همه چیز در مورد مقره ها

يکي از اجزاء مهم شبکه هاي فشار قوي ، مقره ها مي باشد که بر حسب ولتاژ مورد استفاده و شرايط محيطي از نظر آلودگي و رطوبت ، شکل خاصي به خود مي گيرند. وظايف مقره ها در شبکه ها را مي توان به صورت زير بيان نمود :

1. تحمل وزن هادي هاي خطوط انتقال و توزيع براي نگهداري سيم هاي هوايي روي پايه ها و دکل ها در بدترين شرايط (يعني موقعي که ضخامت يخ و برف تشکيل شده روي سيم ها در حداکثر مقدار باشد) را داشته باشد و اصولاً بايد بتوانند بيشترين نيروهاي مکانيکي وارد شده بر ان ها را تحمل کنند.

2. عايق بندي هادي ها و زمين و بين هادي ها با يکديگر به عهده مقره است. يعني مقره ها بايد از استقامت الکتريکي کافي برخوردار باشند تا بتوانند بين فازهاي شبکه و دکل ها که متصل به زمين هستند ايزولاسيون کافي براي تحمل ولتاژ فازها را داشته باشند. استقامت الکتريکي آن ها بايد در حدي باشد کهدر بدترين شرايط (يعني در حضور رطوبت ، باران ، آلودگي و بروز صاعقه با ولتاژ بالا) دچار شکست کامي الکتريکي نشوند.

بنابراين مقره ها بايد داراي خصوصيات زير باشند :

1. استقامت الکتريکي بالا.

2. استقامت مکانيکي بالا.

3. عاري از ناخالصي و حفره هاي داخلي.

4. استقامت در برابر تغييرات درجه حرارت و عدم تغيير شکل در اثر تغيير دما (با توجه به ضريب انبساط حرارتي که بايستي کم باشد).

5. ضريب اطمينان بالا.

6. ضريب تلفات عايقي کم.

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

جنس مقره ها

جنس مقره ها معمولاً از چيني يا شيشه است. مقره هاي چيني از سه ماده مختلف تشکيل شده است :

1. کائولين يا خاک چيني AL2O3-2SIO2-2H2O به مقدار 40 تا 50 درصد.

2. سيليکات آلومينيوم (فلداسپات) K2O-AL2O3-6SIO2 به مقدار 25 تا 30 درصد.

3. خاک کوارتز SIO2 به مقدار حداکثر 25 درصد.

اين سه نوع با ترتيب براي بالا بردن استقامت حرارتي ، الکتريکي و مکانيکي به کار مي روند. به عبارت ديگر خواص الکتريکي ، مکانيکي و حرارتي چيني بستگي به درصد فراواني اين سه جزء دارد. هر چه فلداسپات بيشتر باشد استقامت الکتريکي آن زيادتر مي شود و هر چه مقدار کوارتز بيشتر شود ، استقامت مکانيکي آن بيشتر شده و با افزايش کائولين ، استقامت حرارتي آن بيشتر مي شود.

براي تهيه چيني ، مواد فوق را با کمي آب خالص مخلوط مي کنند تا به صورت گل و خمير در آيد. سپس اين گل را در قالب هاي معيني شکل داده و در کوره حرارت مي دهند تا پخته شود و رطوبت آن نيز گرفته شود. البته قبل از قالب گيري ، درصد رطوبت گل را پايين مي آورند و تحت خلاء ان را پرس مي کنند ، پس از ريخته شدن آن را سرد مي کنند. ولي سرد کردن آن به طور ناگهاني انجام نمي شود و با ملايم اين کار صورت مي گيرد. تا ترکي در آن ايجاد نشود. پس از اين مرحله يک لايه لعاب شيشه اي بر روي آن مي ريزند تا سطح آن کاملاً خالي از وجود حباب ها و ترک هاي مويين گردد. لعاب شيشه اي علاوه بر افزايش استقامت مکانيکي مقره قدرت چسبندگي گرد و غبار و نفوذ گرد و غبار و رطوبت را کاهش مي دهد. همچنين باعث ايجاد يک سطح کاملاً صاف مي شود که باعث افزايش مقاومت سطحي عايق مي شود.

درجه حرارت پختن در کوره نيز در تعيين استقامت الکتريکي و مکانيکي مقره چيني مؤثر است که هر چه در درجه حرارت بالاتري قرار داده شود ، حبابهاي هوا در آن کمتر به وجود مي آيند و استقامت الکتريکي آن زياد مي شود اما در عوض عايق خيلي ترد و شکننده مي شود و هرچه درجه حرارت پختن در کوره کمتر شود استقامت مکانيکي آن بيشتر مي شود و هر چه درجه حرارت پختن در کوره کمتر مي شود ، استقامت مکانيکي آن بيشتر مي شود ، ولي حفره هاي بيشتري در آن باقي مي ماند و استقامت الکتريکي آن بيشتر مي شود ولي حفره هاي بيشتري در آن باقي مي ماند و استقامت الکتريکي آن کاهش مي يابد. معمولاً درجه حرارت پخت در کوره را بين 1200 تا 1500 درجه نگه م دارند. در نتيجه ، استقامت الکتريکي چيني

بين 120 (kv/cm) تا 280 (kv/cm) مي باشد. همچنين استقامت مکانيکي چيني در برابر نيروي فشاري 690 (MNt/m2) (در مقاطع بزرگتر 275 (MNt/m2) ) و در برابر نيروي کششي 48 (MNt/m2) (در مقاطع بزرگتر 20 (MNt/m2)) و در برابر نيروي خمشي 95 (MNt/m2) مي باشد. از خواص بسيار مهم چيني مي توان آسان شکل گرفتن آن ها و استقامت در برابر مواد شيميايي و تغييرات جوي را نام برد.

