تحقیق مقاله مقره

مقدمه

در63 کیلو ولتی که موضوع افزایش ولتاژ آن مطرح است کلیه خطوط هوایی موجود در یک شهر از جمله خط از مقره های بشقابی استاندارد استفاده شده است.

و توان نیروگاه های منطقه، به گونه ای است که همراه با نیروگاههای ترکیبی این منابع، باعث افزایش توان تولیدی در نی روی جدید شده اند که باید نیروی اضافی را بتوا ند منتقل نماییم

مقره

مقره‌ای که برای خطوط تا ۳۵ کیلووات استفاده می‌شود.مَقَرّه یا گیرهٔ چینی پایه عایقی است که در دکل‌ های انتقال برق در محل اتصال کابل‌ های برق با دکل بکار می‌رود.

در خطوط انتقال نیرو لازم است هادی های تحت ولتاژ به نحوی از برج ها ایزوله شوند و برای این کار از مقره ها استفاده می شود. این مقره ها دو وظیفه عمده دارند:

وظیفه اصلی مقره ها، ایزوله کردن هادی از بدنه برج می باشد. این مقره ها باید بتوانند بدون داشتن جریان نشتی، ولتاژهای بالای خطوط انتقال را از بدنه برج ایزوله نمایند.

مقره ها باید تحمل نیروهای مکانیکی حاصل از وزن هادی ها و نیروهای اعمالی ناشی از باد و یخ را داشته باشند.

جنس مقره ها و طراحی شکل آنها

متداول ترین جنس مقره های مورد استفاده در صنعت برق عبارتند از

مقره های چینی

این مقره ها از ترکیبات آلکالین و سیلیکات آلومینیوم ساخته شده است. جهت بالا بردن استقامت مکانیکی چینی به آن اکسید آلومینیوم اضافه می کنند. مقره های چینی هم به صورت بشقابی و هم به صورت یکپارچه ساخته می شوند

مقره های شیشه ای

از شیشه نیز در ساخت مقره ها استفاده می شود ولی به دلیل پایین بودن استقامت مکانیکی شیشه لازمست به طریقی آن را تقویت نمود. یک روش، سرد کردن سریع شیشه پس از شکل دادن آن می باشد که با این روش سطح خارجی مقره سخت شده، موجب افزایش استقامت مکانیکی آن می شود. اشکال این نوع مقره ها این است که در مقابل ضربات مستقیم شکننده می باشد و با کوچکترین ضربه مستقیم، مقره کاملاً خرد می شود.

مقره های پلاستیکی

این مقره ها از جنس پلاستیک و از ترکیبات شیمیائی اتیلن، پروپیلن و رزین می باشد. مزیت این مقره ها در دفع خوب آب می باشد زیرا پلاستیک این مزیت را دارد که قطرات آب روی سطح آن جاری نمی شود تا با قطرات دیگر ترکیب شده مسیری را برای هدایت قوس فراهم کند. در صورتی که در مقره های چینی و شیشه ای آب به راحتی روی سطح مقره جاری می شود.

طراحی شکل مقره ها

ولتاژ اعمالی بر مقره ها و عملکرد آن در مقابل اضافه ولتاژها شکل و فرم مقره را تعیین می نماید. شکست الکتریکی بر روی مقره ها به دو صورت انجام می گیرد.

• در داخل مقره جرقه ای زده شده و موجب سوراخ شدگی و از بین رفتن خاصیت عایقی مقره می شود.

• تخلیه در سطح عایق صورت می گیرد و جرقه هایی در سطح آن زده می شود و به این ترتیب ارتباط الکتریکی در طرفین عایق برقرار می شود. که رطوبت و آلودگی در سطح مقره در این نوع تخلیه تاثیر گذارند.

مواردی که در ساخت مقره رعایت می شود به شرح زیر است:

•سطح مقره باید کاملاً صاف و صیقلی باشد تا امکان نشستن گرد و غبار و آلودگی روی آن به حداقل برسد.

•سطح مقره باید این قابلیت را داشته باشد که هنگام ریزش باران شسته شود و باران روی آن نماند.

