمن اینکه در برخی موارد ممکن است مقره ها را از مواد ترکیبی دیگری نیز تهیه نمایند. تقریباً در تمامی خطوط انتقال نیرو ایران از مقره های چینی و شیشه ای استفاده شده است، که در بین این دو نوع، مقره های چینی کاربرد گسترده تری دارند. هر یک از مقره های فوق الذکر دارای مزایا و معایب مختلفی میباشند که با توجه به شرایط جغرافیایی مسیر، عملکرد آنها متفاوت می باشد که بر حسب مورد می توانند انتخاب و مورد استفاده قرار گیرند. علاوه بر مقره های چینی و شیشه ای که عمدتاً دارای ترکیبات معدنی می باشند در برخی موارد از مقره های ترکیبی که عمدتاً از مواد مصنوعی و با عناوین مختلفی از جمله Composite Insulator یا Silicon Rubber ساخته می شوند نیز استفاده می گردد. همانند مقره های چینی و شیشه ای این نوع مقره ها نیز به شکل های مختلفی ساخته می شوند که یکی از کاربردهای انحصاری آنها استفاده در خطوط انتقال کمپاکت بعنوان فاصله نگهدارهای فازی است.

 

  2- انواع مقره ها

    مقره های مورد استفاده در خطوط انتقال و توزیع نیرو دارای اشکال مختلفی می باشند، که با توجه به شرایط مسیر و سطح ولتاژ، انتخاب و مورد استفاده قرار می گیرند. انواع متداول مقره های مورد استفاده در خطوط انتقال هوايی بشرح زیر می باشد:

-      مقره های بشقابی معمول (Disc Insulator)

-      مقره های بشقابی ضد مه (Antifog Disc Insulator)

-      مقره های سوزنی (Pin Type Insulator)

-      مقره های قرقره ای (Spool Type Insulator)

-      مقره های نوع پایه ای(Post Type Insulator )

-      مقره های میله ای بلند (Long Rod Insulator)

البته هر یک از این مقره ها می توانند بصورت مختلفی طراحی و مورد استفاده قرار گیرند که ذیلاً به چند نمونه متداول آن اشاره می گردد.

-   نصب مقره ها بصورت آویزان که معمولاً در برج های میانی استفاده می شوند.

-   نصب مقره ها بصورت کششی که معمولاً در برج های زاویه ای و انتهایی استفاده می شوند.

-   نصب مقره ها بصورت ثابت که معمولاً در خطوط توزیع و از مقره های سوزنی استفاده می شود.

-      نصب مقره ها بصورت V شکل که معمولا بصورت آویزان استفاده می شود.

-   نصب موازی زنجیره مقره ها به صورت کششی یا آویزان که معمولاً برای افزایش تحمل زنجیره مقره ها در مقابل اضافه بارهای مکانیکی انجام می شود.

معمولاً مقره های نوع سوزنی و قرقره ای بصورت ثابت در خطوط توزیع نیرو مورد استفاده قرار می گیرند و بقیه انواع مقره ها برحسب مورد بصورت آویزان یا کششی بکار گرفته می شوند.

 

   - سیم محافظ در خطوط انتقال نیرو

    یکی از عوامل مهمی که خطوط انتقال نیرو را دچار مخاطره می سازد، صاعقه می باشد. جریان صاعقه برحسب مورد ممکن است به بیش از یکصد کیلوآمپر هم برسد و معمولاً در فاصله یک تا ده میکرو ثانیه به مقدار ماکزیمم خود می رسد و پس از 20 تا 100 میکرو ثانیه به حدود 50 درصد مقدار ماکزیمم خود کاهش می یابد. تعداد صاعقه در هر سال یا احتمال برخورد ساعقه به خطوط انتقال نیرو بستگی به شرایط جغرافیایی و سطح ایزوکرونیک منطقه دارد، بهمین دلیل احتمال بروز وقفه در برق رسانی تابعی از شرایط جوی مسیر می باشد.

