کنترل و بهر برداری سیستم های قدرت

یکی از مهمترین اجزاء یک سیستم مدرن مدیریت انرژی در شرکتهای برق فرآیند تخمین حالت سیستم قدرت براساس اندازه گیری کمیات آن در زمان واقعی می باشد. حالت سیستم قدرت براساس مجموعه ائی از مقادیر مولفه مثبت ولتاژ که از شینهای شبکه بطور همزمان تهیه میشوند تعریف میگردد.



فناوری تخمین حالت که در حال حاضر استفاده میگردد در سال 1960 ایجاد شده و بر اساس کمیات اندازه گیری شده غیرسنکرون عمل می نماید. برای تخمین حالت سیستم می باید تعداد زیادی معادلات غیر خطی بصورت بهنگام حل شوند. اما بواسطه نرخ پائین اسکن اطلاعات و سرعت کم محاسبات، فناوری حاضر قادر به تهیه اطلاعات بهنگام درباره وضعیت دینامیکی سیستم قدرت نمی باشد.


یکی از راه حلهای آینده برای مونیتورینگ زمان حقیقی شبکه های قدرت، سیستم PMU (Phasor Measurement Units) می باشد که با کمک سیستم GPS سیگنالهای زمانی بسیار دقیقی از اطلاعات شبکه های قدرت را جمع آوری و استفاده می نماید. گیرنده ماهواره ائی GPS اطلاعات دقیقی از وضعیت ولتاژ سه فاز پستها و جریان خطوط، ترانسفورماتورها و بارها را جمع آوری و در اختیار PMU قرار میدهد. براساس این اطلاعات، مؤلفه مثبت ولتاژ و جریانها در لحظه زمانی اندازه گیری بطور دقیق در مقیاس میکروثانیه محاسبه شده و بدینوسیله زاویه فاز آنها استخراج میگردد.
GPS سیستمی است که از 24 ماهواره واقع در 6 مدار تشکیل شده که حدودا" در فاصله 10000 مایلی از سطح زمین قرار دارند. موقعیت صفحه هر یک از مدارها و موقعیت ماهواره ها در مدارها بگونه ای است که در هر لحظه و در هر نقطه از سطح زمین چهار ماهواره در دید می باشند و اغلب بیشتر از 6 ماهواره قابل رویت است. مکانیزم و عملکرد سیستم GPS بدین گونه است که به هریک از سیگنالهای اندازه گیری شده یک سیگنال زمان منتسب و همراه می گرداند. فرمت دقیق انتساب زمان براساس استاندارد IEEE , 1344 تعریف میشود.
اطلاعات فازوری مولفه مثبت کلیه پستهائی که به سیستم PMU مجهز می باشند همگی در یک سایت مرکزی مناسب جمع آوری شده و برای کاربردهای حفاظتی و کنترلی استفاده میگردند. درحقیقت جمع آوری و پردازش این اندازه گیریهای سنکرون مبنای یک فناوری جدید و نسبتا" قوی را برای مونیتورینگ، حفاظت و کنترل شبکه های قدرت فراهم می آورد.
نحوه ارسال و مخابره اندازه گیریهای زمانی سنکرون از کمیات شبکه به بخش متمرکزساز اطلاعات بسیار اساسی و حیاتی می باشد. فناوریهای مختلفی مانند سیستم باسیم، سیستم شبکه رادیوئی، میکروویو، تلفنهای عمومی، تلفنهای سلولی، سیستم دیجیتال بی سیم و ترکیبی از این فناوریها برای ارسال و مخابره اطلاعات اندازه گیری شده استفاده میگردد. فرمت فایلهای اطلاعات خروجی که توسط PMU ایجاد میشوند براساس استاندارد شماره IEEE , 1344 تعریف شده اند. استاندارد کمک می نماید تا مطمئن شویم که کاربرهای آینده که میخواهند از کمیات فازوری اندازه گیری شده بطور سنکرون استفاده نمایند قادر خواهند بود که به اطلاعات فازوری تهیه شده توسط PMU سازندگان مختلف دسترسی پیدا نمایند.
PMU یا فناوری اندازه گیری سنکرون کمیات فازوری شبکه های قدرت فناوری نسبتا" جدیدی می باشد و بهمین دلیل گروههای تحقیقاتی زیادی در سطح دنیا درباره کاربردهای آن بشرح زیر فعالیت می نمایند.
تخمین و نمایش دقیق حالت سیستم قدرت در فواصل زمانی معین امکان پذیر بوده که بدین ترتیب میتوان پدیده های دینامیکی سیستم را از یک محل مرکزی مشاهده نموده و عملیات کنترلی مناسب را اعمال نمود. سیستم اندازه گیری سنکرون فازوری، فناوری کاملا" جدیدی را برای تخمین حالت کل سیستم قدرت فراهم آورده است. با استفاده از فناوری جدید اکثر تاخیرهای ذاتی که در روشهای تخمین حالت موجود وجود دارند از بین رفته و شرکتهای برق قادر به تحلیل دینامیکی و استاتیکی حوادث شبکه در زمان حقیقی خواهند بود.
بهبود توانائی تحلیل وضعیت سیستم پس از وقوع خطا، چرا که موقعیتهای لحظه ای دقیقی از رفتار سیستم را میتوان از طریق GPS فراهم نمود. بعنوان مثال وضعیت کلیدها، توان عبوری در خطوط مهم، دامنه ولتاژ شینهای بحرانی، توان خروجی ژنراتورهای مهم و … همگی استفاده می شوند تا براساس آنها استراتژی کنترل و بهره برداری شبکه در مواقعی بحرانی، استخراج شود.
حفاظت پیشرفته بر اساس اندازه گیری سنکرون کمیات فازوری امکان پذیر خواهد بود. بعنوان مثال سیستم سنتی حفاظت خط مبتنی بر اندازه گیری کمیات دریک طرف خط برای تشخیص خطا می باشدو برای خطوط بحرانی با سنکرون نمودن اندازه گیریهای دوطرف خط توسط روشهای غیرمستقیم یک سیستم حفاظتی دیفرانسیل برای تشخیص خطا بوجود می آورند که از مطمئن ترین نوع حفاظت میباشد. درحالیکه در آینده سیستم PMU قادرخواهد بودکه سیستم حفاظت دیفرانسیل را بسادگی ایجاد نماید و بدین وسیله میزان خسارات وارده به سیستم قدرت بواسطه وقوع خطاها را کاهش دهد.


یک نمونه از کاربرد اندازه گیری فازوری کمیات برای اهداف حفاظتی در رله های تطبیقی out of step می باشد. با استفاده از اندازه گیری زاویه فاز نقاط مهم شبکه در زمان حقیقی و بکمک مفهوم پایداری گذرا میتوان رله های out of step بهبود یافته ائی طراحی نمود. آزمایشهای میدانی چنین رله هائی در شبکه های فلوریدا – جورجیا اجرا شده و نتایج امیدوار کننده ای را نشان داده است. همچنین مشابه چنین طرحی نیز در شرکت برق فرانسه (EDF) در دست اجرا می باشد.

کنترلهای پیشرفته براساس فیدبک راه دورامکانپذیر بوده که عملکردسیستم رابهبود خواهد بخشید

منبع : ABB Review 

جدول نمونه آلارمها وشرح آلارمهای قسمت ۲۳۰ کیلو ولت ترانسفورماتور

جدول نمونه آلارمها وشرح آلارمهای قسمت ۲۳۰ کیلو ولت ترانسفورماتور

۴ MAINTRANSFOR WINDTEMP ALARM	3 MAINTRASFOR BUCHHOLZ ALARM	2 DIFFRANTTIAL PROTECTION TRIP	1* PROTECTION TRIP
8 MAIN TRANSFOR TAPCHANGER CONTROL SUPPLYFAILUER	7 MAIN TRNSFOR COOLING FAILUER	6 MAIN TRANSFOR OIL LEVEL LOW	5 MAIN TRANSFOR OIL TEMP ALARM
12	11	10	9
16 110VD.C INTERLOCKING SUPPLYFALL	15	14 110VD.C PROTECTION SUPPLYFALL	13 110 VD.C ISOLATORS SUPPLYFALL

علایم :  آلارم وتریپ قسمت اولیه ۲۳۰کیلو ولت ترانس در ایستگاه KV 63/230

* (آلارم با تریپ همراه است).

قطع ترانسفورماتور یا آلارمهای ارسالی

۱) تریپ به وسیله حفاظت اصلی .

۲) تریپ به وسیله رله حفاظتی دیفرانسیل ترانس اصلی .

۳) آلارم مربوط به عملکرد رله حفاظتی ظاهر شده.

۴) آلارم بالا بودن دمای سیم پیچ ترانس اصلی .

۵)آلارم بالا بودن دمای روغن ترانس اصلی .

۶) آلارم پایین بودن سطح روغن ترانسفورماتور اصلی .

۷)آلارم اشکال در سیستم خنک کاری ترانس اصلی .

۸)آلارم اشکال در منبع تغذیه سیسیتم کنترل تپ چنجر ترانس اصلی .

۱۳) اشکال در منبع تغذیه ۱۱۰ ولت  DC مدارات سکسیونرها.

۱۴) اشکال در مبنع تغذیه DC 110 ولت سیستم حفاظت.

۱۵) اشکال در منبع تغذیه DC 110 ولت سیستم اینترلاک ها .

۱۷) تریپ ترانس در اثر بالا بودن فشار روغن ترانس.

۱۸) تریپ ترانس در اثر بالا بودن دمای روغن ترانس .

http://powerlines2.blogfa.com

اينترلاكهای الکتریکی در پستهای فشارقوی برق

اينترلاكهای الکتریکی در پستهای فشارقوی برق

اینترلاک

اینترلاک به معنای قفل درونی و چفت وبست است كه به دو نوع زير ، تقسیم بندی می شود:  اينترلاك الکتریکی و اينترلاك مکانیکی.
در پستهای فشار قوی ، تعدادی از کلید زنی ها به ترکیب و حالات تجهیزات پست، بستگی داشته و نیاز به یکسری کلید زنی های ترتیبی دارند .
برای ورود یا خروج صحیح تجهیزات در مدار و دسترسی پرسنل تعمیر و نگهداری تجهیزات به اینترلاکهای مناسب، نیاز می باشد تا بدین ترتیب از کلیدزنی غیر مجاز در پست جلوگیری بعمل آمده و ایمنی پرسنل برای دسترسی به پست،تضمین گردد.
سلامت پرسنل در طول بهره برداری و تعمیر و نگهداری تجهیزات و باز و بست کلید و سکسیونر باید تضمین شود. مبحث اینترلاک در ارتباط با کنترل پست و پرسنل تعمیر و نگهداری مطرح شده و در طول طراحی پستهای فشار قوی،در نظر گرفته می شود. با استفاده از اینترلاکهای مناسب، می توان احتمال خطای ناشی از اشتباه شخصی را به حداقل رسانده و تجهیزات مورد نظر را حفاظت نمود و به عملکرد صحیح کلیدها و سکسیونرها دست یافت.           

اینترلاکهاي الكتريكي، توسط بکارگیری کنتاکتهای کمکی تجهیزات که نشاندهندة حالت آنها می باشند ، انجام می گیرند . ادغام این کنتاکتها در مدار فرمان تجهیزات مورد نظر ، از وقوع کلیدزنی نامناسب جلوگیری می نماید.
اینترلاک مکانیکی ، با قرار دادن ضامن (که می تواند دسته یا هندل عمل دهنده باشد) درون مکانیزم مکانیکی دستگاه و قفل کردن آن حاصل مي‌شود.
روشهای اینترلاک
منطق اینترلاک برای ترتیب صحیح کلیدزنی سکسیونرها و کلیدها به دو طریق انجام‌می گیرد. یک روش استفاده از رله ها و روش دیگر بکارگیری کامپیوتر است. انتخاب بین دو روش به پیچیدگی سیستم و قابلیتهای حفاظت و کنترل پست بستگی دارد که توسط طراح برگزیده می شود.
سیستمهای متکی بر کامپیوتر
از سیستمهای کامپیوتری،می‌توان هم به‌عنوان مونیتورینگ سیستم و هم به‌عنوان اینترلاک عملیاتی، استفاده نمود. دراین صورت، کامپیوتر اپراتور را آگاه می سازد که آيا بستن یک کلید یا سکسیونر صحیح است يا خير و در صورتی‌که کامپیوتر بصورت عملیاتی بکار رود، از عمل کردن نامطلوب کلید یا
سکسیونر جلوگیری می کند.
در سیستمهای کامپیوتری از دو کامپیوتر بعنوان اصلی و آماده به خدمت،  بهره گرفته می شود تا از نقطه نظر قابلیت اعتماد کامل شده و میانگین زمان بین خطا(MTBF )،در این سیستم بیش از چند سال باشد. این سیستم همچنين اجازه می دهد که تعداد کلیدهای تحت نظارت بدون نیاز به تغییر نرم افزار،  افزایش یابد.
دورنمای استفاده از کامپیوتر در اینترلاکهای پست، ایجاد ترکیبهای اینترلاک کامل و کنترل از راه دور است که نیاز به پانل میمیک کامل همراه با سوئیچ دیسکریپنسی را، بر طرف نماید.
استفاده از رله ها در اینترلاک اینترلاک بین تجهیزات توسط کنتاکتهای کمکی و ترکیبات آنها در مدارعمل کننده کلید یا سکسیونر، انجام می گیرد. بنابراین یک کلید یا سکسیونر، زمانی عمل می کند که کنتاکتهای کمکی کلیدها یا سکسیونرهای دیگر در شرایطی باشند که اجازه شروع را بدهند. بدین ترتیب، حالت باز یا بسته بودن یک کلید، از چگونگی وضعیت کنتاکت کمکی آن مشخص می گردد.
در پستهای فشار قوی، اینترلاکهای مختلفی بکارمی روند که تعدادی از آنها در اکثر پستها مشترک بوده و در شکل صفحۀ10 نمایش داده شده است. برای فراهم آوردن اینترلاک مناسب در پست بخصوص، تعدادی از این ترکیبهای پایه در هم ادغام شده و نیازمندی پست را برآورده می کند.
در طراحی ترکیبهای ترکیبهای مختلف اینترلاک ، فرضیات و موارد زیرمورد توجه قرار می گیرد:
- سکسیونرها توانایی وصل یا قطع جریانهای خازنی به جز خطوط هوایی  و بانکهای خازنی را دارند.
- سکسیونرها ظرفیت وصل یا قطع ندارند.
- سکسیونرها توانایی وصل یا قطع جریانهای مغناطیس کنندگی ترانسفورماتورها را ندارند.
- سکسیونرها توانایی دشارژ کردن بانکهای خازنی را ندارند.
- سکسیونر زمین تغییر حالت نمی دهد مگر اینکه مداری که سکسیونر بر روی آن نصب شده است، از تمام منابع تغذیه ایزوله شده باشد.(برای زمین کردن از رله ولتاژ صفر سه فاز بهره گرفته می شود.)
- چنانچه سکسیونر زمین مربوط به سکسیونر خط بسته باشد،سکسیونر خط نباید عمل نماید.
- بازکردن کلید آزاد است.
- بستن کلید از اطاق کنترل پس از بسته شدن سکسیونرهای طرفین آن امکان‌پذیر است.
- کلید سمتLV ترانسفورماتور، پس از اطمینان از بسته شدن کلیدHV و چک سنکرونیزم بسته می شود.
- فرمان دستی باز شدن کلید از اتاق کنترل زمانی صادر می شود که سکسیونرهای دو طرف کلید بسته

باشند.(بجز در شرایط تعمیر و نگهداری).
- کلید فشار قوی از محوطه پست بسته نخواهد شد،مگر اینکه سکسیونر های مربوطه باز باشند.
- فرمان بسته شدن کلید قدرت از اتاق کنترل،درصورت بسته بودن سکسیونر دو طرف،مجاز می باشد.(بجز در شرایط تعمیر و نگهداری).
- اینترلاکهای عملیاتی،بسته به شرایط و ترکیب تجهیزات پست در نظر گرفته می شود.
-اینترلاکهای فوق، از طریق کنتاکتهای کمکی تجهیزات پست مثل
کلیدها و سکسیونرها و... تهیه شده و در مدار فرمان وصل کلیدها و قطع و وصل سکسیونرها، ادغام می شوند تا ترتیب کلیدزنی مناسب فراهم شود.

اینترلاک تعمیر و نگهداری:
کلیه کلیدها و سکسیونرها و سکسیونرهای زمین باید دارای اینترلاک صحیح باشند تا از عملکرد غیر مطلوب جلوگیری بعمل آید . اینترلاک کردن، عملیاتی متناسب با عملکرد و کلیدزنی در سیستم است و مجموعه ای از کلیدزنی های مناسب را انتخاب می نماید.   در اینترلاک کردن تعمیر و نگهداری، تعدادی کلیدزنی برای امنیت تجهیزات و پرسنل فراهم می شود.این نوع اینترلاک با ایمنی پرسنل و تجهیزات سر و کار دارد. چنانچه پرسنل تعمیر ونگهداری بخواهد بر روی نقطه ای در پست کار کند، شرایط زیر باید فراهم شود:

- این نقطه از تمام منابع تغذیه جدا گردد.
- چک شود که از منابع تغذیه ایزوله شده است.
-تجهیزات تحت بررسی پرسنل، زمین شود.
-چک شود که زمین کردن با موفقیت انجام شده است.
- اجازه کار کردن را صادر نماید.
این سیستم اطمینان می دهد که تمام سکسیونرها و سوئیچهای زمین عمل کرده و سپس دسترسی پرسنل به تجهیزات را مجاز می داند.شرایط فوق، اصول اینترلاک برای تعمیر و نگهداری کلیه تجهیزات پست را تعیین می کند.

* برای تعمیر و نگهداری کلید باید اینترلاکهای زیر برقرار باشد:

- با انتخاب موقعیت تعمیر دركليد (Maintenance)توسط پرسنل، باید از ارسال فرمان وصل از راه دور جلوگیری گردد.

- سکسیونرهای دو طرف کلید باید باز شده و کلید زمین شود.

-سکسیونرهای دو طرف کلید باید با کنتاکت تعمیر و نگهداری کلید اینترلاک داشته و فرمان وصل نگیرند.

*برای تعمیر و نگهداری سکسیونر باید اینترلاکهای زیر در نظر گرفته شود:

- سکسیونر در زمان تعمیر باید باز شده و سکسیونر زمین آن وصل گردد و طرف دیگر سکسیونر نيز بايد با روشهای مختلف، در محل  زمين گردد.
-فرمان بستن سکسیونر باید با سکسیونر زمین در حالت بسته،علاوه بر اینترلاک مکانیکی،   داراي اينترلاك الکتریکی هم باشد، تا از راه دور نيز عمل نکند.

مثال به نمونه اينترلاك‌‌هاي زير توجه نماييد :

· اینترلاک‌‌الکتریکی‌‌بین‌سکسیونرارت‌سرکابل‌ورودی ۲۰Kvازترانسفورماتور‌ و بريکرهای۲۰Kvو400Kv همان‌ترانس،به‌این‌ترتیب است که تا موقعی که دو بریکر یاد شده درحالت قطع نباشد , اجازه بستن به سکسیونر زمین سرکابل ۲۰KV داده نمی شود.ضمناً تازمانیکه سرکابل ورودی ۲۰KV زمین باشد بریکرهای ۲۰KVو KV 400فرمان وصل قبول نمی‌کنند.

· در پستهايي كه سكسيونر باي پاس(Bay Pass) دارند،تازمانيكه كليد  باس سكشن(كليدي كه ارتباط بين دو قسمت باسبار را برقرار مي‌كند)،‌وصل نباشد،سكسيونر  باي‌پاس،اجازۀ باز و بسته شدن ندارد. همچنين كليد باس سكشن نيز با سكسيونرهاي‌طرفينش،اينترلاك دارد و بالعكس.

·در پستهاي kv 20/63 ؛ تا زماني كه بریکرهاي 63 کیلو ولت باسبار، قطع نباشند،اجازه‌بستن‌ویا‌‌‌‌بازکردن‌سکسیونرباس‌سکشن‌داده‌نمی‌شود.

اینترلاک سکسیونر زمین باسبار 20 کیلو ولت : در صورتی به سکسیونر زمین باسبار20کیلوولت،‌ اجازه‌بسته‌شدن‌داده‌می‌شودکه‌کلیه‌بریکرهاي‌همان‌باس(خروجی ‌ها، ورودی‌هاوباس‌کوپلر)قطع‌باشند.
 
·اینترلاک‌کلیدهای400ولتAC: اینترلاک الکتریکی بین دو بریکر 400ولت ترانسهای کمکی(مصرف داخلي)، بدین ترتیب است که همیشه فقط یک بریکر می‌تواند در حالت وصل باشد.
اينترلاك‌هاي‌ الكتريكي در پست Kv230/400 چهلستون اصفهان، به شرح زير مي‌باشد؛ 

الف)قسمت 230 كيلوولت:

v   سكسيونرهاي ارت هرخط، با سكسيونر سرخط همان خط، بدين صورت كه؛ سكسيونر ارت خط، در صورتي بسته و يا  باز مي‌شود كه سكسيونر سرخط، باز باشد .

v   سكسيونر سرخط با كليد خط و سكسيونر ارت خط، بدين صورت كه؛ سكسيونر سرخط در صورتي باز مي‌شود كه كليد خط قطع باشد و همچنين در صورتي بسته مي‌شود كه كليد خط قطع بوده و سكسيونر ارت خط نيز، باز باشد.

v   كليدخط با‌ سكسيونر سرخط و يكي از سكسيونرهاي متصل به باس‌بار(سكسيونري كه كليدو در نتيجه خط را، به يكي از باس‌بار‌ها متصل مي‌كند)، بدين صورت كه؛ زماني كليد از اتاق فرمان، وصل مي‌شودكه سكسيونر هاي ياد شده ، بسته باشندو زماني كليد از محوطه بسته مي‌شود(شرايط نت[1]) كه سكسونرهاي مذكور باز باشند.

* نكته- شرايط عمومي‌همه‌ي ‌‌كليدهاي قدرت :نخست اينكه‌براي باز كردن كليد،اينترلاكي وجود ندارد. دوم اينكه، تمامي كليدهاي 400و230 كيلوولت براي بسته شدن نياز به چك سنكرون دارند ودر صورتي كه اين رله باي‌پاس نشده باشد، اين موضوع را نيز مي‌توان به عنوان يك نوع اينترلاك تلقي نمود.موضوع ديگر اينكه بستن كليد در محوطه فقط با شرط باز بودن سكسونرهاي مربوطه امكان‌پذير است(يكي از دلايل آن عدم امكان چك نمودن شرايط سنكرون بودن در محوطه مي‌باشد) و موضوع آخر اينكه در بعضي از پستها، [مثل پستهاي كژولكس]، امكان قطع نمودن كليد از اتاق فرمان، در شرايطي كه سكسيونرهاي مرتبط با آن باز باشد، وجود دارد (مثال: در موقع تعميرات، كليد را قطع و
سكسيونرهايش را باز مي‌كنيم، حال كليد را از محوطه و در شرايط باز بودن سكسيونرهايش،وصل كرده و آنرا در حالت ريموت قرار مي‌دهيم) ولي در برخي ديگر از پستها، مثل پست چهلستون، اين مساله تعريف نشده است.

v   كليد ورودي به باس‌بار Kv 230، با يكي ازسكسيونرهاي باس‌بار و سكسيونر ترانس، بدين صورت كه؛ اين كليد در صورتي فرمان وصل خواهد گرفت كه سكسيونر ترانس و يكي از سكسيونرهاي متصل به باس بار Kv230، بسته  شده‌باشند. همچنين تا اين كليد قطع نشود ،سكسيونر متصل به باس بار
Kv230،  باز و يا بسته، نخواهد شد.

v   كليد كوپلاژ بين باس‌بارهاي Kv230 ، با سكسونرهاي طرفينش،بدين صورت كه تا اين سكسونرها بسته نشوند،كليد فرمان وصل نخواهد گرفت و همچنين تااين‌كليدقطع‌نشود،اين‌سكسيونرها‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌­‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌بازويابسته،نخواهندشد.

ب)قسمت 400 كيلوولت:

در حال حاضرسيستم پست چهلستون در قسمت 400 كيلوولت،بصورت يك‌ونيم كليدي ناقص مي‌باشد، بطوري‌كه هر خط توسط يك كليد به باس‌بار 91 و بوسيلة كليد ديگري به باس‌بار92، متصل است

v   وضعيت‌اينترلاك سكسيونرهاي ارت،همانند‌قسمت 230 كيلوولت پست مي‌باشد.

v   سكسيونر سرخط با هردو كليدمربوط به آن(كه ارتباط خط را با باس‌بارها برقرار مي‌كند)و همچنين با سكسيونر ارت خط اينترلاك دارد، بدين صورت كه تا اين كليدها قطع نشوند و همچنين سكسيونر ارت خط باز نباشد،سكسيونر سرخط باز يا بسته نخواهد شد.

v    كليه كليدهاي 400Kv براي وصل شدن، با حالت باز سكسيونرهاي طرفين خود، اينترلاك دارند، همچنين تا كليدها قطع نشود،سكسيونرهاي طرفين آن‌ها،  اجازه باز يا بسته شدن ندارند.(در شرايط فرمان از اتاق كنترل)

v   اينتر لاكهاي باز كردن سكسيونر ترانس، به منظور قطع ترانس، عبارتند از:

 - قطع كردن كليد ورودي به باس‌بار230Kv                                    

 -    قطع كردن كليد 20Kv ورودي به ترانس ز(G.T)
-    قطع كردن كليدهاي باس‌بار ترانس (كليدهاي ارتباط دهندة ترانس‌ به باس‌بار)

v   اينترلاكهاي بستن سكسيونر ترانس، به منظور وصل ترانس، عبارتند از:

 - بازبودن سكسيونر ارت ترانس                                                        

- بازبودن سكسيونر ارت شينه هاي 20Kv ورودي به كليد20Kv

- قطع بودن كليد ورودي به باس‌بار230Kv

- قطع بودن كليد 20Kv ورودي به ترانس زمين(G.T)

- قطع بودن كليدهاي باس‌بار ترانس (كليدهاي ارتباط دهندة ترانس‌ به باس‌بار)

v   اينترلاك باز كردن  و يا  بستن سكسيونر ارت ترانس، باز بودن سكسيونر ترانس است.
 
v   اينترلاك باز و بسته كردن سكسيونر ارت شينه هاي 20Kv ورودي به كليد20Kv ،قطع كليد 20Kv  مي باشد و كليد مربوطه نيز در صورت باز بودن اين ارت ،قادر به  وصل شدن است.

v   تا سكسيونر راكتور باز نباشد،سكسيونر ارت راكتور،قادر به باز يا بسته شدن نيست.

v   سكسيونر‌‌راكتور، با‌سكسيونرارت‌راكتوروهمچنين‌سكسيونرسرخط‌مربوطه(سكسيونر سر خطي كه شامل راكتور است)  اينترلاك دارد، بدين صورت كه؛ تا زماني‌كه سكسيونر ارت راكتور و سكسيونر سر خط مربوطه باز نباشند، سكسيونر راكتور اجازة باز يا بسته شدن، ندارد.
 
***در برخي مواردخاص، مثلا موقعي كه به كليد فرمان قطع داده‌ايم، ولي يكي از پلهاي كليد قطع نشده است و در اين حالت كليد فرمان وصل هم نمي‌گيرد(براي بازگشت به حالت اوليه)، براي جلوگيري از آسيب رسيدن به كليد و همچنين رفع مشكل بوجود آمده، توسط گروه تعميرات اينتر لاك حالت باز شدن سكيونرهاي طرفين كليد،  توسط سلكتور به خصوصي، باي‌پاس شده و با  باز شدن سكسيونرهاي مربوطه،كليد از سيستم ايزوله مي‌شود

منبع : گروه ihshse  در گوگل 

اينترلاكهای الکتریکی در پستهای فشارقوی برق

اينترلاكهای الکتریکی در پستهای فشارقوی برق

اینترلاک

اینترلاک به معنای قفل درونی و چفت وبست است كه به دو نوع زير ، تقسیم بندی می شود:  اينترلاك الکتریکی و اينترلاك مکانیکی.
در پستهای فشار قوی ، تعدادی از کلید زنی ها به ترکیب و حالات تجهیزات پست، بستگی داشته و نیاز به یکسری کلید زنی های ترتیبی دارند .
برای ورود یا خروج صحیح تجهیزات در مدار و دسترسی پرسنل تعمیر و نگهداری تجهیزات به اینترلاکهای مناسب، نیاز می باشد تا بدین ترتیب از کلیدزنی غیر مجاز در پست جلوگیری بعمل آمده و ایمنی پرسنل برای دسترسی به پست،تضمین گردد.
سلامت پرسنل در طول بهره برداری و تعمیر و نگهداری تجهیزات و باز و بست کلید و سکسیونر باید تضمین شود. مبحث اینترلاک در ارتباط با کنترل پست و پرسنل تعمیر و نگهداری مطرح شده و در طول طراحی پستهای فشار قوی،در نظر گرفته می شود. با استفاده از اینترلاکهای مناسب، می توان احتمال خطای ناشی از اشتباه شخصی را به حداقل رسانده و تجهیزات مورد نظر را حفاظت نمود و به عملکرد صحیح کلیدها و سکسیونرها دست یافت.           

اینترلاکهاي الكتريكي، توسط بکارگیری کنتاکتهای کمکی تجهیزات که نشاندهندة حالت آنها می باشند ، انجام می گیرند . ادغام این کنتاکتها در مدار فرمان تجهیزات مورد نظر ، از وقوع کلیدزنی نامناسب جلوگیری می نماید.
اینترلاک مکانیکی ، با قرار دادن ضامن (که می تواند دسته یا هندل عمل دهنده باشد) درون مکانیزم مکانیکی دستگاه و قفل کردن آن حاصل مي‌شود.
روشهای اینترلاک
منطق اینترلاک برای ترتیب صحیح کلیدزنی سکسیونرها و کلیدها به دو طریق انجام‌می گیرد. یک روش استفاده از رله ها و روش دیگر بکارگیری کامپیوتر است. انتخاب بین دو روش به پیچیدگی سیستم و قابلیتهای حفاظت و کنترل پست بستگی دارد که توسط طراح برگزیده می شود.
سیستمهای متکی بر کامپیوتر
از سیستمهای کامپیوتری،می‌توان هم به‌عنوان مونیتورینگ سیستم و هم به‌عنوان اینترلاک عملیاتی، استفاده نمود. دراین صورت، کامپیوتر اپراتور را آگاه می سازد که آيا بستن یک کلید یا سکسیونر صحیح است يا خير و در صورتی‌که کامپیوتر بصورت عملیاتی بکار رود، از عمل کردن نامطلوب کلید یا
سکسیونر جلوگیری می کند.
در سیستمهای کامپیوتری از دو کامپیوتر بعنوان اصلی و آماده به خدمت،  بهره گرفته می شود تا از نقطه نظر قابلیت اعتماد کامل شده و میانگین زمان بین خطا(MTBF )،در این سیستم بیش از چند سال باشد. این سیستم همچنين اجازه می دهد که تعداد کلیدهای تحت نظارت بدون نیاز به تغییر نرم افزار،  افزایش یابد.
دورنمای استفاده از کامپیوتر در اینترلاکهای پست، ایجاد ترکیبهای اینترلاک کامل و کنترل از راه دور است که نیاز به پانل میمیک کامل همراه با سوئیچ دیسکریپنسی را، بر طرف نماید.
استفاده از رله ها در اینترلاک اینترلاک بین تجهیزات توسط کنتاکتهای کمکی و ترکیبات آنها در مدارعمل کننده کلید یا سکسیونر، انجام می گیرد. بنابراین یک کلید یا سکسیونر، زمانی عمل می کند که کنتاکتهای کمکی کلیدها یا سکسیونرهای دیگر در شرایطی باشند که اجازه شروع را بدهند. بدین ترتیب، حالت باز یا بسته بودن یک کلید، از چگونگی وضعیت کنتاکت کمکی آن مشخص می گردد.
در پستهای فشار قوی، اینترلاکهای مختلفی بکارمی روند که تعدادی از آنها در اکثر پستها مشترک بوده و در شکل صفحۀ10 نمایش داده شده است. برای فراهم آوردن اینترلاک مناسب در پست بخصوص، تعدادی از این ترکیبهای پایه در هم ادغام شده و نیازمندی پست را برآورده می کند.
در طراحی ترکیبهای ترکیبهای مختلف اینترلاک ، فرضیات و موارد زیرمورد توجه قرار می گیرد:
- سکسیونرها توانایی وصل یا قطع جریانهای خازنی به جز خطوط هوایی  و بانکهای خازنی را دارند.
- سکسیونرها ظرفیت وصل یا قطع ندارند.
- سکسیونرها توانایی وصل یا قطع جریانهای مغناطیس کنندگی ترانسفورماتورها را ندارند.
- سکسیونرها توانایی دشارژ کردن بانکهای خازنی را ندارند.
- سکسیونر زمین تغییر حالت نمی دهد مگر اینکه مداری که سکسیونر بر روی آن نصب شده است، از تمام منابع تغذیه ایزوله شده باشد.(برای زمین کردن از رله ولتاژ صفر سه فاز بهره گرفته می شود.)
- چنانچه سکسیونر زمین مربوط به سکسیونر خط بسته باشد،سکسیونر خط نباید عمل نماید.
- بازکردن کلید آزاد است.
- بستن کلید از اطاق کنترل پس از بسته شدن سکسیونرهای طرفین آن امکان‌پذیر است.
- کلید سمتLV ترانسفورماتور، پس از اطمینان از بسته شدن کلیدHV و چک سنکرونیزم بسته می شود.
- فرمان دستی باز شدن کلید از اتاق کنترل زمانی صادر می شود که سکسیونرهای دو طرف کلید بسته

باشند.(بجز در شرایط تعمیر و نگهداری).
- کلید فشار قوی از محوطه پست بسته نخواهد شد،مگر اینکه سکسیونر های مربوطه باز باشند.
- فرمان بسته شدن کلید قدرت از اتاق کنترل،درصورت بسته بودن سکسیونر دو طرف،مجاز می باشد.(بجز در شرایط تعمیر و نگهداری).
- اینترلاکهای عملیاتی،بسته به شرایط و ترکیب تجهیزات پست در نظر گرفته می شود.
-اینترلاکهای فوق، از طریق کنتاکتهای کمکی تجهیزات پست مثل
کلیدها و سکسیونرها و... تهیه شده و در مدار فرمان وصل کلیدها و قطع و وصل سکسیونرها، ادغام می شوند تا ترتیب کلیدزنی مناسب فراهم شود.

