" مهندسی برق قدرت و صنعتی "

تجهیزات و تعاریف در خطوط انتقال

انواع خطوط انتقال از نظر طول:

1-خط کوتاه                                             کمتراز80 کیلومتر

2-خط متوسط                                         80کیلو متر

3-خط بلند                                             240کیلو متر به بالا

 مشخصات الکتریکی خطوط انتقال نیرو

الف)مقاومت الکتریکی هادی ها                            ه)جریان نامی(In)

ب)راکتانس سلفی(XL)                                       و)سوسپنتانس (B=1/XC )

ج)راکتانس خازنی                                                ز)امپدانس موجی(ZI)

د)ولتاژنامی                                                        ح)قدرت طبیعی خط(SIL)

 نیروهای مکانیکی وارد بر خط انتقال نیرو

1-وزن هادی ها               2- وزن یخ                          3-نیروی باد

 دکل (TOWER)

وظیفه نگهداری هادی ها در فاصله معینی از زمین بر عهده دکل ها می باشدکه دکل ها باید قادر باشنددر بدترین شرایط محیطی وجوی نیروهای مکانیکی وارد بر خود را تحمل نمایند.

 دکل انتهایی (Dead End):

از دکل انتهایی در انتهای خط انتقال یا مناطق خاص مورد استفاده می گردد.باتوجه به اینکه نیروهای وارد بر این نوع دکل ها یکطرفه می باشد در نتیجه وزن آنها نیز سیگین تر است.نصب زنجیره مقره در این نوع دکل ها باید به صورت کششی باشد.

 وظیفه سیم محافظ هوایی

به منظور جلوگیری از برخورد صاعقه باهادی های خطوط انتقال از سیم محافظ (Guard    (wire استفاده می شود.

فلش واسپان خط

فلش به شکم دادگی خط می گویندواسپان فاصله بین دو دکل متوالی است ومقدار فلش با مجذور اسپان خط رابطه مستقیم دارد.

 علت ارت کردن دکل

چون مقاومت اهمی پای دکل باعث بالا رفتن ولتاژ صاعقه می شود لذا این نقیصه به هنگام نصب دکل با کوبیدن میله های ارت واتصال آنها به دکل از بین رفته وسعی میشود به حداقل ممکن برسد.

 تعریف جامپر ومحل مورد استفاده از آن

به منظور ارتباط واتصال الکتریکی هادی های واقع در دو طرف برج انتهایی از هادی جامپر استفاده می شود.در بعضی مواقع در خطوط 63 کیلوولت از جامپر به عنوان دمپر استفاده می شود.

 گالوپینگ

نوعی از ارتعاشات عمودی هادی ها که دارای دامنه زیاد و فرکانس کم می باشد و به هنگام جدا شدن یخ از روی هادی صورت می پذیرد را گالوپینگ یا رقص سیم می گویند.

گنتری

گنتری نوعی استراکچر فلزی دروازه ای شکل است که برای ارتباط الکتریکی تجهیزات مختلف به ویژه ارتباط خط با پست مورد استفاده قرار می گیرد.

 دمپر یا میرا کننده نوسانات در خطوط انتقال نیرو

برای حذف نوسانات هادی ها در خطوط انتقال از وزنه مستهلک کننده ای به نام دمپر استفاده می شود.

 هدف از نصب گویهای رنگی بر روی خطوط انتقال:

به منظور مشخص نمودن مسیر خط برای هواپیما وهلیکوپتر

 خطوط باندل

به خطوطی که در هر فاز به جای یک هادی از چندین هادی استفاده شده باشد باندل می گویند.

 علت افزایش ولتاژ در انتهای خطوط انتقال نیرو

به هنگام بی باری ،کم باری یا باز شدن انتهای خط به دلیل حالت خازنی خطوط انتقال نیرو،ولتاژ انتهایی خط افزایش می یابد که به آن اثر فرانتی می گویند.هر چه طول خط یبشتر باشد بر میزان اضافه ولتاژ در آخر خط افزوده می شود.