شيشه

معمولاً شيشه را در درجه حرارت هي بالا با مخلوطي از مواد مختلف از جمله آهک و پودر کوارتز ذوب مي نمايند و سپس به طور ناگهاني آن را سرد نموده و قالب ريزي مي کنند. اين عمل ((Toughening) باعث سفت شدن شيشه مي شود). بدين ترتيب مقره شيشه اي با استقامت مکانيکي خيلي زياد بدست مي آيد که در مقابل لب پريدگي از چيني مقاوم تر است و استقامت مکانيکيفشاري آن 5/1 برابر چيني است و استقامت مکانيکي آن در برابر نيروهاي خمشي اندک ، کمتر از چيني است.

همچنين استقامت الکتريکي آن هم خيلي بيشتر از عايق هاي چيني است (بين 500 تا 1000 کيلو ولت بر سانتي متر).

مزيت ديگر شيشه اين است که ضريب انبساط حرارتي آن کوچک است و در نتيجه تغيير شکل نسبي آن در اثر تغيير درجه حرارت ، خيلي کم است. همچنين در مقره هاي شيشه اي ، قبل از بروز ترک ، کاملاً خرد مي شوند و لذا از روي زمين به راحتي مي توان مقره معيوب را تشخيص داد. بر خلاف مقره هاي چيني ، در واقع ساخت مقره هاي شيشه اي ، معمولاً حفره در آن به وجود نمي آيد و اگر ترک يا حفره اي هم باشد به راحتي قابل مشاهده است. به علاوه به علت عبور نور خورشيد از آن در اثر شاف بودن ، مقاومت آن در برابر نور خورشيد بيشتر است . اما معايب شيشه آن است که :

1. اولاً رطوبت به راحتي در سطح آن تقطير مي شود.

2. به علت تغيير شکل نسبي داخلي پس از سرد شدن ، نمي توان مقره هاي بزرگي از آن ها ساخت.

3. گرد و خاک را بيشتر به خود جذب مي کند.

شکست الکتريکي در مقره ها

دو نوع شکست در مقره ها ممکن است رخ دهد :

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

اين شکست بستگي به جنس مقره ، ضخامت بدنه مقره و ناخالصي هاي آن دارد که غالباً اتفاق نمي افتد ؛ مگر در هنگام صاعقه هاي بسيار خطرناک و امواج سيار روي خط چين رخ مي دهد. ضخامت بدنه مقره را طوري طراحي مي کنند که براي ولتاژهاي ضربه صاعقه اي و امواج سيار ناشي از سويچينگ سوراخ نشود.

2. جرقه سطحي مقره :

به علت اينکه سح مقره ها با هوا در ارتباط است و با توجه به اينکه استقامت الکتريکي هوا خيلي کمتر از مقره ها است لذا قبل از سوراخ شدن ، در روي سطح مقره ها جرقه زده مي شود. معمولاً اگر بر روي سطح مقره ها گرد و غبار و رطوبت و آلودگي بنشيند به سطح آن رسانا مي شود و يک جريان نشتي روي سطح مقره بين هادي و پايه فلزي آن بر قرار مي گردد و باعث پايين آمدن ارزش عايقي سطح مقره مي شود. لذا اولاً سطح عايق ها را طويل مي سازندتا مسير جريان نشتي طولاني تر شود و ارزش عايقي سطحي زياد از دست نرود. ديگر آن که سسطح عايق را به صورت چتري مي سازند تا باران از آن ريخته شده و ابعاد مقره نيز بزرگ نشود و بالاخره جاي خشک هم داشته باشد. شيب چترها بايد طوري باشد که روي سطوح هم پتانسيل يعني عمود بر خطوط ميدان بين هادي و ميله قرار گيرند. زيرا اگر بين دو نقطه اي که داراي اختلاف پتانسيل باشند ، سطح رساناي ناشي از گرد و غبار تشکيل مي شود ، جريان زيادتري جاري شده و جرقه سطحي زودتر زده مي شود.

انواع مقره ها

بر حسب کاربرد اين نوع وسيله ، مقره ها را به سه دسته تقسيم مي کنند :

1. مقره هاي خطوط هوايي : براي عايق کردن هادي ها نسبت به پايه (دکل) و نسبت به يکديگر و نگهداري هادي ها بر روي پايه ها از اين نوع مقره استفاده مي شود.

2. مقره هاي اتکايي : براي عايق کاري باس بارها در پست ها و تابلوها نسبت به زمين و نگهداري آن ها از اين نوع مقره ها استفاده مي شود.

3. مقره هاي عبوري يا بوشينگ ها : از اين نوع مقره ها براي عبور باس بارها از ديواره ها يا ورود به تجهيزات استفاده مي شود. همچنين براي ايزوله کردن خطوط يا باس بارها نسبت ديوارها يا بدنه تجهيزات هم به کار مي رود.

اکنون به توضيح تک تک اين نوع مقره ها خواهيم پرداخت . البته درصد بسيار زيادي از مقره هاي مورد استفاده از نوع مقره هاي خطوط هوايي مي باشد.