اینترلاک تعمیر و نگهداری:
کلیه کلیدها و سکسیونرها و سکسیونرهای زمین باید دارای اینترلاک صحیح باشند تا از عملکرد غیر مطلوب جلوگیری بعمل آید . اینترلاک کردن، عملیاتی متناسب با عملکرد و کلیدزنی در سیستم است و مجموعه ای از کلیدزنی های مناسب را انتخاب می نماید.   در اینترلاک کردن تعمیر و نگهداری، تعدادی کلیدزنی برای امنیت تجهیزات و پرسنل فراهم می شود.این نوع اینترلاک با ایمنی پرسنل و تجهیزات سر و کار دارد. چنانچه پرسنل تعمیر ونگهداری بخواهد بر روی نقطه ای در پست کار کند، شرایط زیر باید فراهم شود:

- این نقطه از تمام منابع تغذیه جدا گردد.
- چک شود که از منابع تغذیه ایزوله شده است.
-تجهیزات تحت بررسی پرسنل، زمین شود.
-چک شود که زمین کردن با موفقیت انجام شده است.
- اجازه کار کردن را صادر نماید.
این سیستم اطمینان می دهد که تمام سکسیونرها و سوئیچهای زمین عمل کرده و سپس دسترسی پرسنل به تجهیزات را مجاز می داند.شرایط فوق، اصول اینترلاک برای تعمیر و نگهداری کلیه تجهیزات پست را تعیین می کند.

* برای تعمیر و نگهداری کلید باید اینترلاکهای زیر برقرار باشد:

- با انتخاب موقعیت تعمیر دركليد (Maintenance)توسط پرسنل، باید از ارسال فرمان وصل از راه دور جلوگیری گردد.

- سکسیونرهای دو طرف کلید باید باز شده و کلید زمین شود.

-سکسیونرهای دو طرف کلید باید با کنتاکت تعمیر و نگهداری کلید اینترلاک داشته و فرمان وصل نگیرند.

*برای تعمیر و نگهداری سکسیونر باید اینترلاکهای زیر در نظر گرفته شود:

- سکسیونر در زمان تعمیر باید باز شده و سکسیونر زمین آن وصل گردد و طرف دیگر سکسیونر نيز بايد با روشهای مختلف، در محل  زمين گردد.
-فرمان بستن سکسیونر باید با سکسیونر زمین در حالت بسته،علاوه بر اینترلاک مکانیکی،   داراي اينترلاك الکتریکی هم باشد، تا از راه دور نيز عمل نکند.

مثال به نمونه اينترلاك‌‌هاي زير توجه نماييد :

· اینترلاک‌‌الکتریکی‌‌بین‌سکسیونرارت‌سرکابل‌ورودی ۲۰Kvازترانسفورماتور‌ و بريکرهای۲۰Kvو400Kv همان‌ترانس،به‌این‌ترتیب است که تا موقعی که دو بریکر یاد شده درحالت قطع نباشد , اجازه بستن به سکسیونر زمین سرکابل ۲۰KV داده نمی شود.ضمناً تازمانیکه سرکابل ورودی ۲۰KV زمین باشد بریکرهای ۲۰KVو KV 400فرمان وصل قبول نمی‌کنند.

· در پستهايي كه سكسيونر باي پاس(Bay Pass) دارند،تازمانيكه كليد  باس سكشن(كليدي كه ارتباط بين دو قسمت باسبار را برقرار مي‌كند)،‌وصل نباشد،سكسيونر  باي‌پاس،اجازۀ باز و بسته شدن ندارد. همچنين كليد باس سكشن نيز با سكسيونرهاي‌طرفينش،اينترلاك دارد و بالعكس.

·در پستهاي kv 20/63 ؛ تا زماني كه بریکرهاي 63 کیلو ولت باسبار، قطع نباشند،اجازه‌بستن‌ویا‌‌‌‌بازکردن‌سکسیونرباس‌سکشن‌داده‌نمی‌شود.

اینترلاک سکسیونر زمین باسبار 20 کیلو ولت : در صورتی به سکسیونر زمین باسبار20کیلوولت،‌ اجازه‌بسته‌شدن‌داده‌می‌شودکه‌کلیه‌بریکرهاي‌همان‌باس(خروجی ‌ها، ورودی‌هاوباس‌کوپلر)قطع‌باشند.
 
·اینترلاک‌کلیدهای400ولتAC: اینترلاک الکتریکی بین دو بریکر 400ولت ترانسهای کمکی(مصرف داخلي)، بدین ترتیب است که همیشه فقط یک بریکر می‌تواند در حالت وصل باشد.
اينترلاك‌هاي‌ الكتريكي در پست Kv230/400 چهلستون اصفهان، به شرح زير مي‌باشد؛ 

الف)قسمت 230 كيلوولت:

v   سكسيونرهاي ارت هرخط، با سكسيونر سرخط همان خط، بدين صورت كه؛ سكسيونر ارت خط، در صورتي بسته و يا  باز مي‌شود كه سكسيونر سرخط، باز باشد .

v   سكسيونر سرخط با كليد خط و سكسيونر ارت خط، بدين صورت كه؛ سكسيونر سرخط در صورتي باز مي‌شود كه كليد خط قطع باشد و همچنين در صورتي بسته مي‌شود كه كليد خط قطع بوده و سكسيونر ارت خط نيز، باز باشد.

v   كليدخط با‌ سكسيونر سرخط و يكي از سكسيونرهاي متصل به باس‌بار(سكسيونري كه كليدو در نتيجه خط را، به يكي از باس‌بار‌ها متصل مي‌كند)، بدين صورت كه؛ زماني كليد از اتاق فرمان، وصل مي‌شودكه سكسيونر هاي ياد شده ، بسته باشندو زماني كليد از محوطه بسته مي‌شود(شرايط نت[1]) كه سكسونرهاي مذكور باز باشند.

* نكته- شرايط عمومي‌همه‌ي ‌‌كليدهاي قدرت :نخست اينكه‌براي باز كردن كليد،اينترلاكي وجود ندارد. دوم اينكه، تمامي كليدهاي 400و230 كيلوولت براي بسته شدن نياز به چك سنكرون دارند ودر صورتي كه اين رله باي‌پاس نشده باشد، اين موضوع را نيز مي‌توان به عنوان يك نوع اينترلاك تلقي نمود.موضوع ديگر اينكه بستن كليد در محوطه فقط با شرط باز بودن سكسونرهاي مربوطه امكان‌پذير است(يكي از دلايل آن عدم امكان چك نمودن شرايط سنكرون بودن در محوطه مي‌باشد) و موضوع آخر اينكه در بعضي از پستها، [مثل پستهاي كژولكس]، امكان قطع نمودن كليد از اتاق فرمان، در شرايطي كه سكسيونرهاي مرتبط با آن باز باشد، وجود دارد (مثال: در موقع تعميرات، كليد را قطع و
سكسيونرهايش را باز مي‌كنيم، حال كليد را از محوطه و در شرايط باز بودن سكسيونرهايش،وصل كرده و آنرا در حالت ريموت قرار مي‌دهيم) ولي در برخي ديگر از پستها، مثل پست چهلستون، اين مساله تعريف نشده است.

v   كليد ورودي به باس‌بار Kv 230، با يكي ازسكسيونرهاي باس‌بار و سكسيونر ترانس، بدين صورت كه؛ اين كليد در صورتي فرمان وصل خواهد گرفت كه سكسيونر ترانس و يكي از سكسيونرهاي متصل به باس بار Kv230، بسته  شده‌باشند. همچنين تا اين كليد قطع نشود ،سكسيونر متصل به باس بار
Kv230،  باز و يا بسته، نخواهد شد.

v   كليد كوپلاژ بين باس‌بارهاي Kv230 ، با سكسونرهاي طرفينش،بدين صورت كه تا اين سكسونرها بسته نشوند،كليد فرمان وصل نخواهد گرفت و همچنين تااين‌كليدقطع‌نشود،اين‌سكسيونرها‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌­‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌بازويابسته،نخواهندشد.

ب)قسمت 400 كيلوولت:

در حال حاضرسيستم پست چهلستون در قسمت 400 كيلوولت،بصورت يك‌ونيم كليدي ناقص مي‌باشد، بطوري‌كه هر خط توسط يك كليد به باس‌بار 91 و بوسيلة كليد ديگري به باس‌بار92، متصل است

v   وضعيت‌اينترلاك سكسيونرهاي ارت،همانند‌قسمت 230 كيلوولت پست مي‌باشد.

v   سكسيونر سرخط با هردو كليدمربوط به آن(كه ارتباط خط را با باس‌بارها برقرار مي‌كند)و همچنين با سكسيونر ارت خط اينترلاك دارد، بدين صورت كه تا اين كليدها قطع نشوند و همچنين سكسيونر ارت خط باز نباشد،سكسيونر سرخط باز يا بسته نخواهد شد.

v    كليه كليدهاي 400Kv براي وصل شدن، با حالت باز سكسيونرهاي طرفين خود، اينترلاك دارند، همچنين تا كليدها قطع نشود،سكسيونرهاي طرفين آن‌ها،  اجازه باز يا بسته شدن ندارند.(در شرايط فرمان از اتاق كنترل)

v   اينتر لاكهاي باز كردن سكسيونر ترانس، به منظور قطع ترانس، عبارتند از:

 - قطع كردن كليد ورودي به باس‌بار230Kv                                    

 -    قطع كردن كليد 20Kv ورودي به ترانس ز(G.T)
-    قطع كردن كليدهاي باس‌بار ترانس (كليدهاي ارتباط دهندة ترانس‌ به باس‌بار)

v   اينترلاكهاي بستن سكسيونر ترانس، به منظور وصل ترانس، عبارتند از:

 - بازبودن سكسيونر ارت ترانس                                                        

- بازبودن سكسيونر ارت شينه هاي 20Kv ورودي به كليد20Kv

- قطع بودن كليد ورودي به باس‌بار230Kv

- قطع بودن كليد 20Kv ورودي به ترانس زمين(G.T)

- قطع بودن كليدهاي باس‌بار ترانس (كليدهاي ارتباط دهندة ترانس‌ به باس‌بار)

v   اينترلاك باز كردن  و يا  بستن سكسيونر ارت ترانس، باز بودن سكسيونر ترانس است.
 
v   اينترلاك باز و بسته كردن سكسيونر ارت شينه هاي 20Kv ورودي به كليد20Kv ،قطع كليد 20Kv  مي باشد و كليد مربوطه نيز در صورت باز بودن اين ارت ،قادر به  وصل شدن است.

v   تا سكسيونر راكتور باز نباشد،سكسيونر ارت راكتور،قادر به باز يا بسته شدن نيست.

v   سكسيونر‌‌راكتور، با‌سكسيونرارت‌راكتوروهمچنين‌سكسيونرسرخط‌مربوطه(سكسيونر سر خطي كه شامل راكتور است)  اينترلاك دارد، بدين صورت كه؛ تا زماني‌كه سكسيونر ارت راكتور و سكسيونر سر خط مربوطه باز نباشند، سكسيونر راكتور اجازة باز يا بسته شدن، ندارد.
 
***در برخي مواردخاص، مثلا موقعي كه به كليد فرمان قطع داده‌ايم، ولي يكي از پلهاي كليد قطع نشده است و در اين حالت كليد فرمان وصل هم نمي‌گيرد(براي بازگشت به حالت اوليه)، براي جلوگيري از آسيب رسيدن به كليد و همچنين رفع مشكل بوجود آمده، توسط گروه تعميرات اينتر لاك حالت باز شدن سكيونرهاي طرفين كليد،  توسط سلكتور به خصوصي، باي‌پاس شده و با  باز شدن سكسيونرهاي مربوطه،كليد از سيستم ايزوله مي‌شود

منبع : گروه ihshse  در گوگل 

مقررات جدید ایمنی برق برای ساختمان های تازه احداث تشریح شد

مقررات جدید ایمنی برق برای ساختمان های تازه احداث تشریح شد

قوانین و مقررات جدید ایمنی برق برای ساختمان های جدید و در دست احداث تشریح شد.مدیرعامل شرکت توزیع نیروی برق خراسان شمالی اظهار داشت: طبق این مقررات از این پس تمام ساختمان های با بیش از 5 واحد و ساختمان های عمومی و اداری شهری مشمول طرح بازرسی مضاعف تأسیسات الکتریکی مطابق تفاهم نامه 3 جانبه وزارت خانه های نیرو و مسکن و شهر سازی و سازمان نظام مهندسی ساختمان کشور خواهد شد.«عزت ا... فیاض» گفت: در راستای اجرای این تفاهم نامه، نخستین دوره آموزشی بازرسی مضاعف تأسیسات الکتریکی ساختمان ها با حضور 28 نفر از کارشناسان تأسیسات الکتریکی دارای پروانه اشتغال از سازمان نظام مهندسی ساختمان خراسان شمالی با مشارکت شرکت توزیع برق استان برگزار شد.مدیر دفتر مهندسی و نظارت شرکت توزیع نیروی برق خراسان شمالی نیز در تشریح مفاد این تفاهم نامه گفت: از این پس ساختمان های مشمول این طرح طبق الزامات مبحث 13 مقررات ملی ساختمان و استانداردهای وزارت نیرو، توسط مهندسان ناظر عضو سازمان نظام مهندسی ساختمان که دوره بازرسی مضاعف را گذرانده باشند، بازرسی و کنترل می شود و برقراری انشعاب برق متقاضیان منوط به تأیید این بازرسان خواهد بود.«باغیشنی» تصریح کرد: سر فصل های دوره آموزشی برگزار شده شامل مباحثی در خصوص سیستم های توزیع انرژی الکتریکی، سیستم های اتصال زمین، حریم شبکه های برق، ضوابط واگذاری انشعاب برق دایم و موقت، آشنایی با آیین نامه تکمیلی تعرفه های برق، ایمنی در برق و کلیدهای حفاظت جان (RCD)، هماهنگی در طراحی و اجرای تأسیسات الکتریکی و سیستم های برق اضطراری است.وی خاطر نشان کرد: براساس تفاهم نامه و دستورالعمل صادر شده، از این پس اجرای دقیق مبحث 13 مقررات ملی ساختمان در تأسیسات داخلی ساختمان ها و رعایت استانداردهای وزارت نیرو در نقطه تحویل و مشرف به شبکه های توزیع برق مورد بازرسی و کنترل مضاعف قرار می گیرد.وی اضافه کرد: بر این اساس از این پس تمام سیم کشی های داخلی ساختمان های تازه احداث باید به صورت سه سیم، یعنی با لحاظ کردن سیم حفاظتی مجزا و به صورت سیستم TNS اجرا و در تمام این ساختمان ها چاه ارت با صفحه اتصال زمین مسی ایجاد شود.وی افزود: تمام مجتمع های احداثی با بیش از 5 انشعاب برق ملزم به ساخت تابلوی برق برای نصب لوازم اندازه گیری و تعبیه کلید حفاظت جان هستند.وی ابراز امیدواری کرد: با اجرای این تفاهم نامه، ایمنی عمومی تأسیسات الکتریکی ساختمان های تازه احداث به طور کامل تأمین و مصرف کنندگان نهایی و ساکنان آینده مجتمع های مسکونی، اداری و عمومی از مزایای آن بهره مند شوند.

منبع : روزنامه خراسان شنبه 25/7/1388

بررسی رفتار ستونهای قوطی فولادی پرشده با بتن تحت بارگذاری جانبی زلزله در ساختمان

بررسی رفتار ستونهای قوطی فولادی پرشده با بتن تحت بارگذاری جانبی زلزله در ساختمان

با توجه به کاربرد روزافزون ستونهای قوطی پرشده با بتن در ساختماهای بلند و عملکرد مناسب این ستونها در برابر زلزله از یک طرف و لرزه خیزی اکثر مناطق کشور از طرف دیگر سعی شده است در این مطالعه رفتار این ستونها در برابر بارگذاری جانبی زلزله بررسی شود. در این مطالعه علاوه بر بررسی رفتار خمشی این ستونها در برابر ترکیب بارگذاری ثقلی و جانبی سیکلیک رفتار برشی آنها نیز بررسی شده است.

با توجه به اهمیت شکل پذیری و ظرفیت جذب انرژی اعضا سازه ای در برابر زلزله، این مقادیر نیز به طور مفصل مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین با توجه به لزوم پیوستگی و هماهنگی فولاد و بتن در مقاطع مرکب، چسبندگی و پارامترهای مؤثر بر مقاومت چسبندگی در ستونهای مرکب نیز مورد بررسی قرارگرفته است. روشی سازگار با آیین نامه های معتبر برای طراحی ستونهای قوطی پرشده با بتن در هر دو حالت ستون کوتاه و ستون لاغر نیز ارائه گشته است. نشان داده شده است که ستون که ستون قوطی پرشده با بتن علاوه بر مقاومت و رفتار خمشی و برشی مطلوب شکل پذیری خوبی داشته و از ظرفیت جذب انرژی قابل توجه ای نیز برخوردار است. به علاوه از روند طراحی ساده ای برخودار بوده و برای طراحی دفتری کاملاً مناسب است.

خصوصیات فوق ستونهای قوطی پرشده با بتن را به صورت اعضا سازه ای بسیار مناسب و ممتاز برای ساختمانهای بلند در مناطق زلزله خیز معرفی می کند. رفتار خمشی و شکل پذیری و ظرفیت جذب انرژی ستونهای قوطی پرشده با بتن، در فصول دوم و سوم مورد بررسی قرارگرفته است و نشان داده شده است که این مقادیر به پارامترهای زیادی منجمله نسبت عرض به ضخامت ورق فولادی، ضریب لاغری ستون، طول پرشدگی بتن در ستون ، نوع بتن و فولاد، تعداد سیکل بارگذاری، بار محوری، گل میخ برشگیر بر پوسته فولادی بستگی داشته و نحوه ارتباط آنها نیز بررسی شده است.
با توجه به ضخامت قوطی فولادی در ستون مرکب، این ستونها معمولاً ظرفیت برشی بسیار بالایی از خود نشان داده و عمدتاً در مورد خمشی گسیخته می شوند. رفتار برشی ستونهای قوطی پرشده با بتن در ستونهای کوتاه که در آنها برش بیشترین تأثیر را دارد، در فصل پنجم مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است و نشان داده شده است که حتی در این حالت نیز ستونهای قوطی پرشده با بتن، از نظر برشی رفتار بسیار مناسب از خود نشان می دهند. با توجه به فرم سازگاری کرنشها در نقاط تماس بتن و فولاد، چسبندگی بین فولاد و بتن در ستونهای مرکب در فصل چهارم بررسی شده است و نحوه تأثیر پارامترهایی چون سن بتن سایز، دما، شرایط نگهداری بتن و انقباض بر مقاومت چسبندگی مشخص شده است. در فصل ششم، سعی شده است روش برای طراحی ستونهای قوطی پرشده با بتن،ارائه شود که علاوه بر هماهنگی با آیین نامه های معتبر، برای طراحی دفاتر مهندسی کاملاً عملی و مناسب باشد.

بدین منظور روش گام به گام طراحی ستون قوطی پرشده با بتن در دو حالت ستون کوتاه و ستون لاغر آورده شده است و نشان داده شده است که با استفاده از ستون قوطی فولادی پرشده با بتن در مقایسه با قوطی فولادی از تغییرمکان جانبی کمتر و شکل پذیری بیشتری برخوردار بوده و رفتار لرزه ای مناسبتری از خود نشان می دهند

مسائل اجرائی بتن سبک دانه سازه ای

مسائل اجرائی بتن سبک دانه سازه ای

بسیاری از اصول اجرائی حاکم بر بتن ریزیهای معمولی در بتن ریزی با بتن سبــکدانه سازه ای کماکان از اهمیت برخوردار است . مسلما" در بتن های غیر سازه و سبکدانه بسیاری از نکات مورد نظر نمیتواند با اهمیت تلقی شود و عدم رعایت برخی قواعد تا آنجا که به وزن مخصوص بتن ریخته شده لطمه نزند و آنرا بالا نبرد با اهمیت تلقـــی نمیشـــود.
اصل پیوستگی و تدوام در بتن ریزی ( عدم ایجاد درز سرد ) ، اصل عدم گیرش یا نزدیکی به گیرش در بتن قبل از ریختن و تراکم ، اصل عدم جدا شدگی مواد (نا همگنی ) بتن ، اصل رعایت دمای مناسب بتن ریزی ، اصل عدم آلودگی بتن به مواد مضر ، اصل رعایت تراکم صحیح ، اصل رعایت پرداخت صحیح سطح بتن ، اصل انتخاب صحیح اسلامپ با توجه به وضعیت قطعه و وسایل تراکمی موجود ، اصل رعایت و بکارگیری نسبت ها و مقادیر صحیح مصالح و پرهیز از مصرف مواد نا مناسب ، و در نهایت اصل عمل آوری صحیح و قالب برداری به موقع و با دقت همواره در این نوع بتن ریزیها مانند بتن های معمولی از اهمیت برخوردار می باشد .

استفاده از مواد مناسب و نسبت های صحیح :
بکار گیری مواد و مصالح مناسب طبق مشخصات پروژه ، رعایت مصرف سیمان تازه و غیر فاسد از نوع مورد نظر و مطابق با استاندارد مورد قبول کاملا" مهم می باشد . توزین یا پیمانه کردن دقیق و صحیح مصالح مصرفی طبق طرح اختلاط ارائه شده از اهمیت برخوردار است . بهتر است مصالح سنگی مصرفی به ویژه سبکدانه در شرایطی قرار گیرد که نوسانات رطوبتی اندکی داشته باشد . برای مثال خوبست بدانیم لیکاهای موجود در ایران میتواند تا بیش از 30 درصد آب را در خود جذب و نگهداری کند . بنا براین بین سنگدانه کاملا" خشک و کاملا" اشباع تفاوت فاحشی وجود دارد و میتواند بر اسلامپ حاصله و نسبت آب به سیمان و در نتیجه به مقاومت و دوام بتن سبکدانه سازه ای اثر چشمگیری باقی گذارد . بهر حال اگر بدانیم مثلا" سنگدانه های ما حدود 5 درصد رطوبت دارد میتوانیم مقدار آب مصرفی را تنظیم نمائیم تا به طرح اختلاط مورد نظر دست یابیم .
باید دانست مشکل بزرگ تولید بتن سبکدانه همین تغییر رطوبت است و لذا کنترل نسبت آب به سیمان در این بتن ها مشکل می باشد و حتی مانند بتن های معمولی نیز نمیتوان با کنترل اسلامپ به نتیجه مورد نظر رسید .

انتخاب اسلامپ صحیح :
مانند بتن های معمول انتخاب اسلامپ میتواند مهم باشد . از نظر جدا شدگی ، آب انداختن ، رسیدن به تراکم مورد نظر با توجه به ابعاد قطعه ، طرز قرارگیری ، وضعیت درهمی میلگردها ، وسایل تراکمی موجود قابل تأمین این انتخاب کاملا" معنا دار و با اهمیت است . به دلیل سبکی سنگدانه ها بویژه سبکدانه های درشت احتمال جدا شدگی در بتن شل افزایش می یابد . لذا اسلامپ های بیش از ده سانتی متر ابدا" مطلوب نیست مگر اینکه بتن پر عیاری داشته باشیم ، همچنین با وجود موادی مانند میکرو سیلیس ممکنست این جدا شدگی به حداقل برسد .
بنا براین اگر قرار باشد بتن سبکدانه پمپی با اسلامپ 10 تا 15 سانتی متر را داشته باشیم عیار سیمان باید از حدود 400 کیلو در متر مکعب فراتر رود . در حالیکه اگر اسلامپ کمتر باشد حداقل عیار سیمان در aci برابرkg/m3 335 مطرح شده است . در حالات عادی اسلامپ های 5 تا 8 سانتی متر برای بتن سبکدانه غیر پمپی و اسلامپ 7 تا 10 سانتی متر برای بتن سبکدانه پمپی مطلوب تلقی میشود بدون اینکه این اعداد جنبه آئین نامه ای داشته باشد .
تغییرات اسلامپ در طول اجراء در بتن سبکدانه بسیار جدی است . در بتن های معمولی نیز این پدیده به چشم میخورد بویژه وقتی سنگدانه های درشت خیلی خشک باشند ممکن است حتی در طول 15 دقیقه پس از ساخت شاهد افت جدی در اسلامپ باشیم . در بتن سبکدانه این امر به شدت وجود دارد . فرض کنید اگر در طول 15 تا 30 دقیقه جذب آب سبکدانه 5 تا 10 درصد فرض شود و فقط سبکدانه درشت به میزان 300 کیلو داشته باشیم 15 تا 30 کیلو آب را جذب می کند که کاهش اسلامپ 6 تا 15 سانتی متر را میتوان شاهد بود . اگر قرار باشد طول مدت حمل و ریختن و تراکم زیاد باشد کاملا" دچار مشکل میشویم . همچنین در بتن های پمپی ، این کاهش و افت در اسلامپ مسئله ساز است . بنا براین سعی میشود که چنین پروژه هائی حتی الامکان از 24 ساعت قبل از ساخت بتن ، سبکدانه ها را خیس کرد (presoaking ) تا آب قابل ملاحظه ای را جذب نماید و پس از اختلاط بتن شاهد افت اسلامپ زیادی نباشیم . این خیس کردن ممکن است حتی از سه روز قبل شروع شود ادامه یابد . خیس کردن سنگدانه ممکنست با آب پاشی تحت فشار و بصورت بارانی باشد و یا از سیستم خلاء برای نفوذ سریعتر آب به داخل سبکدانه استفاده شود که در ایران روش ساده اول معمولتر و عملی تر می باشد . ریختن آب و سبکدانه در مخلوط کن و اضافه کردن سیمان و غیره پس از مدتی تأخیر میتواند به افت اسلامپ کمتر منجر شود .
میزان جذب آب سبکدانه ها علاوه بر زمان تابع میزان آب موجود در آن ( رطوبت اولیه ) نیز می باشد که پیش بینی جذب آب را در مدت معین دشوار می کند مگراینکه قبلا" آزمایشهائی را با رطوبت اولیه موجود انجام داده باشیم .
اسلامپ های کمتر از 5 سانتی متری نیز کار تراکم را با مشکل مواجه می سازد و فضای خالی زیادی را در بتن بهمراه دارد .
بسیاری از تحقیقات نشان داده اند مقاومت و دوام بتن های سبکدانه که با سبکدانه خشک ساخته شده اند بهتر از وقتی است که از سبکدانه قبلا" خیس شده یا اشباع شده استفاده گشته است .

اصل رعایت دمای مناسب :
حداقل و حداکثر دمای مجاز و مطلوب در أئین نامه ها مشخص شده است . رعایت این امر برای بتن سبک سازه ای و با دوام بشدت ضروری است و از این نظر تفاوتی با بتن معمولی وجود ندارد .
حداقل دمای مجاز 5+ درجه سانتی گراد و حداقل دمای مطلوب 10+ درجه سانتی گراد است . حداکثر دمای مجاز معمولا" 32-30 درجه سانتی گراد تا هنگام گیرش می باشد و بهتر است از این حد فاصله معقولی را داشته باشیم . در هوای سرد و گرم که بتن با دمای مناسب تولید می شود نباید در حین اجرا آنقدر تأخیر و معطلی بوجود آورد که با تبادل گرمائی ، دمای مطلوب از دست برود .

اصل همگنی ( عدم جداشدگی ) :
اصول جداشدگی و عوامل مؤثر بر آن برای بتن سبکدانه همچون بتن معمولی است ، اما برای بتن سبکدانه یک عامل دیگر یعنی اختلاف در چگالی ذرات و خمیر سیمان یا ملات میتواند به جداشدگی منجر گردد . عوامل جداشدگی میتوانند داخلی باشند که صرفا" استعداد جداشدگی را بوجود می آورند و یا عامل خارجی باشند که مربوط به اجرا هستند و استعداد را شکوفا می کنند . از عوامل داخلی بالا رفتن حداکثر اندازه سبکدانه می باشد که معمولا" باعث جداشدگی میگردد و بهتر است حداکثر اندازه سبکدانه برای بتن سازه ای به 20 میلی متر محدود شود و توصیه می گردد تا از حداکثر اندازه 15 – 12ر میلی متر استفاده شود . جالب است بدانیم معمولا" با افزایش حداکثر اندازه ، چگالی حجمی خشک ذرات سبکدانه درشت کاهش می یابد و از این نظر نیز امکان جداشدگی را قوت می بخشد .
بالا رفتن اسلامپ به افزایش استعداد جداشدگی منجر می شود . کاهش میزان عیار سیمان و مواد سیمانی و چسباننده میتواند بشدت باعث افزایش استعداد جداشدگی گردد . اختلاف وزن مخصوص ( چگالی ) ذرات سبکدانه با خمیر سیمان و یا اختلاف چگالی ذرات ریزدانه و درشت دانه به بالا رفتن استعداد جداشدگی منجر می گردد . بالا رفتن نسبت آب به سیمان به افزایش پتانسیل جداشدگی می انجامد . درشت تر شدن بافت دانه بندی سنگدانه ها معمولا" امکان جداشدگی را افزایش می دهد . وجود مواد ریز دانه و چسباننده مانند پوزولان و میکروسیلیس و سرباره ها می تواند باعث کاهش استعداد جداشدگی بتن سبکدانه گردد ، همچنین بکارگیری مواد حبابزا و ایجاد حباب هوا میتواند جداشدگی و آب انداختن را کاهش دهد ضمن اینکه روانی و کارآئی مورد نظر تأمین میگردد .
از عوامل خارجی می توان حمل نامناسب ، ریختن غلط ، استفاده از شوت های طولانی و یا شیب نامطلوب ، برخورد بتن با قالب و میلگردها ، ریختن بتن از ارتفاع زیاد بدون لوله و قیف هادی و یا بدون پمپ معمولا" به جداشدگی منجر میشود . بخاطر حساسیت جداشدگی در این بتن ها باید دقت بیشتری را اعمال نمود . باید دانست نتیجه جداشدگی در بتن سبکدانه نیز از نظر مقاومتی و دوام بمراتب حادتر و مضرتر از بتن معمولی است .

اصل عدم آلودگی بتن به مواد مضر :
در طول حمل و ریختن و تراکم نباید مواد مضر اعم از مواد ریزدانه رسی ( گل و لای ) ، مواد شیمیایی شامل چربی ها و مواد قندی یا انواع مختلف نمکها و آب شور و غیره با بتن مخلوط شود . مخلوط شدن موادی همچون گچ نیز توجیه ندارد . بهرحال در این رابطه هیچ تفاوتی بین بتن معمولی و سبکدانه سازه ای وجود ندارد .

اصل عدم کارکردن با بتن در مرحله گیرش :
اگر عملیات بتن ریزی با بتنی که در مرحله گیرش است انجام گیرد مقاومت و دوام آن بشدت کاهش می یابد و نفوذپذیری آن زیاد میشود . از این نظر بتن مانند ملات گچ زنده است که اگر آن را مرتبا" بهم بزنیم و ورز دهیم تبدیل به ملات گچ کشته میشود که بشدت کم مقاومت و کم دوام است ، هرچند گیرش آن به تأخیر می افتد و یا اصلا" خود را نمی گیرد و صرفا" خشک می شود . بهرحال نباید بتن را در هنگامی که در شرف گیرش است مخلوط نمود و یا ریخت و متراکم کرد . از این نظر بین بتن سبکدانه و بتن معمولی اختلافی احساس نمی گردد .
مسلما" در هوای گرم و یا بتن با دمای زیاد ، گیرش زودتر حاصل میشود . زمان گیرش تابع نوع سیمان ( جنس و ریزی ) ، نسبت آب به سیمان و وجود مواد افزودنی می باشد . برای افزایش زمان گیرش و ایجاد مهلت برای عملیات اجرائی می توان از بتن خنک ، کار در هنگام خنکی هوا یا شب ، سیمانهای کندگیر کننده استفاده نمود .