•جهت جلوگیری از جریان نشتی لازم است طول خزشی مقره ها (Creepage distance) افزایش یابد.

طول خزشی مقره عبارت است از کوتاهترین مسیری که لازمست جرقه برای رسیدن از ابتدا تا انتهای مقره طی کند. هر چه این مسیر طولانی تر باشد امکان ایجاد قوس کمتر می شود. افزایش این مسیر موجب سنگین شدن مقره می شود، بنابراین مقره را به صورت دندانه دندانه می سازند و به این ترتیب طول مقره را کوتاهتر بوده ولی مسیر عایقی آن افزایش می یابد.

•چون تخلیه نوع اول موجب از بین رفتن مقره می شود باید به هر شکل ممکن از آن جلوگیری کرد. برای این کار باید فاصله بین قسمت های فلزی بالا (cap) و پایین (pin) به اندازه ای انتخاب شود تا قبل از وقوع جرقه در داخل مقره، جرقه سطحی زده شود و از تولید جرقه در داخل مقره جلوگیری شود.

•نوع مقره باید با توجه به شرایط محیطی انتخاب شود و همچنین مسائل اقتصادی نیز در نظر گرفته شود.

انواع مختلف مقره ها

مقره ها بر حسب کاربرد و سطح ولتاژ به کار رفته انواع مختلفی دارند.

مقره چرخی

جنس این نوع مقره ها می تواند از چینی، شیشه یا پلاستیک باشد. این مقره ها به صورت یک شیاره یا دو شیاره می باشند و بیشتر در ولتاژهای توزیع کاربرد دارند. تعداد شیارها بستگی به سطح ولتاژ دارد.

مقره سوزنی

جنس این نوع مقره ها می تواند از چینی، شیشه یا پلاستیک باشد. از این نوع مقره در برج های میانی و تا ولتاژ 33 کیلو ولت استفاده می شود. جهت ارتباط این نوع مقره ها با پایه فلزی، از یک فلز نرم تر به عنوان رابط استفاده می شود تا حرکات و تنش های ناگهانی باعث شکسته شدن مقره نشود. همچنین می توان این مقره را به صورت افقی نصب نمود.

مقره بشقابی

این نوع مقره از جنس شیشه و یا چینی و به شکل دیسک بوده و از نظر کاربرد نیز رایج ترین مقره در خطوط هوایی انتقال انرژی می باشد. این مقره ها به صورت زنجیره مقره استفاده می شوند که تعداد دیسک ها در زنجیر مقره بستگی به سطح ولتاژ، محل استفاده و اضافه ولتاژ دارد. ارتباط این دیسک ها با دیسک دیگر توسط دو قطعه فلزی که با پودر سیمان و شیشه و چسب مخصوص به مقره محکم می شود، صورت می گیرد. این نوع مقره بسته به نحوه اتصال به یکدیگر و با توجه به شکل آنها در انواع مختلف وجود دارد.

مقره بشقابی استانداد

این مقره خود انواع مختلفی دارد. مقره های نوع کلاهکی (Ball & Socket Type Insulator) و مقره های نوع شیار و زبانه (Tongue & Clevis Type Insulator).

مقره بشقابی ضد مه (Anti Fog Insulator)

این مقره در مناطق آلوده و مه آلود که به فاصله خزشی بیشتری نیاز دارند استفاده می شود. در این مقره شیارهای پایین بزرگتر از شیارهای مقره های معمولی می باشد. ولی وزن آنها زیادتر بوده و موجب افزایش نیروی مکانیکی روی برج می شود.

مقره های بشقابی آئرودینامیک (Aerofoil Insulator)

این مقره ها در مناطق بادگیر استفاده می شود زیرا سطح بادگیر کمتری نسبت به دیگر مقره ها دارد و در زنجیر مقره انحراف زاویه کمتری داشته و نیروهای وارده به برج کم می شود. به علت فاصله خزشی کم این نوع مقره، جهت حفظ ایزولاسیون در زنجیر مقره از تعداد بیشتری از این نوع استفاده می شود که اینکار باعث افزایش هزینه خواهد بود.