انواع مقره هاي خطوط هوايي

الف) مقره هاي سوزني (ميخي) :

از اين مقره ها براي نگهداري خطوط توزيع 11 و 20 و 33 کيلو ولت استفاده مي شود که بيشتر به صورت يکپارچه ساخته مي شوند و معمولاً به شکل ناقوس کليسا هستند و هادي خط روي شيار بالايي مقره قرار مي گيرد و توسط يک سيستم به مقره محکم مي شود. مقره توسط يک پيچ فولادي که در داخل مقره محکم شده است به بازوي دکل بسته مي شود. اطراف پيچ فولادي را با فلز نرم مانند سرب يا سيمان پر مي کنند تا چيني مقره با فولاد سخت در تماس نباشد و در اثر گشتاور خمشي شکسته نشود.

چترهاي روي مقره هم به خاطر ايجاد مسير طولاني و همچنين ايجاد نقاط خشک در هنگام بارندگي و هم لغزان بودن سطح مقره براي باقي نماندن باران بر روي سطح مقره ايجاد مي شود. به عبارت ديگر در حالت مرطوب بودن مقره ، فاصله جرقه برابر مجموع کوتاهترين فاصله از لبه يک چتر به نزديکترين نقطه روي چتر پاييني به اضافه فاصله از لبه چتر پاييني تا پايه فلزي مقره مي باشد. همچنين در حالت خشک بودن مقره کوتاهترين فاصله از هادي تا پايه فلزي مقره است. به اين منظور ، ضريب اطمينان مقره را به صورت زير تعريف مي کنند.

ولتاژ لازم براي جرقه سطحي = ضريب اطمينان مقره

ولتاژ نامي مقره

در شبکه هاي 20 کيلو ولت ، ضريب اطمينان هواي خشک مقره هاي ميخي برابر 6 و براي هواي مرطوب به مقدار 4 است. همچنين در شبکه هاي 11 KV اين ضريب در هواي خشک برابر 2/8 و براي هواي مرطوب به مقدار 5 است.

ب) مقره هاي آويزان (در مقره هاي خطوط هوايي) :

در ولتاژهاي بالاتر از 50 کيلو ولت که در سيستم هاي انتقال و فوق توزيع استفاده مي شود ، استفاده از مقره هاي سوزني به علت نياز به ضخامت زيادتر و پيچيده تر شدن ساختمان مقره ها و گرانتر شدن و غير اقتصادي بودن آن ها امکان پذير نيست. لذا در ولتاژهاي بالا از مقره هاي آويزان مي شود و هادي خط به وسيله کلمپ فلزي به پايين ترين مقره بشقابي زنجيره متصل مي گردد.

هر مقره بشقابي از يک ديک بشقاب از جنس چيني يا شيشه تشکيل شده است که در قسمت بالايي آن ،يک کلاهک چدني گالوانيزه توسط سيمان مخصوصي به نام Alumina (که مقاومت الکتريکي بالا و از استقامت مکانيکي و چسبندگي بالايي برخوردار است) به شيشه يا چيني متصل شده است و در قيمت پايين مقره نيز يک پين (pin) فولادي گالوانيزه که آن هم به وسيله سيمان مخصوص Alumina به مقره متصل شده است. همچنين مسير زير بشقاب ها به صورت چين دار است تا طول مسير جريان نشتي افزايش يابد. پين فولادي هر مقره در داخل حفره کلاهک مقره پاييني قرار گرفته و با زدن گيره اطمينان ( اشپيل Split-Pin ).

حفره : کلاهک از سوراخ ريز مقابل آن اتصال پين و کلاهک محکم مي شود. دو مقره ضمن اتصال محکم به مقره در محل اتصال به صورت لولايي حرکت آزادانه هم دارند. قطر بشقاب هاي اين نوع مقره ها معمولاً بين 150 تا 360 ميليمتر و يا بيشتر مي باشد . استقامت مکانيکي آن ها هم معمولاً بين 40 تا 300 کيلو نيوتن مي باشد.

مزاياي استفاده از مقره هاي بشقابي را مي توان به صورت زير بيان نمود :

1. چون هر واحد مقره بشقابي براي يک ولتاژ نامي پاييني (در حدود 11 کيلو ولت) طراحي مي شود. متناسب با ولتاژ خط مي توان به تعداد دلخواه از اين بشقاب ها را به هم متصل نمود تا يک زنجيره آن بتواند ولتاژ خط را تحمل کند (قابليت انتخاب تعداد بشقاب ها).

2. اگر هر کدام از بشقاب هاي يک زنجيره مقره آويزان ، معيوب يا صدمه ببيند فقط لازم است همان يک بشقاب عوض شود و نيازي به تعويض کل زنجيره نيست (اقتصادي بودن مقره).

3. چون زنجيره مقره به کراس آرم خط آويزان است و مي تواند به صورت آزادانه حرکت نمايد ، حداقل فشار مکانيکي بر مقره هاي آويزان وارد مي شود (تنش هاي مکانيکي کمتري به مقره وارد مي شود).

4. اگر به دليلي بخواهند ولتاژ نامي خط را افزايش دهند به راحتي مي توان با اضافه نمودن چند تا بشقاب ، قدرت عايقي مناسب را به دست آورد و نيازي به تعويض زنجيره مقره نيست (قابليت انعطاف در افزايش ولتاژ خط).