اصل پیوستگی و تداوم بتن ریزی ( عدم ایجاد درز سرد در بین لایه ها ) :
اگر در هنگام بتن ریزی به هر علت ، لایه زیرین قبل از ریختن و تراکم لایه روئی گیرش خود را انجام داده باشد درز سرد cold joint بوجود می آید . در این رابطه فرقی بین بتن سبکدانه و معمولی وجود ندارد . باید با تجهیز مناسب کارگاه ، افزایش توان تولید و حمل در ریختن و تراکم بتن ، افزایش زمان گیرش بتن و یا ایجاد درزهای اجرائی مناسب و کاهش سطح بتن ریزی و یا کاهش ضخامت لایه ها امکان ایجاد درز سرد را به حداقل رساند .

تراکم صحیح بتن سبکدانه :
از آنجا که بتن های سبکدانه بشدت در معرض جدا شدگی هستند ، تراکم با قدرت زیاد و یا مدت بیش از حد مشکلات جدی را بوجود می آورد . به محض اینکه احساس می نمائیم که شیره یا سنگدانه ها شروع به روزدن می نمایند باید تراکم را قطع کرد . لرزش ، بیش از فشار و ضربه میتواند موجب جدا شدگی گردد.
به هر حال باید کاملا" هوای بتن خارج و فضای خالی به حداقل برسد تا مقاومت و دوام کافی ایجاد گردد.

پرداخت سطح بتن سبکدانه :
آب انداختن بتن همواره مشکل بزرگی در پرداخت نهائی سطح بتن می باشد و این امر اختصاص به بتن سبکدانه ندارد . خوشبختانه به دلیل جذب آب تدریجـــی توسط سبکدانه ها ، آب انداختن میتواند به کمترین مقدار برسد اما اگر سبکدانه ها قبل از اختلاط کاملا" اشباع شده باشد امکان آب انداختن بیشتر می گردد . کم بودن عیار سیمان و مواد چسباننده سیمانی ، فقدان مواد ریزدانه ، عدم وجود حباب هوا در بتن ، درشتی بافت دانه بندی ، افزایش حداکثر اندازه سبکدانه ، گردگوشه گی سنگدانه ها و بافت صاف سطح سنگدانه ، بالا بودن اسلامپ ، زیادی نسبت آب به سیمان و ... میتواند موجب افزایش آب انداختن شود .
وقتی بتن آب می اندازد باید اجازه داد آب تبخیر گردد و اگر تبخیر به سرعت میسر نمی گردد یا نگران گیرش هستیم باید سعی کنیم آب روزده را با وسیله مناسبی ( گونی یا اسفنج ) از سطح پاک نمائیم و سپس سطح را با ماله چوبی و بدنبال آن با ماله فلزی یا لاستیکی صاف کنیم .
عدم رعایت این نکات موجب افزایش نسبت آب به سیمان در سطح و کاهش مقاومت و دوام و افزایش نفوذپذیری بتن سطحی می گردد .

عمل آوری بتن و سبکدانه :
هر چند عمل آوری رطوبتی و حرارتی بتن سبکدانه با بتن معمولی تفاوت چندانی ندارد اما اعتقاد بر این است که سبکدانه ها بعلت پوکی و تخلخل و جذب آب میتوانند در صورت فقدان عمل آوری رطوبتی از ناحیه اجرا کنندگان ، بخشی از آب خود را در اختیار خمیر سیمان قرار دهند و توقف شدیدی در هیدراسیون سیمان رخ ندهد . این امر را عمل آوری داخلی بتن سبکدانه می گویند .

کنترل کیفی بتن سبکدانه :
کنترل کیفی بتن سبکدانه شامل بتن تازه و سخت شده است . کنترل روانی ، وزن مخصوص و هوای بتن از مهمترین کنترلهای بتن تازه است . استفاده از آزمایش اسلامپ ، میز آلمانی ( روانی ) و درجه تراکم برای این بتن ها پیش بینی شده است . وزن مخصوص بتن تازه سبکدانه متراکم معمولا" کنترل می شود و در آئین نامه های مختلف اختلاف 2 تا 3 درصد مجاز شمرده میشود ( نسبت به طرح اختلاط ) . هوای بتن را برای بتن سبکدانه نمیتوان بکمک روش فشاری بدست آورد و حتما" باید از روش حجمی بهره گرفت . برای بتن سبکدانه سخت شده ، وزن مخصوص ، مقاومت فشاری ، کششی خمشی و نفوذپذیری ، جذب آب ، جذب موئینه و آزمایشهای دوام در برابر خوردگی قابل کنترل است .
وزن مخصوص بتن سخت شده سبکدانه بصورت اشباع و خشک اندازه گیری میشود و گاه بجای خشک کردن از جمع زدن مقادیر اجزاء در هر متر مکعب و افزودن مقداری رطوبت ثابت به آن ، وزن مخصوص بتن سخت شده را بدست می آورند .
برای تعیین مقاومت فشاری و سایر پارامتر ها تفاوت چندانی بین بتن سبکدانه و معمولی وجود ندارد و شباهت جدی و کامل بین آنها وجود دارد . بهرحال ممکنست در مواردی نتایج حاصله در مقایسه با بتن های معمولی گمراه کننده باشد . مثلا" اگر جذب آب بتن سبکدانه را بصورت درصد وزنی گزارش کنیم و آنرا با جذب آب بتن معمولی مقایسه نمائیم دچار اشتباه میشویم و لذا توصیه میشود جذب آب بتن بصورت درصد حجمی گزارش گردد .

بتن فاقد ریزدانه ( concrete finez – no ) :
اگر سنگدانه های درشت تک اندازه را با سیمان و آب مخلوط کنیم و در قالب بدون تراکم بریزیم بتن فاقد ریزدانه و متخلخل بدست می آید که از وزن مخصوص کمتری نسبت به بتن معمولی برخوردار خواهد بود . اگر چگالی سنگدانه ها در حدود معمولی باشد وزن مخصوص بتن فاقد ریزدانه حدود 1600 تا kg/m3 2000 بدست می آید اما اگر از سبکدانه درشت استفاده نمائیم ممکنست وزن مخصوص بتن حاصله از kg/m3 1000 کمتر شود ( حتی تا حدود kg/m3 650 ) . بهرحال در هر مورد بتن مورد نظر سبک یا نیمه سبک تلقی می شود اما اگر سنگدانه معمولی استفاده شود نمیتوان آنرا بتن سبکدانه دانست .
مسلما" اگر سنگدانه تک اندازه بکار نرود و حاوی ذرات ریز تا درشت باشد وزن مخصوص بتن حاصل نیز زیاد خواهد شد . سنگدانه درشت مصرفی باید 20-10 میلی متر باشد و 5 درصد ذرات درشتر و 10 درصد ذرات ریزتر در این نوع سنگدانه تک اندازه (singl size) مجاز است اما بهرحال نباید ذرات ریزتر از 5 میلی متر در آن مشاهده گردد . سنگدانه درشت بهتر است پولکی و کشیده و یا بسیار تیزگوشه نباشد . سنگدانه های گرد گوشه یا نیمه شکسته برای تولید این بتن ارجح است .
ساختار بتن فاقد ریزدانه دارای تخلخل ظاهری است و حفرات موجود در بتن با چشم براحتی دیده می شود که در این مجموعه خمیر سیمان باید صرفا" تا حد امکان سنگدانه ها را بهم چسباند و از پر کردن فضاها با خمیر سیمان پرهیز شود زیرا وزن مخصوص بالا خواهد رفت . وجود خمیر سیمان با ضخامت حدود 1 میلی متر بر روی سنگدانه ها کاملا" مناسب است .
اگر سنگدانه معمولی بکار رود معمولا" مقدار شن اشباع تک اندازه بین 1400 تا 1750 کیلوگرم می باشد . حجم اشغالی ذرات شن در حدود 550 تا 700 لیتر در هر متر مکعب است . وزن سیمان مصرفی بین 75 تا 150 کیلو در متر مکعب یا بیشتر است که حجم آن حدود 25 تا 50 لیتر می باشد . معمولا" نسبت آب به سیمان مصرفی 4/0 تا 5/0 می باشد که افزایش آن می تواند به شلی خمیر سیمان و روانی آن منجر شود که موجب جداشدگی و پرشدن خلل و فرج می گردد و بتن مورد نظر حاصل نمی شود . با کاهش نسبت آب به سیمان چسبندگی لازم بوجود نمی آید و از نظر اجرائی دچار مشکل می شویم . نسبت وزنی سیمان به سنگدانه تا می باشد . همانطور که از محاسبات فوق بر می آید فضای خالی این بتن ( پوکی ) بین 25 تا 40 درصد می باشد و ابعاد این فضاها نیز بزرگ است درصد جذب آب بصورت وزنی حدود 15 تا 25 درصد است . طبیعتا" با افزایش مقدار سیمان و آب و یا مصرف شن با دانه بندی پیوسته ( graded size ) وزن مخصوص بتن بیشتر خواهد شد . توصیه می شود شن ها قبل از مصرف خیس و اشباع گردند .
طرح اختلاط این بتن ها بصورت آزمون و خطا خواهد بود و بشدت تابع شرایط ساخت بتن می باشد . بتن فاقد ریزدانه معمولا" بدون تراکم تولید می شود و اگر مرتعش یا متراکم شود بسیار جزئی خواهد بود زیرا خمیر سیمان میل به پر کردن فضای خالی بین سنگدانه ها را خواهد داشت و چسبندگی سنگدانه به یکدیگر به حداقل خواهد رسید .
معمولا" انجام آزمایش کارآئی یا اسلامپ برای این نوع بتن موردی نخواهد داشت . از آنجاکه سنگدانه تک اندازه مصرف می شود جداشدگی از نوع جدائی ریز و درشت سنگدانه معنائی ندارد و می توان آن را از ارتفاع قابل ملاحظه ریخت .
بعلت محدودیت دامنه نسبت آب به سیمان و وجود فضای خالی قابل توجه در این نوع بتن ، مقاومت فشاری این نوع بتن اغلب در حدود 5 تا 15 مگا پاسکال می باشد و طبیعتا" یک بتن سبک سازه ای تلقی نمی گردد و بصورت مسلح مصرف نمی شود . برخی اوقات سعی می کنند میلگردها را با یک لایه ضد خوردگی ( پوشش مناسب ) آغشته کنند و سپس در بتن فاقد ریزدانه بکار برند . اگر از سبکدانه برای ساخت این بتن استفاده شود ، مقاومت فشاری آن 2 تا 8 مگا پاسکال می باشد .
جمع شدگی بتن های فاقد ریزدانه بمراتب کمتر از بتن معمولی است زیرا مقدار سنگدانه در مقایسه با خمیر سیمان زیاد است و یقه قابل توجه بوجود می آورد . بتن فاقد ریزدانه سریعا" خشک می شود زیرا خمیر سیمان در مجاورت هوای موجود و فضای خالی است و علی القاعده در ابتدا از جمع شدگی بیشتری نسبت به بتن معمولی برخوردار می باشد و عمل آوری آن از اهمیت برخوردار است . قابلیت انتقال حرارتی آن بمراتب از بتن معمولی با سنگدانه مشابه کمتر است ( حدود تا ) که با افزایش رطوبت و اشباع بودن این بتن ، این قابلیت انتقال حرارت افزایش می یابد .
مدول الاستیسیته این بتن ها بین 5 تا gpa20 است ( برای مقاومت های 2 تا 15مگا پاسکال ) . نسبت مقاومت خمشی به فشاری حدود 30 درصد است که از نسبت مقاومت خمشی به فشاری بتن های معمولی بیشتر می باشد . ضریب انبساط حرارتی این نوع بتن در حدود تا بتن معمولی است . نفوذپذیری زیاد از مزایا و شاید معایب این نوع بتن است . اما نکته مهم آنست که موئینگی در این نوع بتن کم تا ناچیز می باشد . اگر اشباع از آب نباشد در برابر یخبندان مقاوم است . بعنوان یک نفوذپذیر زهکش و تثبیت شده و همچنین یک مسیر درناژ و مقاوم بسیار مفید است . بازی کردن لایه های قلوه سنگ و شن درشت و متوسط یا ریز بعنوان زهکش یا بلوکاژ و فیلتر از مشکلات اجرائی محسوب می شود بویژه اگر بخواهد باربر باشد یکی از معدود راههای حل مشکل ، استفاده از بتن فاقد ریزدانه است و در این حالت مسئله سبکی زیاد مهم نیست .
این نوع بتن مانند بسیاری از بتن های سبک می تواند جاذب صوت باشد ( نه عایق صوت ) و برای این منظور نباید سطح این بتن با اندودی پوشانده شود .
اندودکردن این بتن بسیار خوب و ساده انجام می شود . استفاده از این بتن برای روسازی و پیاده رو سازی اطراف درختان و یا پارکینگ ها بسیار مفید است ( بدلیل نفوذپذیری ) . در دیوارهای باربر با طبقات کم می توان از این نوع بتن استفاده نمود . برای ایجاد نفوذپذیری بعنوان لایه اساس یا زیر اساس میتواند بطور مؤثر عمل نماید . همچنین بعنوان یک لایه بتن مگر نفوذپذیر مناسب است در زیر دال کف یا شالوده منابع آب بتنی نیز از این بتن می توان استفاده نمود .

طرح اختلاط بتن سبکدانه ( سازه ای و غیر سازه ای )
در طرح اختلاط هر نوع بتن ابتدا باید خواسته ها را بررسی و فهرست نمود که در مورد بتن سبک نیز این خواسته ها عبارتند از : مقاومت فشاری در سن مورد نظر ، وزن مخصوص بتن تازه و خشک ، دوام بتن در شرایط محیطی یا سولفاتی ، اسلامپ و کارآئی بتن ، مقدار حباب هوای لازم با توجه به حداکثر اندازه وشرایط محیطی ، و احتمالا" موارد دیگری همچون مدول الاستیسیته یا خواص فیزیکی مکانیکی دیگر مثل قابلیت انتقال حرارت و غیره ، در کنار این موارد ممکنست محدوده دانه بندی مطلوب ( بویژه در روشهای اروپائی ) از جمله محدودیت ها و خواسته ها باشد .
- در کنار این خواسته ها ، داده هائی نیز بر اساس اطلاعات موجود از سیمان ، سنگدانه و ... در دست است و یا باید در آزمایشگاه بدست آید از جمله اینها می توان به موارد زیر اشاره نمود :
نوع سیمان ، حداقل و حداکثر مجاز مصرف سیمان ، حداکثر مجاز نسبت آب به سیمان ، نوع مواد افزودنی مورد نظر و مشخصات آن ، نوع سنگدانه درشت و ریزدانه ، شکل و بافت سطحی سنگدانه ها ، چگالی و جذب آب سبکدانه ها و سنگدانه های معمولی ، رژیم و روند جذب آب سبکدانه ، وزن مخصوص توده ای سنگدانه درشت متراکم با میله ( در طرح امریکائی ) ، دانه بندی سنگدانه ها و حداکثر اندازه آنها ، ویژگیهای مکانیکی و دوام سنگدانه ها ، مدول ریزی سنگدانه ها و ریزدانه ها ( بویژه در روش امریکائی ) ، چگالی ذرات سیمان و افزودنیها : گاه لازمست دانه بندی یا مدول ریزی سبکدانه ها معادل سازی شود یعنی با توجه به اختلاف در چگالی ذرات ، دانه بندی وزنی به دانه بندی و مدول ریزی حجمی تبدیل گردد که در این حالت لازمست برای چگالی ذرات هر بخش اندازه ای را تعیین کنیم .

روش طرح اختلاط و جداول و اطلاعات ضروری در هر روش :
معمولا" در هر نوع روش طرح اختلاط لازمست حدود مقدار آب آزاد با توجه به کارآئی ، حداکثر اندازه سنگدانه و شکل آن فرض گردد و بدست آید . نسبت آب به سیمان از جداول راهنما یا تجربیات گذشته و شخصی فرض می گردد . پس مقدار سیمان در این صورت مشخص می گردد . هر چند گاه در طرح اختلاط بتن سبک ابتدا عیار سیمان فرض شده و با در نظر گرفتن نسبت آب به سیمان یا کارآئی ، مقدار آب مشخص می شود .
اختلاف عمده روش ها در تعیین مقدار سنگدانه ها خواهد بود و بویژه در طرح مخلوط بتن سبکدانه یا نیمه سبکدانه ، اختلافات موجود روشها برای بتن معمولی ، بیشتر می گردد .
در روشهای اروپائی ( آلمانی و اتحادیه بتن اروپا ) با توجه به محدوده مطلوب دانه بندی حجمی، سهم سنگدانه های ریز و درشت ( خواه هر دو سبکدانه یا یکی از آنها سبکدانه باشد ) بدست می آید، سپس چگالی متوسط سنگدانه ها تعیین شده و در فرمول حجم مطلق قرار می گیرد و مقدار کل سنگدانه بدست می آید .
اگر افزودنی داشته باشیم حجم افزودنی از تقسیم وزن به چگالی آن بدست می آید و در رابطه قرار داده می شود .
پس از تعیین با توجه به سهم هر سنگدانه ، وزن آن مشخص می گردد و با توجه به ظرفیت جذب آب هر نوع سنگدانه می توان وزن خشک هر کدام و آب کل را تعیین کرد . وزن مخصوص بتن تازه نیز از جمع اوزان اجزاء بتن بدست می آید ( بصورت محاسباتی ) در عمل پس از ساخت مخلوط آزمون با توجه به نتیجه محاسبات و اطلاعات حاصله مانند اسلامپ ، کارآئی و مقاومت و وزن مخصوص بتن میتوان اصلاحات لازم را در محاسبات به انجام رسانید و طرح اختلاط را نهائی کرد. امریکائی ها نیز در aci 211.1 و aci 211.2 و aci 213 r سه روش را برای طرح اختلاط بتن سشبکدانه و یا نیمه سبکدانه توصیه نموده اند :

1. روش حجم مطلق : در این روش عملا" پس از تعیین آب آزاد ، سیمان ، سنگدانه درشت خشک و اشباع ، ازفرمول حجم مطلق استفاده نموده و وزن ماسه اشباع با سطح خشک بدست می آید . این روش برای بتن معمولی ، نیمه سبکدانه و تمام سبکدانه قابل اجراست . مشکل عمده در این حالت تعیین مقدار چگالی اشباع با سطح خشک سبکدانه ها و ظرفیت جذب آب آنهاست . علاوه بر آن عملا" یک اشکال مفهومی نیز در این حالت وجود دارد و آن اینکه آیا اصولا" در هنگام ریختن و گیرش بتن ، سبکدانه ها به مرحله اشباع با سطح خشک رسیده اند که بتوان از چگالی اشباع با سطح خشک آنها برای تعیین حجم اشغال آنها در بتن استفاده نمود . از آنجا که تفاوت حالت واقعی با فرضی گاه خیلی زیاد است . استفاده از این روش بویژه اگر قرار باشد وزن اشباع با سطح خشک و چگال مربوط در فرمول حجم مطلق بکار رود محل تأمل است مگر اینکه از یک چگالی یا وزن دیگر با توجه به جذب آب واقعی در این حالت استفاده نمود که روش بسیار دقیقی حاصل می گردد . امروزه سعی شده است با این روش به طرح اختلاط مناسب دست یافت . مثلا" در روش های اروپائی که این مشکل وجود دارد سعی می شود از جذب آب و چگالی نیم ساعته ، 1 ساعته یا 2 ساعته و حتی 4 ساعته استفاده گردد.
آنچه در اینجا اهمیت دارد آنست که در هنگام گیرش نسبت آب به سیمان واقعی چقدر است و با دانستن اینکه آبهای موجود در بتن ، در سنگدانه یا خمیر سیمان است به این نتیجه رسید که آب آزاد واقعی چیست و چقدر می باشد . مسلما" کارآئی و اسلامپ را آب آزاد مربوط به زمانهای کوتاهتر مثل 15 دقیقه یا 30 دقیقه تعیین می کنند . این امر مستلزم آنست که رژیم جذب آب سبکدانه را بدانیم و در هر حالت چگالی سبکدانه را محاسبه کنیم .

2. روش حجمی ( volumetric ) : در روش حجمی از یک مخلوط آزمون با مقادیر تخمینی استفاده می شود ( آب ، سیمان ، سنگدانه ریز و درشت ) . پس از ساخت مخلوط آزمون و انجام آزمایشهای لازم مانند : اسلامپ ، درصد هوا و وزن مخصوص بتن تازه و مشاهده قابلیت تراکم ، ماله خوری و کارآئی ، خصوصیات دیگر نیز می تواند در زمانهای بعد بدست آید ( مثل مقاومت و ..... ) . اما پس از ساخت بتن و اندازه گیری وزن مخصوص بتن تازه ، با توجه به وزن مصالح مورد استفاده در ساخت بتن ، حجم بتن حاصله تعیین می شود . حجم محاسباتی بتن نیز قبلا" مشخص شده است و لذا و اصلاح در مخلوط برای یکی شدن این ها صورت می گیرد . مسلما" باید اهداف مقاومتی و دوام نیز تأمین گردد . در اینجا نیز مشکل چگالی ذرات و جذب آب وجود دارد که معمولا" رطوبت و چگالی موجود مد نظر قرار می گیرد . لازم به ذکر است که این روش برای بتن های نیمه سبکدانه و تمام سبکدانه کاربرد دارد. همچنین در این روش از حجم سنگدانه ها بصورت شل استفاده می گردد .

3. روش وزنی یا فاکتور چگالی ( weight method or specificgravity factor method ) :

این روش صرفا" برای سبکدانه درشت و ریز دانه معمولی کاربرد دارد یعنی صرفا" برای بتن نیمه سبکدانه مورد استفاده قرار می گیرد . در این روش از فاکتور چگالی بجاب چگالی ذرات سبکدانه استفاده می شود . فاکتور چگالی تعریف خاصی است که فقط در aci 211.2 ( در ضمیمه a ) آمده است و با تعریف چگالی تفاوت دارد . s فاکتور چگالی بصورت زیر می باشد. c وزن سبکدانه ( خشک یا مرطوب ) و b وزن پیکنومتر پر از آب و a وزن پیکنومتر پر از آب و سبکدانه می باشد.
بنابراین در این تعریف وضعیت رطوبتی مشخص نیست و میتواند از حالت خشک تا کاملا" اشباع انجام شود اما باید وضعیت رطوبتی در هر مورد گزارش شود یعنی بگوئیم فاکتور چگالی برای سبکدانه ای با رطوبت معین برابر s می باشد . با توجه به روند معمولی طرح اختلاط امریکائی ، مقدار آب آزاد ، نسبت آب به سیمان ، مقدار سیمان ، وزن سبکدانه درشت خشک و مرطوب بدست می آید که در این رابطه مدول زیری ماسه و حداکثر اندازه سنگدانه ها و کارآئی مورد نیاز کاربرد دارد . جذب آب سبکدانه می تواند طبق دستورهای استاندارد موجود و یا ضمیمه b مربوط به aci 211.2 مشخص شود که بر این اساس آب کل بدست می آید . در این روش نیز باتوجه به وزن یک متر مکعب بتن مقدار ماسه بدست می آید و بتن مورد نظر با اصلاحات رطوبتی ساخته شده و حک و اصلاح لازم بر روی مقادیر بدست آمده صورت می گیرد تا بتن مطلوب حاصل شود .

کاربردهای بتن سبک همانطور که می دانیم بتن سبک می تواند به صورت های مختلفی طبقه بندی شود ، مثلا" سازه ای و غیر سازه ای . از این نوع طبقه بندی می توان کاربردها را حدس زد . اما گاه از طبقه بندی دیگری استفاده می نمائیم مثل بتن سبکدانه ، بتن اسفنجی و بتن فاقد ریز دانه . در این نوع طبقه بندی ظاهرا" نمی توان کاربردها را حدس زد .
• ساخت قطعاتی است که صرفا" جنبه پر کننده دارند . در نوع سازه ای نیز دو نوع بتن داریم : مسلح و غیر مسلح . مثلا" اجزاء سازه ای غیر مسلح مثل بلوکهای ساختمانی را باید از این جمله موارد دانست . بتن سبکدانه ای سازه ای مسلح کاربردهائی شبیه بتن معمولی مسلح دارد و حتی ممکن است پیش تنیده هم باشد . جالب است بدانیم بتن های سبکدانه سازه ای مسلح در ابتدا عمدتا" در ساخت کشتی های تجاری و جنگی در جنگ جهانی اول از سال 1918 تا 1922 بکار رفته است . کشتی atlantus به وزن 3000 تن در سال 1918 و کشتی selmaبه وزن 7500 تن و طول 132متر در سال 1919 به آب افتادند . همچنین در جنگ جهانی دوم ( تا اواسط جنگ) بدلیل محدودیت هائی در تولید ورق فولادی ( مانند جنگ جهانی اول ) کشتی ها و بارج های زیادی ساخته شدند که در همه آنها از بتن سبکدانه ( و معمولا" سبکدانه رسی منبسط شده ) استفاده شده بود . 24 کشتی اقیانوس پیما و 80 بارج دریائی تا پایان جنگ جهانی دوم در امریکا ساخته شد که ظرفیت آنها از 3 تا 000/ 140 تن بود .
جالب است بدانیم تا این اواخر یک کشتی بنام peralta که در جنگ جهانی اول ساخته شده بود ، شناور بود و آزمایشهای ارزشمندی نیز بر روی آن انجام شده است که نشان دوام عالی بتن آن از نظر خوردگی میلگردها و کربناسیون می باشد .
مخازن شناور آب و مواد نفتی از جمله موارد استفاده بتن سبکدانه ای مسلح در طول دوران جنگ جهانی اول و دوم بوده است که ظاهرا" بعدها نیز بر خلاف ساخت کشتی ها ، تولید و ساخت آنها ادامه یافته است اما بدلیل اقتصادی در زمان صلح بواسطه وفور ورق فولادی ، تولید کشتی مقرون به صرفه نمی باشد .
در سالهای 1950 و 1960 پل ها و ساختمانهای زیادی با بتن سبکدانه مسلح سازه ای در دنیا ساخته شد . بطور مثال در ایالات متحده و کانادا بیش از 150 پل و ساختمان از این نوع مورد بهره برداری قرار گرفت . بطور مثال ساختمان هتل پارک پلازا در سنت لوئیز امریکا ، ساختمان 14 طبقه اداره تلفن بل جنوب غربی در کانزاس سیتی در سال 1929 از ساختمانهائی هستند که در دهه 20 و 30 میلادی ساخته شده اند .
ساختمان 42 طبقه در شیکاگو ، ترمینال twa در فرودگاه نیویورک ( 1960 ) ، فرودگاه dulles واشنگتن در 1962 ، کلیسائی در نروژ در 1965 ، پلی در وایسبادن آلمان در 1966 و پل آب بر در روتردام هلند در 1968 از جمله این موارد هستند . در هلند ، انگلستان ، ایتالیا و اسکاتلند در دهه 70 و 80 میلادی پلهائی از نوع ساخته شده اند .
مخازن عظیم گاز طبیعی ، اسکله شناور ، مخزن نفت در زیر آب و ساختمانهای فرا ساحلی مانند سکوهای استخراج نفت و گاز با بتن سبکدانه مسلح سازه ای ساخته شده اند که اغلب بصورت نیمه سبکدانه و گاه تمام سبکدانه بوده اند . سکوی بزرگ پرش اسکی ، جایگاه تماشاچی در برخی استادیومها و همچنین سقف این استادیومها گاه از بتن سبکدانه ساخته شده است .
بزرگترین بنای بتن سبکدانه ، یک ساختمان اداری 52 طبقه در تکزاس با ارتفاع 215 متر می باشد. در هلند در سالهای 60 تا 73 میلادی 15 پل با دهانه بزرگ با بتن سبکدانه ساخته شده است. در سالهای دهه 70 میلادی ساخت بتن های سبکدانه پر مقاومت آغاز شد و در دهه 80 بدلیل نیاز برخی شرکتهای نفتی در امریکا ، نروژ و مکزیک ، ساخت سازه ها و مخازن ساحلی و فرا ساحلی مانند سکوهای نفتی با بتن سبکدانه پر مقاومت آغاز شد که در اواخر دهه 80 و اوائل دهه 90 به بهره برداری رسید و نتایج آن منتشر شده است .
fip ( fib ) برخی پروژه های مهم ساخته شده با بتن سبکدانه را منتشر نموده است که کاربرد آن را نجومی نشان می دهد .

• بتن اسفنجی معمولا" بع دو نوع گازی و کفی تقسیم میشود . این نوع بتن ها را بتن پوک و متخلخل نیز می نامند و در برخی منابع بتن cellular نام دارد . اغلب بتن های گازی و کفی غیر سازه ای هستند اما برخی بتن های گازی از قابلیت سازه ای شدن و حتی مسلح شدن برخوردار می باشند .
بتن های اسفنجی عمدتا" پر کننده هستند . ساخت برخی پانل های جداکننده ، ایجاد کف سازی و شیب بندی ، عایق های حرارتی و جاذب صوت از جمله موارد مورد استفاده بتن اسفنج غیر سازه ای است . تولید قطعات و بلوکهای ساختمانی برای بنائی از جمله کاربردهای بتن گازی است . نوعی بتن گازی بنام سیپورکس در سوئد ساخته شد که می توانست مسلح گردد و در ایران نیز مدتی قطعات بتنی مسلح سیپورکسی بکار رفت از جمله دالهای بتن مسلح پیش ساخته برای پوشش سقف از جنس سیپورکس در برخی پروژه های کشور ما مصرف گشته است . قطعات نما از جنس بتن کفی و گازی یا سبکدانه غیر سازه ای نیز تولید و مصرف شده است .
کاربردهای بتن فاقد ریزدانه نیز در مبحث جداگانه ای نیز ارائه شده است .

تلفن همراه

تلفن همراه

امروزه میلیون‌ها نفر در سراسر جهان از تلفن‌های سلولی (همراه) استفاده می‌كنند . در واقع تلفن‌‌های همراه نوع پیشرفته رادیو تلفن‌های دهه 1880 هستند كه در آن زمان روی خودروها نصب و استفاده می‌شد . این سامانه دارای یك یا چند دكل آنتن مركزی برای هر شهر بود وهر دكل می‌توانست تا 25 كانال ارتباطی را تا شعاع 40 الی 50 مایل پوشش دهد . اما به علت محدودیت  كانال‌های ارتباطی امكان مشترك شدن برای  همه وجود نداشت. تلفن همراه سامانه ای  سلولی است زیرا مناطق تحت پوشش آن به سلول‌های تقریباً 6 گوش تقسیم بندی می شود. بدین ترتیب كل فضای مورد نظر تحت پوشش سلول‌های مختلف قرار می‌گیرند . در مركز هر سلول یك دكل آنتن به نام (BTS ) نصب می‌شود و بر حسب ظرفیت هر سلول  تعداد مشتركان تغییرمی كند.معمولاً هر سلول آ‌نالوگ قادر است تا 56 كانال رادیویی را پشتیبانی كند به عبارت دیگر هر سلول می‌تواند همزمان مكالمه‌ی 56 نفر با تلفن همراه را در محدوده‌ی تحت پوشش خود اداره نماید . اما این ظرفیت در روش‌های ارتباطی دیجیتالی امروزه افزایش یافته است . برای مثال درسامانه ی دیجیتالی TDMA  می توان تا سه برابر ظرفیت آنالوگ یعنی تقریباً 168 كانال را پوشش داد.

 تلفن همراه یك سامانه ی كم توان رادیویی است . اكثر تلفن های همراه دارای دو سطح توان خروجی 0.6 وات و 0.3 وات هستند. به همین ترتیب ایستگاه‌های مبنای هر سلول نیز با توان كم كار می‌كنند. عملكرد با توان كم دارای دو مزیت است:

1-تبادل سیگنال‌ در محدوده‌ی هر سلول بین ایستگاه و گوشی با آنتن همان سلول انجام می‌پذیرد و سیگنال‌ها از حیطه‌ی سلول فراتر نرفته بنابر این هر گوشی فقط با یك دكل آنتن ارتباط برقرار می‌سازد و از این جهت كانال‌های BTS‌های دیگر برای یك نفر اشغال نخواهد شد.

2- مصرف انرژی باتری گوشی تلفن بهینه و نسبتاً كم می‌شود.

