مقره هاي كامپوزيت،در رقابت با مقره هاي پرسلين

    خطاهاي ايجادشده بر روي خطوط انتقال فشار قوي مي توانند به خاموشي هاي گسترده منجر شوند و در نتيجه زيانهاي اقتصادي وسيعي را باعث گردند . مهندسين بهره بردار بايد قابليت اطمينان بهره برداري را مدنظر قرار دهند و در عين حال تاكيد زيادي بر روي مهندسي صحيح سيستم قدرت داشته باشند . يك مؤلفه كليدي قابليت اطمينان در خطوط انتقال ، انتخاب مقره هاي آويز فشار قوي است مقره هاي آويز زنجيره اي از جنس پرسلين يا شيشه ، سالها بصورت استاندارد در تاسيسات فشار قوي بكار برده شده اند . ولي از آنجا كه بيش از نيمي از خاموشي هاي برنامه ريزي نشده انتقال مي تواند ناشي از خرابي اين مقره ها باشد ، لذا كم كم راه براي استفاده از مقره هاي كامپوزيتي هموار شده است . آن دسته از شركتهاي برق كه داراي مشكلات جدي محيطي و آب و هوائي هستند ، اولين كساني بوده اند كه به سمت استفاده از مقره هاي كامپوزيتي سوق داده شده اند ، زيرا اين نوع مقره در معرض خوردگي و اشكالات ديگري كه عايقهاي پرسليني دچار آن مي گردند ، نيستند . با اينحال آن دسته از شركتهاي برق كه در معرض شرايط سخت محيطي نيستند در پذيرش مقره هاي كامپوزيتي به آهستگي جلو رفته اند

    با توجه به اينكه مقره هاي پرسليني قبلا ارزش خود را اثبات كرده اند ، لذا فهم اين نكته آسان است كه چرا مهندسين بهره بردار براي پذيرش مقره هاي كامپوزيت به آهستگي پيش مي روند . اما مزاياي مقره هاي كامپوزيتي مانند : وزن سبك ، آساني نصب ، لوازم نصب قابل انعطاف تر ( كه كمتر مستعد آسيب ديدن در اثر كار با آنها طي مراحل نصب هستند ) و قيمت نصب كمتر نيز ، بسياري از مهندسين بهره بردار را تسليم خود كرده است . دكتر راوي گرور استاد مهندسي برق در دانشگاه ايالتي آريزونا ، فونيكس ميگويد : “ سالها آزمايش و تصحيح طراحي منجر به داشتن محصولات تكامل يافته اي شده كه امروزه آنها را نصب شده در شبكه مي بينيم . ” براي نصب يك مقره معمولي 500 كيلوولت ، نياز به جراثقال يا تجهيزات مخصوصي است كه مي توانند منجر به آسيب ديدن مقره شوند . در دهساله اخير ، مواد كامپوزيتي ، يك نسل جديد از محصولات سبك وزن ، با نسبتهاي بالاتر ”قدرت به وزن” بوجود آورده است كه در مقايسه با پرسلين داراي عملكردي برابر يا بالاتر مي باشند . يك مقره كامپوزيتي 500 كيلو ولت مي تواند بوسيله دو مرد بلند شده و بدون نياز به تلاش زياد تا پاي كار آورده شود

    توسعه استانداردهاي مرتبط به آزمايشهاي الكتريكي براي نسل جديد مقره هاي كامپوزيتي يك گام مهم در توسعه آنها بوده است . سازمانهاي بين المللي مانند مؤسسه مهندسين برق و الكترونيك (IEEE) در نيويورك ، كميسيون بين المللي الكتروتكنيك ( IEC ) در ژنو سوئيس و سازمان برق كانادا ( CEA ) در مونترال كانادا ، مشوق توسعه روشهاي آزمايش استاندارد براي آنها بوده اند

    انجام آزمايشهاي فشار قوي در آزمايشگاههاي مربوط به سازندگان و آزمايشگاههاي مستقل ، از قبيل مؤسسه تحقيقات انتقال (STRI)سوئد ، به دادن تائيديه براي استفاده از اين مقره ها در فضاي باز كمك كرده اند ، آنگونه كه اريك گناندت،مدير STRI در شمال امريكا مي گويد :“ مابه نسل سوم اين محصولات رسيده ايم. خرابيهاي بوجود آمده در نسلهاي پيشين به سوي پيشرفت هاي جديدو طراحي بهينه راهبر شده است . روشهاي ساخت بهبود يافته ، منجر به كاهش هزينه ها گرديده و مقره هاي كامپوزيتي را رقابتي نموده است . ”

    مقره هاي كامپوزيتي گروه وسيعي از محصولات را در بر مي گيرند . مقره هاي سيليكون رابر مشهورترين آنها هستند . پليمرهايي مانند EPDM ( اتيلن پروپيلن دين مونومر ) و آلياژهاي EPDM بعد از آنها هستند.

    پليمر مورد استفاده در مراحل ساخت با پركننده ها ( fillers ) مخلوط مي شود تا مشخصه هاي دلخواه را براي مقره تامين كند . برخي از پر كننده ها ، پايداري در مقابل اشعه ماوراء بنفش را تامين مي كنند ، در حاليكه برخي ديگر به بالارفتن مقاومت سطحي در مقابل شكست الكتريكي و فرسودگي كمك مي نمايند . بعضي ديگر نيز اضافه مي شوند تا به تسهيل پروسه ساخت كمك نمايند ( از قبيل پلاستيك سازها كه سياليت را تامين مي كنند يا زمان پخت را كاهش مي دهند ) . قابليت ساخت مقره هاي كامپوزيتي به ابعاد ، تحمل مكانيكي و قدرت هاي عايقي متنوع ، غالبا به آنها اجازه مي دهد كه براي كاربردهاي ويژه ، آسانتر از مقره هاي سراميكي ، تطبيق داده شوند .