5. چونهادي خط به زنجيره آويزان مي گردد و پايين تر از بازوي کراس آرم (صليبي) دکل خط انتقال قرار مي گيرد در نتيجه هنگام برخورد صاعقه به خط ، صاعقه ابتدا به بازوي کراس آرم خط برخورد مي نمايد تا حدود زيادي از خط حفاظت مي شود (حفاظت خط در برابر صاعقه به وسيله بازوي کراس آرم دکل انجام مي شود).

6. اگر بار مکانيکي خط زياد باشد مثلاً : در اسپن هاي بلند ، هنگام عبور خطوط انتقال از روي رودخانه ها ، دره ها ، اتوبان ها مي توان از زنجيره هاي دوبل يا بيشتر استفاده نمود (قابليت استفاده از زنجيره هاي دوبل يا بيشتر).

پ) مقره هاي سنتي :

مقره هاي کششي در جاهايي که نيروي کشش افقي زيادي به مقره وارد مي شود استفاده مي گردد. از اين مقره ها در پايه هاي ابتدا و انتهايي خطوط انتقال ، توزيع و در پايه هايي که در مسير خط از حالت مستقيم خارج شده و يا نسبت به افق ، زاويه پيدا مي کنند ، استفاده مي شوند. مقره هاي مذکور همان مقره هاي بشقابي هستند که به صورت افقي نسب مي شوند و بايد بيوري کششي خط را در پايه ها تحمل نمايند و چون نيروي زيادتري را بايد تحمل کنند فقط استقامت مکانيکي آن ها نسبت به مقره هاي آويزان بيشتر است.

د) مقره هاي مهار :

در خطوط توزيع براي پايه هايي که در ابتدا و انتهاي خط قرار مي گيرند و يا براي پايه هايي قرار گرفته در زاويه براي خنثي کردن نيروي کششي که از يک طرف به پايه وارد مي شود از سيم مهار استفاده مي شود. اين سيم مهار از يک طرف به رأس تير محکم مي شود و از طرف ديگر به وسيله مهار و صفحه مهار در داخل زمين محکم مي شود.

براي ايمني و حفاظت بيشتر که احتمالاً سيم مهار در بالا از طريق ميلگرد تير برق دار گرديد ، سيم مهار در نزديکي زمين برقدار نشود ، در وسط سيم مهار از مقره مهار استفاده مي شود و سيم هاي مهار از دو طرف به مقره مهار متصل مي شود. اين مقره به گونه اي است که اگر شکسته شود ، سيم مهار رها نمي شود و البته بايستي تحمل نيروي کششي سيم مهار را داشته باشند.

ه )مقره هاي استوانه اي :

اين مقره ها به صورت يک زنجيره استوانه اي و به صورت يکپارچه از جنس چيني يا اخيراً از مواد ترکيبي (که استقامت مکانيکي بسيار بالايي داشته و آب بر روي سطح آن ها پخش نمي شود و براي مناطق صحرايي مناسب هستند) ساخته مي شوند و به دو طرف انتهايي آن ها دو کلاهک فلزي با سيمان مخصوص اتصال داده شده است. قطر استوانه عايق متناسب با قطر مکانيکي نياز انتخاب مي شود. از اين مقره بعضاً در خطوط انتقال استفاده مي شود. اين مقره ها در مقايسه مقره هاي آويزان بشقابي از وزن بسيار کمتري برخوردارند (وزن مقره هاي اويزان دريک زنجيره بيشتر به خاطر وزن کلاهک هاي فلزي آن است) و لذا از نظر اقتصادي ارزان تر هستند. ولي نقطه ضعف اصلي آن ها امکان خراب شدن کامل مقره در اثر يک قوس الکتريکي يا ضربه مکانيکي بيروني بر آن است. در صورتي که در مقره هاي بشقابي تمام زنجيره از بين نمي رود. در زنجيره هاي بشقابي اگر يک مقره دچار ترک شود تا مدت زيادي بقيه آن ها مي توانند ولتاژ خط را تحمل کنند و همچنين بار مکانيکي خط را تحمل نمايند.

در ولتاژهاي بالا مي توان دو يا سه مقره استوانه اي را به هم متصل نمود. نوع ساخته شده از مواد ترکيبي (Composite Material) اين نوع مقره ها داراي خاصيت آب گريزي بوده و آب و آلودگي بر روي سطح مقره پخش نمي شود ، بلکه اين آلودگي و رطوبت در يک نقطه روي سطح باقي مي ماند و چون تمام سطح مرطوب نمي شود ، مي توان مسير خزشي آن را کوتاه نمود. جريان نشتي اين نوع مقره ها خيلي کم است و در مناطق با آلودگي زياد روي سطح آن ها جرقه زده نمي شود و نيازي به تميز کردن هم ندارند. اين مقره ها ضمن داشتن استقامت مکانيکي بالا از وزن بسيار کمي نيز برخوردارند.

مقره هاي مخصوص

براي مناطق با شرايط آب و هوايي بسيار بد مانند مناطقي که آلودگي صنعتي يا آلودگي آب و هوايي بيش از حد معمول وجود دارد يا مناطقي که مه زياد وجود دارد يا مناطقي که صاعقه هاي خطرناک با شيب زياد وجود دارد ، از مقره هاي استاندارد معمولي نمي توان استفاده نمود و بايد از مقره هاي با طراحي خاص براي آن مناطق استفاده نمود و بايد از مقره هاي با طراحي خاص براي ان مناطق استفاده نمود. در اين نوع مقره ها معمولاً از بشقاب هاي گودتر استفاده مي کنند و داخل بشقاب گود ، چترهاي بلندتري به آن داده مي شود. در نتيجه فاصله خزش مقره افزايش مي يابد و جريان نشتي آن به دليل طولاني تر شدن مسير و بزرگ شدن مقاومت سطحي کاهش يافته و ديرتر جرقه سطحي زده مي شود (به خاطر آلودگي و رطوبت). همچنين سطح مقره را پر شيب مي سازند تا در اثر باران سطح آن به راحتي تميزتر شود.