شبكه‌ی سلولی همچنان كه گفته شد نیازمند نصب دكل‌های زیادی است. یعنی یك شهر بزرگ ممكن است دارای هزاران دكل جهت پوشش سرتاسری باشد و هزینه‌ی سنگینی را در بر دارد، ولی از جهتی كه امكان استفاده از این سامانه برای تعداد زیادی از مردم را فراهم می‌آورد هزینه‌ی لازم به مرور جبران خواهد شد.

جابجایی سلولی

هر تلفن یك كد شناسه‌ی مختص خود دارد. این كد‌ها جهت شناسایی مالك تلفن و شركت خدمات دهنده است. هنگامی‌كه گوشی روشن می‌شود، منتظر دریافت سیگنال‌ از یك كانال كنترل می‌ماند. این كانال یك كانال ارتباطی مخصوص جهت ارتباط گوشی و نزدیك‌ترین ایستگاه BTS است. اگر تلفن به هر دلیلی نتواند چنین سیگنالی را دریافت و شناسایی نماید، پیغام خارج از محدوده « No Service» خواهد داد. در صورت دریافت این سیگنال گوشی آماده‌ی برقراری ارتباط می‌شود. كاربر چه در حال صحبت و چه در حال آماده باش حركت و جابجایی داشته باشد، ممكن است از حیطه‌ی یك سلول خارج و وارد محدوده‌ی سلول دیگر شوید. سامانه‌های سلولی می توانند بدون قطع ارتباط تلفنی، آن را از سلولی به سلول دیگر هدایت نماید.

سامانه ‌های آنالوگ اولیه در سال 1983 با عنوان (سامانه پیشرفته تلفن متحرك) Amps مجوز ایجاد خود را از كمیسیون فدرال ارتباطات آمریكا دریافت نموده و با بسامد 824 الی 894 مگاهرتز آغاز به كار كردند. این تلفن‌ها دارای 832 كانال به صورت جفت بودند، 790 كانال برای انتقال صوت و 42 كانال جهت تبادل داده، در واقع هر جفت بسامد (یكی جهت ارسال و دیگری جهت دریافت) در این سامانه ‌ها تشكیل یك كانال ارتباطی را می‌دادند كه پهنای باند هر كانال نیز برابر 30 كیلوهرتز تعیین شده بود.

نسل جدید

تلفن‌‌های سلولی دیجیتالی مشابه نوع آنالوگ اما متفاوت از آن كار می‌كنند و قادر به ایجاد كانال‌های ارتباطی بیشتر و با كیفیت مطلوب‌تری هستند. این سامانه ‌ها اطلاعات مورد تبادل را به صورت 0 و 1 و فشرده شده ارسال و دریافت میكنند به این دلیل حجم سیگنال اشغالی در شبكه‌ی دیجیتالی توسط هر گوشی برابر 1/3 تا 1/10 سامانه آنالوگ است.

فناوری دسترسی سلولی

سه نوع روش معمول جهت انتقال اطلاعات توسط شبكه‌های تلفن سلولی عبارتنداز:

-       دسترسی چند‌گانه‌ی تقسیم بسامدی (FDMA): كه هر تماس را برروی یك بسامد مجزا قرار می‌دهد.

-       دسترسی چندگانه‌ی تقسیم زمانی (TDMA): هر تماس را به بخشی از یك زمان روی یك بسامد واگذار می‌كند.

-       دسترسی چندگانه‌ی تقسیم كدی (CDMA): كه به هر تماس یك كد منحصر اختصاص داده و به كل طیف پخش می‌كند. در قسمت اول هر یك از این سه روش عبارت «دسترسی چندگانه» را می‌بینیم، این بدین مفهوم است كه هر سلول امكان برقراری ارتباط بیش از یك نفر را در یك زمان فراهم می‌آورد.

1-        FDMA: در این روش كل طیف بسامد به چندین كانال تقسیم می‌شود، این روش اكثراً جهت سامانه‌های آنالوگ به كار می رود ولی قابلیت طراحی به صورت دیجیتال را نیز دارد، اما جهت سامانه ‌های دیجیتالی كارآیی موثر نخواهد داشت.

2-      TDMA: از یك پهنای باند نازك 30khz كیلوهرتز و به طول 6.7 میلی‌ثانیه جهت تقسیم زمان به سه بخش استفاده می‌كند. هر مكالمه 1/3 حجم زمانی معمول را در این حالت اشغال نموده و موجب فشرده‌سازی و افزایش بهره‌وری می‌گردد و باعث افزایش تعداد كانال‌های هر سلول خواهد شد. این سامانه در باند‌های 900 و 1800 مگاهرتز در اروپا و آسیا و نیز 1900 مگاهرتز در آمریكا مورد استفاده قرار دارد. متأسفانه باند 1900  Gsm)) كه در آمریكا كاربرد دارد با سامانه ‌های جهانی همساز نیست.

3-      CDMA: یك تفاوت كلی با سامانه TDMA  دارد. در این روش بعد از تبدیل سیگنال‌ها به دیجیتال آن‌ها را بر روی كل پهنای باند موجود انتشار می‌دهند و همچنین به هر تماس و سیگنال‌ یك كد منحصر به فرد اختصاص می‌دهند. در این حالت گیرنده‌ نیز جهت بازیابی اطلاعات از كد مشابه مختص هر تلفن استفاده می‌نماید. بازده‌ی این سامانه 8 الی 10 برابر سامانه ‌های آنالوگ (AMPS) است و ظرفیت را به میزان چشم‌گیری افزایش خواهد داد.

مختل كننده‌ی تلفن همراه

وسیله‌ای است كه با ارسال سیگنال‌های همسان با بسامد كار تلفن و با ایجاد تناوب‌های نامنظم، با توانی بیشتر از یك تلفن سلولی، مانع ارتباط بین گوشی و BTS سلول خواهد شد و ایجاد ارتباط و مكالمه را غیر ممكن می‌سازد.

این وسیله غالباً در مواردی كه استفاده از تلفن همراه مخاطرات امنیتی در بردارد به كار می‌رود، مثلاً در مكان‌هایی مانند مراكز نظامی ، تالارهای همایش و جلسات مهم از نظر حفظ امنیت، این وسایل می‌توانند ثابت و یا قابل حمل باشند.

تقویت كننده تلفن همراه

این دستگاه وسیله‌ای است كه قادر است سیگنال‌های بسامدی مربوط به تلفن همراه را كه از طرف سلول (BTS) پخش می‌شود، حتی اگر بسیار ضعیف باشند، به‌ طوری‌كه گوشی تلفن قادر به تشخیص و دریافت آن‌ها نباشد، دریافت نموده و پس از تقویت دوباره ارسال نماید، این وسایل تقریباً شبیه تكرار كننده‌ها‌ی رادیویی عمل می‌كنند. تقویت  كننده‌ها معمولاً در نقاطی كه سیگنال‌ها بسیار ضعیف اند (نقاط كور) مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین می‌توان از آن‌ها جهت انتقال گستره‌ی سیگنال مثلاً انتقال سیگنال‌ تا چندین طبقه زیرزمین ساختمان كه در حالت عادی امكان پذیر نیست و یا مسیر‌های مترو زیرزمین استفاده نمود

 

ترانس ولتاژ

ترانس ولتاژ

ترانس ولتاژ ( Voltage transformer ): 

 یک ترانس کاهنده است برای رسیدن به ولتاژ متناظر در اولیه این ترانس . ولتاژ ثانویه در این ترانسها متناسب و هم فاز با ولتاژ اولیه است . این ترانسها بصورت موازی بین ولتاژ اولیه و زمین قرار می گیرد ( در انواع تک فاز ) . این ترانس هم دارای انواع مختلف و اندازه ها ، قدرت متفاوت و ساختمانهای متفاوت است . ترانسهای ولتاژ در انواع تک فاز ، دو فاز و چند فاز نیز ساخته میشوند . این ترانسها در ولتاژ های بالا برای صرفه جویی درهزینه ها و کمتر شدن حجم ساختمانی خود از خازنهایی سود می برد که در داخل خود ترانس تعبیه شده است و به ترانسهای ولتاژ خازنی معروف است . علاوه بر اندازه گیری ولتاژ فشار قوی و نمونه برداری ولتاژ برای رله های حفاظتی از ترانس های ولتاژ در پستها برای ارتباطات PLC نیز استفاده میشود که در بعضی موارد وسایل ارتباطی ( لاین تراپ ) بروی خود این ترانسها نصب میشود که در ادامه به آن می پردازیم :

انواع ترانس ولتاژ :

v     ترانس ولتاژ اندوکتیو ( VT  یا PT )

v     ترانس ولتاژ خازنی  ( Capacitive Voltage Transformer )

- ترانس ولتاژ اندوکتیو :

ترانسهای ولتاژ ، شامل دو سیم پیچ هستند که بسته به نوع ترانس و ترانس مورد درخواست در ثانویه میتواند تعداد بیشتری سیم پیچ ( کور ) وجود داشته باشد . در درون این ترانسها هم روغن روان قرار دارد و باعث خنک شدن ترانس میشود .در اولیه ، این ترانس به ولتاژ نامی پست متصل میشود و تنها شامل یک ترمینال است ( البته در انواعی از آن ترمینالهای اولیه ورود و خروج هم وجود دارد ) . قدرت خروجی ترانس ولتاژ برابر با مجموع قدرت کورهای ثانویه است . قدرتی که بروی پلاک ترانس درج میشود ، قدرتی است که ترانس بطور دائم در مدار میتواند بدهد .ترانس ولتاژ طرح شده برای فرکانس 50 هرتز میتواند در فرکانس 60 هرتز هم بدون افت قدرت نامی بکارش ادامه دهد.

 

- ترانس ولتاژ خازنی :

امروزه بخاطر هزینه های کمتر این نوع ترانسها و  نوع کاربرد آنها بیشتر از این نوع ترانسها استفاده میشود که در این مقوله بیشتر به این نوع ترانسها می پردازیم ؛ از آنجا که خصوصیات عایقی در ولتاژ های بالا تر در ترانسهای ولتاژ اندوکتیو به نسبت سخت تر و حجیم تر میشود لذا در ابتدای امر توسط خازنهایی ولتاژ اولیه را کاهش داده که این خازنها از نوع کاغذی با هادی آلومینیومی هستند که بصورت متوالی قرار دارند و بسته به ولتاژ ، تعداد خازنها متفاوت است و در ولتاژ بیشتر تعداد خازنهای سری بیشتر میشود . پس از کاهش این ولتاژ با استفاده از یک هسته و سیم پیچ به مقدار نامی ولتاژ در ثانویه که ذکر شد کاهش می یابد . ترانسهای ولتاژ خازنی دقت کمتری دارند اما قیمت مناسب تری دارند ، و از آنجا که در نصب سیستم PLC نیز جهت جلوگیری در نصب خازنهای کوپلاژ جلوگیری میشود لذا از این ترانسها بیشتر استفاده میشود .

قسمتهای مختلف یک ترانس ولتاژ خازنی:

1 - سیستم انبساطی

2 - المانهای خازنی

3 - بوشینگ ولتاژ میانی

4 - ترمینال اولیه

5 - ترمینال ولتاژ پائین

6 - بالشتک گازی

7 - دریچه نشاندهنده روغن 

8 - راکتور جبران کننده

9 - مدار میرا کننده فرو رزونانس

10- سیم پیچ های اولیه و ثانویه

11- هسته

12- جعبه ترمینال

1 – واحد الکترو مغناطیسی

2 – سیم پیچ اولیه ترانس ولتاژ میانی

3 – رآکتور جبران کننده

4 – سیم پیچ های تنظیم

5 – سیم پیچ های ثانویه

6 – مدار میرا کننده فرورزونانس

فرورزونانس اصولاً نوعی تشدید ( رزونانس) است که در مدارهای سلفی و خازنی سری ، با عنصر سلفی دارای هسته آهنی ، نظیر مدار بسته سیم پیچی روی میدهد . ظرفیت خازنی مقسم ولتاژ بطور سری با راکتور جبران کننده و ترانس اصلی یک مدار تشدید را در این ترانسها بوجود می آورد ، در زمان بروز این پدیده شرایط اشباع هسته مغناطیسی مدار و اندوکتانس ظاهر گردیده ، پدیده رزونانس را به فرورزونانس تبدیل میکند . بدون وجود مقاومت اضافی بار با تلفات در یک مدار LC ، ولتاژ دو سر هر یک از المانهای آن میتواند از ولتاژ منبع اعمال شده به آنها بزرگتر شود .

در نتیجه این پدیده ،  ممکن است ولتاژهای بزرگی در فاصله ایزولاسیون قسمتهای مختلف یک شبکه رخ دهد و یا موجب اشباع شدید هسته آهنی در اثر جریانهای زیاد شود و یا موجب گرم شدن بیش از حد واحد الکترو مغناطیسی و یا شکست عایقی در آن شود . مدار میرا کننده از اتصال سری یک راکتور دارای هسته آهنی و یک مقاومت خنک شونده با روغن تشکیل شده است . در شرایط معمولی هسته راکتور میرا کننده اشباع نمی شود و بنابر این امپدانس بالایی از خود نشان میدهد. با شروع فرورزونانس ، فلو در هر دو هسته ترانسفورماتور اصلی و راکتور میرا کننده افزایش می یابد . اشباع هسته راکتور میرا کننده باعث کاهش امپدانس در مدار می شود که خود باعث عبور یک جریان از داخل آن می شود و موجب خنثی شدن این پدیده می شود .

همچنین اگرسه ترانس ولتاژ تک فاز استفاده شود ، جهت جلوگیری از این پدیده ، در خروجی سیم پیچ مثلث باز از مقاومتی 30 تا 35 اهمی و با توان 300 وات یا بیشتر استفاده میشود .

همانطور که در شکل شماتیک مشخص بوده ، ترانسفورماتور اصلی واحد الکترو مغناطیس دارای چند سیم پیچ تنظیم بوده است که برای ثابت نگه داشتن و یا بهتر کردن دقت برای یک بار که با بار نامی تفاوت داشته است و یا حد اقل کردن خطای دامنه و یا ایجاد امکان تعویض مقسم ولتاژ و تنظیم مجدد ترانسفورماتور برای ترکیب جدید مقسم ولتاژ و واحد مغناطیسی بکار میرود که با تغییر شکل تعداد دور سیم پیچ ها میتوان تعداد دور را تا 05/6 + درصد با فاصله 05/0 در صد تنظیم نمود ؛ که البته این اتصالات بنا به در خواست تنظیم شده هستند و ضرورتی به تنظیم مجدد آنها در محل پست نیست .

مشخصات مهم  یک ترانس ولتاژ به قرار زیر است که در هنگام سفارش و یا طراحی لحاظ قرار می گیرد :

v     بالاترین ولتاژ سیستم

v     فرکانس نامی

v     نسبت تبدیل

v     تیپ و کلاس

v     ظرفیت خازنی بین اولیه و زمین

v     فاصله خزشی ( Creepage Distance )

v     حد اکثر بار حرارتی

ترانسهای ولتاژ در ولتاژ های پائین تر تنها از سیم پیچهای اولیه و ثانویه تشکیل شده اند که عایق استفاده شده در آنها اپوکسی رزین بوده که در قالب هایی شکل داده میشوند . در ورودی اولیه این ترانسها فیوز محافظ قرار میگیرد و اولیه آنها از طرف دیگر به زمین ( در تک فاز ) وصل میشود و در ثانویه هم به همین صورت است یعنی انتهای سیم پیچ ثانویه زمین میشود . کلاس دقت در اغلب ترانسهای مورد استفاده در پستها 3P است که نشاندهنده اینست که به میزان 3 درصد خطا در نسبت تبدیل ترانس وجود دارد .

در ترانسهای 63 کیو ولت و بالاتر در خروجی این ترانسها فیوزهایی نصب میشود . این فیوزها هم میتواند در داخل باکس خود ترانس باشد و یا در تابلویی دیگر ، که اگر در تابلو ها باشد همراه با یک کنتاکت کمکی برای ارسال آلارم در صورت عملکرد فیوز همراه است .

در ترانسهای ولتاژ بیرونی در هنگام نصب باید دقت داشت که سیم اتصال بدنه آن به دقت نصب گردد و مقاومت پائینی داشته باشد . در طول زمان بهره برداری جز بازدید اتصالات و چک کردن ظاهری ترانس نیاز به تست و آزمون خاصی ندارد . اما بعد از یک اتصالی و یا زمان تعریف شده برای ترانس توسط کارخانه سازنده باید روغن داخل آن تست شود . همچنین در صورت نشتی احتمالی حتما باید با روغن هم تراز با کلاس روغن آن اصلاح گردد.

نیاز است که در مدتهای مشخص بسته به موقعیت محیطی نصب ترانس ، مقره های خازنی آن تمیز گردد و ترمینالهای ثانویه نیز آچارکشی شود . 

 

ترانس جریان

ترانس جریان

ترانسهای جریان ( CT )  

برای نمونه گیری جریان به نسبت عبور جریان از اولیه خود و القای آن در ثانویه استفاده میشوند. این ترانسها به منظور حفاظت و اندازه گیری در ابتدای خطوط ورودی به پستها و همچنین در ورودی ترانس قدرت و ورودی ثانویه ترانس و همچنین در خروجی های پست و نقاط کلیدی دیگر که احتیاج است جریان در آن نقطه تحت نظر باشد استفاده میشود که هر کدام از این نقاط با ترانس مخصوص به خود چه از نظر عایقی و ساختمان و چه از نظر قدرت و دقت ،  نصب و استفاده می گردند .

ترانسفورماتور جریان از دو سیم پیچ اولیه و ثانویه تشکیل شده که جریان واقعی در پست از اولیه عبور نموده و در اثر عبور این جریان

و متناسب با آن، جریان کمی (در حدود آمپر) در ثانویه به وجود می‌آید. ثانویه این ترانسها با مقیاس کمتری از اولیه خود که تا حد بسیار بالایی تمام ویژگیهای جریان در اولیه خود را دارد به تجهیزات فشار ضعیف پست و رله ها و نشاندهنده ها متصل میشود. ثانویه این ترانسها دارای سیم پیچ با دورهای زیادتری نسبت به اولیه که بیشتر مواقع تنها یک شمش و یا چند دور از شمش است ساخته میشود .

 نکته ای که قابل توجه است ، مقدار سیم پیچ در تعداد دور است که باید به نسبت مورد نظر رسید . در ثانویه سیم های بدور هسته سیم های لاکی هستند . هسته های حفاظتی بدون در نظر گرفتن تصحیح دور طراحی میشنود ولی در هسته های اندازه گیری جهت رسیدن به بارها و دقت های مورد نیاز تصحیح دور انجام میشود .میزان بار در ثانویه ، از نکات دیگر است که در طراحی سطح مقطع سیم پیچ موثر است .این ترانسها هم باید در حالت و شرایط عادی و هم در شرایط اضطراری مثل جریان زیاد و یا هر خطایی که ممکن است بوجود آید قابلیت اندازه گیری ونمونه گیری جریان را داشته باشد .

یکی ازمهمترین موارد در ساختمان یک ترانسفورماتور جریان، اختلاف ولتاژ خیلی زیاد بین اولیه و ثانویه می‌باشد زیرا ولتاژ اولیه همان ولتاژ نامی پست است، در حالیکه ولتاژ ثانویه خیلی پایین می‌باشد که با توجه به این مورد بایستی بین اولیه و ثانویه ایزولاسیون کافی وجود داشته باشد. ترانسفورماتورهای جریانی که در پست‌های فشارقوی مورد استفاده قرار می‌گیرند، دارای ایزولاسیون کاغذ و روغن (توأما") می‌باشند. طرح این ترانسفورماتورها نیز بستگی به سازنده آن داشته، ولی بطور کلی ترانسفورماتورهای جریان از نظر ساختمانی در انواع مختلف ساخته می‌شوند:

1-  CT های هسته پایین

 2-  CT های هسته بالا

 3-   نوع بوشینگی

4-    نوع شمشی

5-    نوع حلقوی

6-   نوع قالبی یا رزینی (Castin Resine)

الف) ترانسهای جریان هسته پائین:

 ترانسفورماتورهای جریان هسته پایین و یا "Tank Type": در این نوع، هادی او

 

 

لیه در داخل یک بوشینگ به شکل "U" قرار دارد، بطوریکه قسمت پایین "U" در داخل یک تانک قرار دارد و د

 

ر این حالت اطراف اولیه بوسیله کاغذ عایق شده و در روغن غوطه‌ور می‌باشند در این حالت مخزن فلزی از نظر الکتریکی محافظت میشود . سیم پیچی‌های ثانویه بصورت حلقه، هادی اولیه را در بر می‌گیرند. در این طرح طول اولیه نسبتا" زیاد بوده و عبور جریان باعث گرم شدن ترانس جریان می‌گردد . استفاده از این نوع ترانس های جریان بیشتر در مواقعی است که چندین هسته و نیز اتصالات متعدد در اولیه برای دسترسی به نسبتهای مختلف جریان لازم باشد.

شکل روبرو یک ترانس جریان هسته پائین  را نمایش میدهد .

 

در این ترانسها ترکیب روغن به همراه دانه های ریز کوارتز خالص است که منجر به حد اقل شدن ابعاد ترانس میشود .

محفظه روغن کاملاً آب بندی است و نیاز به باز بینی و نگهداری ندارد.

ب ) ترانسهای جریان هسته بالا :

در این نوع ترانسها مسیر طی شده در اولیه بسیار کوتاه میشود . هادی اولیه از داخل یک

حلقه عبور کرده و سیم پیچ ثانویه دور هسته حلقوی پیچیده شده است . که ثانویه آن در قسمت بالا بوده و به نام "Top Core " و یا "Inverted" مشهور می‌باشند. کلیه سیم پیچ ها در داخل عایقی از روغن قرار دارد و سرهای ثانویه بوسیله سیم های عایق شده از داخل یک لوله به جعبه ترمینال هدایت میشود. جهت ایجاد عایق کافی بین ثانویه و اولیه در اطراف سیم پیچ ثانویه تعداد زیادی دور کاغذ که با توجه به ولتاژ ترانسفورماتورها تعیین می‌گردد، پیچیده می‌شود و فضای خالی بین کاغذ و اولیه نیز توسط روغن احاطه می‌شود. در ولتاژهای بالا ممکن است که سیم پیچ ثانویه در یک قالب آلومینیومی جاسازی شود.

در هر دو حالت فوق بایستی سعی شود که به هیچ عنوان هوا و یا ذرات دیگر به داخل محفظه ترانسفورماتورهای جریان نفوذ ننموده و از طرف دیگر امکان انبساط و انقباض

 

روغن در اثر تغییر درجه حرارت نیز وجود داشته باشد، لذا در بالای ترانسفورماتورها بایستی فضای خالی به وجود آورد که به منظور ایزوله نمودن از هوا، از فولاد یا تفلون و یا دیافراگم‌های لاستیکی (ارتجاعی) استفاده می‌شود که در اثر انبساط و انقباض روغن بالا و پایین می‌روند. در بعضی از طرح‌ها نیز محفظه بالای روغن را از گاز نیتروژن پر می‌کنند.

 

ج ) ترانس های جریان بوشینگی :

در بعضی از دستگاه‌ها نظیر کلیدهایی از نوع "Dead Tank Type" و یا ترانسفورماتورهای قدرت و راکتورها جهت صرفه‌جویی می‌توان ثانویه یک ترانس جریان را در داخل بوشینگ دستگاه‌ها قرار داده، بطوریکه اولیه آن با اولیه دستگاه مشترک باشد. این نوع ترانس را ترانسفورماتورهای جریان از نوع بوشینگی می‌نامند. در ولتاژهای پایین نیز ممکن است از رزین به عنوان ماده جامد عایقی استفاده نمود که این نوع ترانسفورماتورهای جریان تا ولتاژ 63 کیلو‌ولت کاربرد بیشتری دارند و در حال حاضر سازندگان مختلفی سعی می‌نمایند که این طرح را برای ولتاژهای بالاتر نیز مورد استفاده قرار دهند.

د ) ترانس جریان نوع قالبی یا رزینی:

از این نوعCT ها بیشتر در مناطق گرمسیری و به منظور جلو گیری از نفوذ رطوبت و گرد و خاک به داخل CT ‌ استفاده می شودو تا سطح ولتاژ 63 کیلو ولت و جریان 1200 آمپر بیشتر طراحی نشده اند.

این ترانسها بمنظور جداسازی مدارهای حفاظتی واندازه گیری از مدار فشار قوی و تبدیل مقادیر جریان یا ولتاژ به میزان مورد نظر بکار میروند . این نوع ترانسها قابل نصب در تابلوهای فشار متوسط است . عایق این نوع ترانسها از نوع اپوکسی رزین است که تحت خلا ریخته گری میشود و با خواص عایقی و مکانیکی مناسب ساخته میشود .

ترانس های جریان از نظر هسته به دو نوع تقسیم می شوند :

1-   ترانس های جریان با هسته اندازه گیری

2-   ترانس های جریان با هسته حفاظتی

1-   ترانس های جریان با هسته اندازه گیری وظیفه دارند که در حدود جریان نامی و عادی شبکه از دقت لازم برخوردار باشند. و این نوع هسته ها باید در جریان های اتصالی کوتاه به اشباع رفته و مانع از ازدیاد جریان در ثانویه و در نتیجه مانع سوختن و صدمه دیدن دستگاه های اندازه گیری در طرف ثانویه شوند.

2-    ترانس های جریان با هسته حفاظتی :

باید در جریانهای اتصال کوتاه هم بتوانند دقت لازم را داشته و دیرتر به اشباع رفته تا بتوانند متناسب با افزایش جریان در اولیه ، آن را در ثانویه ظاهر کرده و با تشخیص این اضافه جریان در ثانویه توسط رله های حفاظتی فرمان قطع یا تریپ به کلیدهای مربوطه داده تا قسمتهای اتصالی شده و معیوب از شبکه جدا شوند. 

قدرت نامی ترانس جریان:

قدرت اسمی ترانس جریان مساوی حاصل ضرب جریان ثانویه اسمی و افت ولتاژ مدار خارجی ثانویه حاصل از این جریان می باشد. مقادیر استاندارد قدرت های اسمی عبارتند از :

2.5 – 5 – 10 – 15 – 30  VA

که البته مقادیر بالاتر در ترانسها قابل طراحی و استفاده نیز میباشد . 

 کلاس دقت ترانس های جریان:

میزان خطای CT ها با توجه کلاس دقت آنها مشخص می گردد. کلاس دقت CT  برای هسته اندازه گیری و حفاظتی به دو صورت مختلف بیان می گردد. برای هسته اندازه گیری درصد خطای جریان را در جریان نامی ارائه می کنند.

مثلاً کلاس دقت CL=0.5 یعنی 5/0 % خطا در جریان نامی CT های اندازه گیری را معمولا در کلاس دقت های 1/0 – 2/0 – 5/0 – 1 -3 – 5 – مشخص می کنند و در کاتولوگ ها و نیم پلیت تجهیزات به صورت  2/0:cl 5/1200 c.t: مشخص می گردد . در ضمن باید توجه داشت اگر بر روی نیم پلیت  ها 800c نوشته شود یعنی ولتاژ اتصال کوتاه اگر از 800 ولت بالاتر رود ct  به حالت اشباع خواهد رفت .

برای هسته های حفاظتی درصد خطای جریان را برای چند برابر جریان نامی بصورت XPY  بیان می کنند .   %X  خطا در Y  برابر جریان نامی مثلا 10  P 5 یعنی 5% خطا در 10 برابر جریان نا می که CT های حفاظتی بر اساس استاندارد  IEC بصورتP 5 وP 10 می باشند ( 30  P 5 و 20  P 5 و10  P 5 ) و    (20  P 10و 10  P 10). 

CT  ها دارای چند نوع خطا می باشند :

1- خطای نسبت تبدیل                                                                        RAT IO =KIS-IP/IP

2-خطای زاویه : PHASE  DISPLUCEMENT: اختلاف زاویه و ثانویه CT ‌ با رعایت نسبت تبدیل خطای زاویه است .

3-   CT های حفاظتی دارای خطای ترکیبی می باشند . مثلا خطای ترکیبی  CT نوع 20P  5 برابر5% است.

4-   CT های حفاظتی دارای خطای ALF  می باشند.   ( ACURRACY  LIMIT FUCTER) یعنی تاچند برابر جریان نامی  CT نباید خطای CT  از حد گارانتی تجاوز کند  مثلا خطای ALF  در CT     20 p  5 برابر 20   می باشند . 

بعضی ویژگیها که در ساختمان ونصب ترانس جریان باید رعایت گردد :

ترانسفورماتورهای جریان باید از نوع روغنی و خود خنک شونده بوده و دارای عایق‌بندی مناسبی باشند (در سطح ولتاژ 63 کیلوولت ترانسفورماتورهای جریان از نوع رزینی نیز می‌تواند استفاده شود). ترانسفورماتورهای جریان باید برای نصب در فضای آزاد و برروی پایه نگهدارنده مناسب باشند.خروجی هر یک از ترانسفورماتورهای جریان باید برای عملکرد صحیح وسائل حفاظتی و اندازه‌گیری در محدوده مورد نیاز بار وشرایط خطای مشخص شده مناسب باشد.نسبت تبدیل های متفاوت ترانسفورماتور جریان، حتی الامکان به وسیله سرهای مختلف از ثانویه آن گرفته شود. 

 

ترانسفورماتورهای جریان نوع روغنی باید به تسهیلات زیر مجهز باشند:

-       نشاندهنده سطح روغن

-       دریچه پرکردن روغن

-       شیر تخلیه

-       درپوش تخلیه

-       تسهیلات لازم جهت بلند کردن ترانسفورماتور کامل پرشده با روغن قسمت فلزی پایین ترانسفورماتور جریان باید به دو ترمینال زمین در دو سمت مقابل هم مجهز باشد به‌طوری که بتوان هادی مسی با اندازه مناسب را به آن وصل نمود. اتصال زمین باید آنچنان باشد که ناخواسته قطع نگردد.برای برقرارکردن اتصالات اولیه و ثانویه آرایش تأیید شده‌ای باید درنظر گرفته‌شود.کلیه قطعاتی که درمعرض خوردگی می‌باشند باید از جنس مقاوم در برابر خوردگی، یا به صورت گالوانیزه گرم ساخته شوند.دسته‌ها و آویزهای مخصوص حمل و نقل و جابجایی ترانسفورماتور جریان بایستی به طور محکم به بدنه ترانسفورماتور متصل شوند.

ترانسفورماتورهای جریان، باید به یک جعبه ترمینال ثانویه با سوراخها و گلندهای کابل کافی جهت اتصال کابلها مجهز باشد. جعبه ترمینال باید دارای فضای کافی برای انجام اتصال سیمهای ارتباطی مورد نیاز و اتصال‌کوتاه کردن ترمینال‌‌های ثانویه ترانسفورماتور به‌طور آسان باشد. جعبه ترمینال می‌بایستی دارای درجه حفاظت IP54 باشد و درهنگام کار ترانسفورماتور قابل دسترسی بوده و نیز به حفاظ باران، سوراخهای تنفس پوشیده‌شده با تور و در صورت لزوم به گرمکن‌های ضد تقطیر کنترل شده با ترموستات مجهز باشد. جعبه ترمینال همچنین باید به یک ترمینال زمین جهت زمین کردن سیم‌پیچهای ثانویه و حفاظ کابلها مجهز باشد (این عمل می‌تواند توسط یک میلة مسی انجام شود). کلیه پیچها و عناصر اتصال‌دهنده باید از فلز مقاوم در برابر خوردگی ساخته شده باشند.

برای هر سه ترانسفورماتورجریان باید یک جعبه ترمینال مادر در نزدیکی استراکچر فاز میانی با درجه حفاظت IP54 تهیه شود تا اتصالات بین فازها در آن انجام گیرد. حداکثر فاصله باید بین گروه‌های سیم‌پیچی مختلف درنظر گرفته‌شود. احتیاطات لازم باید درنظر گرفته‌شود تا از توزیع یکنواخت فشارالکتریکی در سرتاسر عایق اطمینان حاصل گردد. پس از طی فرآیند ساخت ، عایق باید تماماً از رطوبت و هوا عاری شود. جزئیات روش‌های پیشنهادی برای عملیات خشک‌کردن و پرکردن ترانسفورماتور و زمان خشک کردن، درجه خلاء و غیره بایستی اعلام گردد.