مقره زنگوله ای شکل (Bell Type Insulator)

این مقره به شکلی ساخته می شود که امکان نشستن گرد و خاک و آلودگی روی آن حداقل باشد. از این مقره در مناطق استفاده می شود که آلودگی زیاد است و باران کم می بارد.

مقره های یکپارچه (Long rod Insulator)

این مقره ها به شکل استوانه ای بلند بوده که دارای شیارها و برآمدگی هایی است. جنس این مقره ها معمولاً از چینی و سرامیک است و به دو صورت توپر (solid core sylindrical posts) و تو خالی (Hollow Insulator) ساخته می شود. این مقره ها می توانند به صورت های مختلفی به هم وصل شوند. (عمودی یا مایل)

مقره های بوشینگ (Bushing Insulator)

این نوع مقره ها مانند مقره های یکپارچه می باشد با این تفاوت که قطر ابتدا و انتهای آن متفاوت است. از این نوع مقره در ترانس ها استفاده می شود که محل اتصال مقره به ترانس دارای قطر بیشتری است.

آرایش مقره ها در زنجیره

مقره های بشقابی با توجه به نیروی مکانیکی و سطوح ولتاژ به صورت تیپ ساخته می شوند. با توجه به سطح ولتاژ و نیروی مکانیکی نحوه اتصال و تشکیل زنجیره مقره ها متفاوت و به شرح زیر است.

زنجیره مقره های آویزی (Suspension String)

این نوع زنجیره مقره دارای انواع مختلف می باشد.

زنجیره مقره آویزی (I - String)

این زنجیره در مواردی استفاده می شود که نیروی مکانیکی چندان زیاد نباشد. معمولاً در هادی های تک سیمه از آن استفاده می شود.

زنجیره مقره آویزی دوبل (II - String)

در این فرم جهت لابا بردن استقامت مکانیکی، دو ردیف زنجیری مقره به موازات یکدیگر و به شکل II مورد استفاده قرار می گیرد. معمولاً در هادی های باندل از این تیپ استفاده می شود.

زنجیره مقره آویزی V شکل (V - String)

در مناطق با سرعت باد زیاد، نوسانات بوجود آمده بر روی زنجیره مقره و در نتیجه انحراف بیش از حد آن می تواند منجر به کاهش فاصله ایزولاسیون گردیده و در نتیجه بروز قوس الکتریکی و اختلال در برق رسانی را به دنبال آورد. جهت جلوگیری از این مشکلات در این مناطق از زنجیری مقره V استفاده می شود تا از نوسانات زنجیره مقره جلوگیری شود. در زنجیره مقره V شکل معمولاًٌ طول دو بازو برابر می باشد. اما در مواردی که به دلیل زاویه خط نیاز به بازوهای متفاوت باشد، می توان با کاهش و یا افزایش طول یک بازو به این حالت دست پیدا کرد. معمولاً زاویه بین دو بازو در زنجیره مقره بین 90 تا 100 درجه می باشد.

زنجیره مقره آویزی V شکل دوبل (Double V - String)

برای داشتن استقامت مکانیکی بیشتر، زنجیره مقره V شکل می تواند به صورت دوبل نصب شود.

زنجیره مقره کششی (Tension String)

در برج های کششی، مقره ها بصورت زنجیره مقره وظیفه اتصال هادی به برج را به عهده دارمد. این زنجیره مقره ها می توانند به صورت دوبل یا سه تایی و یا بیشتر مورد استفاده قرار گیرند که انتخاب آن بستگی به تعداد هادی های هر فاز و همچنین شرایط بارگذاری و نوع مقره دارد.

زنجیره مقره جامپر (Jumper Insulator String)

این زنجیره مقره، سیم جامپر ارتباطی فازها را در برج کششی به صورت آویزی نگه داشته و از حرکت جانبی آن جلوگیری می کند. نیروی مکانیکی وارده به این نوع زنجیره چندان قابل ملاحظه نیست

مقره های اتکائی

مقره های اتکائی بر روی خطوط هوایی توزیع نیرو با (ولتاژ) فشار متوسط بکار برده می شوند و برای اتصال کابل ها به بدنه دکل استفاده می شوند.

نام دیگر این گروه از مقره ها Puncture Proof بر طبق استاندارد IEC 273 و Solid Core Post Line Insulator است.