ز) مقره چرخي :

از اين مقره ها در خطوط فشار ضعيف 400 ولت استفاده مي شود. اين مقره ها توسط تسمه فلزي U شکل به نام اتريه و پين واشپيل به پايه هاي خطوط توزيع هوايي بسته مي شوند و سيم هوايي شبکه بر روي شيار چرخي مانند مقره قرار مي گيرد و از آن به عنوان مقره کششي نيز استفاده مي شود و در دو نوع يک شياري و دو شياري استفاده مي شود.

مقره هاي اتکايي

اين مقره ها براي نگهداشتن شين هاي فشار قوي و ديگر تجهيزات به کار برده مي شوند. اين مقره ها به شکل استوانه اي چيني توپر يا توخالي ساخته مي شوند که براي تأسيساتي که مقره بايد نيروي مکانيکي بيشتري را تحمل کند از نوع توخالي آن استفاده مي شود. زيرا نوع توپر آن فقط با يک قطر معين و محدودي قابل ساخت است ولي براي افزايش استقامت الکتريکي نوع توخالي آن سوراخ داخل مقره ها به صورت افقي يا عمودي نصب مي شوند.

مقره هاي عبوري (بوشينگ ها)

براي سرهاي خروجي و ورودي دستگاه هاي فشار قوي ، براي جلوگيري از ايجاد جرقه بين ولتاژ آن خط عبوري و بدنه دستگاه به کار مي روند (مثل بوشينگ ترانس ها). اين مقره ها به صورت لايه هاي استوانه اي به کار مي روند و نسبت به محيط مورد استفاده ، شکل مقره هاي عبوري متفاوت است. ساده ترين آن ها استوانه هاي درهم است. فضاي داخل اين استوانه هاي مابقي ، معمولاً توسطگازها يا مايع هاي عايق پر مي شود. در ترانسفورماتورها ، بوشينگ ها حاوي روغن هستند. ارتفاع آن ها برحسب ميزان ولتاژ و ارتفاع از زمين متفاوت است. به منظور جلوگيري از ازدياد حرارت در بوشينگ ها از فيبرهاي عايقي در سر بوشينگ ها استفاده مي شود زيرا فيبر هدايت حرارتي بهتري نسبت به چنين دارد.

آزمايش مقره هاي خطوط هوايي

به طور کلي سه دسته آزمايش بر روي مقره ها انجام مي گيرد :

1. Type Test : که فقط روي سه عدد مقره انجام مي گيرد و صرفاً به خاطر بررسي مشخصات الکتريکي يک مقره است که اساساً بستگي به شکل مقره و جنس و ابعاد آن به طور کلي به طراحي مقره بستگي دارد. اين آزمايش ها را فقط يک بار براي تأييد صحت طراحي مقره ها و مقايسه نتايج حاصل با مقادير تعيين شده توسط استانداردها انجام مي دهند. به اين آزمايش ها ، آزمايش هاي تخليه يا آزمايش هاي جرقه نيز مي گويند (Flashover Test).

2. Sample Test (آزمايش هاي نمونه) : اين آزمايش ها بر روي تعدادي از مقره ها که به صورت کاملاً اتفاقي انتخاب مي شوند ، انجام مي گيرد و به منظور بررسي مشخصات مقره و کيفيت موارد مورد استفاده در آن ها است و در حقيقت معياري براي پذيرش کيفيت مقره هاي توليدي يک توليد کننده است.

3. Routine Test (آزمايش هاي سري) : اين آزمايش ها بر روي تک تک تمام مقره هاي توليد شده در خط توليد شده در خط انجام مي گيرد و به منظور خارج شدن مقره هايي که احتمالاً در جريان ساختن آن اشکالي به وجود آمده مي باشد. بدين طريق مقره هاي کاملاً معيوب از خط توليد خارج مي شوند.

Type Test بر طبق استاندارد بين المللي IEC

گروه اول آزمايش ها شامل آزمايش هاي زير است :

1. آزمايش استقامت در برابر ولتاژ ضربه اي ، صاعقه در هواي خشک : اين آزمايش در دو حالت انجام مي شود :

الف) با موج ضربه اي مقاوم : براي هر مقره اي حداکثر دامنه موج ضربه اي استاندارد (که براي امواج صاعقه مدل مي شود) باعث ايجاد جرقه بر روي سطح مقره نمي شود را استاندارد مشخص کرده است. البته مقادير براي شرايط جوي استاندارد داده مي شود. حالا اگر شرايط آزمايش از نظر فشار و درجه حرارت و ميزان رطوبت متفاوت با شرايط استاندارد باشد ، بايد مقادير فوق را تصحيح نمود. در اين آزمايش 15 بار موج ضربه اي استاندارد 1.2/50 μsec به مقره به دفعات متوالي اعمال مي شود. فاصله زماني بين هر بار بايد به اندازه کافي باشد تا اثر قبلي از بين رود. دامنه موج ضربه اي همان مقدار مشخص شده در استانداردها با ضريب تصحيح مربوطه است. اگر اين آزمايش در هيچ دفعه اي جرقه سطحي روي مقره زده نشود يا تعداد دفعات جرقه سطحي کمتر از 2 بار باشد و سطح مقره ها آسيب کلي نبيند. اين آزمايش جواب مثبت داده است. البته اثر جزئي جرقه روي سطح مقره (مثل خش انداختن) مجاز است.