هر ترانسفورماتورجریان باید با روغن با مشخصات استاندارد IEC شماره 60296 پرشود. هر هسته ترانسفورماتورجریان باید از نظر الکتریکی از کلیه سیم‌پیچها جدا باشد. پیش‌بینی‌های لازم به جهت جلوگیری از وارد آمدن فشارهای مکانیکی و حرارتی بر اثر اتصال کوتاه بروی سیم‌پیچ اولیه بایستی انجام شود.ترانسفورماتورهای جریان می‌توانند دارای اولیه به شکل میله‌ای، یک یا چند دور باشند. ترانسفورماتورهای جریان روغنی بایستی کاملاً آب‌بندی شده بوده و مجهز به وسیله انبساط باشند که این ساختار در مورد ترانسفورماتورهای جریان هسته بالا پذیرفته نمی‌باشد.عایق داخلی باید به‌ طور دائم و رضایت‌بخش در مقابل نفوذ رطوبت حفاظت شد‌ه ‌باشد. وسائل آب‌بندی مربوطه باید در برابر نورخورشید، هواو آب مقاوم باشد.اتصال مقره چینی به قسمتهای فلزی بایستی بگونه‌ای باشد که اطمینان حاصل شود که در شرایط بارگذاری خصوصاً در شرایط گذرا نشتی روغن اتفاق نخواهد افتاد.در لحظات اول وقوع اتصال کوتاه، هسته‌های حفاظتی ترانسفورماتورهای جریان باید به درستی عمل انتقال را انجام دهند.آنها باید خطاهای سه فاز با وصل مجدد سرعت بالا را دنبال نموده و در زمان ایجاد حداکثر سطح خطا و جریان DC مربوط به آن به اشباع نروند. ولتاژ ایجاد شده در هسته در اثر وقوع خطا یا در هنگام پدیده‌های گذرا در سیستم باید به حد کافی از ولتاژ اشباع ترانسفورماتورجریان پایین ‌تر باشد تا پاسخ گذاری رضایت بخشی حاصل شود.

یک شیلد الکترواستاتیکی باید بین اولیه و ثانویه ترانسفورماتورجریان تهیه گردد تا از ورود جریانهای بالا به ثانویه و رله‌ها جلوگیری نماید. ترمینالهای ثانویه باید به نحوی قرارگیرد که در حالت برقدار بودن ترانسفورماتورجریان، دسترسی به آن میسر باشد.ترمینالهایی از سیم‌پیچ ثانویه که مورد استفاده قرار نمی‌گیرد بایستی زمین شوند.استقامت مکانیکی پیچهای ترمینال ثانویه باید به اندازه مناسب باشد. کلیه پیچ‌های ترمینالها باید مجهز به واشر فنری باشند.جزئیات هر آرایش و یا ساختمان خاص سیم‌پیچ‌ها که برای اصلاح دقت ویا به هر دلیل دیگر در نظرگرفته شده است باید در مدارک نشان داده شود. برای ترانسفورماتورهای جریان با چندین نسبت تبدیل باید برچسب‌هایی تهیه شود تا اتصالات لازم برای کلیه نسبت تبدیل‌ها را نشان دهد. این اتصالات همچنین باید در تمامی دیاگرام‌های اتصالات نشان داده شود.

ترانسفورماتورهای جریان باید از نظر مکانیکی طوری طراحی شوند که در مقابل فشارهای ناشی از بار یخ، نیروی باد، نیروهای کششی روی ترمینال های فشارقوی، همینطور نیروهای ناشی از اتصال کوتاه و زلزله که در این متن مشخصات آمده است مقاوم باشند.مقره چینی باید بر طبق استاندارهای IEC مربوطه ساخته و آزمایش شوند و با نیازمندیهای ترانسفورماتورهای جریان مطابقت داشته‌ باشد.هنگامی که ترانسفورماتورجریان دارای چندین دور در اولیه یا از نوع هسته پایین باشد، سیم‌پیچی اولیه بایستی در صورت لزوم توسط برق‌گیر محافظت شود. مشخصه‌های حفاظتی برق‌گیر باید هماهنگ با عایق موجود بین بخش‌های اولیه باشد.  

 

ترمینال ولتاژ خازنی:

از لایه های خازنی که در عایق بندی سیم پیچ اولیه استفاده شده می توان بصورت مقسم ولتاژ استفاده نمود بدین منظور از لایه یکی به آخر اتصالی از طریق یک بوشینگ کوچک روی مخزن بیرون آورده میشود امتیاز بزرگ این اتصال خازنی اینست که می توان از آن برای چک کردن عایق کاغذی از طریق تست تلفات عایقی استفاده کرد . از این ترمینال همچنین جهت نشانگر ولتاژ یا برای سنکرونیزه کردن و موارد مشابه ( غیر از اندازه گیری ) استفاده کرد.   

جهت مشاهده تصاویر مربوط به این مطلب  اینجا  کلیک کنید!

هادی حداد خوزانی چاپ

 

تپ چنجر

تپ چنجر

    

       تپچنجر (tap chenger): 

             

 می دانیم که با تغییر تعداد دور سیم پیچ در ترانسفورماتورها می توان ولتاژ خروجی را تنظیم نمود. و این کار را در ترانسفورماتورها ، تپ چنجرها به عهده دارند.    

معمولاً تپ چنجرها بروی سیم پیچی که ار نظر اقتصادی و فنی مقرون به صرفه باشد قرار می گیرد.بیشتر بروی اتصال ستاره و یا سمت فشار قوی.اصولاً تپ چنجر ها به سه طریق زیر مورد استفاده قرار می گیرند:

تپ چنجرهای سه فاز که بروی سیم پیچ های با اتصال ستاره قرار می گیرند.

تپ چنجر های سه فاز که بروی سیم پیچ های با اتصال مثلث قرار می گیرند. در این حالت عایق بندی کامل بین فازها مورد نیاز است و به سه دستگاه تپ چنجر احتیاج داریم که با یک مکانیزم حرکتی مشترک کار کنند.

تپ چنجر های تک فاز که بروی ترانسفورماتور های تک فاز یا سه فاز مورد استفاده قرار می گیرند.

تپ چنجرها بر حسب نوع کار به دو دسته قابل تغییر زیر بار ( On Load  ) و غیر قابل تغییر در زیر بار        (Off Load ) تقسیم میشوند.

تپ چنجر های غیر قابل تغییر زیر بار دارای ساختمان ساده ای بوده و جهت تغییر آن حتماً باید ترانس قدرت را از مدار خارج نمود . تغییرات این نوع تپ چنجر ها معمولاً با توجه به نیاز و متناسب با نوسانات بار در فصول مختلف سال انجام می گیرد. 

تپ چنجر های قابل تغییر زیر بار از چند قسمت مختلف تشکیل شده اند :

   

1- Motor Drive : جعبه موتور بروی بدنه ترانسفورماتور نصب است و حرکت موتور آن به جعبه دنده و از آنجا به  قسمت دیگر تپ چنجر منتقل میشود .به منظور تنظیم تپ ها و تغییر در گردش موتور و سیستمهای کنترل از راه دور و دادن فرامین از دور و نزدیک و قرائت مقدار تپ در داخل این جعبه اداوات مختلفی نصب گردیده همچون کنتاکتور ها ، سوئیچ های محدود کننده ، بی متال ، رله کنترل فاز ، هیتر  ، نشان دهنده ها ، جعبه دنده و ..  . 

 

2- مکانیزم انتقال حرکت : حرکت موتور چه در جهت کاهش دور سیم پیچ و چه در جهت افزایش دور پس از موتور به جعبه دنده ها و از آنجا توسط محورهای رابط به قسمت داخلی مکانیزم تغییر تپ، منتقل میشود. 

 

3- Diverter Switch : کلید برگردان ، مکانیزمی است که محرک اصلی آن قدرت فنری است که در آن تعبیه شده است و در محفظه حاوی روغن ترانس ( که البته با روغن تانک اصلی در ترانس ایزوله است ) قرار دارد. 

 

4-  Tap Selector : کلید انتخاب تپ ، در قسمت زیرین محفظه کلید برگردان قرار دارد و از تعدادی کنتاکت لغزشی تشکیل شده است. 

 

محفظه کلید برگردان و کلید انتخاب تپ به یکدیگر متصل بوده و تشکیل یک واحد را می دهند که به قسمت در پوش بالائی ترانسفورماتور از طریق سر تپ چنجر آویزان  می باشد.

در تپ چنجرهای زیر بار چیزی که اهمیت دارد پیوسته بودن جریان در مدار است که حتی نباید لحظه ای مسیر بار قطع گردد . جهت پیشبرد این روند ، در لحظه تغییر تپ چه اتفاقی می افتد که مسیر بار قطع نمیشود؟ در دایورتر سوئیچ دو کنتاکت کمکی در طرفین کنتاکت اصلی قرار دارد که در زمان تغییر تپ ابتدای امر کنتاکت کمکی اول  به تپ دیگر چسبیده و اجازه می دهد کنتاکت اصلی جدا شود در ادامه کنتاکت کمکی دوم جای کنتاکت اصلی می نشیند و در این حالت کنتاکت اصلی کاملاً آزاد است و سپس کنتاکت کمکی اول آزاد شده و جایش را به کنتاکت اصلی میدهد و کنتاکت کمکی دوم نیز آزاد میشود .در طول این زمان مسیر کاملاً بسته می ماند و  باز نمیشود. کل این فرایند در کسری از ثانیه انجام می پذیرد تا باعث تجزیه روغن تپ چنجر نشود و حداقل آرک بوجود آید.

سیم پیچهای قابل تغییر در ترانس از دو قسمت جداگانه تشکیل شده اند ، یک قسمت سیم پیچ اصلی است و قسمت دیگر سیم پیچ تنظیم ولتاژ. نحوه اتصال سیم پیچ اصلی و سیم پیچ تنظیم به سه طریق زیر انجام می گردد:

1-     سیم پیچ تنظیم خطی   Regulation Linear Winding 

2-     سیم پیچ تنظیم با اتصال معکوس  Reversing – Puls/Minus Winding  

3-     سیم پیچ تنظیم با اتصال کورس – فاین  Regulation Coarse/Fine Winding 

در اتصال نوع اول تعداد سیم پیچ های خروجی از سیم پیچ تنظیم ولتاژ زیاد بوده ( به تعداد تپ ها ) در نتیجه این نوع سیم پیچ را در مواقعی که نیاز به دامنه تنظیم ولتاژ کم است مورد استفاده قرار می گیرد.ولی در انواع دوم و سوم بعلت استفاده از یک کلید اضافی ( Changer Over Switch )میتوان دامنه تغییرات ولتاژ را با همان تعداد سیم پیچ تنظیم ولتاژ تا دو برابر افزایش داد.

استفاده از هر کدام از سیم پیچ ها بسته به عواملی همچون حد اکثر ولتاژ سیستم ، امپدانس داخلی ترانس ، سطح عایقی پایه و ساختمان خود تپ چنجر دارد. آرایش نوع اول بیشتر در سیستمهای سه فاز در ترانس های 63 کیلو ولت استفاده میشود.آرایش نوع دوم و سوم در سیستهای سه فاز 230 کیلو ولت و بالاتر مورد استفاده است.

در نوع دوم می توان از تپ چنجرهای دو پل و تک پل استفاده کرد اما در انواع اول و سوم میتوان از سه تپ چنجر تک پل تا 230 کیلو ولت نیز استفاده نمود.

تعداد تپ ها معمولا فرد هستند بدین صورت که تپی را نرمال فرض کرده و به تعداد برابر تپ بالاتر از نرمال و به همان تعداد پائین تر از نرمال تپ جهت تغییر تعبیه شده است . مثلاً اگر تعداد  تپ ترانسی  19 است ، تپ نرمال آن (2 / ( 1 – 19 )) یعنی 10 است و تعداد 9 تپ جهت بالاتر از نرمال و تعداد 9 تپ زیر حالت نرمال تعبیه شده است.

در زمانی که ولتاژ خروجی  زیر حالت نرمال باشد تپ را افزایش میدهند در این حالت باید دقت داشت که افزایش عددی تپ یعنی کم شدن تعداد دور سیم پیچ های تنظیم ولتاژ .

 

اندازه گیری ضریب تلفات عایقی

اندازه گیری ضریب تلفات عایقی

اندازه گیری ضریب تلفات عایق( TAN δ ) :

ضریب تلفات عایقی عبارتست از نسبت توان تلف شده در عایق بندی بر حسب وات به حاصلضرب ولتاژ و جریان موثر تولید شده بر حسب ولت-آمپر ( متناسب با توان ظاهری) در ولتاژ سینوسی.

برای این منظور از پل شرینگ (SCHERING) یا پل ترانسفورماتوری استفاده می کنند ، این پل جهت اندازه گیری ظرفیت و ضریب تلفات عایقی است و یک پل با جریان متناوب است . آن مورد .پل شرینگ با استفاده از یک منبع ولتاژ متناوب ، جریانی را از دو خازن میگذراند به نحوی که افت ولتاژ در دو سر خازنها برابر خواهد بود این تغییرات را با استفاده از دو مقاومت متغیر بروی خازنها اعمال میکنند . از این دو خازن یکی مجهول و دیگری با ظرفیت مشخص شده است ، افت ولتاژ روی مقاومتها برابر خواهد بود ، لذا با برابر بودن ولتاژ ، نسبت مقاومت ها عک نسبت جریان ها و عکس نسبت ظرفیت خازنها خواهد بود . 

برای کنترل صفر بودن ولتاژ بین نقاط a  و b از صفر سنج (NI) Null Indicator استفاده میشود ، این صفر سنج عدم وجود جریان رانشان میدهد ، با صفر بودن جریان در صفرسنج جریان شاخه های C_x  و R₃  و C_n و R₄ برابرند و افت ولتاژ بروی C_n و C_x  از یک طرف و افت ولتاژ بروی مقاومت R₃  و R₄ از طرف دیگر برابر است ، در این حالت می توان نوشت :

I_x = j w C_x U_x

I_n = j w C_n U_n

U₃ = I₃ R₃     ,  U₄ = I₄ R₄       Þ    U₃ = U₄  ,    U_n = U_x

                                                                       Þ    I_x = I₃    ,    I_n = I₄

U₃ = U₄  = j w C_x U_x R₃ = j w C_n U_n R_{4     Þ}   C_x R₃ = C_n R₄     

اگر هم بخواهیم تلفات خازن مجهول را در نظر بگیریم باید در شاخه چهار، خازنی  موازی با مقاومت R₄   قرار داده و در مدار ابتدا مقاومت های R₃ و R₄    را تغییر داده تا صفر ستج کمترین مقدار را نشان دهد سپس خازن C₄ را تنظیم کنیم تا صفر سنج حد اقل را نمایان نماید و این تنظیمات را مجدد تکرار نمود تا جریان صفر سنج ، صفر گردد ( خازن معلوم را بدون هیچ تلفات فرض میکنیم ) .

اهمیت پل بدین دلیل است که بدون خطر می توان ظرفیت و تلفات عایقی را با ولتاژ های بالا اندازه گیری نمود زیرا ولتاژ قسمتهایی از پل که آنها را تغییر می دهیم مثل R_{3  ،} R₄  و C₄ نسبت به زمین بسیار کم است . ( البته خازنها باید تحمل ولتاژ بالا را دارا باشند ) .

در حین انجام این تست لازم است که پل حتما زمین شود تا در نتیجه کار ، ظرفیتهای پراکنده متصل به نقطه u کاملاً بی اثر گردند و ارتباط بین C_n و C_x توسط کابل کواکسیال انجام گردد که پوسته این کابل به زمین متصل خواهد شد .

ظرفیت خازن نرمال نباید با توجه به زمان و درجه حرارت و ولتاژ تغییر کند و بسته به ولتاژ آن از 50 تا 200 پیکو فاراد است که مقادیر آن را تا 4 رقم دقت بروی بدنه این خازن حک می کنند . برای عایق کردن این خازن از گاز تحت فشار CO₂ یا N₂ استفاده میکنند ، فشار این گازها در حدود 15 بار است ( در مواردی هم از گاز SF₆ در فشار 5 بار استفاده می کنند ) ، فشار بالای گاز موجب تحمل پذیری بیشتر خازن در ولتاژهای بالاتر می شود.

گاهی ممکن است که خازن نرمال C_n دارای تلفات باشد که ضریب تلفات اندازه گیری شده صحیح نبوده و می بایست طبق رابطه زیر تصحیح گردد:

FP₂₀ = FP_T / K      

 FP₂₀ : ضریب تلفات اصلاح شده در دمای 20 درجه سانتی گراد

FP_T  : ضریب تلفات اندازه گیری شده در دمای T درجه سانتی گراد

k      : ضریب تصحیح طبق جدول

70676055504540353025201510دما 0/370/242/218/295/175/155/140/125/121/10/19/08/0k

برای ترانسفورماتور دو  سیم پیچه حالت های زیر مد نظر است :

1-     فشار قوی به فشار ضعیف و زمین

2-     فشار ضعیف به فشار قوی و زمین

3-     فشار قوی و فشار ضعیف به زمین

الف ) GND – حالت زمین :

تلفات ظاهری و اکتیو ( W , m VA ) در عایق بین پراب HV و زمین و نیز در عایق بین پراب HV و LV اندازه گیری می گردد .

ب) GRD – حالت گارد :

تلفات ظاهری و اکتیو در عایق بین پراب HV و زمین اندازه گیری می گردد ، جریان نشتی از طریق عایق بین پراب HV و سیم های LV از دستگاه اندازه گیری عبور نمی کند .

ج) UST – تست در حالتی است که مورد آزمایش زمین نشده است :

تلفات ظاهری و اکتیو در عایق بین پراب HV و سیم های LV اندازه گیری می گردد . نشتی جریان از طریق عایق بین پراب HV و سیم زمین از دستگاه اندازه گیری عبور نمی کند .

اگر نتایج تست کارخانه ای و تست در محل نصب تفاوت داشته باشد دلالت بر تغییر علیق از نظر جذب رطوبت و یا سایر عوامل دارد .بالا بودن نتایج TAN δ نشانه تلفات عایقی بالایی است و با توجه به نتایج این آیتم میتوان به خشک بودن عایق اطمینان پیدا کرد .

تست TAN δ از جهاتی شبیه عملکرد در تست مقاومت عایقی است که انجام میگردد .

 

لامپ های فلئورسان

امروزه روشنایی بسیاری از مکان ها توسط لامپ های فلئورسان صورت می گیرد. لزوم آشنایی با اتفاقات درون آن برای یک دانشجوی رشته ی برق بر کسی پوشیده نیست؛ در پایان این مقاله می دلیل داغ نشدن این لامپ ها نسبت به نوع نئونی را خواهید دانست. همچنین دلیل تاثیر بیشتر این لامپ ها نسبت به لامپ های نئونی را خواهید یافت.

نور:

برای یادآوری بد نیست درباره ی نور بنویسم. نور نوعی از انرژی است که می تواند از یک اتم خارج شود. این ازتعداد زیادی ذره های کوچک مثل بسته هایی که دارای انرژی و اندازه حرکت هستند ولی جرمی ندارند. این ذرات فوتون های نوری نام دارند و واحد های اساسی نور هستند.

اتم ها وفتی فوتون آزاد می کند که الکترون های آن ها برانگیخته شود. الکترون ها ترازهای انرژی متفاوتی دارند که به چند عامل وابسته است از جمله سرعت آن ها و فاصله ی آن ها از هسته. الکترون های با ترازهای متفاوت انرژی اوربیتال های مختلفی را اشغال می کنند. به طور کلی الکترون با انرژی بالاتر در اوربیتال دورتری نسبت به هسته قرار دارد.

وقتی اتمی انرژی بگیرد یا از دست بدهد، این با تغییر سرعت آن دیده می شود. دریافت انرژی (گرما برای مثال) ممکن است باعث شود به طور لحظه ای آن را  به یک اوربیتال بالاتر (دورتر از هسته) ببرد. الکترون  فقط برای کسری از ثانیه در اوربیتال بالاتر باقی می ماند و به اوربیتال اصلی خودش بر می گردد. البته با برگشت خود انرژی دریافتی را به صورت فوتون آزاد می کند که در برخی موارد فوتون نوری است.

طول موج نور گسیل شده به مقدار انرژی خارج شده بستگی دارد که این هم به مکان قرارگیری الکترون وابسته است. در نتیجه انواع گوناگون اتم ها فوتون های نوری متفاوتی را آزاد می کنند. به عبارت دیگر رنگ نور با نوع اتم برانگیخته شده مشخص می شود.

این مکانیزم اساسی کاری اکثر منابع نوری است.تفاوت اصلی این منابع در فرآیند برانگیختن اتم هاست. در یک منبع نور نئونی مثل لامپ های حبابی یا لامپ گازی اتم ها با گرما تحریک می شوند؛ در light stick  با واکنش شیمیایی این کار انجام پذیرد. در لامپ های فلئورسان از یکی از خلاقانه ترین سیستم ها در تحریک اتم ها استفاده می شود..

داخل لامپ ها:

المان اصلی لامپ فلئورسان یک لوله ی شیشه ای کاملا درز بندی شده است. این لوله حاوی مقدار اندکی جیوه و یک گاز نجیب (معمولا آرگون) است که در فشار خیلی کمی نگه داشته شده اند. با پودر فسفر داخل این لامپ را پوشانده اند. دارای دو الکترود است که در انتهای لامپ قرار دارند و به مدار الکتریکی متصل می شوند. تغذیه ی مدار الکتریکی آن ،که در ادامه بیشتر از آن خواهم گفت، با یک منبع تغذیه متناوب است.

وقتی لامپ را روشن می کنید، جریان از طریق مدار الکتریکی به داخل الکترودها شارش می کند. یک ولتاژ قابل توجهی دو سر الکترودها ایجاد شده لذا الکترون ها از یک انتها به طرف دیگر ( در داخل گاز)  می روند. این انرژی مقداری از جیوه را از حالت مایع به گازی تبدیل می کند. هنگام حرکت الکترون ها و اتم های باردار داخل لامپ، تعدادی با اتم های گازی جیوه برخورد می کنند. این برخورد اتم ها را برانگیخته می کند و الکترون ها را به تراز انرژی بالاتر می برد و همانگونه که در ابتدا گفته شد با بازگشت الکترون ها به اوربیتال اصلی فوتون های نوری از خود آزاد می کنند.

 گفتیم که طول موج فوتون گسیلی به نوع قرارگیری اتم بستگی دارد. الکترون های اتم جیوه به گونه ای قرار گرفته اند که بیشتر فوتون هایی با طول موج در رنج ماورای بنفش آزاد می کنند. این نور مرئی نیست، پس باید به نور مرئی تبدیل شود.

فلسفه ی وجود لایه ی فسفری داخل لامپ اینجا مشخص می شود. الکترون های فسفر هنگام قرار گرفتن در معرض فوتون های گسیلی از الکترون های اتم جیوه به اوربیتال بالاتر رفته و هنگام بازگشت فوتون نوری مرئی (سفید) آزاد می کنند. البته تمام انرژی دریافتی از فوتون های آزاد شده از اتم جیوه به صورت نور آزاد نمی شود بلکه مقداری از آن در برخورد با لایه ی فسفری به صورت گرما هدر می رود. کارخانه ها نور لامپ با انتخاب ترکیبات مختلف فسفر تغییر می دهند.

لامپ های نئونی مرسوم نیز مقدار قابل توجهی نور ماورای بنفش ساطع می کنند ولی آن ها آن را به نور مرئی تبدیل نمی کنند. لذا مقدار زیادی از انرژی بدون آنکه نقشی در روشنایی داشته باشد هدر می رود. لامپ فلئورسان نور ماورای بنفش خود را به کار می گیرد و موثرتر است. لامپ های نئونی انرژی بیشتری نیز نسبت به لامپ های فلئورسان به صورت گرما تلف می کنند. روی هم رفته یک لامپ فلئورسان 4 تا 6 برابر موثرتر از لامپ نئونی است.با این حال مردم در خانه هاشان از لامپ های نئونی استفاده می کنند چون نور ملایم تری ایجاد می کند. نوری با قرمزی بیشتر و آبی کمتر.

گفتیم تمام سیستم لامپ فلئورسان به جریان شارش شده داخل لامپ بستگی دارد. در قسمت بعدی خواهیم دید که لامپ فلئورسان چه چیزهایی برای تولید آن نیاز دارد.

آماده سازی گاز:       

جریانی که تا به حال صحبت آن بود از مدیومی گازی می گذرد و هادی های گازی با هادی های جامد در برخی موارد تفاوت دارند. در هادی جامد حامل های جریان الکترون ها هستند در حالی که در نوع گازی علاوه بر الکترون های آزاد، یون ها نیز در هدایت الکتریکی نقش دارند. برای ایجاد جریان در لامپ فلئورسان به دو چیز نیاز داریم:

1-   الکترون های آزاد و یون ها

2-   اختلاف پتانسیل بین دو سر لامپ

به طور کلی مقدار اندکی الکترون آزاد و یون در گاز وجود دارند زیرا اتم ها به طور طبیعی خنثی هستند. بنابراین گذراندن جریان از اغلب گازها دشوار است. پس اولین چیزی که باید تولید شود حامل جریان در دو الکترود است.

روشن کردن آن:

در طراحی کلاسیک لامپ فلئورسان از یک استارتر برای روشن سازی لامپ استفاده می شود. می توانید در دیاگرام پایینی ببینید این سیستم چگونه کار میکند.   

هنگامی که لامپ را روشن کنیم جریان از طریق مدار بایپس داخل الکترودها شارش می کند. این الکترودها رشته های (فیلامان های) ساده ای هستند که می توانید در لامپ نئونی ببینید. با عبور جریان فیلامان ها داغ شده و الکترون ها را از سطح آهنی خود رها کرده و به داخل لامپ می فرستد که گاز را نیز یونیزه می کند. حال ببینیم در استارتر چه می گذرد. استارتر مرسوم یک لامپ تخلیه ای کوچک است که از نئون یا گاز دیگری تشکیل شده است. این لامپ دارای دو الکترود است که روبروی هم قرار دارند. وقتی در آغاز ولتاژ دو سر آن بیفتد قوص الکتریکی ایجاد شده مسیر جریان ایجاد می شود. این قوص به شکلی همانی است که در مقیاس بزرگ تر باعث روشن شدن لامپ فلئورسان می شود. از الکترودها ورقه ای از نوع بی متال است و هنگام گرم شدن خم می شود. آن مقدار گرمای ایجاد شده از جرقه کافیست تا این الکترود دا الکترود دیگر تماس برقرار کند. لذا دیگر جرقه ای ایجاد نشده و این باعث سرد شدن نوار بی متال شده و اتصال دو کنتاکت قطع می شود. هنگامی که مدار باز می شود فیلامان گاز داخل لامپ را یونیزه کرده و مدیومی، هادی الکتریسیته ایجاد کرده است.لامپ تنها به یک ضربه ی ولتاژ بین الکترودها نیاز دارد تا یک قوص الکتریکی ایجاد کند. این ضربه نوسط بالاست (چوک)، ترنسفورمری که در مدار قرار دارد، زده می شود. وقتی جریان از مدار بایپس می گذرد، میدان مغناطیسی را در داخل چوک ایجاد می کند. این میدان توسط جریان در حال شارش حفظ می شود. باز شدن سوئیج استارت باعث قطع شدن جریان داخل چوک می شود انرژی ذخیره شده در میدان مغناطیسی به صورت ولتاژ بزرگی دو سر چوک آزاد می شود که میزان اختلاف ولتاژ لازم را برای تشکیل قوص الکتریکی درون لامپ فلئورسان را فراهم می کند و از این به بعد به جای عبور جریان از مدار بایپس، از داخل لامپ فلئورسان خواهد گذشت. این باعث حرکت الکترون های آزاد و برخورد آن ها با اتم ها و تشکیل فضایی از یون ها و الکترون های آزاد می شود (پلاسما). با برخورد الکترون ها با فیلامان ها، آن دو گرم باقی مانده و به گسیل الکترون به داخل پلاسما ادامه می دهند. تنها مشکل این نوع لامپ ها این است که برای روشن شدن چند ثانیه زمان لازم دارند. امروزه اغلب لامپ های فلئورسان به گونه ای طراحی می شوند که مینیمم زمان را برای روشن شدن بگیرند. در قسمت بعدی در باره ی این خواهم نوشت. عملکرد سریع امروزه طراحی لامپ های فلورسان به گونه ای است که زمان روشن شدن آن ها سریع باشد. این طراحی دارای اصولی مانند همان لامپ فلورسان دارای استارتر قدیمی است، ولی این دارای سوئیچ استارتر نیست و به جای آن بالاست لامپ، جریان را داخل دو الکترود به طور ثابت برقرار می کند. این شارش جریان به گونه ای تنظیم شده که بین دو الکترود اختلاف ولتاژ ایجاد می کند. وقتی لامپ فلورسان روشن می شود، هر دو فیلامان به سرعت داغ می شوند و شروع به گسیل الکترون ها می کنند که گاز درون لامپ را یونیزه می کند. وقتی که گاز یونیزه شد اختلاف ولتاژ بین الکترودها یک قوص الکتریکی ایجاد می کند. ذرات شارش کننده باردار (قرمز) اتم های جیوه (نقرهای) را تحریک کرده، فرآیند روشن شدن را آغاز میکنند. یک روش جایگزین که در استارت لحظه ای لامپ های فلورسان اعمال ولتاژ بسیار بالای اولیه به الکترودها است. این ولتاژ به علت فزونی الکترون های روی سطح فیلامان (گرادیان ولتاژ بالا) یک تخلیه ی هاله ای (کرونا) را بوجود آورده و باعث یونیزاسیون گاز شده و به علت اختلاف ولتاژ بالا ،تقریبا به طور لحظه ای، باعث ایجاد جرقه بین الکترود ها می شود. بدون توجه به آنکه چگونه مکانیزم استارت تنظیم شده است نتیجه یکسان است: شارشی از جریان الکتریکی درون گاز یونیزه شده. این نوع از تخلیه ی گازی یک مشکل غریب کیفی نیز دارد: اگر جریان با دقت کنترل نشود، می تواند پیوسته زیاد شده و باعث منفجر شدن لامپ گردد. در قسمت بعدی در باره ی این مطلب روشن می شویم و می بینیم چگونه یک لامپ فلورسان به راحتی کار می کند. چوک (بالاست) تنظیم همان طوری که می دانیم هادی های گازی در مقایسه با نوع جامد به طور یکسان جریان را هدایت نمی کنند. یک تفاوت عمده ی آن ها مقاومت الکتریکی آن ها است. در هادی فلزی جامد مثل یک سیم، مقاومت در هر دمایی ثابت است و با طبیعت و اندازه ی آن هادی ارتباط دارد. در تخلیه ی گازی مانند در لامپ فلورسان، جریان باعث کاهش مقاومت می شود. این به دلیل آن است که وقتی تعداد بیشتری الکترون و یون داخل محیط خاصی شارش کنند، به اتم های بیشتری برخورد کرده که الکترون ها را آزاد کرده و باعث ایجاد ذرات باردار بیشتری می شود. اینگونه، جریان، مادامی که ولتاژ کافی (جریان ac خانگی ولتاژ زیادی دارد) وجود دارد، بالا می رود. اگر این جریان کنترل نشود، می تواند اجزای الکتریکی متنوعی را منفجر کند. چوک لامپ فلورسان برای کنترل این به کار می رود. این نوع ساده ی چوک را به طور کلی چوک مغناطیسی می نامند که رفتاری شبیه یک سلف دارد. سلف (القاگر) به طور کلی از یک کلاف سیم که می تواند روی یک فلز پیچانده شده باشد تشکیل شده است. می دانید که عبور جریان از یک سیم میدان مغناطیسی ایجاد می کند و قرار دادن سیم ها به طور حلقه های هم مرکز این میدان را فقویت می کند. این نوع میدان نه تنها روی اطراف حلقه، بلکه روی خود حلقه نیز اثر می گذارد. افزایش جریان حلقه افزایش میدان را در پی دارد که باعث ایجاد ولتاژی دو سر حلقه می شود که با این افزایش مخالفت می کند. یعنی در جهتی که جریان بر عکس جریان فعلی باشد. به طور مختصر یک سلف در مدار با تعییرات جریان در خود مخالفت می کند. عناصر ترانسفورمر در چوک مغناطیسی اینگونه جریان را در لامپ فلورسان تنظیم می کنند. یک بالاست تنها می تواند سرعت تغییرات جریان را کم کند. نمی تواند آن را متوقف کند. ولی به دلیل این که جریان ما متناوب است مدام در حال عکس شدن است و بالاست تنها جلوی جریان افزایش شونده را برای زکان کوتاه و در جهت مشخص می گیرد. بالاست های مغناطیسی جریان الکتریکی را در فرکانس نسبتا کمی میزان می کنند که می تواند باعث یک فلیکر قابل توجهی شود. چوک ها ممکن است لرزش با فرکانس کم داشته باشند که منبع صدای وز وزی است که مردم از لامپ های فلورسان می شنوند. در طراحی بالاست های مدرن از الکترونیک پیشرفته برای تنظیم دقیق جریان عبوری از مدار الکتریکی استفاده شده است. وقتی با فرکانس بالاتری کار می کنند شما متوجه فلیکر یا صدای وز وز از یک بالاست الکترونیکی نمی شوید. لامپ های مختلف به طراحی بالاست ویژه ی خود نیاز دارند تا سطح ولتاژ و جریان مشخصی را بسته یه طرح های متفاوت لامپ، ایجاد کنند. لامپ های فلورسان در تمامی شکل ها و رنگ ها موجود هستند که تمامی آن ها طبق اصلی یکسان کار می کنند: جریان الکتریکی اتم های جیوه را تحریک میکند، که باعث آزاد کردن فوتون های ماورای بنفش می شود. این فوتون ها اتم های فسفر را تحریک کرده تا نور سفید رنگی منتشر کنند.