 چرا خطوط انتقال نیرو خاصیت خازنی دارند؟

فازهای خطوط انتقال وزمین هرکدام یک هادی وهوای بین آنها یک دی الکتریک محسوب شده وتشکیل یک خازن می دهند.

 چگونگی تشخیص خاصیت سلفی یا خازنی خط

چنانچه ولتاژ انتهای خط از ولتاژ ابتدای خط بیشتر باشد خط خاصیت خازنی داردو اگر ولتاژ انتها از ولتاژ ابتدا کمتر باشد خاصیت سلفی دارد.

 علت جابجایی فازهادر خطوط انتقال نیرو

عمل جابجایی فاز برای متعادل نمودن ونیز کاهش خاصیت خازنی فازها نسبت به هم صورت می گیرد.

 علت افزایش ولتاژدر بعضی موارد در شبکه توزیع

در بعضی مواقع ولتاژ یک شبکه فشار ضعیف بالا رفته ومی تواند باعث خطراتی شود که علت این پیشامد ها میتواند:

1-در اثر رعدو برق باشد

2-به علت اتصال شبکه فشار قوی به فشار ضعیف باشد

3-به علت خروج خازن از شبکه در مواقعی که بار شبکه کاهش می یابد باشد

 اتصال هادیهای خطوط انتقال نیرو به دکل

برای اتصال هادیهای خطوط انتقال نیرو به دکل وایزوله نمودن هادیها از دکل از مقره استفاده میشود .البته ذکر این نکته ضروری است که انتخاب تعداد مقره به سطح ولتاژ بستگی دارد.

 تعریف مقره

در شبکه های توزیع برق مانند خطوط انتقال،به تجهیزاتی نیاز است که بتوانند نقش عایقی و جداسازی قسمتهای  تحت ولتاژ را از یکدیگر قسمتها داشته باشند.طبق تعریف(مقره)به وسیله یاآلتی گفته می شود که دارای مقاومت الکتریکی بالایی بوده و بین هادی های برقدار و سازه های نگه دارنده قرار می گیرند.مقره علاوه بر عایق نمودن هادی نسبت به پابه ( و همچنین نسبت به زمین)ارتباط مکانیکی هادی و زمین را نیز تشکیل می دهد .

 وظایف مقره ها در شبکه ها را می توان به صورت زیر بیان نمود :

 1.   تحمل وزن هادی های خطوط انتقال و توزیع برای نگهداری سیم های هوایی روی پایه ها و دکل ها در بدترین شرایط (یعنی موقعی که ضخامت یخ و برف تشکیل شده روی سیم ها در حداکثر مقدار باشد) را داشته باشد و اصولاً باید بتوانند بیشترین نیروهای مکانیکی وارد شده بر آن ها را تحمل کنند.

 2.   عایق بندی هادی ها و زمین و بین هادی ها با یکدیگر به عهده مقره است. یعنی مقره ها باید از استقامت الکتریکی کافی برخوردار باشند تا بتوانند بین فازهای شبکه و دکل ها که متصل به زمین هستند ایزولاسیون کافی برای تحمل ولتاژ فازها را داشته باشند. استقامت الکتریکی آن ها باید در حدی باشد که در بدترین شرایط (یعنی در حضور رطوبت ، باران ، آلودگی و بروز صاعقه با ولتاژ بالا) دچار شکست کامی الکتریکی نشوند.

 بنابراین مقره ها باید دارای خصوصیات زیر باشند :

1.   استقامت الکتریکی بالا.      2. استقامت مکانیکی بالا.

3.   عاری از ناخالصی و حفره های داخلی.

4.   استقامت در برابر تغییرات درجه حرارت و عدم تغییر شکل در اثر تغییر دما (با توجه به ضریب انبساط حرارتی که بایستی کم باشد).

5.   ضریب اطمینان بالا.