ب) با موج ضربه اي با احتمال 50 % جرقه سطحي : دامنه موج ضربه اي استاندارد که با احتمال 50% بر روي سطح مقره جرقه زده مي شود در استانداردها مشخص شده است. حالا براي يک مقره مورد آزمايش ، يک موج ضربه اي استاندارد با دامنه Vk نزديک به سطح تقريبي دامنه ولتاژ جرقه 50% انتخاب مي شود. همچنين يک دامنه متغير ولتاژ ΔV که تقريباً 3% از ولتاژ V است ، انتخاب مي گردد. حالا يک موج ضربه اي استاندارد با دامنه VK به مقره اعمال مي شود. اگر اين موج سبب بروز جرقه سطحي روي مقره نگرديد ، دامنه موج ضربه اي بعدي بايد Vk + ΔV انتخاب شود که اگر حدود 30 بار و چون ممکن است Vk اوليه خيلي کوچک يا خيلي بزرگ انتخاب شده باشد ، 1 تا 9 آزمايش اول را 30 بار محسوب نمي کنند. اگر هر ولتاژ UV در اين آزمايش nV بار تکرار شده باشد ، ولتاژ جرقه سطحي 50% از رابطه زير بدست مي آيد :

∑nVUV

مقره به شرطي اين قسمت را جواب مي دهد که 50%U بدست آمده از رابطه بالا براي آن از 04/1 برابر ولتاژ جرقه مقاوم آن کمتر نباشد و مقره ها در اثر جرقه اي سطحي روي آن ها آسيب کلي نبيند.

2. آزمايش استقامت در برابر ولتاژ ضربه اي سوئچينگ در هواي مرطوب :

موج ضربه اي براي مدل کردن سوئچينگ ، يک موج ضربه اي 250/2500μsec است که با موج ضربه اي صاعقه متفاوت است و زمان رسيدن به يک مقدار يک و نيم موج پشت آن خيلي بيشتر از موج ضربه اي صاعقه مي باشد. در اين حالت مقره تحت آزمايش ، زير بارش يک باران مصنوعي قرار مي گيرد. شدت بارش باران بايد حداقل بين 1 ميليمتر بر دقيقه تا 2 ميليمتر بر دقيقه باشد و به صورت مورب با زاويه °45 بارش نمايد. درجه حرارت محيط هم بين c°15- تا c°15 باشد و مقاومت مخصوص آن در c°20 بايد – m Ω 15±100 باشد.

مقره بايد به مدت 15 دقيقه قبل از شروع تست تحت بارش اين باران قرار گيرد ، البته اين زمان مي تواند کمتر هم باشد ، مخصوصاً زماني که تست هاي متوالي انجام مي گيرد. در اين جا نيز اين آزمايش در دو حالت مختلف مي تواند انجام بگيرد :

الف) با موج ضربه اي با احتمال 50% جرقه سطحي : طريقه آزمايش مانند حالت هواي خشک است (با موج ضربه اي صاعقه) ولي دامنه موج ضربه اي 50% بدست آمده از رابطه نبايد کمتر از 085/1 برابر دامنه موج ضربه اي مقاوم تعيين شده در استاندارد براي موج ضربه اي مقاوم تعيين شده در استاندارد مربوط به شرايط جوي استاندارد است که براي شرايط آزمايشگاهي بايد در ضرايب تصحيحي ، اصلاح شود.

ب) با موج ضربه اي مقاوم : اين آزمايش نيز با دامنه موج ضربه اي مقاوم تعيين شده در استاندارد براي 15 بار تکرار مي شود و اگر تعداد دفعاتي که جرقه سطحي روي مقره زده مي شود بيشتر از 2 بار نباشد اين ازمايش جواب مثبت داده است. در اين آزمايش نيز نبايد سطح مقره ها آسيب کلي ببيند (اثرهاي جزئي روي سطح مقره قابل پذيش است).

3. آزمايش استقامت در برابر ولتاژ با فرکانس صنعتي در هواي مرطوب

Wet Power – Freuency Test

دراين لحظه مقره نيز تحت آزمايش در يک شرايط باران مصنوعيمانند حالت قبل قرار مي گيرد. متناسب با شرايط جوي زمان آزمايش از نظر فشار و درجه حرارت ، مقدار ولتاژ قابل استفاده مقره را بر اساس مقدار تعيين شده آن در استانداردها بدست مي آوريم (با استفاده از ضرايب تصحيح). سپس يک ولتاژ در حدود 75% ولتاژ فوق را به مقره اعمال مي کنيم و سپس به تدريج و به آرامي با يک شيب در حدود 2% ولتاژ فوق بر ثانيه ، ولتاژ را افزايش مي دهيم تا به مقدار 100% فوق برسد. سپس اين ولتاژ را در حدو يک دقيقه بر روي مقره نگه مي داريم. طي اين آزمايش هيچ گونه جرقه سطحي يا سوراخ شدن مقره نبايد اتفاق بيفتد. دراين آزمايش مي توان افزايش ولتاژ را هنوز ادامه دهيم تا جرقه سطحي حاصل شود. اين آزمايش را 5 بار تکرار مي کنيم و مقدار متوسط ولتاژهاي جرقه سطحي را به عنوان ولتاژ جرقه هواي مرطوب در ولتاژ سينوسي با فرکانس هاي صنعتي تعيين کنيم. فرکانس موج سينوسي بايد بين 15kv تا 100kv باشد.

