خطوطGIL

خطوطGIL

در حال حاضر مقادیر بسیار زیاد انرژی الكتریكی توسط خطوط انتقال هوائی و زمینی منتقل میگردد. شركت زیمنس با توجه به تحقیقات انجام شده بر روی عایق های گازی در گذشته و با توجه به پیشرفت تكنولوژی توانسته خطوط انتقال نیرو را با توانائی انتقال قدرتهای بالا با عایق گازی GIL  طراحی نماید.

سالها پیش این روش به دلیل هزینه بالا و محدودیت كاربرد با شكست روبرو گردید. ولی نظر به رشد روزافزون شهرها و افزایش تقاضای انرژی و نیاز به انتقال قدرتهای بالا، تكنولوژی GIL مجددا مورد توجه قرار گرفت و انجام مطالعات و تجارب بدست آمده نشان داده كه برای قدرتهای بالا در حدود 3000 مگاوات و ولتاژ 550 كیلووات در مسافات طولانی استفاده از تكنولوژی GIL بسیار توانمند بوده و بخصوص در مسیرهای صعب العبور و یا مسیرهائی كه محدودیت خاصی را ایجاب می نماید مانند مسیر راه آهن و فرودگاهها وغیره  كه امكان عبور خط بصورت متداول نمی باشد كاربرد دارد.

شركتهای بزرگ كه دارای بیش از 30 سال تجربه در زمینه عایق های گازی برای سوئیچگیرهای فشار قوی و كابل های زمینی با طولی در حدود 30كیلومتر بودند فعالیت خود را بر این مبنا و تولید عایق های گازی برای خطوط انتقال با بالاترین قدرت و كمترین تلفات ممكن و شرایط مطلوب و مطمئن متمركز نمودند و اكنون به این هدف بزرگ دست یافته اند كه قدرتهای بالا را با هزینه كمتر از حالت قبلی GIL منتقل نمایند.

سولفور هگزافلوراید ( SF6 )  و نیتروژن ( N2 )  به عنوان یك عایق مطلوب مورد آزمایش و تأئید قرار گرفته بود و اكنون GIL به عنوان یگ گاز عایق و خنثی كه تركیبی از حدود 20% گاز SF6    و حدود 80% گاز N2  می باشد به عنوان عایق خطوط انتقال بكار گرفته می شود.

این سیستم برای كنترل میدانهای الكتریكی و مغناطیسی و محدود نمودن حرارت خاك اطراف خط انتقال GIL كاربرد مناسبی دارد زیرا عملكرد لوله شامل گاز و هادی درون آن مشابه یك كابل كواكسیال عمل نموده و در مقابل میدان الكتریكی سپر ایجاد می كند و به علت مخالف بودن جریان در لوله شامل گاز هادی درون آن میدان مغناطیسی به حداقل خود كاهش می یابد بنابراین وقتی یك سیستم GIL در زمین قرار می گیرد با جریانی در حدود 4600 آمپر برای انتقال توان 3000 مگاوات در ولتاژ 420 كیلو ولت میدان مغناطیسی حاصل در سطح زمین حدود 10 میلی تسلا خواهد بود.

سیستم GIL اجازه انتقال مقادیر بزرگ انرژی را خواهد داد و هزینه نصب آن در حد مقادیری بین هزینه خط هوائی و كابل می باشد.

ساختمان خطوط هوائی انتقال با استفاده از برجها با توجه به محدودیتهای زمین و اثرات زیست محیطی به تدریج جای خود را به كابل ها با عایق گازی كه در زمین نصب می شود خواهند داد و اخیرا تحقیقات گسترده ای برروی گازهای هیبرید در شرف انجام است. عایق گازی خطوط انتقال شامل لوله و هادی و غلاف بیرونی آن با گاز SF6  می باشد كه درون زمین نصب می گردند بهمین دلیل نسبت به صاعقه و باد و برف و آلودگی بی اثر می باشد. عایق     SF6 بهترین عایق الكتریكی و همچنین بهترین منتقل كننده حرارت بوده و در نتیجه در خطوط انتقال قدرت بالا مناسبترین وسیله خواهد بود.