6.   ضریب تلفات عایقی کم.

7.   در برابر نفوذ آب و آلودگی ها مقاوم باشد.

شکست الکتریکی در مقره ها

 دو نوع شکست در مقره ها ممکن است رخ دهد :

1.   سوراخ شدن مقره ( شکست الکتریکی داخل بدنه مقره) :

این شکست بستگی به جنس مقره ، ضخامت بدنه مقره و ناخالصی های آن دارد که غالباً اتفاق نمی افتد ؛ مگر در هنگام صاعقه های بسیار خطرناک و امواج سیار روی خط چین رخ می دهد. ضخامت بدنه مقره را طوری طراحی می کنند که برای ولتاژهای ضربه صاعقه ای و امواج سیار ناشی از سویچینگ سوراخ نشود.

2.   جرقه سطحی مقره :

به علت اینکه سح مقره ها با هوا در ارتباط است و با توجه به اینکه استقامت الکتریکی هوا خیلی کمتر از مقره ها است لذا قبل از سوراخ شدن ، در روی سطح مقره ها جرقه زده        می شود. معمولاً اگر بر روی سطح مقره ها گرد و غبار و رطوبت و آلودگی بنشیند به سطح آن رسانا می شود و یک جریان نشتی روی سطح مقره بین هادی و پایه فلزی آن بر قرار می گردد و باعث پایین آمدن ارزش عایقی سطح مقره می شود. لذا اولاً سطح عایق ها را طویل می سازندتا مسیر جریان نشتی طولانی تر شود و ارزش عایقی سطحی زیاد از دست نرود. دیگر آن که سسطح عایق را به صورت چتری می سازند تا باران از آن ریخته شده و ابعاد مقره نیز بزرگ نشود و بالاخره جای خشک هم داشته باشد. شیب چترها باید طوری باشد که روی سطوح هم پتانسیل یعنی عمود بر خطوط میدان بین هادی و میله قرار گیرند. زیرا اگر بین دو نقطه ای که دارای اختلاف پتانسیل باشند ، سطح رسانای ناشی از گرد و غبار تشکیل می شود ، جریان زیادتری جاری شده و جرقه سطحی زودتر زده می شود.

  انواع مقره ها

 بر حسب کاربرد این نوع وسیله ، مقره ها را به سه دسته تقسیم می کنند :

1.   مقره های خطوط هوایی : برای عایق کردن هادی ها نسبت به پایه (دکل) و نسبت به یکدیگر و نگهداری هادی ها بر روی پایه ها از این نوع مقره استفاده می شود.

2.   مقره های اتکایی : برای عایق کاری باس بارها در پست ها و تابلوها نسبت به زمین و نگهداری آن ها از این نوع مقره ها استفاده می شود.

3.   مقره های عبوری یا بوشینگ ها : از این نوع مقره ها برای عبور باس بارها از دیواره ها یا ورود به تجهیزات استفاده می شود. همچنین برای ایزوله کردن خطوط یا باس بارها نسبت دیوارها یا بدنه تجهیزات هم به کار می رود.

اکنون به توضیح تک تک این نوع مقره ها خواهیم پرداخت . البته درصد بسیار زیادی از مقره های مورد استفاده از نوع مقره های خطوط هوایی می باشد.

 مقره های عبوری (بوشینگ ها)

 برای سرهای خروجی و ورودی دستگاه های فشار قوی ، برای جلوگیری از ایجاد جرقه بین ولتاژ آن خط عبوری و بدنه دستگاه به کار می روند (مثل بوشینگ ترانس ها). این مقره ها به صورت لایه های استوانه ای به کار می روند و نسبت به محیط مورد استفاده ، شکل مقره های عبوری متفاوت است. ساده ترین آن ها استوانه های درهم است. فضای داخل این استوانه های مابقی ، معمولاً توسطگازها یا مایع های عایق پر می شود. در ترانسفورماتورها ، بوشینگ ها حاوی روغن هستند. ارتفاع آن ها برحسب میزان ولتاژ و ارتفاع از زمین متفاوت است. به منظور جلوگیری از ازدیاد حرارت در بوشینگ ها از فیبرهای عایقی در سر بوشینگ ها استفاده می شود زیرا فیبر هدایت حرارتی بهتری نسبت به چنین دارد.