هر واحد مقره ، نام توليد کننده و سال توليد آن نوشته مي شود. همچنين حداکثر قدرت مکانيکي مقره نيز بر روي آن نوشته مي شود. مثلاً U300 مقره 300 کيلونيوتني است. شرايط استاندارد به صورت T = 20°c وP = 760mmHy رطوبت 119 water/m3 = است. قبل از پرداختن به آزمايش هايي که بر روي مقره هاي نمونه انجام مي گيرد ، ساختمان مقره ها را بيان مي کنيم ، که به دو دسته تقسيم مي شوند :

1. نوع A : مقره هايي که طول يا ضخامت کوتاهترين مسير موجود در داخل آن ها براي سوراخ شدن داخل بدنه مقره حداقل برابر با نصف طول کوتاهترين مسير جرقه در هواي روي سطح مقره است.

2. نوع B : مقره هايي که ضخامت داخل آن ها براي مسير سوراخ شدن مقره کمتر از نصف طول کوتاهترين مسير جرقه بر روي سطح مقره در هوا است.

آزمايش هاي روي مقره هاي نمونه طبق استاندارد (Sample Test IEC )

براي يک محموله اي از مقره هاي يک نوع با مشخصات يکسان از همه نظر که به وسيله خريدار از توليد کننده مقره خريداري مي شود. تعدادي مقره به صورت کاملاً اتفاقي و تصادفي از بين محموله آماده انتخاب مي شود و تعدادي آزمايش روي نمونه هاي انتخابي انجام مي شود. در صورتي که نتايج آزمايش ها مثبت باشند ، کيفيت محصول آن ها از طرف خريدار تأييد مي شود. تعداد نمونه هاي انتخابي بر اساس استاندارد IEC به صورت زير است:

با فرضP تعداد مقره هاي انتخابي به عنوان نمونه و N تعداد کل مقره ها باشد ، آنگاه :

1) اگر N < 500 باشد ، P با توافق طرفين تعيين مي شود.

2) اگر 500 < N < 2000 باشد (P = 4 + (1/5N ÷ 1000 است.

3) اگر N > 20000 باشد ، P = 14 + ( 0/75N ÷ 1000) است.

آزمايش هايي که بر روي مقره هاي نمونه انتخاب شده انجام مي گيرند ، عبارتند از :

1- بررسي سيستم قفل و بست.

2- کنترل مقدار وزن مقره ها و ابعاد قسمت هاي مختلف آن ها.

3- آزمايش سيکل حرارتي.

4- آزمايش حداکثر تحمل بار الکترومکانيکي (فقط روي مقره هاي شيشه اي).

5- آزمايش حداکثر تحمل بار مکانيکي.

6- آزمايش شوک حرارتي (فقط براي مقره هاي شيشه اي).

7- آزمايش تحمل ولتاژ در برابر سوراخ شدن (فقط براي مقره هاي نوع B).

8- آزمايش تخلخل (وجود حفره) (فقط براي مقره هاي چيني).

9- آزمايش ميزان گالوانيزه بودن قسمت هاي فلزي مقره.

مقره هاي نمونه انتخاب شده را طبق استاندارد IEC به دو گروه تقسيم مي کنند :

گره اول شامل دو سوم تعداد مقره هاي انتخاب شده و گروه دوم شامل يک سوم تعداد مقره هاي انتخاب شده است. بر اساس نوع A يا B مقره ها و نوع بشقابي يا اتکايي ، آزمايش هاي نمونه فوق تعدادي بر روي گروه اول و تعدادي بر روي هر دو گروه انجام مي شود.

مقره هايي که بر روي آن ها آزمايش هاي نمونه صورت مي گيرد نبايد در سرويس از آن ها استفاده شود.

شرح آزمايش

1- بررسي سيستم قفل و بست : در اين جا چند آزمايش مختلف براي اطمينان از مکانيزم قفل و بست انجام مي گيرد :

الف) با اتصال بشقاب ها به همديگر و تشکيل يک يا چند زنجيره ، خرکت هاي افقي شبيه به حرکت هايي که در حالت سرويس ممکن است پيدا شود به آن ها داده مي شود که اتصال زنجيره ها بايد باز شود.

ب) اشپيل (Split – Pin) تمام بشقاب ها در موقعيت قفل قرار داده مي شود و به وسيله يک دستگاه که نيروي کششي وارد مي کنند بار کششي براي حرکت کردن اشپيل هر بشقاب اعمال مي شود. براي هر بشقاب اين عمل 3 بار تکرار مي شود. مقدار اين نيرو طبق استاندارد ، بين 50 تا 500 نيوتن بايستي اعمال شود.

ج) هشپيل هر مقره يا نيروي کششي حداکثر يعني 500N کشيده مي شود (به وسيله دستگاه کشنده). اشپيل ها در اثر اين نيرو نبايد از محل قفل به طور کامل خارج شوند.

2- کنترل ابعاد مقره (Verification Of Dimensions) :

اين کنترل ابعاد عبارتند از :

الف) اندازه گيري وزن مقره هاي نمونه و متوسط گيري به عنوان وزن مقره.