    اگرچه استفاده از مقره هاي كامپوزيتي اكنون در شمال آمريكا و اروپا معمول شده است ، اما مهندسين سنت گرا در سراسر دنيا در قبول اين فناوري جديد آهسته تر پيش رفته اند .

    مشخصات محيطي در رابطه با عملكرد يك مقره بسيار تعيين كننده است .

    مقره هاي كامپوزيتي ابتدا نه تنها براي خواص عايقي الكتريكي شان ، بلكه بعلت مقاومت آنها در مقابل رطوبت سطحي برگزيده شدند . قدرت دفع آب و تشكيل قطرات شبنم مانند در سطح آنها ، بجاي آنكه يك لايه يكنواخت آب ايجاد گردد ، خاصيتي است كه بعنوان آب گريزي( hydrophobicity ) شناخته مي شود.

    با كم شدن قابليت آب گريزي يك مقره ، مقاومت آن در مقابل تخليه سطحي نيز كاهش مي يابد . در فواصل زماني طولاني ، جرقه هاي سطحي مي تواند به عبور جريان الكتريكي بر روي سطح مقره، شكست

    عايق مقره و نهايتا خرابي فاجعه آميز آن منجر شود

    قرار گرفتن در معرض نور ماوراء بنفش ، سرما ، گرما يا آلودگي محيطي مي تواند سطح يك مقره كامپوزيتي را دچار پيري كند . آلودگيها از قبيل نمك ، رطوبت ، آلودگي صنعتي ، فضولات پرندگان و ماسه مي توانند باعث شوند كه يك مقره كامپوزيتي ، آب گريزي خود را از دست بدهد . بعلاوه ، هنگامي كه نقاط هادي شده بر روي سطح مقره مرطوب شوند ، مكانيزم شكست ديگري بوجود مي آيد كه قوس خشك ناميده مي شوند و مي تواند به شكست سطحي منجر گردد .

    لاستيك سيليكوني براي بسياري از اين شرايط سخت مورد انتخاب قرار مي گيرد ، زيرا آب گريزي خود را تحت شرايط آلودگي بنحو بسيار خوبي نگه مي دارد . اين مشخصه نتيجه اي از انتقال روغنهاي سيليكوني با وزن ملكولي پايين از درون حجم ماده عايقي به سطح آن است . اين تركيبات با وزن ملكولي پايين ، به داخل لايه آلودگي جذب مي شوند و طبيعت آب گريزي سطح آن را دوباره برقرار مي نمايند . برخي نكات ديگر نيز در رابطه با مقره هاي كامپوزيتي وجود دارد . شكستن ميله فيبر شيشه در برخي از آنها ديده شده كه باعث سقوط خط گرديده است . اين پديده همچنان مورد بررسي است ، اما بنظر مي رسد كه رطوبت و بار مكانيكي دو عامل مهم در اين رابطه باشند .

    نكته ديگر آنكه بسياري از مقره هاي نسلهاي اوليه هنوز در حال كار هستند . برخي از اين مقره هاي با طراحي قديم داراي ترك هستند ، بخصوص در جاهائي كه قطعات فلزي انتهائي به ميله فيبر شيشه دروني متصل بوده و به سيم با كشش بالا جفت گرديده است . طراحي هاي نخستين كه از اپوكسي استفاده مي كردند و به ميله فيبر شيشه با فشار چسبانده مي شدند ، غير پايدار تشخيص داده شده اند . تشخيص وضعيت اين مقره ها و پيش بيني طول عمر باقيمانده آنها يكي از مشكلات فعلي است .

    عامل تعيين كننده ديگر در عملكرد مقره كامپوزيتي، رعايت دستور العمل سازنده در نصب و كاربرد آن است . تعدد محدوديتها در طراحي و نصب مقره ها مي تواند به بروز اشتباهات منجر شود .

    گنانت گزارش واقعه اي را تشريح مي كند كه طي آن يك مقره كامپوزيتي پس از دو ماه كار دچار خرابي شده است . در اين رابطه شركت برق ذيربط تصميم گرفت كه يك بررسي مستقل جهت علت يابي واقعه مزبور انجام دهد . در بررسيها معلوم شد كه مقره بصورت افقي نصب شده در حاليكه دستورالعمل نصب سازنده بيان مي كرد كه مقره به علت ويژگيهاي مكانيكي آن ، نبايد بيش از 15 درجه نسبت به حالت عمودي منحرف شود . يك مسئله رايج ديگر در كاربرد اين مقره ها نصب حلقه هاي كورونا روي خطوط 500 كيلوولت است . هم محور نبودن حلقه كورونا ، نصب حلقه ها بر روي خود مقره ، بجاي قراردادن آن روي يك قطعه فولادي و نيز عدم نصب حلقه كورونا ، بعنوان مسائلي گزارش شده اند كه ميتوانند در حال كار باعث خرابي مقره هاي كامپوزيتي شوند .

+ نوشته شده در چهارشنبه هجدهم بهمن ۱۳۹۱ ساعت 18:14 توسط مهندس ایمان رستگار |