تحقیق مقاله حفاظت خطوط انتقال هوایی ( دکل )

مقدمه

مشخصات مکانیکی والکتریکی خطوط هوایی:

کار یک خط هوایی :

انتقال انرژی الکتریکی می باشد.واساسا از لوازم زیر تشکیل می گردد.

1- نگهدارنده های خطوط

2- هادیها

3- کراس آرم-بازوها- مقره ها ودیگر متعلقات پایه

یک خط انتقال انرژی علاوه بر مشخصات الکتریکی دلخواه بایستی از لحاظ مکانیکی هم قابل اطمینان باشد . زیرا در غیر این صورت با هر تغییر وضعیت جوی بایستی منتظر خرابی واز کار افتادن خط باشیم.

در موقع طرح یک خط بایستی تمام عوامل را در نظر بگیریم . چنانچه خط را از نظر مکانیکی ضعیف طرح کنیم از لحاظ اقتصادی ارزان تمام میشود ولی در اثر تغییر شریط جوی زود دچار خرابی می شود . همچنین اگر خط را خیلی قوی طرح کنیم قابلیت اطمینان آن زیاد شود ولی از نظر اقتصادی به صرفه نخاهد بود . بنابراین برای برداشت یک طرح صحیح بایستی تمام شریط وعوامل را در نظر گرفت :

1-زیبایی شبکه 2- اقتصادی بودن شبکه 3-استحکام وایمن بودن شبکه .

در اینجا بطور مختصر محاسبات مکانیکی لوازم را بررسی می کنیم و سپس به محاسبات الکتریکی خطوط خواهیم پرداخت .ضمنا تعدادی از موارد استاندارد شبکه های برق ایران را مورد بررسی قرار می دهیم.

برای حمل سیم های هوایی از پایه های نگهدارنده استفاده می کنیم .آنچه که از نگا هدارنده های خطوط  یا پایه ها انتظار می رود از قرار زیر می باشد :

1- بایستی از نظر مکانیکی قوی بوده و دارای ضریب اطمینان حداقل 5/2 باشد.

2- بایستی بدون کم شدن مقاومت آنها ، از نظر وزن سبک باشند.

3-  ارزان باشند.

4-  دارای عمر طولانی باشند(با دوام باشند)

5-  از نظر نصب یا مونتاژ تجهیزات خطوط و دسترسی به آنها آسان باشد.

6- دارای شکل ظاهری خوبی باشند. بطور کلی نگهدارنده های خطوط هوایی به دو دسته پایه ها و یا تیرها (olesp) و دکلها یا برجها (owersT) تقسیم می شوند.

پایه ها

پایه ها به سه دسته چوبی ، فولادی ، و بتونی تقسیم می شوند.(شکل شماره 2)

پایه های چوبی:

پایه های چوبی بطور وسیع در سیستم توزیع برق و حتی خطوط انتقال (در استان خوزستان) و خطوط راه آهن برقی و تلفن استفاده می شوند . در شبکه های ضعیف فشار ضعیف و 20 کلیو وات بطور تکی و در شبکه های انتقال بصورت H اچ فریم (دوتایی) بکار می روند و اگر به استحکام و مقاومت بیشتری نیاز باشد از بازو ها یا بریس هایی که به شکل X می باشد بعنوان پشت بند با آنها استفاده می شوند . همچنین در شبکه های 20 کیلووات در صورتیکه به دلیل دره های عریض و طویل اسکان بلندی انتخاب شده باشد پایه های چوبی را در دو طرف اسپان مربوط به شکل H بکار می برند و معمولاً تیرهای هردو طرف را انتهایی(دداند) می نامند پایه های چوبی دارای سه مزیت اساسی می باشند :

- پایه های چوبی عایق طبیعی خوبی هستند .

- در مناطقی که چوب فراوان باشد ارزانتر تمام می شود.

- بعلت سبکی آنها حمل و نقل آنها آسانتر است.

پایه های فولادی

در جا هایی که به قدرت و مقاومت زیادی نیاز باشد از پایه های فولادی به جای پایه های چوبی استفاده می شود . معمولا پایه های فولاد ی به دو قسمت لوله ای و ساختمانی یا اسکلتی Stpucturl  تقسیم می شوند . نوع لوله ای آن شامل چند قسمت لوله ای شکل با قطرهای مختلف که روی یکدیگر سوار نموده می باشد.

نوع ساختمانی ( اسکلتی) آن از چندین نبشی فولادی تشکیل شده که به یکدیگر پیچ یا جوش شده اند و نمونه دیگر پایه های پرتیک که از ناودانی ساخته می شود می باشد که به ارتفاع مورد نظر ساخته و در موارد خاص که به پایه های بلند تری مورد نیاز باشد مورد استفاده قرار می گیرد و حتماً به منظور جلوگیری از زنگ زدگی باید ضد زنگ و رنگ آمیزی شود.موارد استفاده استعمال این پایه ها مانند پایه های چوبی است ولی در معرض حمله حشراتی مانند موریانه قرار نمیگیرند   و عمر نسبتاً زیاد است البته باید گالوانیزه باشد از امتیازات آن این است که می توان طول آن را به هر میزان که خواسته شود انتخاب کرد بیشتر از پایه های لوله ای در سیستم روشنایی شبها به منظور حفظ زیبایی شهر مورد استفاده قرار می گیرند . لازم به ذکر است که اخیراً از پایه های تلسکوپی مانند پایه هایی که در خطوط انتقال بکار برده می شد در شبکه های توزیع نیز ساخته و بکار برده می شود که بسیار زیبا و مستحکم و در اجرای آن شبکه دو مدار نیز بکار می برند.