     با توجه به اینکه صاعقه یکی از عوامل مهم در کاهش قابلیت اطمینان برق رسانی خطوط انتقال نیرو میباشد، توجه به این عامل در طراحی خطوط انتقال نیرو از اهمیت ویژه ای برخوردار است. صاعقه ممکن است بصورت مستقیم به برج ها، سیم محافظ یا فازها برخورد نماید، تجارب موجود نشان می دهد که درصد عمده ای از صاعقه هایی که به خطوط انتقال نیرو برخورد می نماید مستقیماً به برج ها و مابقی به سیم محافظ یا حتی فازهای خطوط انتقال اصابت می کنند.

    سیم محافظ یکی از اجزای مهم سرمایه گذاری میباشد، بطوریکه سهم مستقیم آن در میزان سرمایه گذاری برحسب تعداد سیم محافظ به 3 تا 5 درصد می رسد و اگر تاثیر افزایش وزن برج ها، حجم فونداسیونها و غیره نیز در محاسبات منظور گردد، این سهم ممکن است به حدود ده درصد سرمایه گذاری کل خطوط انتقال افزایش یابد. بعبارت دیگر قریب به ده درصد سرمایه گذاری صرف حفاظت آنها در مقابل برخورد ساعقه می گردد.

 

   - یراق آلات خطوط انتقال نیرو

   در خطوط هوایی انتقال نیرو، اغلب یراق آلات رابط بین هادیهای فاز یا سیم محافظ هوایی با برج هستند که در مورد هادیهای فاز این ارتباط از طریق اضافه شدن مقره ها صورت می گیرد. علاوه بر این، برخی از یراق آلات وظایف دیگری همچون: میرا نمودن نوسانهای مکانیکی بوجود آمده در هادی های فاز و سیم محافظ هوایی، نگهداری هادی های باندل در فواصل معینی از هم، توزیع میدان الکتریکی در طول زنجیره مقره و ... را بر عهده دارند. یراق آلات خطوط انتقال نیرو برای اینکه بتوانند وظایف خود را به خوبی انجام دهند، می بایستی خواص الکتریکی و مکانیکی معینی را دارا باشند. انتخاب مناسب یراق آلات اهمیت فراواني در قابلیت اطمینان سیستم و هزینه های پرداخت شده جهت احداث و بهره برداری از خطوط انتقال نیرو دارا می باشد.

   اغلب یراق آلات خطوط هوایی انتقال نیرو به خاطر نقش حساسی که در برقراری ارتباط بین هادی ها و برج ایفا می نمایند، می بایستی از چنان مقاومت مکانیکی برخوردار باشند که تحت شرایط محیطی گوناگون و بارهای مختلفی که به آنها وارد می شوند، تحمل مناسب را داشته باشند و در اثر تغییرات درجه حرارت و شرایط محیطی مقاومت مکانیکی آنها کاسته نشود.

  تقریباً اغلب یراق آلات خطوط هوایی انتقال نیرو تحت تاثیر نیروهای کششی قرار داشته و با تغییر شرایط محیطی در فصول مختلف میزان نیروهای وارده بر آنها بین حداقل و حداکثری که مقدار آنها با دقت نسبتاً مناسبی قابل محاسبه است، تغییر می کند.

   عدم دقت در انتخاب یراق آلات خطوط انتقال، بخصوص در خواص مکانیکی مواد بکار رفته درآنها، موجب خواهد شد که این قطعات با تکرار دوره های بارگذاری دچار پیری پیش از موعد شده و استقامت مکانیکی آنها تنزل یابد. این مسئله موجب می شود که یراق آلات خط در زمانی زودتر از موعد پیش بینی شده برای عمر خط (حدود 30 الی 40 سال) دچار شکست شوند. این امر نیز به نوبه خود و در اغلب موارد به خسارت های سنگین تری در برج ها یا هادی های خط انتقال می انجامد و سرانجام تداوم برقرسانی، که از اهداف اصلی احداث و بهره بردرای از خطوط انتقال نیرو میباشد، دچار وقفه می شود.