ساختمان مقره ها

در خطوط انتقال نیرو با ولتاژ بالا, پایداری خط و ضریب اطمینان آن به نوع مقره بستگی دارد. مقره های شیشه ای و چینی که از دیر باز در خطوط انتقال مورد استفاده قرار گرفته اند دارای معایبی هستند که سبب شده است به مرور, مقره های سیلیکونی و یا مقره های کامپوزیتی جایگزین آنها شوند. این نوع مقره ها از دو یا چند پلیمر تشکیل می شوند و شامل قسمتهای مختلفی هستند که عبارتند از:

# هسته کامپوزیت (Composite Core)

# روکش پلیمر

# اتصالات

 هسته کامپوزیت این مقره ها از یک میله الیاف شیشه که با مواد لاستیکی یا چسبنده احاطه شده است, تشکیل شده که از مقاومت بالا و انعطاف خوبی برخوردار است و وظیفه تحمل تنش های مکانیکی وارد شده از طرف هادی و انتقال آن به دکل را بر عهده دارد. روکش سیلیکونی مقره وظیفه محافظت هسته را از خوردگی و اثرات مخرب رطوبت بر عهده دارد, دارای خاصیت هیدروفوبیک بوده و میزان جذب آلودگی آن بسیار ناچیز است که این خاصیت باعث مقاومت سطحی بسیار زیاد مقره و کاهش جریان نشتی می شود. استفاده از پلیمر سیلیکون همچنین مقاومت مقره را در برابر عوامل محیطی بالا برده نیاز به تعمیر و نگهداری از مقره را به حداقل رسانده و مقره را در شرایط سخت مقاوم, پایدار و قابل اطمینان می سازد. اتصالات نیز از طریق پیوستن هسته کامپوزیت به برج متصل شده و بار مکانیکی را انتقال می دهند.

 انواع مقره از نظر جنس:

مقره چینی-مقره شیشه ای-مقره ترکیبی ومقره سیلیکونی

 انواع مقره از نظر شکل:

مقره بشقابی معمولی-مقره بشقابی ضد مه-مقره سوزنی-مقره قرقره ای-مقره پایه ای و مقره میله ای بلند

 فاصله خزشی  روی مقره جیست:

فاصله سطحی بین اتصالات فلزی دو طرف مقره از یکدیگر را فاصله خزشی می گویند و به میلیمتر بیان میکنند.در صورت بروز قوس بر روی مقره ،قوس تمامی فاصله خزشی را طی نموده و به طرف دیگر آن میرسدو هر چه مقدار این فاصله بیشتر باشد جریان نشتی(خزشی)کمتر است.

 کاربرد حلقه کرونا(corona ring)در خطوط انتقال

حلقه کرونا حلقه ایست که بمنظور کاهش اثر کرونا در نقاطی که تمرکز الکترون در آنجا زیاد است به کار می رود.

 اضافه ولتاژ موقت در شبکه

علت بوجود آمدن اضافه ولتاژ موقت در شبکه میتواند عواملی همچون:

1-بروز اتصال کوتاه

2-تغییرات ناگهانی بار

3-باز شدن ناگهانی خط

4-اضافه ولتاژ بی باری خط

5-رزونانس     باشند.

 جریان مجاز عبوری از هادی:

 جریان مجاز هادی به بالاترین جریانی اطلاق میشود که عبور مداوم آن از هادی ها،تغییری در مشخصات فنی آنها بوجود نیاورد.