پایه های بتنی :

در این روزها پایه های بتنی تقریباً جای پایه های چوبی و فولادی را گرفته است زیرا از نظر شکل ظاهری  جالبتر و هم با دوامتر می باشند و اینکه پایه های سنگین ترندو حمل آنها گرانتر تمام می شود ولی از نظر مکانیکی بسیار قوی می باشند و عمر بیشتری دارند.و بخصوص در جاهایی که عمر تیر چوبی بدلیل مواد خورنده زمین کم می باشند از تیرهای بتنی استفاده می گردند.

در ضمن لازم به ذکر است که از پایه هایی نظیر پایه های بتنی با مقاطع چهارگوش ، آرماتوربندی ، پایه های بتنی با مقطع گرد توخالی ، پایه های منشوری یا چند ضلعی یا تلسکوپی بتنی نیز استفاده می شود که در اینجا از توضیح آنها خودداری می شود.

برج ها و دکل های فولادی:

اصولاً از این پایه ها که دارای هادی های سنگین می باشند و بایستی دوام سرویس یا ضریب اطمینان بالا باشد استفاده می گردند . این  دکلها از نبشی های فولادی گالوانیزه که از نظر مکانیکی بسیار قوی می باشند ساخته می شوند و به علت مقاومت مکانیکی بالایی که دارند برای اسپانهای طولانی استفاده میگردند .

حجم زیادی از برجهایی که در خطوط انتقال بکار می رود که تلسکوپی (منشوری) می باشد و چون در قاعده آنحجم زیادی را اشغال نمی کند و به خاطر طراحی و نمای زیبایی که دارد خطوط انتقال باید از مناطق شهری عبور نماید از این نمونه تاور تلسکوپی مورد استفاده قرار می گیرد .

لازم به ذکر است که اخیراً از این نمونه پایه های تلسکوپی فولادی با ابعاد کوچکتر از نوع پایه های تلسکوپی نوع خطوط انتقال در شبکه های توزیع فشار متوسط هم ساخته و بکار می رود.

چاله تیرهای برق:

عمق چاله به وسیله طول تیر وجنس زمین ، مقدار کراس آرم هایی که باید بر روی پایه ها نصب شود (چند مداره بودن) مشخص می گردد که از طریق تجربه به صورت زیر تامین می شود.

بطور کلی عمق چاله تیر بایستی به اندازه 1/0 ارتفاع پایه به اضافه 60 سانتیمتر باشد(در زمین های سفت معمولی)

مثلاً

عمق چاه برای تیر 9 متری                                                               150=60+900*1/0

عمق چاه برای 12 متری                                                                 180=60+1200*1/0

(تصاویر در فایل اصلی موجود است)

پایه های  چوبی و بتونی درشبکه ها به صورتH اج فریم(دوتایی)

از نبشی های فولادی گالوانیزه

شکل شماره 2-انواع پایه ها

(تصاویر در فایل اصلی موجود است)

مقره های خطوط هوایی:

هادی های خطوط هوایی به واسطه مقره ها بر روی کراس آرم قرار می گیرند . علت استفاده از مقره در خطوط عبارت است از :

1- عایق نمودن هادی هانسبت به کراس آرم وپایه ودر نتیجه زمین .

2-عایق نمودن هادیها نسبت به یکدیگر وایجاد فاصله ایمن بین فازها.

مقره ها بایستی از یک مقاومت الکتریکی ومکانیکی خاص برخودار باشند تا بتوانند علاوه بر نیروهای مختلف مکانیکی (فشار،کشش،خمش) که به آنها وارد می شود در نا مناسب ترین شرایط (باران ،مه ، شبنم و آلودگی هوا) فشارالکتریکی وارده مانند ولتاژ دائمی خط و ولتاژهای ضربه ای (رعد وبرق،کلیدزنی ) را نیز تحمل کنند. استقامت مکانیکی مقره ها (ایزولاتورها)بستگی به جنس و ضخامت عایق استقامت الکتریکی آن بستگی به جنس ، طول وشکل مقره دارد .دوماده اصلی برای ساختن مقره های خطوط هوایی :چینی و شیشه سخت می باشد.

  مواد اولیه چینی که در ساخت مقره ازآن استفاده میشود عبارتست از : فلدسپات ،کائولین (خاک چینی)،کوارتز که بایستی به نسبت معین از آنها را ترکیب کرده به صورت گل در آورد سپس در صد رطوبت آنرا پایین آورده ودر خلاء پرس نمایند تااز حباب های هوا خالی گرددبعداً آنرا غالب گیری کرده وبه شکل مقره مورد نظر در می آورند وپس از خشک شدن لعاب داده می شود وبعد در کوره های مخصوص تحت تاثیر درجه حرارت معین پخته می شود تا عایق چینی بد ست آید .خمیر کردن چینی با آب کاملاً تصفیه شده انجام می گردد تا املاح موجود در آب بخصوص نمک ،از خراب کردن خواص دی الکتریک و مکانیکی چینی جلو گیری کند .