برنامه فرآیند تولید شرکت برای این گروه از شامل مقره های اتکائی، تا حداکتر سرویس فشار (ولتاژ) 132 کیلو ولت عادی و ضد آلودگی می باشند.

مقره های سوزنی بر روی خطوط هوایی توزیع نیرو با ولتاژ متوسط و برای اتصال کابل برق به بدنه دکل بکار برده می شوند. فرآیند تولید شرکت برای این گروه از مقره ها شامل مقره سوزنی 11کیلو ولت با استاندارد ANSI برای حداکتر سرویس فشار (ولتاژ) 13 کیلو ولت،  مقره سوزنی20 کیلو ولت با استاندارد ANSI برای تا سقف فشار (ولتاژ) 24 کیلو ولت، و مقره سوزنی33 کیلو ولت با استاندارد ANSI برای حد نهایی فشار (‌ولتاژ) 36 کیلو ولت میشود. کلیه مقره های سوزنی از سرامیک استاندارد IEC 672 ساخته شده اند.

مقره های اتکائی از جنس چینی و بر طبق استاندارد IEC 672 ساخته می شوند.

مقره ها یکی از اجزای اصلی خطوط انتقال و توضیع محسوب می شوند .این وسایل به عنوان واسطه ای میان دکل و هادی عمل کرده ضمن انتقال نیروی وزن کابل به دکل از اتلاف و هدایت جریان الکتریسیته جلوگیری می کنند.مقره های پلیمری وبه طور مشخص مقره های کامپوزیتی به عنوان جایگزین مقره های نسل اول معرقی شدند که پس از قریب 30سال ازعرضه اولین انواع مقره های کامپوزیتی وانجام اصلاحات درطراحی ومواد مصرفی آن امروزه به عنوان محصولاتی کاملا شناخته شده ومناسب در خطوط ولتاژ بالا استفاده می شوند وآمار موجود بیانگر رشد سریع تولیدومصرف این مقره ها می باشد.خواص بسیار علی این مقره ها نسبت به نوع سرامیکی از جمله:وزن کمتر،خواص عایقی بهتر،حساسیت کمتر به شرایط آب وهوایی مختلف،عدم احتییاج به سرویس وشستشوی مداوم و نهایتا عمر مفید طولانی باعث شده است که علیرغم قیمت بالاتر ،مصرف آنها توجیه اقتصادی(خصوصا برای خطوط ولتاژ بالا) داشته باشد.

مشخصات مقره های بوشینگ

مقره های بوشینگ بعنوان سازه ای بکار برده می شوند که کابل ها را از داخل قسمتی مانند مخزن روغن می گذراند و آن را عایق میکند، کلیه مقره های بوشینگ فشار قوی دارای فواصل خزش 20mm per kVهستند. برنامه تولیدی شرکت برای این نوع مقره شامل بوشینگ فشار ضعیف مطابق با DIN 42530، بوشینگ فشار قوی مطابق با 42532 DIN ،DIN 42531 ،DIN 42533 هستند کلیه مقره های بوشینگ از سرامیک مطابق با IEC 672ساخته شده اند.

A1-250

سایر مقره های نوع بوشینگ نیز بر طبق تقاضای و مشخصات مورد نیاز مشتری سفارش گرفته و ساخته خواهند شد.

مقره های سوزنی

مقره های سوزنی بر روی خطوط هوایی توزیع نیرو با ولتاژ متوسط و برای اتصال کابل برق به بدنه دکل بکار برده می شوند. فرآیند تولید شرکت برای این گروه از مقره ها شامل مقره سوزنی 11کیلو ولت با استاندارد ANSI برای حداکتر سرویس فشار (ولتاژ) 13 کیلو ولت،  مقره سوزنی20 کیلو ولت با استاندارد ANSI برای تا سقف فشار (ولتاژ) 24 کیلو ولت، و مقره سوزنی33 کیلو ولت با استاندارد ANSI برای حد نهایی فشار (‌ولتاژ) 36 کیلو ولت میشود. کلیه مقره های سوزنی از سرامیک استاندارد IEC 672 ساخته شده اند.