 

انرژي هسته‌اي براي توليد برق

استفاده از انرژي هسته‌اي براي توليد برق روشي پيچيده اما كارامد براي تامين انرژي مورد نياز بشر است. به طور كلي براي بهره‌برداري از انرژي هسته‌اي در نيروگاه‌هاي هسته‌اي، از عنصر اورانيوم غني شده به عنوان سوخت در راكتورهاي هسته‌اي استفاده مي‌شود كه ماحصل عملكرد نيروگاه، انرژي الكتريسته است. عنصر اورانيوم كه از معادن استخراج مي‌شود به صورت طبيعي در راكتورهاي نيروگاه‌ها قابل استفاده نيست و به همين منظور بايد آن را به روشهاي مختلف به شرايط ايده عال براي قرار گرفتن درون راكتور آماده كرد. اورانيوم يكي از عناصر شيميايي جدول تناوبي است كه نماد آن ‪ Uو عدد اتمي آن ‪ ۹۲است. اين عنصر داراي دماي ذوب هزار و ‪ ۴۵۰درجه سانتيگراد بوده و به رنگ سفيد مايل به نقره‌اي، سنگين، فلزي و راديواكتيو است و به رغم تصور عام، فراواني آن در طبيعت حتي از عناصري از قبيل جيوه، طلا و نقره نيز بيشتر است.

 

عنصر اورانيوم در طبيعت داراي ايزوتوپهاي مختلف از جمله دو ايزوتوپ مهم و پايدار اورانيوم ‪ ۲۳۵و اورانيوم ‪ ۲۳۸است. براي درك مفهوم ايزوتوپهاي مختلف از هر عنصر بايد بدانيم كه اتم تمامي عناصر از سه ذره اصلي پروتون، الكترون و نوترون ساخته مي‌شوند كه در تمامي ايزوتوپهاي مختلف يك عنصر، تعداد پروتونهاي هسته اتمها با هم برابر است و تفاوتي كه سبب بوجود آمدن ايزوتوپهاي مختلف از يك عنصر مي‌شود، اختلاف تعداد نوترونهاي موجود در هسته اتم است. به طور مثال تمامي ايزوتوپهاي عنصر اورانيوم در هسته خود داراي ‪۹۲ پروتون هستند اما ايزوتوپ اورانيوم ‪ ۲۳۸در هسته خود داراي ‪ ۱۴۶نوترون (‪ (۹۲+۱۴۶=۲۳۸و ايزوتوپ اورانيوم ‪ ۲۳۵داراي ‪ ۱۴۳نوترون(‪ (۹۲+۱۴۳=۲۳۵در هسته خود است.

اورانيوم ‪ ۲۳۵مهمترين ماده مورد نياز راكتورهاي هسته‌اي(براي شكافته شدن و توليد انرژي) است اما مشكل كار اينجاست كه اورانيوم استخراج شده از معدن تركيبي از ايزوتوپهاي ‪ ۲۳۸و ‪ ۲۳۵بوده كه در اين ميان سهم ايزوتوپ ‪ ۲۳۵بسيار اندك(حدود ‪ ۰/۷درصد) است و به همين علت بايد براي تهيه سوخت راكتورهاي هسته‌اي به روشهاي مختلف درصد اوانيوم ‪ ۲۳۵را در مقايسه با اورانيوم ‪ ۲۳۸بالا برده و بسته به نوع راكتور هسته‌اي به ‪ ۲تا ‪ ۵درصد رساند و به اصطلاح اورانيوم را غني‌سازي كرد.

درون راكتورهاي هسته‌اي، هسته اورانيوم ‪ ۲۳۵به صورت كنترل شده شكسته شده كه در اين فرايند مقداري جرم به انرژي تبديل مي‌شود. همين انرژي سبب ايجاد حرارت(اغلب از اين حرارت براي تبخير آب استفاده مي‌شود) و در نتيجه چرخيدن توربينها و در نهايت چرخيدن ژنراتورهاي نيروگاه و توليد برق مي‌شود.

در نيروگاه‌هاي غير هسته‌اي، از سوزاندن سوختهاي فسيلي از قبيل نفت و يا زغال سنگ براي گرم كردن آب و توليد بخار استفاده مي‌شود كه يك مقايسه ساده ميان نيروگاه‌هاي هسته‌اي و غير هسته‌اي، صرفه اقتصادي قابل توجه نيروگاه‌هاي هسته‌اي را اثبات مي‌كند.

به طور مثال، براي توليد ‪ ۷۰۰۰مگاوات برق حدود ‪ ۱۹۰ميليون بشكه نفت خام مصرف مي‌شود كه استفاده از سوخت هسته‌اي براي توليد همين ميزان انرژي ساليانه ميلونها دلار صرفه جويي به دنبال دارد و به علاوه ميزان آلايندگي زيست محيطي آن نيز بسيار كمتر است.

كافي است بدانيم كه مصرف اين ‪ ۱۹۰ميليون بشكه نفت خام براي توليد ‪ ۷۰۰۰مگاوات برق، ‪ ۱۵۷هزار تن گاز گلخانه‌اي دي اكسيد كربن، ‪ ۱۵۰تن ذرات معلق در هوا، ‪ ۱۳۰تن گوگرد و ‪ ۵تن اكسيد نيتروژن در محيط زيست پراكنده مي‌كند كه نيروگاههاي هسته‌اي اين آلودگي‌ها را ندارند. پس از آشنايي با مفاهيم كلي انرژي هسته‌اي و مزاياي آن، ابتدا با مراحل مختلف چرخه سوخت هسته‌اي آشنا مي‌شويم و سپس نحوه استفاده از سوخت هسته‌اي درون راكتور را مرور مي‌كنيم.

چرخه سوخت هسته‌اي عبارت است از: ‪ -۱فراوري سنگ معدن اورانيوم ‪-۲ تبديل و غني‌سازي اورانيوم ‪ -۳توليد سوخت هسته‌اي ‪ -۴بازفرآوري سوخت مصرف شده.

در حال حاضر چند كشور صنعتي جهان هر كدام در يك، چند و يا همه چهار مرحله ياد شده از چرخه سوخت هسته‌اي فعاليت مي‌كنند.

هم اكنون به لحاظ صنعتي، كشورهاي فرانسه، ژاپن، روسيه، آمريكا و انگليس داراي تمامي مراحل چرخه سوخت هسته‌اي در مقياس صنعتي هستند و در مقياس غيرصنعتي، كشورهاي ديگري مثل هند نيز به ليست فوق اضافه مي‌شوند.

كشورهاي كانادا و فرانسه در مجموع داراي بزرگترين كارخانه‌هاي تبديل اورانيوم(مرحله پيش از غني‌سازي ) هستند كه محصولات آنها شامل ‪UO3,UO2,UF6 غني نشده مي‌باشد و پس از آنها به ترتيب كشورهاي آمريكا، روسيه و انگلستان قرار دارند. در زمينه غني‌سازي نيز، دو كشور آمريكا و روسيه داراي بزرگترين شبكه غني‌سازي جهان هستند.

آمريكا هم اكنون بزرگترين توليدكننده سوخت هسته‌اي(مرحله بعد از غني سازي) در جهان است و پس از آمريكا، كانادا توليدكننده اصلي سوخت هسته‌اي در جهان محسوب مي‌شود. پس از آمريكا و كانادا، كشورهاي انگليس، روسيه، ژاپن، فرانسه، آلمان، هند، كره جنوبي و سوئد از توليدكنندگان اصلي سوخت هسته‌اي جهان هستند. آمريكا بيشترين سهم بازفراوري سوخت مصرف شده هسته‌اي در جهان را داراست و پس از آن فرانسه، انگليس، روسيه، هند و ژاپن قرار دارند. درحال حاضر بين كشورهاي جهان سوم، هندوستان پيشرفته‌ترين كشور در زمينه دانش فني چرخه سوخت هسته‌اي است.

چرخه سوخت هسته‌اي: …………….

‪-۱استخراج اوانيوم از معدن و تهيه كيك زرد(مرحله فراوري سنگ معدن اورانيوم) عنصر اورانيوم در طبيعت به صورت تركيبات شيميايي مختلف از جمله اكسيد اورانيوم، سيليكات اورانيوم و يا فسفات اورانيوم و به صورت مخلوط با تركيباتي از عناصر ديگر يافت مي‌شود.در ميان كشورهاي مختلف جهان، استراليا داراي بزرگترين معادن اورانيوم است و كشورهاي قزاقستان، كانادا، آفريقاي جنوبي، ناميبيا، برزيل و روسيه نيز از معادن بزرگي برخوردارند.

مواد معدني حاوي اورانيوم با استفاده از روشهاي معدن‌كاوي زيرزميني و يا روزميني استخراج شده و سپس طي فرايندهاي مكانيكي و شيميايي موسوم به “آسياب كردن” و “كوبيدن” از ديگر عناصر جدا مي‌شوند.

اورانيوم پس از استخراج تفكيك، كوبيده، خرد و به شكل پودر درآمده و سپس براي توليد ماده موسوم به “كيك زرد” (‪ (YellowCakeمورد استفاده قرار مي گيرد.

كيك زرد در واقع محصول فراوري سنگ معدن ارونيوم است و به تركيباتي از اورانيوم گفته مي‌شود كه ناخالصي‌هاي معدني آن به ميزان زيادي گرفته شده و حاوي ‪ ۷۰تا ‪ ۹۰درصد اكسيد اورانيوم از نوع ‪ U3O8است.

‪ -۲فراوري كيك زرد و توليد هگزافلوريد اورانيوم و آغاز غني‌سازي (مرحله تبديل و غني‌سازي ) كيك زرد در اين مرحله هنوز داراي ناخالصي‌هايي است كه توسط روشهاي مختلف اين ناخالصي‌ها كاسته شده و پس از طي فرايندهاي شيميايي نسبتا پيچيده، از شكل معدني ‪ U3O8به ‪UO3(تري اكسيد اروانيوم) و سپس ‪ UO2(دي اكسيد اورانيوم) در مي‌آيد كه اين تركيب آخر نيز به دو روش موسوم به روش تر و روش خشك براي توليد ماده مورد نياز در فرايند غني‌سازي، يعني هگزافلوريد اورانيوم(‪ (UF6به كار گرفته مي‌شود. در صنعت به اين دليل عنصر اورانيوم را به صورت تركيب هگزافلوريد اورانيوم(‪ (UF6در مي‌آورند كه ماده مذكور بهترين تركيب اورانيوم براي استفاده در روشهاي مهم غني‌سازي اورانيوم محسوب مي‌شود. در روشهاي مرسوم غني‌سازي اورانيوم، بايد از حالت گازي تركيبات اين عنصر استفاده كرد و هگزافلوريد اورانيوم در دماي ‪ ۵۶درجه سانتيگراد به راحتي تصعيد شده و از حالت جامد به حالت گاز در مي‌آيد كه اين گاز براي دستيابي به درصد بالاتر ايزوتوپ ‪ ۲۳۵اورانيوم، قابل غني‌سازي است.

پس از مراحل استخراج اورانيوم، توليد كيك زرد و در نهايت هگزافلوريد اورانيوم، نوبت به غني‌سازي اين عنصر مي‌رسد.

روش‌هاي مختلف غني‌سازي ………………….

به طور كلي اورانيوم را به چندين روش مختلف مي‌توان غني‌سازي كرد كه اين روشها عبارتند از: “سانتريفوژ گازي”، “پخش گازي”(‪،(Gaseous Diffusion “جداسازي اكلترومغناطيسي”، “تبادل شيميايي”(‪،(Chemical Exchange “فتويونيزاسيون و فتوديساسيون ليزري”، “نازل جداسازي”(‪(Separation Nazzle و “جداسازي ايزوتوپ رزونانس سيكلوتروني”. از بين تمامي اين روشها هم‌اكنون تنها دو روش “سانتريفوژگازي” و “پخش گازي” است كه در مقياس تجاري اهميت داشته و كاربردهاي عملي وسيع پيدا كرده‌اند .

در غني‌سازي اورانيوم به روش مرسوم‌تر “سانتريفوژ گازي”، در عمل هگزافلوريد اورانيوم (‪ (UF6را وارد دستگاه سانتريفوژ با سرعت دوران بسيار بالا مي‌كنند. در سرعت دوراني بسيار زياد، آن دسته از مولكولهاي هگزافلوريد اورانيوم كه اورانيوم موجود در آنها از نوع ايزوتوپ ‪ ۲۳۵است از آنجا كه در مقايسه با مولكولهاي هگزافلوريد اورانيوم با ايزوتوپ اورانيوم ‪ ۲۳۸جرم كمتري دارند، در نزديك محور سانتريفوژ تراكم بيشتري نسبت به ناحيه خارجي دستگاه پيدا كرده و در مقابل مولكولهاي سنگين‌تر هگزا فلوريد اورانيوم ‪ ۲۳۸در ناحيه خارجي تراكم بيشتري نسبت به ناحيه نزديك محور پيدا مي‌كنند .

بدين ترتيب گاز هگزافلوريد اورانيومي كه از نزديك محور دستگاه سانتريفوژ گرفته مي‌شود از نظر درصد اورانيوم ‪ ۲۳۵از غني شدگي بيشتري نسبت به نواحي ديگر سانتريفوژ برخوردار است. در اين روش براي رسيدن به درصد مورد نياز اورانيوم ‪ ۲۳۵بايد مرحله به مرحله از تعداد بسيار زياد سانتريفوژ به صورت زنجيره‌اي استفاده كرد.

روش “سانتريفوژ گازي” براي غني‌سازي اورانيوم به دو علت در مقايسه با روش “پخش گازي” از مزاياي بيشتري برخوردار است. اول آنكه اين روش كارايي بيشتري داشته و دوم آنكه انرژي لازم در اين روش غني‌سازي حدود يك دهم مقدار انرژي لازم در غني‌سازي با “پخش گازي” براي حصول همان ميزان محصول مي‌باشد.

اين عوامل باعث شده كه غني‌سازي اورانيوم به روش سانتريفوژ هزينه كمتري را شامل شده و اقتصادي‌تر باشد.البته بايد به خاطر داشت كه هزينه تعميرات و نگهداري تجهيزات مورد استفاده در غني‌سازي به روش سانتريفوژ اندك نيست.

‪ -۳توليد سوخت هسته‌اي(تبديل ‪ UF6غني شده به ‪ UO2غني شده): برخي انواع راكتورهاي مي‌توانند به طور مستقيم از هگزافلوريد اورانيوم غني شده به عنوان سوخت هسته‌اي استفاده كنند اما براي تهيه سوخت هسته‌اي بسياري انواع ديگر راكتورها لازم است كه هگزافلوريد اورانيوم غني شده را به شكل به اصطلاح “ميله‌هاي سوختي” از دي اكسيد اورانيوم غني شده(‪ (UO2و يا در موارد معدود، به اورانيوم غني شده فلزي(‪ (Uتبديل كرد.

تبديل ‪ UF6غني شده به ‪ UO2غني شده نيز خود به دو روش شيميايي موسوم به خشك و تر انجام مي‌گيرد كه پرداختن بدانها از حوصله اين بحث خارج است.

در پايان اين مرحله سوخت هسته‌اي آماده قرارگرفتن در راكتور و آغاز توليد انرژي است. حال كه سوخت هسته‌اي با درصد مورد نياز اورانيوم ‪۲۳۵(حدود ‪ ۲تا ‪۵ درصد) به منظور استفاده در راكتور هسته‌اي آماده شد، عملكرد يك راكتور هسته‌اي را نيز به صورت خلاصه بررسي مي‌كنيم.

عملكرد راكتور هسته اي …………………

همانطور كه گفتيم، سوخت هسته‌اي شامل اورانيوم ‪ ۲۳۸و اورانيوم ‪۲۳۵ است كه درصد اورانيوم ‪ ۲۳۵با روشهاي غني‌سازي از حدود ‪ ۰/۷درصد در وضعيت طبيعي به حدود ‪ ۲تا ‪ ۵درصد در وضعيت غني شده افزايش يافته‌است. به زبان ساده، درون يك راكتور هسته‌اي اورانيوم ‪ ۲۳۵به صورت كنترل شده توسط نوترونها بمباران مي‌شود. برخورد نوترونها به هسته اتم اورانيوم ‪ ۲۳۵سبب شكست اين هسته شده كه نتيجه شكست مذكور توليد انرژي و توليد نوترونهاي بيشتر است.

كنترل اين نوترونهاي پر انرژي حاصل شده ضروري است زيرا مي‌توانند درون راكتور طي يك فرايند زنجيره‌اي سبب شكست هسته‌هاي بيشتر اورانيوم ‪۲۳۵ و بروز حادثه شوند. براي كاهش انرژي نوترونهاي آزاد شده و جذب آنها از مواد نرم‌كننده (از قبيل آب سبك، آب سنگين، گرافيت) و ميله‌هاي مهار كننده(از قبيل كاديوم و يا بور) درون راكتور استفاده مي‌شود.

البته تعدادي از اين نوترونها نيز پس از شكست هسته اورانيوم ‪ ، ۲۳۵با هسته اورانيوم ‪ ۲۳۸برخورد كرده و سبب پيدايش ايزوتوپ جديد و ناپايداري از اورانيوم به نام اورانيوم ‪ ۲۳۹مي‌شوند كه خود اين ماده نيز در نهايت به يك عنصر راديواكتيو ديگر به نام پلوتونيوم ‪ ۲۳۹بدل مي‌شود. پلوتونيوم ‪۲۳۹ همانند اورانيوم ‪ ۲۳۵خود مي‌تواند به عنوان سوخت هسته‌اي مجددا مورد استفاده قرار بگيرد.

انرژي آزاد شده به صورت گرما در پي شكست هسته اورانيوم ‪ ۲۳۵درون راكتور، توسط مواد خنك‌كننده و به منظور به حركت در آوردن توربينهاي توليد برق، به خارج از راكتور منتقل مي‌شود. اين مواد خنك‌كننده يا انتقال‌دهنده انرژي حرارتي(از قبيل گاز دي اكسيي كربن، آب، آب‌سنگين، گاز هليم و يا سديم مذاب)، پس از انتقال انرژي به بيرون از راكتور و خنك شدن مجددا به داخل راكتور برمي گردند و اين فرايند به صورت مداوم براي توليد برق ادامه مي‌يابد.

سوخت مصرف شده در راكتور در پايان كار حاوي حدود ‪ ۹۵درصد اورانيوم ‪ ،۲۳۸حدود يك درصد اورانيوم ‪ ۲۳۵شكافته نشده، حدود يك درصد پلوتونيوم و حدود سه درصد مواد پرتوزاي حاصل از شكافته شدن اورانيوم ‪ ۲۳۵و همچنين عناصر فوق سنگين بوجود آمده درون راكتور است. اين سوخت مصرف شده معمولا در تجهيزات دوباره‌سازي به سه جزء اصلي اورانيوم، پلوتونيوم و پس ماندهاي پرتوزا تقسيم مي‌شود.

به لحاظ تاريخي اولين راكتور هسته‌اي در آمريكا و به منظور استفاده در زير دريائيها ساخته‌شد. ساخت اين راكتور پايه اصلي و استخوان بندي تكنولوژي فعلي نيروگاههاي هسته‌اي از نوع ‪ PWRرا تشكيل مي‌دهد. پس از آن شركت جنرال الكتريك موفق به ساخت راكتورهايي از نوع ‪ BWRگرديد اما اولين راكتوري كه منحصرا جهت توليد برق مورد استفاده قرار گرفت توسط شوروي سابق و در ژوئن ‪ ۱۹۵۴در “آبنينسك” نزديك مسكو احداث گرديد كه بيشتر جنبه نمايشي داشت.

توليد الكتريسيته از راكتورهاي هسته‌اي در مقياس صنعتي در سال ‪۱۹۵۶ در انگلستان آغاز شد. تا سال ‪ ۱۹۶۵روند ساخت نيروگاههاي هسته‌اي از رشد محدودي برخوردار بود اما طي دو دهه ‪ ۱۹۶۶تا ‪ ۱۹۸۵جهش زيادي در ساخت نيروگاههاي هسته‌اي بوجود آمد. اين جهش طي سالهاي ‪ ۱۹۷۲تا ‪ ۱۹۷۶كه بطور متوسط هر سال ‪ ۳۰نيروگاه شروع به ساخت مي‌كردند، بسيار زياد و قابل توجه است. پس از دوره جهش فوق يعني از سال ‪ ۱۹۸۶تاكنون روند ساخت نيروگاهها كاهش يافته بطوريكه هم اكنون بطور متوسط ساليانه كار ساخت ‪ ۴راكتور هسته اي آغاز مي‌شود.

در سالهاي گذشته گسترش استفاده از انرژي هسته‌اي براي توليد برق در كشورهاي مختلف روندهاي گوناگوني داشته‌است. به عنوان مثال كشور انگليس تا سال ‪ ۱۹۶۵پيشرو در ساخت نيروگاه‌هاي هسته‌اي بود، اما پس از آن تاريخ ساخت نيروگاه هسته‌اي در اين كشور كاهش يافت. برعكس كشور آمريكا كه تا اواخر دهه ‪ ۱۹۶۰تنها ‪ ۱۷نيروگاه هسته‌اي داشت در طول دهه‌هاي ‪۱۹۷۰و ‪ ۱۹۸۰بيش از ‪ ۹۰نيروگاه هسته‌اي ديگر ساخت. هم اكنون كشور فرانسه ‪ ۷۵درصد از برق مورد نياز خود را توسط نيروگاه‌هاي هسته‌اي توليد مي‌كند كه از اين بابت در صدر كشورهاي جهان قرار دارد.

گرچه ساخت نيروگاههاي هسته‌اي و توليد برق هسته‌اي در جهان از رشد انفجاري اواخر دهه ‪ ۱۹۶۰تا اواسط ‪ ۱۹۸۰برخوردار نيست اما كشورهاي مختلف همچنان درصدد تامين انرژي مورد نياز خود از طريق انرژي هسته‌اي هستند. طبق پيش بيني‌هاي به عمل آمده روند استفاده از برق هسته‌اي تا دهه‌هاي آينده همچنان روند صعودي خواهد داشت و در اين زمينه، منطقه آسيا و اروپاي شرقي به ترتيب مناطق اصلي جهان در ساخت نيروگاه هسته‌اي جديد خواهند بود.

 

مقره

مقدمه: يكي از اجزاء مهم شبكه هاي فشار قوي ، مقره ها مي باشد كه بر حسب ولتاژ مورد استفاده و شرايط محيطي از نظر آلودگي و رطوبت ، شكل خاصي به خود مي گيرند. وظايف مقره ها در شبكه 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 دكل ها در بدترين شرايط (يعني موقعي كه ضخامت يخ و برف تشكيل شده روي سيم ها در حداكثر مقدار باشد) را داشته باشد و اصولاً بايد بتوانند بيشترين نيروهاي مكانيكي وارد شده بر ان ها را تحمل كنند.

2. عايق بندي هادي ها و زمين و بين هادي ها با يكديگر به عهده مقره است. يعني مقره ها بايد از استقامت الكتريكي كافي برخوردار باشند تا بتوانند بين فازهاي شبكه و دكل ها كه متصل به زمين هستند ايزولاسيون كافي براي تحمل ولتاژ فازها را داشته باشند. استقامت الكتريكي آن ها بايد در حدي باشد كهدر بدترين شرايط (يعني در حضور رطوبت ، باران ، آلودگي و بروز صاعقه با ولتاژ بالا) دچار شكست كامي الكتريكي نشوند.

 

بنابراين مقره ها بايد داراي خصوصيات زير باشند :

1. استقامت الكتريكي بالا.

2. استقامت مكانيكي بالا.

3. عاري از ناخالصي و حفره هاي داخلي.

4. استقامت در برابر تغييرات درجه حرارت و عدم تغيير شكل در اثر تغيير دما (با توجه به ضريب انبساط حرارتي كه بايستي كم باشد).

5. ضريب اطمينان بالا.

6. ضريب تلفات عايقي كم.

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 تشكيل شده است :

1. كائولين يا خاك چيني AL2O3-2SIO2-2H2O به مقدار 40 تا 50 درصد.

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

3. خاك كوارتز SIO2 به مقدار حداكثر 25 درصد.

اين سه نوع با ترتيب براي بالا بردن استقامت حرارتي ، الكتريكي و مكانيكي به كار مي روند. به عبارت ديگر خواص الكتريكي ، مكانيكي و حرارتي چيني بستگي به درصد فراواني اين سه جزء دارد. هر چه فلداسپات بيشتر باشد استقامت الكتريكي آن زيادتر مي شود و هر چه مقدار كوارتز بيشتر شود ، استقامت مكانيكي آن بيشتر شده و با افزايش كائولين ، استقامت حرارتي آن بيشتر مي شود.

براي تهيه چيني ، مواد فوق را با كمي آب خالص مخلوط مي كنند تا به صورت گل و خمير در آيد. سپس اين گل را در قالب هاي معيني شكل داده و در كوره 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 كنند ، پس از ريخته شدن آن را سرد مي كنند. ولي سرد كردن آن به طور ناگهاني انجام نمي شود و با ملايم اين كار صورت مي گيرد. تا تركي در آن ايجاد نشود. پس از اين مرحله يك لايه لعاب شيشه اي بر روي آن مي ريزند تا سطح آن كاملاً خالي از وجود حباب ها و ترك هاي مويين گردد. لعاب شيشه اي علاوه بر افزايش استقامت مكانيكي مقره قدرت چسبندگي گرد و غبار و نفوذ گرد و غبار و رطوبت را كاهش مي دهد. همچنين باعث ايجاد يك سطح كاملاً صاف مي شود كه باعث افزايش مقاومت سطحي عايق مي شود.

درجه حرارت پختن در كوره نيز در تعيين استقامت الكتريكي و مكانيكي مقره چيني مؤثر است كه هر چه در درجه حرارت بالاتري قرار داده شود ، حبابهاي هوا در آن كمتر به وجود مي آيند و استقامت الكتريكي آن زياد مي شود اما در عوض عايق خيلي ترد و شكننده مي شود و هرچه درجه حرارت پختن در كوره كمتر شود استقامت مكانيكي آن بيشتر مي شود و هر چه درجه حرارت پختن در كوره كمتر مي شود ، استقامت مكانيكي آن بيشتر مي شود ، ولي حفره هاي بيشتري در آن باقي مي ماند و استقامت الكتريكي آن بيشتر مي شود ولي حفره هاي بيشتري در آن باقي مي ماند و استقامت الكتريكي آن كاهش مي يابد. معمولاً درجه حرارت پخت در كوره را بين 1200 تا 1500 درجه نگه م دارند. در نتيجه ، استقامت الكتريكي چيني

بين 120 (kv/cm) تا 280 (kv/cm) مي باشد. همچنين استقامت مكانيكي چيني در برابر نيروي فشاري 690 (MNt/m2) (در مقاطع بزرگتر 275 (MNt/m2) ) و در برابر نيروي كششي 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 شكل 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 آهك و پودر كوارتز ذوب مي نمايند و سپس به طور ناگهاني آن را سرد نموده و قالب ريزي مي كنند. اين عمل ((Toughening) باعث سفت شدن شيشه مي شود). بدين ترتيب مقره شيشه اي با استقامت مكانيكي خيلي زياد بدست مي آيد كه در مقابل لب پريدگي از چيني مقاوم تر است و استقامت مكانيكيفشاري آن 5/1 برابر چيني است و استقامت مكانيكي آن در برابر نيروهاي خمشي اندك ، كمتر از چيني است.

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

مزيت ديگر شيشه اين است كه ضريب انبساط حرارتي آن كوچك است و در نتيجه تغيير شكل نسبي آن در اثر تغيير درجه حرارت ، خيلي كم است. همچنين در مقره هاي شيشه اي ، قبل از بروز ترك ، كاملاً 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 ترك 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 كه :

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

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

3. گرد و خاك را بيشتر به خود جذب مي كند.

 

شكست الكتريكي در مقره ها

 

دو نوع شكست در مقره ها ممكن است رخ دهد :

1. سوراخ شدن مقره ( شكست الكتريكي داخل بدنه مقره) :

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

2. جرقه سطحي مقره :

به علت اينكه سح مقره ها با هوا در ارتباط است و با توجه به اينكه استقامت الكتريكي هوا خيلي كمتر 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 يك 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 كه سسطح عايق را به صورت چتري مي سازند تا باران از آن ريخته شده و ابعاد مقره نيز بزرگ نشود و بالاخره جاي خشك هم داشته باشد. شيب چترها بايد طوري باشد كه روي سطوح هم پتانسيل يعني عمود بر خطوط ميدان بين هادي و ميله قرار گيرند. زيرا اگر بين دو نقطه اي كه داراي اختلاف پتانسيل باشند ، سطح رساناي ناشي از گرد و غبار تشكيل مي شود ، جريان زيادتري جاري شده و جرقه سطحي زودتر زده مي شود.

 

انواع مقره ها

 

بر حسب كاربرد اين نوع وسيله ، مقره ها را به سه دسته تقسيم مي كنند :

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

2. مقره هاي اتكايي : براي عايق كاري 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 كردن خطوط يا باس بارها نسبت ديوارها يا بدنه تجهيزات هم به كار مي رود.

اكنون به توضيح تك تك 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

از اين نوع مقره ها براي عبور باس بارها از ديواره ها يا ورود به تجهيزات استفاده مي شود .

 خطوط هوايي

الف) مقره هاي سوزني (ميخي) :

از اين مقره ها براي نگهداري خطوط توزيع 11 و 20 و 33 كيلو ولت استفاده مي شود كه بيشتر به صورت يكپارچه ساخته مي شوند و معمولاً به شكل ناقوس كليسا هستند و هادي خط روي شيار بالايي مقره قرار مي گيرد و توسط يك سيستم به مقره محكم مي شود. مقره توسط يك پيچ فولادي كه در داخل مقره محكم شده است به بازوي دكل بسته مي شود. اطراف پيچ فولادي را با فلز نرم مانند سرب يا سيمان پر مي كنند تا چيني مقره با فولاد سخت در تماس نباشد و در اثر گشتاور خمشي شكسته نشود.

چترهاي روي مقره هم به خاطر ايجاد مسير طولاني و همچنين ايجاد نقاط خشك 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 كوتاهترين فاصله از لبه يك چتر به نزديكترين نقطه روي چتر پاييني به اضافه فاصله از لبه چتر پاييني تا پايه فلزي مقره مي باشد. همچنين در حالت خشك بودن مقره كوتاهترين فاصله از هادي تا پايه فلزي مقره است. به اين منظور ، ضريب اطمينان مقره را به صورت زير تعريف مي كنند.

ولتاژ لازم براي جرقه سطحي = ضريب اطمينان مقره

ولتاژ نامي مقره

در شبكه هاي 20 كيلو ولت ، ضريب اطمينان هواي خشك مقره هاي ميخي برابر 6 و براي هواي مرطوب به مقدار 4 است. همچنين در شبكه هاي 11 KV اين ضريب در هواي خشك 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 كيلو ولت كه 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 امكان پذير نيست. لذا در ولتاژهاي بالا از مقره هاي آويزان مي شود و هادي خط به وسيله كلمپ فلزي به پايين ترين مقره بشقابي زنجيره متصل مي گردد.

هر مقره بشقابي از يك ديك بشقاب از جنس چيني يا شيشه تشكيل شده است كه در قسمت بالايي آن ،يك كلاهك چدني گالوانيزه توسط سيمان مخصوصي به نام Alumina (كه مقاومت الكتريكي بالا و از استقامت مكانيكي و چسبندگي بالايي برخوردار است) به شيشه يا چيني متصل شده است و در قيمت پايين مقره نيز يك پين (pin) فولادي گالوانيزه كه 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 كلاهك مقره پاييني قرار گرفته و با زدن گيره اطمينان ( اشپيل Split-Pin ).

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

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

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

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

3. چون زنجيره مقره به كراس آرم خط آويزان است و مي تواند به صورت آزادانه حركت نمايد ، حداقل فشار مكانيكي بر مقره هاي آويزان وارد مي شود (تنش هاي مكانيكي كمتري 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 كراس آرم (صليبي) دكل خط انتقال قرار مي گيرد در نتيجه هنگام برخورد صاعقه به خط ، صاعقه ابتدا به بازوي كراس آرم خط برخورد مي نمايد تا حدود زيادي از خط حفاظت مي شود (حفاظت خط در برابر صاعقه به وسيله بازوي كراس آرم دكل انجام مي شود).

6. اگر بار مكانيكي 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 كششي در جاهايي كه نيروي كشش 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 كه در مسير خط از حالت مستقيم خارج شده و يا نسبت به افق ، زاويه پيدا مي كنند ، استفاده مي شوند. مقره هاي مذكور همان مقره هاي بشقابي هستند كه به صورت افقي نسب مي شوند و بايد بيوري كششي خط را در پايه ها تحمل نمايند و چون نيروي زيادتري را بايد تحمل كنند فقط استقامت مكانيكي آن ها نسبت به مقره هاي آويزان بيشتر است.