با توجه به محدودیتهای موجود ذكر شده، در آینده انتقال قدرت های بالا توسط كابل های XLPE  و خطوط با عایق گازی خواهد بود و مطالعات در این زمینه باعث تهیه گازهای هیبرید گردیده است ( H- GIL)  كه ساختمانی بین كابل XLPE و GIL  دارد با ویژگی های زیر:

1- انجام مطالعات پایه ای برروی یك H – GIL شامل سه هادی كه هر كدام بوسیله عایق جامد مانند پلی اتیلنی پوشیده شده و احاطه گردیده توسط گاز SF6  با فشار بالا . به علت وجود قابلیت انعطاف هادیها داخل لوله از جداسازی به شكل   Y استفاده می شود.  

2- در طراحی عایق H – GIL با توجه به ولتاژ و جریان و تعادل حرارتی ابعاد و اندازه غلاف تخمین زده می شود  و تحت شرایط جدید دمای قابل تحمل را به حدود 110^{˚ C} افزایش داده و بنابراین در حدود 20% جریان مجاز هادی را افزایش خواهیم داد.

3- تخمین زده میشود ظرفیت الكترواستاتیك H – GIL در حدود 70 تا 100 كیلوفاراد بر متر باشد كه اندكی بیشتر از ظرفیت الكترواستاتیك GIL بوده و در حدود 3/1 كابل های XLPE  می باشد. این مقادیر میتواند انتقال قدرت را در مسافات طولانی امكان پذیر سازد و تلفات خط را به حدود 200 تا 300 وات بر متر بر فاز كاهش میدهد.

مقره ها

مقره :

کلاً مقره نقش عایقی و جداسازی قسمتهای تحت ولتاژ از دیگر قسمتها را دارا می باشد ، مقره در شبکه  فشار متوسط علاوه بر عایق نمودن پایه به سبب ارتباط مکانیکی سیم ها به تیر نیز میگردد.

ضمن اینکه مقره باید از خواص مختلف الکتریکی و مکانیکی برخوردار باشد ، از خواص مهم :

·         خاصیت الکتریکی ، مقاومت در برابر سوراخ شدن توسط شوک الکتریکی ، پدیده حرارتی در اثر عبور جریان الکتریکی فشار قوی (دکلانشورمان یا پانچ ) و شارژ اور

·         خاصیت مکانیکی ، دارا بودن خاصیت استقامتی خوب که باعث گردد مقره تنش های خمشی و کششی را تا حدودی تحمل نماید و از ایجاد ترکهای موئی بر سطح مقره جلوگیری شود.

موارد مورد مصرف در ساختمان مقره ها شامل مواد سرامیکی و یا شیشه میباشد ، ضمن اینکه مقره  های شیشه ای با داشتن خواص مکانیکی و الکتریکی بهتر از مقره چینی (سرامیکی ) بوده ولی غیر قابل تولید در داخل کشور میباشند ، بدین لحاظ کمتر در شبکه مورد مصرف قرار گرفته اند و تنها ایراد وارده بر مقره شیشه ای نشستن رطوبت و گرد و غبار و آلودگی بر روی سطح مقره بوده و سبب ایجاد جریان خزشی سطحی میگردد و همچنین در مقابل ضربات مستقیم ، مقره شیشه ای شکننده تر می باشد .

انواع مقره :

1.      مقره های میخی (سوزنی )

مقره میخی بر دو نوع میباشد :

·         نوع معمولی

·         نوع رادیو فریت

در نوع رادیو فریت سطح مشخص شده ای از مقره با قشر سیاه گرافیت پوشانده شده است که میدان الکتریکی را بطور یکنواخت در سطح مورد نظر توزیع مینماید و از تمرکز آن در نزدیکی محل فواصل هوائی بین هادی و سیم محکم کننده به مقره (سیم اصله ) و نیز سطح مقره جلوگیری مینماید و از اغتشاشات رادیوئی ممانعت به عمل می آورد.

خطوطی که با استفاده از مقره میخی احداث گردیده اند، بعلت پیکتاژ ناصحیح مقره های وسط خط تحت کشش زاویه ای قرار گرفته یا به سبب نامساوی بودن کشش در طرفین (نامساوی بودن اسپن و...) مقره در معرض کشش طولی میباشد و به مرور زمان بعلت شرایط جوی و نیروهای وارده ، خصوصاً آن دسته از مقره هائی که در طول ساخت احتمالاً مستعد جهت ترکیدن نیز بوده اند ، ترکهای موئی در سطح مقره و در محدوده سوراخ تعبیه شده جهت پیچ کردن مقره ایجاد و بوسیله گرد و خاک پر میگردد و در مواقعی تا بالا رفتن رطوبت و نفوذ آن در درز ، ترکیده شده سبب اتصالی میگردد و باعث قطع فیدر فشار متوسط میشود ، پس از آن آرک حادث شده که سبب خشک گردیدن  رطوبت مورد نظر میگردد و با زدن فیدر همان شبکه برقدار میگردد  ودر برگ اعلام حوادث می نویسند علت قطع برق نامشخص است .

