تحقیق مقاله حفاظت خطوط انتقال هوایی ( دکل )

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.

برجها و دکلهای 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

شکل شماره 1- نحوه کندن چاله برای تیره های برق

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

از نبشی های فولاد ی گالوانیزه

شکل شماره 2-انواع پایه ها

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 .

کلیه مقره های چینی دارای پوششی از لعاب شیشه با درجه ذوب پایین می باشندکه به رنگ سفید یا قهوه ای و یا سبز می باشد . لعاب علاوه بر اینکه استقامت مکانیکی مقره را تا حدودی بالا می برد.باعث صیقلی شدن سطح خارجی مقره نیز می گردد در نتیجه قدرت چسبندگی ذرات خارجی (گردوخاک) باآن کم می شودو دراثرباران وباد به سادگی تمیز و شسته می شود  همچنین باعث می شود که فشار الکتریکی بطور یکنواخت در تمام سطح آن انتشار یابد . ماده دیگری که برای ساخت مقره ها بکار می رود شیشه سخت می باشد که مزیت های زیادی نسبت به نوع چینی دارد . قدرت دی الکتریک چینی سالم در حدود 12 تا 28 کیلو ولت بر سانتی متر می باشد قدرت تحمل   آن درمقابل. فشار در حدودgk 7000  بر سانتی متر مربع و در قبال کششgk 500 بر سانتی متر مربع می باشد

مزایای مقره شیشه ای نسبت به چینی:

1- در مقابل لب پریدگی و قوس الکتریکی نسبت به چینی مقاوم تر است .

2- اگر بکشند به تکه های کوچک شکسته شده وآن عیب را می توان از روی زمین مشاهده کرد بنابراین تشخیص عیب در مقره های شیشه ای آسانترازمقره های چینی می باشد .

می باشد.

3- استقامت عایقی شیشه بیشتر از چینی و در حدود   C/VK 140

4-ضریب انبساط حرارتی مقره شیشه ای کوچکتر بوده ودر نتیجه تغییر شکل نسبی آن در اثر تغییر درجه حرارت حداقل است.

5- به خاطر سطح لغزندگی و صافی آن گرد و غبار و آلودگی کمتر بر روی مقره شیشه ای نشسته و رسوب می کند وبه راحتی تمیز می گردد.

6- تحت فشار مقاوم تر از چینی بوده ودر مقابل کشش استقامت معادل چینی را دارد .

7- تنها عیب مقره شیشه ای این است که در اثر ضربه لبه های آن کاملاً خرد شده ودر عین اینکه یک حسن در مقابل عیب یابی است عیب بزرگ آن این است که به طور فوق العاده از قدرت عایقی آنزنجیره ومقره کاسته شده ،ضایعاتی را در بر دارد . کاربرد مقره های شیشه ای بیشتر در خطوط انتقال بکار می رود و به خاطر قدرت دی الکتریک زیاد آن چون بیشتر در معرض صاعقه قرار می گیرد و همچنین بخاطر نفوذ ناپذیری در مقابل رطوبت در آب و هوای مرطوب هم بکار می رود .

انواع اتصالیها:

خطاهای ناشی از جریان برق عبارتند از:

1- اتصال بدنه :اتصال یکی از سیم های جریان برق  (فاز)به بدنه دستگاه.

2- اتصال کوتاه : اتصال دو سیم اخت که نسبت بهم دارای اختلاف پتانسیل الکتریکی باشد.

3- اتصال زمین: اتصال یکی از سیم های حامل جریان برق(فاز) به زمین.

اگر اتصال کامل باشد در محل اتصالی مقاومتی وجود ندارد و جریان زیادی از آن نقطه عبور خواهد کرد و اگر اتصالی ناقص باشد در محل اتصال مقاومتی وجود دارد و جریان اتصالی نسب به حالت قبل کمتر خواهد بود.

زمین یا ارت کردن :

کلمه ی زمین در کارهای برق به زمینی که دارای پتانسیل صفر می باشد اطلاق می گردد. زمین یا ارت شامل یک اتصال  مصنوعی برق به زمین که دارای مقاومت بسیار کمی برای عبور جریان برق می با شد است. بنابراین زمین کردن یک سیستم یا وسیله یعنی اتصال آن به زمین می باشد .وقتی فقط یک نقطه از شبکه زمین شودآن را تک رمینی ( Unigrounded )و وقتی در نقاط مختلفی زمین شده باشد آن را چند زمینی (Multi grunded) می نامند.       

هدف از  بکار بردن اتصال زمین (ارت) :

1- باعث می شوددستگاه های برقگیر به درستی عمل نمایند .

2- تسریع کافی جهت کشف اتصالات و اشکالات توسط رله ها را فراهم می سازدو عیب سیستم به فوریت برطرف می شود .

3- مانع از افزایش ولتاژ سیستم در اثر بروزاتصالی و افت ولتاژ براثرعدم تعادل بار میشود.

4- محافظت جان کارکنان اعم از اپراتور،تعمیرکار و غیره در برق زدگی را باعث می شود.

5- حفاظت دستگاههای الکتریکی