 

د) مقره هاي مهار :

 در خطوط توزيع براي پايه هايي كه در ابتدا و انتهاي خط قرار مي گيرند و يا براي پايه هايي قرار گرفته در زاويه براي خنثي كردن نيروي كششي كه از يك طرف به پايه وارد مي شود از سيم مهار استفاده مي شود. اين سيم مهار از يك طرف به رأس تير محكم مي شود و از طرف ديگر به وسيله مهار و صفحه مهار در داخل زمين محكم مي شود.

براي ايمني و حفاظت بيشتر كه احتمالاً سيم مهار در بالا از طريق ميلگرد تير برق دار گرديد ، سيم مهار در نزديكي 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 كه اگر شكسته شود ، سيم مهار رها نمي شود و البته بايستي تحمل نيروي كششي سيم مهار را داشته باشند.

 

ﻫ )مقره هاي استوانه اي :

اين مقره ها به صورت يك زنجيره استوانه اي و به صورت يكپارچه از جنس چيني يا اخيراً از مواد تركيبي (كه استقامت مكانيكي 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 كلاهك فلزي با سيمان مخصوص اتصال داده شده است. قطر استوانه عايق متناسب با قطر مكانيكي 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 كمتري برخوردارند (وزن مقره هاي اويزان دريك زنجيره بيشتر به خاطر وزن كلاهك هاي فلزي آن است) و لذا از نظر اقتصادي ارزان تر هستند. ولي نقطه ضعف اصلي آن ها امكان خراب شدن كامل مقره در اثر يك قوس الكتريكي يا ضربه مكانيكي بيروني بر آن است. در صورتي كه در مقره هاي بشقابي تمام زنجيره از بين نمي رود. در زنجيره هاي بشقابي اگر يك مقره دچار ترك شود تا مدت زيادي بقيه آن ها مي توانند ولتاژ خط را تحمل كنند و همچنين بار مكانيكي 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 تركيبي (Composite Material) اين نوع مقره ها داراي خاصيت آب گريزي بوده و آب و آلودگي بر روي سطح مقره پخش نمي شود ، بلكه اين آلودگي و رطوبت در يك نقطه روي سطح باقي مي ماند و چون تمام سطح مرطوب نمي شود ، مي توان مسير خزشي آن را كوتاه نمود. جريان نشتي اين نوع مقره ها خيلي كم است و در مناطق با آلودگي زياد روي سطح آن ها جرقه زده نمي شود و نيازي به تميز كردن هم ندارند. اين مقره ها ضمن داشتن استقامت مكانيكي بالا از وزن بسيار كمي نيز برخوردارند.

مقره هاي مخصوص

براي مناطق با شرايط آب و هوايي بسيار بد مانند مناطقي كه آلودگي صنعتي يا آلودگي آب و هوايي بيش از حد معمول وجود دارد يا مناطقي كه مه زياد وجود دارد يا مناطقي كه صاعقه هاي خطرناك 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 كنند 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 كاهش 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 شكل به نام اتريه و پين واشپيل به پايه هاي خطوط توزيع هوايي بسته مي شوند و سيم هوايي شبكه بر روي شيار چرخي مانند مقره قرار مي گيرد و از آن به عنوان مقره كششي نيز استفاده مي شود و در دو نوع يك شياري و دو شياري استفاده مي شود.

مقره هاي اتكايي

اين مقره ها براي نگهداشتن شين هاي فشار قوي و ديگر تجهيزات به كار برده مي شوند. اين مقره ها به شكل استوانه اي چيني توپر يا توخالي ساخته مي شوند كه براي تأسيساتي كه مقره بايد نيروي مكانيكي بيشتري را تحمل كند از نوع توخالي آن استفاده مي شود. زيرا نوع توپر آن فقط با يك قطر معين و محدودي قابل ساخت است ولي براي افزايش استقامت الكتريكي 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 كار مي روند (مثل بوشينگ ترانس ها). اين مقره ها به صورت لايه هاي استوانه اي به كار مي روند و نسبت به محيط مورد استفاده ، شكل 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 كلي سه دسته آزمايش بر روي مقره ها انجام مي گيرد :

1. Type Test : كه فقط روي سه عدد مقره انجام مي گيرد و صرفاً به خاطر بررسي مشخصات الكتريكي يك مقره است كه اساساً بستگي به شكل مقره و جنس و ابعاد آن به طور كلي به طراحي مقره بستگي دارد. اين آزمايش ها را فقط يك 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 كه به صورت كاملاً اتفاقي انتخاب مي شوند ، انجام مي گيرد و به منظور بررسي مشخصات مقره و كيفيت موارد مورد استفاده در آن ها است و در حقيقت معياري براي پذيرش كيفيت مقره هاي توليدي يك توليد كننده است.

3. Routine Test (آزمايش هاي سري) : اين آزمايش ها بر روي تك تك تمام مقره هاي توليد شده در خط توليد شده در خط انجام مي گيرد و به منظور خارج شدن مقره هايي كه احتمالاً در جريان ساختن آن اشكالي به وجود آمده مي باشد. بدين طريق مقره هاي كاملاً 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 خشك : اين آزمايش در دو حالت انجام مي شود :

الف) با موج ضربه اي مقاوم : براي هر مقره اي حداكثر دامنه موج ضربه اي استاندارد (كه براي امواج صاعقه مدل مي شود) باعث ايجاد جرقه بر روي سطح مقره نمي شود را استاندارد مشخص كرده 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 كافي 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 كمتر از 2 بار باشد و سطح مقره ها آسيب كلي 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 كه با احتمال 50% بر روي سطح مقره جرقه زده مي شود در استانداردها مشخص شده است. حالا براي يك مقره مورد آزمايش ، يك موج ضربه اي استاندارد با دامنه Vk نزديك به سطح تقريبي دامنه ولتاژ جرقه 50% انتخاب مي شود. همچنين يك دامنه متغير ولتاژ ΔV كه تقريباً 3% از ولتاژ V است ، انتخاب مي گردد. حالا يك 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 كه اگر حدود 30 بار و چون ممكن است Vk اوليه خيلي كوچك يا خيلي بزرگ انتخاب شده باشد ، 1 تا 9 آزمايش اول را 30 بار محسوب نمي كنند. اگر هر ولتاژ UV در اين آزمايش nV بار تكرار شده باشد ، ولتاژ جرقه سطحي 50% از رابطه زير بدست مي آيد :

 ∑nVUV

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

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

موج ضربه اي براي مدل كردن سوئچينگ ، يك موج ضربه اي 250/2500μsec است كه با موج ضربه اي صاعقه متفاوت است و زمان رسيدن به يك مقدار يك و نيم موج پشت آن خيلي بيشتر از موج ضربه اي صاعقه مي باشد. در اين حالت مقره تحت آزمايش ، زير بارش يك 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 كمتر هم باشد ، مخصوصاً زماني كه 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 خشك است (با موج ضربه اي صاعقه) ولي دامنه موج ضربه اي 50% بدست آمده از رابطه نبايد كمتر 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 كه 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 تكرار مي شود و اگر تعداد دفعاتي كه 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 كلي ببيند (اثرهاي جزئي روي سطح مقره قابل پذيش است).

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

Wet Power – Freuency Test

دراين لحظه مقره نيز تحت آزمايش در يك 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 يك ولتاژ در حدود 75% ولتاژ فوق را به مقره اعمال مي كنيم و سپس به تدريج و به آرامي با يك 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 يك 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 تكرار مي كنيم و مقدار متوسط ولتاژهاي جرقه سطحي را به عنوان ولتاژ جرقه هواي مرطوب در ولتاژ سينوسي با فركانس هاي صنعتي تعيين كنيم. فركانس موج سينوسي بايد بين 15kv تا 100kv باشد.

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

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

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

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

 

براي يك محموله اي از مقره هاي يك نوع با مشخصات يكسان از همه نظر كه به وسيله خريدار از توليد كننده مقره خريداري مي شود. تعدادي مقره به صورت كاملاً اتفاقي و تصادفي از بين محموله آماده انتخاب مي شود و تعدادي آزمايش روي نمونه هاي انتخابي انجام مي شود. در صورتي كه نتايج آزمايش ها مثبت باشند ، كيفيت 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 كل 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 كه بر روي مقره هاي نمونه انتخاب شده انجام مي گيرند ، عبارتند از :

1- بررسي سيستم قفل و بست.

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

3- آزمايش سيكل حرارتي.

4- آزمايش حداكثر تحمل بار الكترومكانيكي (فقط روي مقره هاي شيشه اي).

5- آزمايش حداكثر تحمل بار مكانيكي.

6- آزمايش شوك 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 كنند :

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

 

مقره هايي كه 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 مكانيزم قفل و بست انجام مي گيرد :

الف) با اتصال بشقاب ها به همديگر و تشكيل يك يا چند زنجيره ، خركت هاي افقي شبيه به حركت هايي كه در حالت سرويس ممكن است پيدا شود به آن ها داده مي شود كه اتصال زنجيره ها بايد باز شود.

ب) اشپيل (Split – Pin) تمام بشقاب ها در موقعيت قفل قرار داده مي شود و به وسيله يك دستگاه كه نيروي كششي وارد مي كنند بار كششي براي حركت كردن اشپيل هر بشقاب اعمال مي شود. براي هر بشقاب اين عمل 3 بار تكرار مي شود. مقدار اين نيرو طبق استاندارد ، بين 50 تا 500 نيوتن بايستي اعمال شود.

ج) هشپيل هر مقره يا نيروي كششي حداكثر يعني 500N كشيده مي شود (به وسيله دستگاه كشنده). اشپيل ها در اثر اين نيرو نبايد از محل قفل به طور كامل خارج شوند.

2- كنترل ابعاد مقره (Verification Of Dimensions) :

اين كنترل 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) كنترل قطر حفره كلاهك و قطر پين فلزي مقره با اشل هاي استاندارد (اشل هايي كه بايد داخل حفره بروند يا از قطر پين بگذرند و اشل هايي كه نبايد بگذرند).

3- آزمايش سيكل حرارتي ( Temperature Cycle Test )

در اين آزمايش يك مخزن آب سرد و يك 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 يك سيستم اتوماتيك ، 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 (حداكثر تأخير 30 ثانيه) و براي مدت زمان T دقيقه نيز در مخزن آب سرد غوطه ور مي شوند. اين سيكل گرما و سرما 3 بار تكرار مي شود. براي مقره هاي اتكايي به جاب مخزن آب سرد ، بايد آن را بعد از خارج كردن 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 سيكل را 3 بار تكرار مي كنيم.

شرط پذيرش اين آزمايش اين است كه در پايان هيچ يك از مقره هاي نمونه ترك خوردگي پيدا نكرده باشند.

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

در اين آزمايش همزمان با اعمال ولتاژ با فركانس صنعتي به مقره يك بار مكانيكي كششي نيز به مقره اعمال مي شود تا اگر تخليه الكتريكي داخلي در اثر تخليه هاي داخل مقره اتفاق مي افتد ، در اثر نيروي كششي اعمال شده به صورت عيب مكانيكي (مثلاً ترك خوردن مقره) مشخص مي شود. ولتاژ اعمالي به مقره همان ولتاژ مقاوم با فركانس صنعتي در هواي مرطوب است. چون در مقره هاي شيشه اي تخليه هاي موضعي داخل مقره كاملاً پيدا است ، لذا اين آزمايش براي مقره هاي شيشه اي انجام نمي شود.

5- آزمايش تحمل حداكثر بار مكانيكي ( Mechanical Failing Load Test )

در اين آزمايش مقره نمونه ، تك تك و به نوبت در داخل دستگاه مخصوص اعمال نيروي كششي قرارگرفته و نيروي كششي اعمالي به آن ها از صفر به طور سريع به مقدار 75% حداكثر تحمل بار مكانيكي نامي مقره افزايش داده مي شود. سپس به آرامي در يك مدت زمان معين بين 15 تا 45 ثانيه بار كششي اعمالي را به 100% حداكثر بار مكانيكي مي رسانيم. شدت اين افزايش به مقدار 35% حداكثر بار مكانيكي نامي در هر دقيقه مي باشد. در اين آزمايش مقره بايد بتواند بار مكانيكي كششي اعمال شده را تحمل كند و دچار شكست مكانيكي لازم براي شكست مقره دست يابيم. لازم به ذكر است كه براي مقره هاي اتكايي (سوزني) بار مكانيكي خمشي به جاي كشش اعمال مي شود.

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

در اين آزمايش يك مخزن آب كه درجه حرارت كمتر از c°50 را دارد ، مهيا مي شود. سپس مقره هاي نمونه را در داخل يك كوره هواي گرم كه 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 ترك يا شكستگي شوند.

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

اين آزمايش مي تواند با يك موج ولتاژ سينوسي با فركانس صنعتي و يا با يك موج ضربه اي انجام گيرد. البته معمولاً با فركانس صنعتي انجام مي شود. مقره هاي نمونه در اين آزمايش كاملاً خشك و تميز مي شوند و در داخل يك محفظه روغن شناور مي شوند. كه روغن بايد عاري از رطوبت و ناخالصي باشد و استقامت الكتريكي بالايي داشته باشد. اگر محفظه روغن فلزي باشد بايد ابعاد آن خيلي بزرگ باشد كه جرقه بين قسمت فلزي مقره و بدنه محفظه روغن زده نشود. ولتاژ با فركانس صنعتي بين قسمت هاي فلزي مقره اعمال مي شود. همچنين روغن براي اين استفاده مي شود كه استقامت الكتريكي خيلي بالاتري نسبت به هوا دارد و از بروز جرقه سطحي روي مقره در اثر اعمال ولتاژ بالا جلوگيري مي كند. براي آزمايش ، ولتاژ اعمالي را سريعاً به مقدار حداكثر ولتاژ نامي قابل تحمل مقره مي رسانيم كه در استانداردها مشخص شده است كه بر اثر اين ولتاژ نبايد در مقره شكست الكتريكي و سوراخ شدن به وجود آيد. اگر ميزان استقامت مقره مورد نظر باشد بايستي ولتاژ را آنقدر افزايش داد تا مقره سوراخ شود.

8- آزمايش تخلخل (فقط براي مقره هاي چيني) Poorsity Test

در اين آزمايش قطعات شكسته شده يك مقره چيني در يك محلول الكل يك درصد كه مقداري جوهر قرمز نيز به آن اضافه شده (يك گرم جوهر قرمز درصد گرم الكل) و تحت فشار 15 مگانيوتن بر متر مربع براي چندين ساعت (حدود 24 ساعت) قرار داده مي شود. سپس قطعات بيرون آورده شده و تميز و خشك مي شوند و دوباره شكسته شده و به قطعات كوچكتري تبديل مي شوند. در سطوح شكسته شده نبايد هيچ اثري از نفوذ الكل مشاهده شود.

اين آزمايش براي لعاب (glaze) مقره است (براي اطمينان از عدم وجود ترك هاي مويين در لعاب مقره) لذا مي توان مقره را پس از آزمايش وزن كرد و سپس براي 24 ساعت در آب تحت فشار قرار داده و سپس مجدداً وزن نمود. اگر افزايش وزن داشته باشيم نشان دهنده نفوذ آب در خلل و فرج مقره است.

9- آزمايش ميزان گالوانيزاسيون قسمت هاي فلزي (Galvanizing Test)

در اين آزمايش اولاً وضعيت ظاهري پوشش سطحي روي قسمت هاي فلزي مقره هاي نمونه از نظر يكنواختي و هموار بودن بررسي مي گردد. همچنين به وسيله يك دستگاه مخصوص جرم فلز (روي) بر روي سطوح فلزي در واحد تعيين مي گردد. دستگاه مخصوص فوق ، ضخامت فلز روي را مي تواند در يك نقطه هم اندازه گيري كند. براي اين منظور 10 نقطه به طور تصادفي بر روي كلاهك و 10 نقطه بر روي پين انتخاب مي شوند. سپس با داشتن جرم حجمي روي ، مقدار جرم فلز روي در واحد سطح مشخص مي شود. در هر مقره نمونه ، جرم روي در واحد سطح نبايد كمتر از 500 گرم بر متر مربع باشد و براي تمام نمونه ها به طور متوسط از مقدار 600 گرم بركتر مربع نبايد كمتر باشد.

 

تست هاي معمول مقره ها (Routine Test)

اين آزمايش ها به تك تك مقره ها در خط توليد اعمال مي شود كه شامل آزمايش هاي زير هستند :

1- بررسي وضعيت ضاهري مقره ها از نظر شكل و ابعاد و رنگ ظاهري آن ها.

2- آزمايش هاي مكانيكي :

براي مقره هاي نوع A: يك زنجيره از مقره ها به مدت يك دقيقه تحت يك بار كششي معادل 60% حداكثر تحمل بار مكانيكي قرار مي گيرند.

براي مقره هاي نوع B: يك زنجيره از مقره ها براي مدت 10 ثانيه تحت يك بار كششي معادل 40% حداكثر تحمل بار مكانيكي قرار مي گيرند.

مقره هايي كه در اين آزمايش دچار شكست و ترك خوردگي شوند از خط توليد خارج مي شوند.

3- آزمايش الكتريكي :

مقره هاي بشقابي يا مقره هاي اتكايي (سوزني) در اين آزمايش به آنها يك ولتاژ سينوسي با فركانس صنعتي اعمال مي شود. دامنه ولتاژ بايد به حدي باشد كه هر چند ثانيه يك بار جرقه سطحي روي مقره زده مي شود. زمان اعمال ولتاژ بايد حداقل 5 دقيقه باشد. اگر مقره ها دچار سوراخ شدگي شوند از خط توليد خارج مي شوند.

 

رلة ديستانس

 

رلة ديستانس يك رلة حفاظتي است كه زمان قطع آن تابع مقاومت طول سيم مي‌باشد. در اغلب اوقات بايد زمان قطع رله تابع محل اتصال كوتاه نسبت به رله باشد و از اين جهت بايد زمان قطع رله، تابع جهت يعني از انرژي اتصال كوتاه نيز گردد. لذا هر چه محل اتصالي از رله دورتر باشد، مقاومت ظاهري قطعه سيم بين محل اتصال تا رله بزرگتر شده و در نتيجه مقاومت اهمي و غير اهمي آن نيز بزرگتر مي‌گردد.
عامل مؤثر در لة ديستانس مي‌تواند يكي از عوامل :
1. مقاومت ظاهري ( امپرانس)
2. هدايت ظاهري ( ادميتانس)
3. مقاومت اهمي ( دزيستانس)
4. هدايت اهمي ( كندوكتانس)
5. مقاومت غيراهمي ( راكتانس)
6. امپدانس اختلاط
7. هدايت غيراهمي ( سوسپتانس ) باشد.

 

حال :
رله‌اي كه كميت Z را مي‌سنجد رلة امپدانس است و رله‌اي كه كميت X را مي‌سنجد رلة راكتانس مي‌نامند.
رلة ديستانس را مي‌توان جهت حفاظت هر نوع شبكه‌اي با هر فشار الكتريكي بكار برد. براي حفاظت شبكه‌هاي با ولتاژ بالاتر از kg60 امروز فقط از رلة ديستانس استفاده مي‌شود در ضمن مي‌توان به كمك رلة ديستانس ترانسفورماتورها و ژنراتورها را نيز حفاظت نمود. در شبكه‌هاي بزرگ اگر براي حفاظت در مقابل جريان‌هاي زياد خارجي از رلة جريان زياد زماني استفاده شود، زمان قطع رله در صورتيكه يك اتصالي حتي اورشين ، بلافاصله بعد از ژانراتور نيز اتفاق افتد، در حدود 8-7 ثانيه طول خواهد كشيد و چنانچه ديده مي‌شود، زمان عبور جريان اتصال كوتاه از ژنراتور بقدري طولاني مي‌شود كه ممكن است سبب خراب شدن ايزولاسيون سيم‌پيچي ژنراتور و ايجاد اتصال داخلي شود، لذا از اينجهت است كه در شبكه‌هاي بزرگ براي كوتاه كردن اين زمان از رلة ديستانس ، امپدانس استفاده مي‌شود.
زمان قطع رلة ديستانس معمولاً در حدود 0.1 ثانيه است، استفاده از رلة امپدانس نيز اين برتري را دارد كه در موقع اتصالي‌اش ، رلة امپدانس بطور سريع در زمان خيلي كوتاه (0.1 ثانيه) ژنراتور را قطع مي‌كند.
رلة ديستانس براي حفاظت ترانسفورماتور در موقع اتصال خارجي، بخصوص در موقع اتصال يش ، بكار برده شده و در طرفي از ترانسفورماتور كه به ليش وصل است نصب مي‌شود.
در صورتيكه ترانسفورماتور بين دو شبكة فرعي نصب شده باشد، (ترانسفورماتور كوپلاژ) چون اتصالي در هر يك از شبكه‌ها، سبب عبور انرژي اتصال كوتاه از ترانسفورماتور كوپلاژ مي‌شود، بايد در هر دو طرف ترانسفورماتور رلة ديستانس نصب گردد. براي حفاظت ترانسفورماتور مي‌توان از رلة ديستانس جهت‌دار كه جهت آن بطرف يشن است و يا از رلة ديستانس معمولي بدون عضو جهت‌ياب استفاده نمود.
براي حفاظت سلكيتو و تصحيح شبكه‌هاي خطي كه از دو طرف تغذيه مي‌شود و يا شبكه حلقه‌اي كه از يك محل تغذيه مي‌شود، علاوه بر شدت جريان و زمان از عامل ديگري مثل جهت جريان اتصال كوتاه نيز استفاده مي‌شود، و حفاظت شبكه‌هاي تار عنكبوتي و شبكه‌هايي كه از چند نقطه تغذيه مي‌شوند بوسيلة رلة جريان زياد كه داراي درجه‌بندي زماني ثابت و معيني مي‌باشد ممكن نيست، بلكه بايستي از رله‌اي كه زمان قطع آن متناسب با امپدانس يا فاصلة محل اتصالي از مولد باشد استفاده شود كه براي اين منظور از رلة ديستانس استفاده مي‌شود. اين رله اتصال كوتاه نزديك به مولد را سريعتر و اتصال كوتاه در فاصلة دورتر را ديرتر قطع مي‌كند ، عامل موثر مقاومت پس محل اتصالي و مولد مي‌باشد.
زمان قطع در رله‌ها مدرن امروزي متناسب با فاصلة محل اتصالي از مولد، بطور يكنواخت زياد نمي‌شود بلكه اين تغييرات جهشي و پله‌اي شكل انجام مي‌شود و فاصلة محل خطا توسط سنجش مقاومت سيم لين محل خطا و محل نصب رله معين مي‌شود.
رلة ديستانس داراي اين مزيت است كه اولاً شبكه اتصال شده را در كوتاهترين مدت ممكنه بطور سلكيتو مشخص و از شبكه جدا مي‌كند و ثانياً اگر نزديكترين را به محل اتصال عمل نكرد، رله بلافاصله بعد آن عمل مي‌كند و بطور خودكار شبكه شامل يك يا چند رلة رزرو نيز مي‌شود بدون اينكه حقيقتاً رلة رزروي در شبكه نصب شده باشد.
رلة ديستانس بهترين رله براي حفاظت شبكه‌هاي انتقال انرژي مي‌باشد. زيرا فقط بوسيلة چنين دستگاهي هر نوع اتصال در هر كجاي شبكه در كمترين مدت قطع مي‌شود و بهمين جهت براي حفاظت شبكه‌هاي فشار قوي و فشار متوسط از رلة ديستانس استفاده مي‌شود.
براي حفاظت سيمهاي كوتاه ، مثلاً در داخل نيروگاه و يا پست ترانسفورماتورها بعلت كوچك بودن امپدانس آن نمي‌توان از رلة ديستانس استفاده كرد لذا در اينگونه مواقع بيشتر از رلة ديفرنسيال استفاده مي‌شود.
رلة ديفرنسيال براساس مقايسة جريانها ( تراز جرياني) كار مي‌كند و بدينوسيله جريان در ابتدا و انتهاي وسيله‌اي كه بايد حفاظت شود سنجيده شده و با هم مقايسه مي‌شود اين تفاوت جريان در دو طرف محدودة حفاظت شده اغلب در اثر اتصال كوتاه يا اتصال زمين و غيره بوجود مي‌آيد. در صورتيكه قبل از اتصال شدن مسلماً جريانهاي دو طرف با هم برابر هستند.
رلة ديفرانسيل فقط محدودة داخل خود را حفاظت مي كند و از اين جهت از آن بيشتر براي حفاظت ترانسفورماتورها، ژنراتورها و موتورهاي فشارقوي و شين‌ها استفاده مي‌شود و چون از اول واشهاي محدودة حفاظت شده بايد سيم‌هاي سنجش به محل رله كشيده شود.
براي رله ديفرنسيال معمولاً از يك رله جرياني ( رله آمپريك) ساده استفاده مي‌شود و جرياني كه رله را بكار مي‌اندازد. برابر با تفاوت جريانهاي زكوندر ترانسفورماتور مي‌باشد.
براي نشان دادن اتصال زمين در ژنراتور مي‌توان از مدار رله ديفرنسيال استفاده كرد بطوريكه رلة اتصال زمين سين نقطة صفر رلة ديفرنسيال و نقطة اتصال ستاره ترانسفورماتور جريان بسته مي شود و بدينوسيله از بكار بردن ترانسفورماتور جريان اضافي جهت رلة اتصال زمين صرفنظر مي‌شود.
اگر يك اتصال بدنه در ژنراتور يا اتصال زمين در كابل رابط پس ژنراتور تا ترانسفورماتور جريان اتفاق افتد از هر سه فاز، جريان اتصال زمين عبور مي‌كند كه از نظر قدر مطلق و فاز با هم برابر هستند لذا اين سه جريان در سيم پيچي زكوند ترانسفورماتورها القاء شده و مجموع آنها از رلة اتصال زمين مي‌گذرد و با زمين مدارش بسته مي‌شود. در صورتيكه اتصال زمين بعد از ترانسفورماتور جريان ( در شبكه يا در سيم‌هاي هوائي) باشد باز هم جريان اتصال زمين از محل اتصال شده عبور مي‌كند ولي نتيجة جريانها در طرف زكوندر ترانسفورماتورها جريان صفر يا نزديك صفر خواهد بود، لذا رلة اتصال زمين بدون جريان مي‌ماند.
رلة ديفرنسيال جريانهاي دو طرف ترانسفورماتور را با در نظر گرفتن نسبت تبديل و نوع اتصال مي‌سنجد و مقايسه مي‌كند.
همانطور كه مي‌دانيم مجموع جريانهاي ورودي و خروجي ترانسفورماتور بدون عيب با در نظر گرفتن نسبت تبديل آن بايد برابر صفر باشد. ولي بعلت جريان مغناطيسي كننده و متفاوت بودن منحني مشخصات ترانسفورماتورها و جريان و غيره نتيجة جريانها در دو طرف قدري بزرگتر از صفر خواهد بود.
از آنجا كه جريانهاي دو طرف ترانسفورماتور توسط رلة ديفرنسيال با هم مقايسه مي‌شوند بايد ترانسفورماتورهاي جرياني كه در دو طرف فشار قوي و ضعيف‌ ترانسفورماتور بسته مي‌شوند، بطريق انتخاب شوند كه جريانهاي زكوندر ترانسفورماتورها جريان دو طرف ترانسفورماتور از نظر قدر مطلق و فاز با هم كاملاً برابر باشد.
جريانها از نظر قدر مطلق موقعي با هم برابر مي‌شوند كه نسبت ضريب تبديل ترانسفورماتورهاي جريان دو طرف فشار قوي و ضعيف برابر با عكس ضريب تبديل ترانسفورماتور قدرت باشد.
رله ديفرنسيال كه براي حفاظت ترانسفورماتور بكار برده مي‌شود نبايد داراي حساسيت زياد باشد زيرا در ترانسفورماتورهاي سالم نيز اغلب تفاوت جرياني در دو طرف سيم‌پيچي زكوندر (ثانيه) ترانسفورماتور جريان ظاهر مي‌شود. اين جريان ( تفاوت جريان) اولاً توسط جريان مغناطيسي ( جريان بدون بار) و در ثاني توسط برابر نبودن منحني مغناطيسي ترانسفورماتورهاي جرياني كه در دو طرف ترانسفورماتور نصب شده است مخصوصاً در جريان خيلي زياد ايجاد مي‌شود.
حفاظت يش توسط رلة ديفرنسيال ، در حالت عادي و نرمال، مجموع جريانهايي كه از يش گرفته مي‌شود برابر جريانهايي است كه به سيش وارد مي‌شود. يا بعبارت ديگر مجموع برداري جريانهاي كلية انشعابهاي شيي صفر است. در موقع بروز خطا درسيش، مجموع جريانها صفر نمي‌شود، بلكه جريان باقيمانده‌اي بوجود مي‌آيد كه مي‌توان از آن جهت حفاظت شي استفاده كرد.
از رلة ساده ديفرنسيال بعلت ناپايدار بودن آن در مقابل خطاهاي ترانسفورماتور جريان در موقع عبور جريان اتصال كوتاه نمي‌توان در حفاظت استفاده كرد از اينجهت براي حفاظت شي از رلة ديفرنسيال پايدار مخصوصي استفاده مي‌شود. براي پايدار كردن رله، مجموع قدرمطلق تمام جريانها تشكيل داده مي‌شود. كه اين عمل توسط يكسو كردن يكايك جريانها و جمع كردن آنها بوسيله مدار جمع ‌كننده انجام مي‌گيرد. در حفاظت شي‌هاي چندتايي بايد نحوة حفاظت طوري باشد كه هر كدام از شي ها داراي وسيلة حفاظتي مخصوص بخود باشد از اين جهت براي حفاظت شيني‌هاي چندتايي به تعداد سيش‌هاي رلة ديفرنسيال لازم است و هر كدام از اين رله‌ها با يك رله فرعي كه از سيش مخصوص خود ( توسط سكسيونر همان شي) فرمان مي‌گيرد مرتبط است.
حفاظت شبكة فشارقوي توسط رله ديفرنسيال (روش مقايسه) بدو دسته طول، براي سيمهاي موازي ( سيش دوبل) تقسيم مي‌شود. اين طريقه حفاظت به جهت اينكه فقط خطاي موجود در محدودة خود را تعيين مي‌كند و نمي‌تواند حتي بعنوان رزرو، حفاظت قسمتهاي ديگر شبكه را بعهده بگيرد نسبت به رله‌هاي ديگر مثل رلة جريان زياد زماني و رلة ديستانس در درجة دوم اهميت قرار دارد. لذا از اينجهت هيچگاه سيمي را فقط با روش مقايسه حفاظت نمي‌كنند. بلكه هميشه اين روش حفاظتي در كنار رلة جريان زياد زماني و يا رلة ديستانس در شبكه بكار برده مي‌شود.


كليد‌هاي فشار قوي برحسب وظايفي كه بعهده دارند به دسته‌هاي
1. كليد بدون بار يا سكسيونر
2. كليد قابل قطع زير بار يا سكسيونر قابل قطع زيربار
3. كليد قدرت يا ديژنكتور Circuit Breaker

انواع كليدهاي قدرت C.B :
1. كليد روغني كه از متداولترين كليدهاي فشارقوي با قدرت قطع بالا مي‌باشد.
در كليد روغني در درجة اول از روغن بعنوان عايق استفاده مي‌شود و بدين جهت هر چه فشار الكتريكي شبكه بيشتر باشد حجم روغن داخل كليد نيز زيادتر مي‌گردد. بطوريكه وزن روغن در كليد روغني KV 220 نزديك به 20 تن مي‌رسد و همين حجم زياد روغن يكي از بزرگترين معايب اين كليد بخصوص در مواقع آتش‌سوزي است.
كليد قدرت علاوه بر اينكه جريان اتصال كوتاه را قطع مي‌كند، بايد قادر باشد مدار اتصال كوتاه شده را نيز به شبكه برق وصل كند يا بعبارت ديگر در زير اتصال كوتاه وصل شود. از آنجا كه در اين حالت در لحظة وصل جريان اتصال كوتاه ضربه‌اي شديد از كليد مي‌گذرد. در اطراف كليد حوزة الكترومغناطيسي شديدي ايجاد مي‌شود كه سبب لرزش كشاكتها و كم شدن سطح تماس كشاكتها مي‌شود كه نتيجة آن بوجود آمدن نقطه جوشهايي در سطح كشاكتها و از كار افتادن كليد مي‌شود. براي جلوگيري از اين ارتعاشات بخصوص در كليدهاي فشارقوي هر قطب كليد داراي محفظة احتراق مخصوص بخود مي‌باشد.