چندین بار که این عمل تکرار میگردد سبب ترکیدن مقره میخی میشود .

ضمناً در مسیرهای دارای عوارض طبیعی (پستی و بلندی ) جهت احداث خط 20 کیلوولت از مقره میخی استفاده می شود .

2.      مقره بشقابی

چنانچه  به هر دلیلی نیرو استقامت مکانیکی زیادی به علل مختلف بر شبکه مورد نظر اعمال میگردد مانند پایه های کششی یا انتهائی ، زاویه ای – اسپن بزرگ و یا استفاده از سیم با سطح مقطع زیاد ( برقراری شبکه هوائی با هادی ، که سطح مقطع آن بیش از 180 میلی متر مربع گردد ، استفاده از مقره آویز الزامی میباشد .) منوط به بکارگیری مقره بشقابی در برقراری شبکه هوائی خواهد بود .

مقره های بشقابی با توجه به مقاومت نهائی آنان طبق استاندارد وزارت نیرو به دو گروه تقسیم گردیده اند :

700کیلوگرمی ، جهت احداث شبکه فشار متوسط به کار میرود .

1200کیلوگرمی ، به منظور برقراری خطوط 63 کیلو ولتی استفاده می شود در ارتباط با اجراء طرح خطوط فشار متوسط در مناطق با رطوبت بالا و آلوده میتوان از مقره مهی (بشقابی ) و نیز جایگزین مقره های میخی معمولی از مقره های سوزنی 33 کیلو ولت استفاده شود .

مقره های شیشه ای تافنینگ شده

مقره های شیشه ای تافنینگ شده

     مقره ها تجهیزاتی هستند که در شبکه های انتقال نیرو مورد استفاده واقع میشوند.

  عمده کارایی مقره ها جهت تامین خواسته های ذیل میباشد :

• ایجاد تکیه گاه مکانیکی برای نگهداری سیم و یا رسانای الکتریکی .

• ایجاد مقاومت الکتریکی جهت جلوگیری از انتقال برق از رسانا به برج .

  بر خلاف اینکه مقره ها در پروژه های ایجاد شبکه های انتقال نیرو هزینه کمی را شامل

  میشوند ولی نقش بسیار مهمی در ایمنی خط و متعاقبا" حفظ شرایط عادی در

  زندگی روزانه مردم  دارند .

  از سال 1950 استفاده از مقره های تافن شده شیشه ای در شبکه های انتقال نیرو رو به

  افزایش نهاد که سطح ولتاژ این شبکه ها به KV AC 800 و KV DC 600 نیز میرسید.

  علت موفقیت این نوع از مقره ها کیفیت بالا و سهولت در تعمیرات شبکه های شامل آنها

  بود .

   چرا مقره های شیشه ای تافن شده ؟

  مقره های شیشه ای آنیل مستعد برای ترکهای بسیار ریز و حفره های کوچک بخصوص در

  سطوح آن میباشد . به همین دلیل این معایب میتواند تحت بارهای مکانیکی ( اعم از

  کششی و یا (فشاری ) و الکتریکی باعث ایجاد ترکهای بزرگتر و انتشار آنها و در نهایت

  شکست شیشه شود

  برای رفع این معایب عملیات تافنینگ شیشه مقره از اواخر دهه 1940 اجرایی گردید که این

  امر در حین حفظ خواص مطلوب الکتریکی باعث بهبود خواص مکانیکی در قسمت شیشه

  مقره نیز شد .