 انواع پایه های خطوط انتقال نیرو

 1-تیرهای چوبی

2-تیرهای بتونی

3-تیرهای فولادی

4-تیرهای فایبر گلاس

5-برج های فولادی

 علت استفاده از مهار در تیرها وبرجها

استفاده از مهار در برج های فولادی سبب میشود تا بخشی از نیروهای وارده بر برج ها از طریق سیم های مهار به زمین منتقل گردد که این امر باعث کاهش وزن برج ها یا پایه ها ودر نتیجه قیمت آنها می گردد.

 در سیستم های باندل از چه وسیله ای برای حفظ هادی ها در یک فاز استفاده میشود:

در این سیستم ها از اسپیسر استفاده می شود که در انواع اسپیسر های دو قطبی-سه قطبی واسپیسر چهار قطبی موجود می باشد.

 اثرات وزش باد بر روی هادی های خطوط

الف-فشار جانبی برهادی ها،مقره ها وبرج ها

ب-نوسانات هادی ها در اثر وزش باد

ج-دور کردن آلودگی ها از قبیل خاک از روی مقره ها

د-خنک کنندگی جریان هوا برروی هادیها که باعث افزایش ظرفیت انتقالی خط می گردد.

 تعریف اثر پوستی در انتقال الکترسیته

در هنگام عبور الکترونها از هادی ،میل حرکت الکترون از پوسته هادی ها بیشتر است که به این موضوع اثر پوستی گویند.

 اثر پوستی چه اثری در انتفال الکترونها دارد:

به علت عبور الکترونها از پوسته خارجی هادی ها ،عملاًمرکز هادی بلا استفاده مانده وهمین امر موجب افزایش مقاومت مسیرعبور  الکترونها وافزایش تلفات جریان می گردد.از طرفی این میل باعث افزایش تلفات کرونا نیز می گردد.

 برای کاهش اثرات پوستی چه باید کرد:

هادی ها را مانند هادی های ACSR به صورت رشته های جدا از هم می سازند که به یکدیگر تابیده میشوند.

 کابل چیست؟

به یک یا چند هادی الکتریکی در کنار هم که نسبت به یکدیگر ومحیط اطراف خود عایق بندی شده باشد وسطح ولتاژ روی عایق هادی های آن صفر ولت باشد کابل گویند.

 اجزا اصلی کابل:

 1-هادی  2-لایه نیمه هادی  3-عایق  4-غلاف فلزی  5- غلافP.V.C

 علت استفاده از روغن در کابل:

از روغن برای خنک کردن کابل و همچنین بالا بردن خاصیت عایقی کابل استفاذه می شود.

 مفصل چیست وانواع آن:

جهت ارتباط دو کابل به یکدیگر از مفصل استفاده می شود و انواع آن عبارتند از:

1-مفصل معمولی   2-مفصل قطع روغن

 سر کابل چیست وجه وظیفه ای برعهده دارد:

سر کابل یکی از تجهیزات کابلها بوده که وظیفه آن برقراری ارتباط  بین هادی کابل ودیگر تجهیزات میباشد.سر کابل پس از برقراری ارتباط هادی کابل به قسمت های برقدار شبکه وظیفه ایزولاسیون هادی را در محل اتصال بر عهده دارد.

 بعد از بستن سر کابل چند آزمایش بر روی کابل روغنی انجام میشود:

1-آزمایش هوا(اشباع روغن)        2-آزمایش نشت           3-آزمایش فلو

 منظور از خستگی کابل چیست:

خستگی کابل یعنی اینکه عایق(کاغذ –روغن)ونیز خود روغن کابل به مرور زمان مقداری از قدرت عایقی خود را از دست داده و در نتیجه باید بار کمتری از کابل کشید.

 مزایا استفاده از کابل در مناطق شهری:

1-کابلها در زیر زمین مدفون بوده وبه زیبایی آسیب نمی زند.

2-به علت مدفون بودن خطر برق گرفتگی وپارگی برای آنها وجود ندارد

3-کمتر نیاز به نگهداری دارد.