    نکته ای که اشاره به آن در اینجا ضرورت دارد آن است که انتخاب قطعه مناسب به معنی انتخاب گرانترین نوع آلیاژ یا فلز برای ساخت آن قطعه نیست و اصولاً به علت تکرار قطعات و فراوانی مصرف آنها در طول خط انتقال نیرو، استفاده از آلیاژهای گران قیمت علیرغم خواص مکانیکی خوب آنها مقدور نمی باشد. بنابراين این قطعات می بایستی با توجه به خواصی که در ذیل ذکر شده اند، انتخاب شوند:

  - مقاومت مکانیکی مناسب

  - مشخصات الکتریکی مناسب

  - سهولت تولید

  - سهولت نصب

  - قیمت تمام شده

        

    یکی از مهمترین موارد در طراحی خطوط هوایی انتقال نیرو، طراحی و انتخاب یراق آلات است. خطوط هوایی انتقال نیرو به علت گستردگی در مناطق مختلف کشور همواره در معرض تنشهای الکتریکی و مکانیکی مختلف قرار دارند، لذا یراق آلات خطوط هوایی انتقال نیرو می بایستی به گونه ای طراحی و انتخاب شوند که:

-   تنشهای مکانیکی که بواسطه مراحل نصب، تعمیر و بهره برداری، عبور جریان های طراحی شامل جریان اتصال کوتاه، تغییرات دما و شرایط محیطی به وقوع می پیوندند را به خوبی تحمل نمایند و موجب صدمه دیدن هادی ها نشوند.

-   مشخصات الکتریکی مطلوبی، از جمله کرونای کنترل شده ای را در محدوده مجاز دارا باشند.

-   انجام عملیات اجرایی بر روی آنها (آماده سازی، نصب، تعمیر و تعویض) به راحتی امکان پذیر باشد.

-   هزینه های مربوط به مراحل مختلف تولید، حمل، آماده سازی، نصب، تعمیر و تعویض آنها قابل قبول باشد.

عوامل متعددی همچون کاربرد، تنوع تولید، جنس مواد مورد استفاده، شرایط محیطی و قیمت تمام شده سبب شده که یراق آلات خطوط هوایی انتقال نیرو در ابعاد و اشکال بسیار متنوعی تولید و مورد استفاده قرار گیرند. ارائه دستور العملهایی جهت انتخاب هر یک از این نوع یراق آلات خارج از محدوده اين بحث بوده و در اکثر موارد با انجام قضاوتهای فنی و اقتصادی بر مبنای معیارهای فوق الذکر، بررسی خطوط انتقال موجود، مطابقت یراق آلات با مشخصات فنی مربوطه، این انتخاب امکان پذیر می باشد.

 

  -  انتخاب استقامت مکانیکی یراق آلات کششی و آویزی

    یراق آلات کششی و آویزی جزء پرکاربردترین یراق آلات مورد استفاده در طراحی خطوط هوایی انتقال نیرو هستند. در واقع اغلب یراق آلات مورد استفاده جهت برقراری ارتباط هادی های فاز یا سیم محافظ هوایی خط انتقال با برج از این نوع می باشند. استقامت مکانیکی این قبیل یراق آلات می بایستی به گونه ای باشد که بتوانند نیروهایی که بواسطه وزن هادی، نیروی وارد شده در اثر زاویه دار بودن خط، فشار باد و نیروهای ناشی از وزن یخ و برف را به راحتی تحمل کنند و همچنین تحمل نیروهای غیر طبیعی ناشی از تخلیه ناگهانی برف و یخ از روی هادی، پارگی سیم، شکستن یک زنجیره مقره و غیره را داشته باشد. همچنین یراق آلات باید قابلیت اطمینان بالایی را داشته باشند.

 

  (منابع: 1-طراحي الكتريكي خطوط انتقال نيرو  - نويسنده: دكتر قدرت اله حيدري -2-نشريه 2-465 (يراق آلات خطوط انتقال نيرو)معاونت برنامه ريزي و نظارت راهبردي رياست جمهوري)

برو به بالاي صفحه