منبع : سایت پارس مقره

تعداد مقره لازم در خطوط هوایی

 

 

 

 

تعداد مقره لازم در خطوط هوایی

تعداد مقره لازم در خطوط هوایی
230	132	60	33	20	11	3.3	0.4	ولتاژ فاز به فاز kv
-	-	-	1	1	1	1	1	مقره میخی
12 تا 16	7 تا 9	4	3	2 یا 3	2	-	-	مقره آویزی و کششی

 

 

 

پل وتستون

ساختمان مدار پل وتستون

همانگونه که در شکل دیده می‌‌شود، مدار پل وتستون از چهار مقاومت R₄ , R₃ , R₂ , R₁ تشکیل شده است. اساس کار مدار پل وتستون اینگونه است که ولتاژ ورودی به دو قسمت تقسیم می‌‌شود. جریان خروجی از هر دو ولتاژ تقسیم شده ، تشکیل می‌‌گردد. در فرم کلاسیک مدار پل وتستون یک گالوانومتر (ماده بسیار حساس به جریان مستقیم) در بین ورودی و خروجی ولتاژ نصب می‌‌شود.

اگر ولتاژ تقسیم شده به گونه‌ای باشد که دقیقا نسبت R₂R₃=R₁R₄ برقرار باشد، در این صورت گفته می‌‌شود که پل در حالت تعادل است. در این صورت گالوانومتر هیچ جریانی را نشان نمی‌‌دهد. اگر چنانچه یکی از مقاومتها ، حتی به اندازه بسیار کوچک ، تغییر کنند، در این صورت تعادل به هم خورده و عقربه گالوانومتر جریانی را نشان می‌‌دهد. پس گالوانومتر مقیاسی برای نشان دادن شرط تعادل است.

طرز کار پل وتستون

فرض کنید یک ولتاژ dc به اندازه E به مدار پل اعمال شود. در اینجا نیز یک گالوانومتر برای نشان دادن شرط تعادل بین دو نقطه ولتاژ ورودی و خروجی نصب شده است. مقادیر مقاومتهای R₁ و R₃ دقیقا معلوم هستند، اما R₂ یک مقاومت متغیر است که به راحتی قابل تغییر است. بجای R₄ یک مقاومت مجهول که آن را با R_x نشان می‌‌دهیم، قرار داده شده است. ولتاژ E اعمال می‌‌شود و مقاومت متغیر R₂ به گونه‌ای تنظیم می‌‌شود که گالوانومتر جریانی را نشان ندهد.

بنابراین با توجه به اینکه مقادیر مقاومتهای R_1 و R_3 معلوم هستند و R₂ را نیز خودمان تغییر داده‌ایم، لذا از رابطه R_x = R₂R₃/R₁ مقدار مقاومت مجهول تعیین می‌‌شود. در صورتی که هر چهار مقاومت یکسان باشند، مدار خیلی حساس خواهد بود. در هر صورت مدار پل و تستون در هر حالت بسیار عالی کار می‌‌کند.

کاربرد مدار پل وتستون

پل وتستون دارای کاربردهای بسیلر زیادی است و آوردن تمام کاربردهای آن در یک مقاله مقدور نیست. بنابراین تنها به چند مورد خاص در اینجا اشاره می‌‌کنیم.کارلز وتستون کاربردهای زیادی از از مدار

پلوتستون را خودش اختراع کرد و کاربردهای دیگری نیز بعد از او توسعه یافته‌اند. امروزه یکی از کاربردهای عمومی ‌مدار پل وتستون در صنعت استفاده از آن در حسگرهای بسیار حساس است.

در این دستگاه‌ها مقاومت درونی بر اساس سطح یعنی از کرنش (یا فشار یا دما و ...) تغییر می‌‌کند و به عنوان مقاومت نامعلوم R_x عمل می‌‌کند. همچنین به جای این که با تغییر دادن مقاومت R₂ در مدار تعادل ایجاد شود، به عوض گالوانومتر از مداری که می‌‌تواند میزان عدم تعادل در پل را بر اساس تغییر کرنش یا شرایط دیگر اعمال شده بر حسگر کالیبره کند، استفاده می‌‌شود. دومین کاربرد مدار پل وتستون ، استفاده از آن در نیروگاه‌های الکتریکی برای توزیع دقیق خطوط قدرت است. روشی که بسیار سریع و دقیق بوده و نیاز به تعداد زیادی تکنسین در زمینه‌های مختلف ندارد

 

مقايسه خطوط انتقال هوايي و زميني

مقايسه خطوط انتقال هوايي و زميني

 

يکی از با اهميت ترين صنايع در جهان امروز صنعت برق است که تمامی صنايع ديگر بدون شک به آن وابسته هستند .شبکه های توزيع و خطوط انتقال برق به مانند شاهرگ های اين صنعت حياتی ميباشند که به دو گروه