ب) اندازه گيري قطر خارجي مقره از بالاترين تا پايين ترين نقطه.

ج) اندازه گيري ارتفاع مقره از بالاترين تا پايين ترين نقطه.

د) اندازه گيري فاصله خزشي مقره ( Creep Age Distance ).

ه) کنترل قطر حفره کلاهک و قطر پين فلزي مقره با اشل هاي استاندارد (اشل هايي که بايد داخل حفره بروند يا از قطر پين بگذرند و اشل هايي که نبايد بگذرند).

3- آزمايش سيکل حرارتي ( Temperature Cycle Test )

در اين آزمايش يک مخزن آب سرد و يک مخزن آب گرم تهيه مي شود. درجه حرارت مخزن آب گرم بايد 70°c بيشتر از درجه حرارت مخزن آب سرد باشد و به وسيله يک سيستم اتوماتيک ، درجه حرارت مخزن ها ثابت نگه داشته شوند. مقره هاي نمونه به مدت T دقيقه در مخزن آب گرم قرار داده مي شوند.

Aمقره نوع T = 15 + 0/7 m , m = kgجرم مقره بر حسب

Bمقره نوع T = 15 min

بعد از طي زمان فوق ، سريعاً بدون هيچ تأخيري (حداکثر تأخير 30 ثانيه) و براي مدت زمان T دقيقه نيز در مخزن آب سرد غوطه ور مي شوند. اين سيکل گرما و سرما 3 بار تکرار مي شود. براي مقره هاي اتکايي به جاب مخزن آب سرد ، بايد آن را بعد از خارج کردن از مخزن آب گرم (براي مدت 15 دقيقه در مخزن آب گرم قرار گرفته است) به مدت 15 دقيقه در معرض باران مصنوعي با شدت 3 ميليمتر بر دقيقه قرار مي دهيم و اين سيکل را 3 بار تکرار مي کنيم.

شرط پذيرش اين آزمايش اين است که در پايان هيچ يک از مقره هاي نمونه ترک خوردگي پيدا نکرده باشند.

4- آزمايش تحمل بار الکترومکانيکي ( Electromechanical Failing Load Test)

در اين آزمايش همزمان با اعمال ولتاژ با فرکانس صنعتي به مقره يک بار مکانيکي کششي نيز به مقره اعمال مي شود تا اگر تخليه الکتريکي داخلي در اثر تخليه هاي داخل مقره اتفاق مي افتد ، در اثر نيروي کششي اعمال شده به صورت عيب مکانيکي (مثلاً ترک خوردن مقره) مشخص مي شود. ولتاژ اعمالي به مقره همان ولتاژ مقاوم با فرکانس صنعتي در هواي مرطوب است. چون در مقره هاي شيشه اي تخليه هاي موضعي داخل مقره کاملاً پيدا است ، لذا اين آزمايش براي مقره هاي شيشه اي انجام نمي شود.

5- آزمايش تحمل حداکثر بار مکانيکي ( Mechanical Failing Load Test )

در اين آزمايش مقره نمونه ، تک تک و به نوبت در داخل دستگاه مخصوص اعمال نيروي کششي قرارگرفته و نيروي کششي اعمالي به آن ها از صفر به طور سريع به مقدار 75% حداکثر تحمل بار مکانيکي نامي مقره افزايش داده مي شود. سپس به آرامي در يک مدت زمان معين بين 15 تا 45 ثانيه بار کششي اعمالي را به 100% حداکثر بار مکانيکي مي رسانيم. شدت اين افزايش به مقدار 35% حداکثر بار مکانيکي نامي در هر دقيقه مي باشد. در اين آزمايش مقره بايد بتواند بار مکانيکي کششي اعمال شده را تحمل کند و دچار شکست مکانيکي لازم براي شکست مقره دست يابيم. لازم به ذکر است که براي مقره هاي اتکايي (سوزني) بار مکانيکي خمشي به جاي کشش اعمال مي شود.

6- آزمايش شوک حرارتي (فقط براي مقره هاي شيشه اي)

در اين آزمايش يک مخزن آب که درجه حرارت کمتر از c°50 را دارد ، مهيا مي شود. سپس مقره هاي نمونه را در داخل يک کوره هواي گرم که درجه حرارت آن حداقل °c100 بالاتر از درجه حرارت مخزن آب است ، 20 دقيقه قرار مي دهند. سپس مقره ها را به طور ناگهاني وارد مخزن آب مي نمايند و حداقل 2 دقيقه در مخزن با آب نگه مي دارند. مقره ها نبايد دچار ترک يا شکستگي شوند.

7- آزمايش تحمل ولتاژ در برابر سوراخ شدن مقره ( Pun Chore Tesr )

اين آزمايش مي تواند با يک موج ولتاژ سينوسي با فرکانس صنعتي و يا با يک موج ضربه اي انجام گيرد. البته معمولاً با فرکانس صنعتي انجام مي شود. مقره هاي نمونه در اين آزمايش کاملاً خشک و تميز مي شوند

همه چیز در مورد مقره ها

مطالب مشابه :

انجام پروژه

همه چیز در مورد مقره ها

گزارشی کامل در مورد فرآیند ساخت تابلو برق و قطعات مورد نیاز و نحوه تولید.

دیکشنری در مورد مهندسی برق

تجهیزات پست : ترانسفورماتور قدرت

از انتخاب موضوع تا دفاع از پايان نامه كارشناسي ارشد

پروژه های کارشناسی برق موجود - سری 1