---

 زمينی و هوايي تقسيم می شوند ، متاسفانه در کشور ما تا کنون تحليلی علمی ، فنی ، اقتصادی  و مقايسه همه جانبه ای درباره اين دو نوع خطوط انتقال انرژی الکتريکی انجام نگرفته و همين امر موجب اعمال زيان های فراوانی به سرمايه ملی شده است ۰ در اين مقاله به بررسی خطوط انتقال هوايي،زمينی و معايب و مزايای آنها خواهيم پرداخت :

ادامه نوشته

فرکانس 50 و 60 هرتز

در اوايل پيدايش صنعت توليد برق، ژنراتورها به علت محدوديتهاي مكانيكي ونبودن انرژي لازم قادر به توليد انرژي الكتريكي با فركانس بيش از 25 هرتز نبودند. فركانس 25هرتز در آمريكا مورد استفاده قرار مي گرفت ، به عنوان مثال در شهر نيويورك كمپاني New haven Haretford براي راه اندازي لوكوموتيو برقي از اين فركانس استفاده مي كرد وهمچنين در شهر بوستون از فركانس 25هرتز براي انتقال انرژي الكتريكي مورد نياز خود استفاده مي شد.
البته اينگونه نبود كه 25هرتز به عنوان يك فركانس واحد و استاندارد تلقي شود، طوريكه در اروپا فركانسهاي 3/2+16 يا 5/12 هرتز نيز استفاده مي شد. استفاده از فركانسهاي پايين مشكلاتي در سيستم برق آن زمان ايجاد کرد كه يكي از آنها پديده چشمك زني در لامپهاي روشنايي بود خاموش و روشن شدن متناوب لامپهاي روشنايي در فركانسهاي پايين كاملا محسوس بود و به علت بالا بودن راكتانس خط ، افت ولتاژ نيز شديدتر است بنابراين لازم است در اين خطوط نسبت به سيستمهاي با فركانس پايين تر از هاديهاي با سطح مقطع بالاتر استفاده شود كه علاوه بر اين استفاده از فركانسهاي بالا بر خطوط تلفن نيز تاثير نامطلوب دارد وباعث ايجاد نويز مي گردد.
سازندگان ژنراتورها در اروپا با بررسي همه جوانب فركانسي را با عنوان واحد انتخاب كردند و آن را در تمام اروپا به عنوان بك استاندارد گسترش دادند . اين فركانس 50 هرتز مي باشد. براي اولين بار در اروپا يک شركت آلماني از انرژي الكتريكي با فركانس 50هرتز استفاده كرد.
نكته قابل توجه اين است كه در ساخت ترانسفورماتورهاي قدرت با بالا رفتن فركانس به مواد اوليه كمتري نياز است وترانسفورماتور كوچكتر ، سبكتر وارزانتر مي شود.
براي لامپهايي كه بر اساس تخليه كار مي كتد  40 هرتز مي باشد.به همين دليل مهندسان بر آن شدند تا فركانسهاي بالاتري توليد كتد.
در حدود سال 1900 ميلادي تكنولوژي ي ساخت توربينهاي با سرعت بالا به دست آمد وتوليد فركانسهاي بالاتر ميسر كشت و فركانس جديد، توسط سازندگان ژنراتورها انتخاب ومعرفي شد. از آنجا كه بيشتر خطوط انتقال در اروپا به يكديگرمتصل بودند ضرورت انتخاب يك فركانس واحد آشكار گرديد . فركانسهاي بالا نيز مشكلاتي به وجود مي آورند، به عنوان مثال تلفات در خطوط انتقال با بالا رفتن فركانس هر دو استاندارد 50و60 هرتز با سيستم انتقال، ژنراتورها و اکثر مصرف كنندكان الكتريكي سازگار هستند. در اين فركانسها پديده چشمك زني در لامپهاي روشنايي محسوس نخواهد بود و از تاثير خطوط انتقال بر شبكه هاي مخابراتي مي توان صرف نظر نمود. البته ترانسفورماتورهاي قدرت با فركانس 60هرتز نسبت به ترانسفورماتورهاي 50 هرتز احتياج به مواد اوليه كمتري دارند و از نظر اقتصادي به صرفه تر مي باشند. به همين دليل شايد بتوان گفت فركانس 60 بهتر از 50 هرتز است.