2. كليد كم روغن ، در موقع جدا شدن دو كشاكت كليد زير بار دو محفظة روغني جرياني كه از آخرين نقطة تماس فلزي كشاكت مي‌گذرد باعث گداخته شدن و تبخير فلز ( مس) مي‌شود و با آن پايه و اساس جرقه يا قوس الكتريكي بين دو كشاكت جدا شده گذاشته مي‌شود. حرارت زياد جرقه روغن اطراف قوس را تبخير و ايجاد يك حباب گازي يا فشار زياد مي‌كند اين حباب گازي از لايه‌هاي مختلفي تشكيل شده كه از ديدگاه روغني به طرف مركز قوس عبارتند از :
الف ـ لاية بخار مرطوب روغن
ب ـ لاية بخار داغ و خشك
ج ـ لاية اطراف قوس مركب از C2H2 و H2 و H با حرارتي در حدود 1000 تا 5000 درجه كلوين .
كه كليد كم روغن بدو صورت قطع جريان كم و قطع جريان زياد بكار مي‌رود، كه اكثر كليدهاي كم روغن بر پايه قطع جريان زياد ساخته مي‌شوند بدين جهت كه ايجاد فشار و به جريان انداختن گاز در يك زمان معين و حساب شده شما راه حل صحيح قطع جرقه در روغن است . لذا قطع سريع جرقه در زمان يك نيمه پريود علاوه بر اينكه براي تأسيساتي برق بسيار مهم و با ارزش است، در ساختمان خود كليد نيز بسيار مؤثر است. زيرا بعلت قطع فوري جرقه اثرات حرارتي و مكانيكي آن نيز بر روي كشاكتها و محفظة احتراق كوچكتر مي‌شود و علاوه بر اينكه دوام كليد را بالا مي‌برد خود كليد نيز ارزان تهيه مي‌شود.
3. كليد اكسپانزيون:كليد راست كه در آن از آب بعنوان مادة خاموش ‌كنندة جرقه استفاده شده است و بهمين جهت اغلب كليد آبي ناميده مي‌شود. يكي از بهترين خواص اين كليد اين است كه چون آب داخل محفظة احتراق قابل اشتعال نيست هيچگونه انفجاري كليد را تهديد نمي‌كند و مانند كليدهاي روغني باعث آتش‌سوزي نمي‌شود.
هر قطب كليد داراي يك محفظة احتراق مخصوص خود است كه با مقداري آب و ماده ضريح پر شده است. محفظة احتراق كليد توسط دو رينگ الاستيكي ثابت نگهداشته مي‌شود و در صورتيكه فشار داخل محفظه بعلت تراكم گاز از حد معيني تجاوز كرد محفظة احتراق قدري بطرف بالا كشيده مي‌شود. و مقداري از گاز داخل محفظه به بيرون راه پيدا مي‌كند و در آب سرد محفظة ديگر تقطير مي‌شود.
در كليدهاي اكسپانزيون با ولتاژ زياد بجاي آب از روغن مخصوص كه نقطة اشتعال آن خيلي بالاست استفاده مي‌شود.
4. كليد هوائي : در كليدهاي قبلي مادة اولية خاموش كنندة جرقه مايع است و چون در اين نوع كليدها عواملي كه در خاموش كردن جرقه مؤثر هستند در اثر انرژي خود جرقه از تجزية روغن تهيه و آماده مي‌شوند، همه آنها كم و پيش تابع شدت جريان زمان قطع هستند. بعباردت ديگر قدرت جرقه تابع شدت جريان است. ولي در كليد هوائي اولاً براي خاموش كردن جرقه و خارج كردن يونها و خنك كردن جرقه از هواي سرد تحت فشار استفاده مي‌شود و در ثاني اين تنها كليدست كه قدرت خاموش كنندگي آن مستقل از جريان است و فقط تابع هواي كمپرس شده ايست كه قبلاً در يك منبع ذخيره شده و با فشار ثابت و مقدار ثابت براي هر شدت جرياني بداخل محفظة احتراق هدايت مي‌شود.
در كليدهاي هوائي بخصوص در فشار كم و متوسط ، كشاكت ثابت معمولاً بصورت قيف ساخته مي‌شود كه در داخل آن كشاكت ميله‌اي متحرك جاي مي‌گيرد و با تماس با آن كليد بسته مي‌شود. در موقع قطع كليد، كشاكت ميله‌اي از كشاكت ثابت جدا مي‌شود و اين دو كشاكت ابتدا در هواي ساكن موجود در محفظه جرقه حاصل مي‌گردد، طول اين قوس را كوتاه نگه مي‌دارند تا كار كليد كوچك شود. در ضمن بايد فاصلة دو كشاكت بحدّي باشد كه پس از خاموش شدن جرقه اين فاصله بتواند فشار برگشت شده‌ روي دو كشاكت را حفظ كند. بعبارت ديگر بايد فاصلة هوائي دو كشاكت استقامت الكتريكي كافي براي ولتاژ شبكه را داشته باشد.
5. كليد گاز سخت ( جامد) در پستها و شبكه‌هاي برق كوچك كه داراي تأسيساتي محدود و فاقد دستگاه كمپرسور و تهيه هواي فشرده مي‌باشند نصب كليدهاي هوائي اطراف اهوار فشرده) مقرون به صرفه نيست و بدين جهت اغلب از كليه اكسپانزيون (آبي) و يا از كليد گاز جامد نيز مانند كليدهاي روغن و كم روغن، گازي كه باعث خاموش كردن و برنگشتن جرقه مي‌شود، توسط خود جرقه بوجود مي‌آيد. لذا قدرت قطع اين كليد نيز تابع شدت جريان قطع است.
كليد گاز جامد جريان خيلي زياد را در اولين نيم پريود بمحض عبور جريان از عنصر و درست در همان موقعي كه لوله كشاكت دهندة مجراي خروجي گاز را باز مي‌كند قطع مي‌نمايد در صورتيكه جرقه جريانهاي كم و در فاصله بيشتر دو كشاكت و در زمان دومين نيمه موج قطع مي‌شود. اين كوتاه بودن زمان جرقه بعلت گاز شديدي است كه از عايق‌ها متصاعد مي‌شود و بهمين جهت سطوح ميله و لولة جرقه‌گير عايق نيز خيلي زود فرسوده و و مستحمل نمي‌شود. معمولاً پس از هر چند صدبار قطع احتياج به تعويض پيدا مي‌كنند. اين كليدها براي اختلاف سطح تا kg20 و قدرت قطع تا muA 200 ساخته مي‌شوند.

6. كليد SF6 : در اين نوع كليد از گاز SF6 بعنوان مادة خاموش كنندة جرقه و عايق بين دو كشاكت و نگهدارندة ولتاژ استفاده شده است. گاز SF6 الكترونهاي آزاد را جذب مي‌كند و ايجاد يون منفي بودن تحرك مي‌كند در شچه مانع ايجاد ابربهمني الكترونها كه باعث شكست عايق و ايجاد جرقه مي‌شود مي‌گردد. بطوريكه استقامت الكتريكي گاز SF6 به 2 تا 3 برابر استقامت الكتريكي هوا مي‌رسد. گاز SF6 از نظر شيميايي كاملاً با ثبات است وصل تركيبي آن خيلي كم و غير رسمي مي‌باشد و تقريباً 5 برابر هوا وزن دارد و در مقابل حرارت زياد نيز پايدار و غيرقابل اشتعال است.
اين كليد داراي يك كمپرسور و محفظة احتراق مي‌باشد در اين كليد از يك كشاكت ثابت و يك كشاكت متحرك استفاده نشده است بلكه قسمت اصلي كليد تشكيل شده از دو لولة ثابت كه به فاصلة معيني متناسب با ولتاژ نامي كليد در مقابل هم قرار گرفته‌اند. ارتباط اين دو لوله در حالت وصل كليد توسط موف انگشتانه مانند فلزي بنام موف اتصالي انجام مي‌گيرد. كمپرسور تشكيل شده از يك سيلندر عايق پر از گاز كه بوسيلة ميلة فرمان مخصوصي بطرف پايين و بالا حركت مي‌كند و در ضمن باعث قطع و وصل كليد نيز مي‌شود.
در قسمت تحتاني اين سيلندر عايق يك پيستون رينگ مانند بطور ثابت نصب شده است. اين مجموعه در موقع قطع كليد مانند يك كمپرسور و انژكتور عمل مي‌كند. با اين تفاوت كه گاز داخل كمپرسور با فشردن پيستون متراكم نمي‌شود، بلكه با پايين آمدن لولة سيلندري فشرده و متراكم مي‌شود . در موقع قطع كليد، كمپرسور كه در حقيقت بعنوان دستگاه تراكم كننده و دمنده گاز عمل مي‌كند بوسيلة اهرمي كه فرمان قطع را اجرا مي‌كند بطرف پايين كشيده مي‌شود. در اين حالت گاز SF6 داخل كمپرسور متراكم مي‌شود و موقعي كه گاز تراكم لازم براي مجراي ورود گاز از دو طرف جرقه باز مي‌شود و كمپرسور تبديل به انژكتور مي‌گردد. گاز تحت فشار بطور عمودي بر قوس وارد شده و در امتداد طول قوس در داخل لوله‌ها جريان پيدا مي‌كند و باعث قطع سريع جرقه در زمان عبور جريان از صفر مي‌شود. سپس از قطع كامل جريان سيلندر عايق كمپرسور در محل معين بطور ثابت قرار مي‌گيرد. در موقع وصل كليد سيلندري عايق مجدداً بالا مي‌رود و فضاي فال آن از گاز SF6 پر مي‌شود و كليد آماده براي قطع مجدد مي‌گردد. براي ولتاژهاي 130 k و 230k فرمان قطع و وصل كليد هيدروكيل است.

7. كليد خلاء : اصولاً الكترونهاي آزاد باعث هدايت جريان در فلزات و ايجاد قوس الكتريكي در عايق‌ها مي‌شوند. لذا در خلاء كامل چون هيچ عنصري وجود ندارد كه حاصل الكترونها باشد، بايد جدا شدن دوكشاكت فلزي جريان دار به احتمال قوي بدون ايجاد جرقه انجام بگيرد. لذا كليدهاي فشار قوي كه كشاكتهاي آن در خلاء از هم جدا شوند ساخته و از سه قسمت اصل زير تشكيل شده است :
1. كپسول خلاء از فولا و كرم نيكل با كشاكتورها
2. نگهدارند] کشاکتورها و ایزولاتورها
3. وسایل مکاکنیل رسانای فرمان قطع و وصل.
کشاکتهای اتصال دهنده این کلید در یک کپسول فلزی خلاء شده قرار دارند و عمل قطع و وصل کلید در این کپسول و در خلاء کامل انجام می گیرد. بعلت فشار خیلی کم داخل کپسول ( در حدود Bar ) فاصل] دو کشاکت کلید خلاء در حالت قطع برای فشار تا 30kv خیلی کم و در حدود 20 mm است در نتیجه بعلت کوچک بودن طول جرقه (20 mm) و هدایت خوب پلاسما و کوتاه بودن زمان جرقه که ماکزیمم از 6 ms تجاوز نمی کند. انرژی قوس الکتریکی در این کلید خیلی کوچکتر از کلیدهای مشابه دیگر می باشد. با توجه به اینکه اغلب قوس قبل از رسیدن جریان به صفر قطع می شود، می توان کلید را با وسیله قطع و وصل سریع مجهز کرد.

 

پدیده کرونا

پدیده کرونا

ممکن است در اثر بوجود آمدن خطا در خطوط انتقال و یا اشکالات فنی در مقره ها و یا یراق آلات خط و پست رخ دهد. حداقل مشکل ایجاد شده توسط کرونا نویز شنیداری و اختلالات رادیویی است که منجر به نارضایتی شهروندان می گردد. تاکنون مشکل اساسی این بوده است که منابع کرونا را چگونه می توان بصورت دقیق و کار آمد تشخیص داد. روشهای تشخیص بوسیله نویز شنیداری و اختلالات رادیویی اغلب جهت تشخیص کرونا مورد استفاده قرار گرفته اند ولی این روشها قادر به تشخیص محل دقیق وقوع پدیده کرونا نمی باشند. جهت بدست آوردن اطلاعات بیشتر درباره پدیده کرونا مانند منبع، نوع و دامنه آن، شرکت های برق ناچار ب انجام این کار در شب می باشند زیرا دستگاههای موجود برای این منظور در تاریکی قادر به تشخیص کرونا هستند. این عملیات مشکل، گران و غیر مؤثر می باشد.

دوربین کرونائی Day Cor  که بتازگی توسط موسسه EPRI ابداع گردیده است علاوه براینکه امکان تشخیص و محل یابی پدیده کرونا را در روشنایی روز بسادگی فراهم می کند قادر به تشخیص آتش سوزی در مکانهای صنعتی و همچنین تشخیص شعله های آتش هیدروژن و الکل که غیر نمایان می باشند است. این طرح با موفقیت هم در آزمایشگاه و هم در محل آزمایش شده است. آزمایش اولیه در بهار سال 1999 انجام گرفت که در آن از نمونه اولیه این دوربین جهت تشخیص کرونا روی خطوط انتقال، دکل ها، یراق آلات خط، مقره ها و تجهیزات پست استفاده شد.

انتظار می رود که این دوربین در اواخر سال 2000 وارد بازار فروش گردد. استفاده از این دوربین جدید آسان، اقتصادی و مناسب می باشد زیرا از این دوربین می توان هم در روز و هم در شب از روی زمین و یا هوا بوسیله هلیکوپتر بطور مؤثر استفاده نمود. مکانیزم عملکرد این طرح در شکل (1) آمده است. این طرح از دو واحد تصویرگر تشکیل شده است. تصویرگر نمایان که تصاویر مربوط به تجهیزاتی که پدیده کرونا در آنها رخ می دهد را برداشته و این تصاویر قابل رویت می باشند. تصویرگر غیرنمایان تصاویر غیرقابل مشاهده کرونا را تصویربرداری می کند. این تصاویر با هم ترکیب می شوند و به کمک پروسه پردازش طیفی تصویر کرونا برروی تصویر تجهیزات خط انتقال منطبق و بدین وسیله محل تخلیه کرونا مشخص می گردد.

در این دوربین از یک فیلتر جهت بلوکه کردن تشعشعات خورشیدی استفاده شده است تا امکان تصویر گری در روز روشن به راحتی فراهم گردد.

بررسی علل آسیب دیدن ترانس های توزیع و روش های پیشگیری آن

بررسی علل آسیب دیدن ترانس های توزیع و

روش های پیشگیری آن

 

نظر به اهميت ويژه ترانسهاي شبكه، همواره مواظبت و نگهداري آنها از مسائل مهم در صنعت برق بوده و هم‌چنين در صورت صدمه ديدن ترانس، هزينه مربوطه بالا و خاموشي تحميـل شده طولاني مدت خواهد بود. در اين گزارش ابتدا علل آسيب‌ديدگي ترانسها بحث گرديده و سپس راههاي پيش‌گيري آن بيان ميگردد.

 

اصولا آسيب‌ديدگي ترانس به دو صورت اتفاق مي افتد :

1- هادي شدن عايق ترانس

2- پاره شدن يا قطع شدن هاديهاي ترانس

 هر دو مورد ذكر شده پيامد سه عامل افزايش دماي داخل ترانس ، اضافه ولتاژ و ضربات مكانيكي است كه ذيلاً به توضيح آنها مي پردازيم :

 

 الف ) افزايش حرارت داخل ترانس بيشتر از حد تحمل ترانس (يعني بيشتر از حد تحمل عايق ترانس) موجب آسيب‌ديدگي عايق ترانس ميگردد. عايقها بر خلاف هاديها در صورت بالا رفتن حرارت، هدايتشان بيشتر شده و جريان نشتي بيش از حد در عايق باعث سوختن ترانس ميگردد.

ب ) اگر اضافه ولتاژ حادث شده در شبكه باعث بالا رفتن ولتاژ نسبت به بدنه و يا نسبت به فاز ديگر (بيشتر از حد استقامت حرارتي عايق )گردد هاديها موجب بروز قوس در عايق شده و عايق خاصيت خود را از دست مي دهد و يا اگر ولتاژ بالا بافركانس نامي بصورت مداوم برقرار گردد جريان نشتي عايق تدريجاً بيشتر شده و دماي عايق بالا مي‌رود كه نهايتاً حرارت بالا باعث آسيب ديدن عايق مي‌گردد .

ج ) در صورت حمل نادرست ترانس چه با جرثقيل و يا هر وسيله ديگر به علت تكانهاي شديد، هسته ترانس كه بر روي بدنه ثابت شده جابجا گشته و منجر به پاره گي نقاط اتصال هاديها ميگردد و هم‌چنين اگر اتصال كوتاهي در ورودي يا خروجي ترانس اتفاق افتد هاديهاي ترانس بر اثر اتصالي، نيروهاي زيادي به يكديگر واردمي‌نمايند(هاديهاي حامل جريان به يكديگر نيرو وارد مي‌كنند كه به جريان عبوري وفاصله هاديها از يكديگر وابسته است) اين نيروها اغلب باعث پاره گي هاديها و يا خرابي عايق خشك ترانس ميگردد. اگر بار ترانس نيز بالا رود به علت توليد حرارت درترانس باعث پاره گي هاديها در نقاط ضعيف ترانس مي‌شود كه اين مورد بيشتر درترانسهايي باسيم‌پيچي زيگزاگ در نقطه اتصال اتفاق مي‌افتد.

 

عواملي كه باعث صدمه ديدن ترانس ميگردند

 

اضافه بار:

اگر بنا به هر علتي از جمله زياد شدن بار شبكه، نشت روي مقره‌ها و هاديها، بار ترانس زياد گردد و كليد كل تابلوي ترانس عمل ننمايد با ازدياد جريان هاديهاي ترانس تلفات اهمي ترانس بالا رفته و حرارت توليدي ، بيشتر ازحرارت تبادلي بوده و به راحتي دفع نمي‌گردد كه باعث صدمه ديدن عايق ترانس مي گردد.

 

نشت روغن:

اگر سطح روغن در داخل ترانس كاهش يابد و به جاي روغن هوا در داخل تانك ترانس نفوذ كند ، با توجه به پايين بودن استقامت الكتريكي هوا نسبت به روغن باعث بروز قوس در ترانس شده و آسيب مي‌بيند.

 

نفوذ رطوبت:

وجود ذرات آب در روغن بشدت استقامت الكتريكي روغن ترانس را كاهش ميدهد كه باعث بروز قوس در روغن ترانس مي‌شود.

 

اضافه ولتاژهاي موقت:

هر چند طبق استاندارد هر ترانسي مي‌تواند ولتاژي بيشتر از حد نامي را طي مدت زمان كوتاهي تحمل كند (حتي مورد تست قرارمي‌گيرد) اما اين اضافه ولتاژها باعث به اشباع رفتن هسته و ايجاد هارمونيك مي‌گرددكه هارمونيكهاي بالاي فركانس نامي ، تلفات هسته را بالا برده و نهايتاً حرارت ايجادشده در هسته و عدم تبادل حرارتي لازم موجب آسيب ديدن عايق مي‌شود (اين حرارت درمحاسبات طراحي وارد نمي‌گردد).

آلودگي روغن ترانس:

طي دوره كاري ترانس با توجه به گردش روغن در بين هاديها و هسته، روغن كهنه شده و هم‌چنين سطح آنها را مي‌شويد و ذرات كنده شده از ديواره‌ها معمولاً بصورت لجن در ته تانك ترانس انباشته مي‌گردد. وجود ذرات فوق در روغن موجب كاهش استقامت الكتريكي روغن ميگردد.

 

اضافه ولتاژهاي گذرا:

اضافه ولتاژهاي گذرا در شبكه معمولاً به دو صورت نمايان ميگردند :

الف ) صاعقه كه اضافه ولتاژ خارجي است.

ب ) كليدزني كه اضافه ولتاژداخلي است.

 اگر تعداد اضافه ولتاژهايي كه به ترانس ميرسند زياد باشند يا حدولتاژهاي آنها بالا باشد باعث تخريب عايق مي‌گردند. گاهاً اضافه ولتاژها در حدي نيستند كه ابتدائاً عايق را خراب نمايند بلكه به علت رزونانس يا فرو رزونانس رفتن ترانس و خواص سلفي و خازني باعث بروز قوس از سر ترانس ، يا بالا رفتن دماي ترانس ميگردد.

 

عمر بالاي ترانس:

وقتي ترانس به مدت طولاني در شبكه مورداستفاده قرار گيرد، عايق خشك ترانس كم‌كم خاصيت اوليه خود را از دست ميدهد كه حتي با تعويض روغن هم‌ديگر به حالت اوليه برنمي‌گردد. (عمر مفيد ترانس معمولاً از طرف شركت سازنده داده مي‌شود).

 

بالا رفتن دماي محيط:

افزايش دماي محيط موجب آسيب‌ديدگي ترانس ميگردد. بدين صورت كه وقتي تفاوت دماي داخل ترانس و محيط پست در اثر افزايش حرارت محيط كم گردد تبادل حرارتي بين ترانس و هواي پست كم شده و حرارت توليد شده در ترانس حبس گرديده و عايق ترانس صدمه مي‌بيند. دماي شرايط كاري جهت اخذ قدرت نامي توسط سازنده تعيين مي‌گردد كه مي‌بايست ميزان كاهش قدرت به ازاي افزايش درجه حرارت نيزقيد شود.

 

 

 

بروز جرقه يا هارمونيك در ولتاژ اوليه:

بنا به هر علتي اگر دراوليه ترانس، ولتاژ همراه هارمونيك باشد باعث بوجود آمدن فلوهاي متناظر با همان هارمونيك‌ها در هسته ترانس ميگردد، كه اين هارمونيك‌هاي فركانس بالا موجب بالا رفتن تلفات فوكو و هيسترزيس در هسته مي‌شود و ترانس از بالا رفتن حرارت ناشي از آن صدمه مي‌بيند. گاهاً به علت رطوبت محيط يا وجود آلودگي بر روي مقره‌ها و يا نزديك شدن شاخه درختان به خط تحت ولتاژ و… قوس بوجود مي‌آيد و به علت بالا بودن مقاومت دربرخي از اين اتصالات و دور بودن از ابتداي فيدر، اين قوسها باعث عملكرد رله پست مادر نمي‌گردند. وجود قوس و قابل ملاحظه بودن امپدانس قبل از محل عيب موجب ريپل‌هاي ولتاژ روي موج ولتاژ مي‌شوند. ريپل‌هاي ولتاژ داراي هارمونيك‌هاي بالا بوده واشكالاتي را براي دستگاههاي الكتريكي مورد تغذيه روي آن فيدر پيش مي‌آورد.

 

راههاي پيشگيري

 ابتدا بايد خاطرنشان ساخت كه ترانسها براي تلفات استاندارد و قابل محاسبه فركانس اصلي طراحي مي‌گردند و هر گونه تلفات اجباري خارج از مقدار محاسبه شده در برآوردها ناديده گرفته مي شود. لذا تلفات ناشي از هارمونيك‌ها و افزايشولتاژ شبكه براي ترانس مضر مي‌باشد. مگر اينكه در شرايط جديد تقاضاي ديگري برايساخت ترانسها با قدرت تحمل بيشتر مدنظر باشد. براي مثال مي توان هسته ترانسها را به علت وجود هارمونيك ، بزرگتر از حد فعلي در نظر گرفت. (در حال حاضر ترانسهايي براي تلفات بيشتر طراحي ميگردند)

 

پيشگيري از بروز اضافه بار براي ترانسها:

انتخاب بهينه قدرت ترانس جهت تغذيه در شبكه بسيار مهم مي‌باشد. در اين راستا آگاهي از رفتار بار وبارگيريهاي مداوم ترانس در نحوه تصميم‌گيري حائز اهميت است. معمولاً ترانسهايي كه بارشان كمتر از %30 تا %40 بار ناميشان باشند كم بار و اگر بيشتر از %70 بار نامي‌باشند پر بار تلقي ميگردند. استفاده از ثبات جهت مطالعه و بررسي رفتار بار درمناطق مختلف ، الگوي مناسب از رفتار بار را براي ترانسهاي شبكه بدست ميدهد ومي‌توان با استفاده از آنها به مطالعه شبكه پرداخت. در حال حاضر به علت كمبود نيروي انساني و وسايل از ترانسهاي خاص، آمپراژگيري ميگردد. بدين صورت كه با توجه به آمار فيوزسوزي و افتادن كليدكل ها در روز قبل ، از آن ترانسها بارگيري به عمل مي‌آيد ودر صورت اضافه بار بودن ترانس نسبت به تعويض آن اقدام مي‌شود و ترانس با قدرت بيشتر جايگزين ميگردد استاندارد بودن اتصالات در تابلوها و رئوس تيرها و جعبه فيوزها از اتلاف انرژي جلوگيري كرده و از اضافه بار شدن بي‌مورد ترانسها جلوگيري ميكند.

 

نشت روغن ترانس:

بازديد‌هاي دوره‌اي و مداوم پست‌هاي توزيع ميتواند در اين خصوص راهگشا باشد. در بازديدها ارتفاع روغن در شيشه روغن‌نما، ‌خيسي روي درپوش‌، رادياتورها و زير ترانس ملاك مناسبي از آگاهي نشت روغن مي‌باشد كه درحال حاضر اين عمل انجام ميگيرد.

 

نفوذ رطوبت:

 نمونه‌برداري و تست روغن ترانسها طي برنامه‌هاي ازپيش تعيين شده اطلاع دقيقي از نفوذ رطوبت به داخل تانك ترانس بدست ميدهد. در حال حاضر همراه با تعميرات خط، ترانسهاي هوائي و سرويس پست‌هاي زميني ، نمونه‌گيري وتست روغن انجام ميگيرد كه طول دوره‌هاي بازديد و سرويس حدود يك بار در هر سال ميباشد ولي با توجه به شرايط جوي برخي مناطق ، طول دوره بازديد بايد كاهش يابد.

 

اضافه ولتاژهاي موقت:

در شبكه‌هاي توزيعي كه طول فيدرها كوتاه باشد، احتمال بروز اضافه ولتاژهاي موقت در اين شبكه‌ها وجود ندارد مگر اينكه اضافه ولتاژ از شبكه فوق توزيع سرايت نمايد.

 

آلودگي روغن ترانس:

تست روغن بصورت برنامه‌ريزي شده روش مناسبي براي آگاهي يافتن از آلودگي روغن ترانس است.

 

اضافه ولتاژهاي گذرا:

براي جلوگيري از خسارت ناشي از اضافه ولتاژهاي گذراي خارجي (صاعقه) مناسب ترين راه، نصب برقگير در پستهاي هوائي و نقاط ارتباطي سركابلها و خطوط هوائي مي‌باشد. عملكرد صحيح برقگيرها ترانسها را در مقابل صاعقه حفاظت مي‌نمايد. كليدزني در شبكه‌هاي توزيع مي‌تواند ولتاژهاي گذرايي حدود 1.5 برابر ولتاژ نامي را در شبكه بوجود آورد. چنين اضافه ولتاژهايي وقتي به ترانس كه داراي اندوكتانس بالايي در برابر اضافه ولتاژها ميباشد ، مي‌رسند تقويت ميگردند، كه اين موضوع اثر سوء براي ترانسها دارد. علاوه بر دامنه اضافه ولتاژ، پله‌اي بودن آن نيز مضر مي‌باشد ، زيرا داراي هارمونيك‌هاي زيادي بوده و براي ترانسها مضر است آمار كليدزني و مانور در شبكه فشار متوسط كم نبوده و اين مانورها ترانسها را از لحاظ عايقي ضعيف مي‌نمايد و اگر فواصل كليدزني كم باشد احتمالا آسيب‌ديدگي ترانسها بيشتر مي‌شود. از آنجايي كه تعداد فيدرهاي زياد است و هم‌چنين تجهيزات جداكننده در شبكه كم مي‌باشد يافتن محل عيب و جابجايي بار آن مشكل‌ساز بوده و تعداد كليدزني را افزايش ميدهد.

 براي كاهش تعداد كليدزني راه‌حل پيشنهادي ، كاهش بار فيدرها با ايجاد فيدرهاي جديد، كوتاه كردن طول فيدرها با ايجاد پست‌هاي فوق توزيع و ايجادنقاطي مجهز به دستگاههاي جداكننده مناسب نظير سكشنالايزر و استفاده از كليد در مسير فيدرها مي‌باشد. همچنين تنظيم رله‌ها با استفاده از محاسبات اتصال كوتاه شبكه لازم است.

 

عمر بالاي ترانس:

 در حال حاضر با تعويض ترانسهاي با عمر بالا ،ترانسهاي قديمي از شبكه جدا شده و بعد از بازيابي به شبكه برمي‌گردند. ولي در عمل ملاحظه ميشود تعدادي از ترانسهاي سرويس شده ، پس از بهره برداري مجدداً معيوب ميگردند. لذا ضروريست نظارت بر كيفيت تعميرات و تستهاي لازم، دقيقتر صورت گيرد. اگرروند بازيابي و سرويس ترانس مناسب و دقيق باشد و هم‌چنين با استفاده از تست‌هاي دقيق در اندازه گيري تلفات بي‌باري ترانس مي توان از پايداري و سلامت عايق خشك ترانس مطمئن شد. البته لازم به ذكر است، استفاده از لوازمي مثل روغن ترانس مرغوب و واشرهاي مناسب جهت آب بندي در بالا بردن عمر ترانس بعد از بازيابي بسيار مؤثر است.

 

بالا رفتن دماي محيط :

 براي تبادل حرارتي بيشتر در فصول گرم در اغلب پست‌هاي زميني از فن استفاده مي‌گردد، اما براي ترانسهاي هوائي چنين راهي وجودندارد. اگر هواي محيط گرم شود به علت كاهش اختلاف دماي داخل ترانس و هواي اطراف تبادل حرارتي كم شده و ترانس گرمتر مي‌شود. بنابراين بهترين راه چاره كاهش بارترانس در اين مواقع مي‌باشد كه در فصول گرم بار ترانس زير بار نامي باشد، اما متأسفانه پيك بار شبكه هنگام گرما به علت استفاده از كولرهاي گازي اتفاق مي‌افتد ودر فصول ديگر گاهاً بار ترانسها از %40 بار نامي نيز كمتر مي‌باشد.

 

جرقه و هارمونيك در اوليه ترانسهاي توزيع:

در برخي از پستهاي زميني به علت شرايط نامناسب ساختماني و شرايط تابلوهاي فرسوده ، روي مقره‌هاي اتكايي و هم‌چنين در شبكه‌هاي هوائي روي مقره‌ها و بوشينگها قوسهايي بوجود مي‌آيدكه گاهاً ماندگار نيز مي‌باشند. اين قوسها ريپل‌هاي ولتاژ را در شبكه بوجودمي‌آورند. جهت جلوگيري از اين پديده‌ها بايستي بازديدهاي دوره‌اي از شبكه و پستهاي زميني و شاخه‌زني و سرويس به موقع خطوط و پست‌ها را افزايش داده و دقت بيشتري را دراين خصوص مبذول نمود. مطابق با استاندارد، شاخه زني بايد بگونه‌اي باشد كه طي فاصله زماني 2سال يك بار شاخه زني انجام گيرد اما با شرايط جوي برخي مناطق و نوع درختان گاهاً در هر سال دو بار شاخه زني لازم است .

 

جلوگيري از پاره گي هاديهاي ترانس:

بيشتر اوقات در حمل نامناسب ترانس، هاديهاي ترانس پاره مي‌شوند. اگر دقت بيشتري در هنگام حمل ترانس انجام گيرد و در هنگام بارگيري و نصب سعي گردد تا ترانس به آرامي جابجا شود وهنگامي كه ترانس بر روي جرثقيل يا هر وسيله جابجا كننده قرار ميگيرد بتوان از تكانهاي شديد ناشي از جاده جلوگيري نمود و هم‌چنين بار ترانس همواره زير بار نامي نگه داشته شود، باعث مي‌گردد تا هاديهاي ترانس قطع نگردند. اما براي جلوگيري ازپاره گي هاديها ناشي از اتصال كوتاه در سيم‌پيچي اوليه و يا ثانويه ترانس تنها مي‌توان به استاندارد نمودن اتصالات ورودي و خروجي ترانس اشاره نمود .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ELEC4U

www.elec4u.blogsky.com

منبع : mona-consultants.com

سکسیونر

 

سکسیونر وسیله قطع سیستمهایی است که تقریباًٌ بدون جریان هستند. به عبارت دیگر سکسیونر قطعات و وسایلی راکه فقط زیر ولتاژ هستند از شبکه جدا می سازد. تقریباً بدون بار بدان معنی است که می توان به کمک سکسیونر جریانهای کاپاسیتیو مقره ها، شینه ها و تاسیسات برقی وکابلهای کوتاه و خطوط و همینطور جریان ترانسفورماتور ولتاژ رانیز قطع نموده و یا حتی ترانسفورماتورهای کم قدرت را با سکسیونر قطع کرد . علت بدون جریان بودن سکسیونر د رموقع قطع یا وصل، مجهز نبودن سکسیونر به وسیله جرقه خاموش کن است .لذا بطور کلی می توان نتیجه گرفت که عمل قطع و وصل سکسیونر باید بدون جرقه یا با جرقه ناچیزی صورت گیرد. برحسب این تعریف در صورتیکه از سکسیونر جریان عبور کند ولی در موقع قطع اختلاف پتانسیلی بین دو کنتاکت آن ظاهر نشود قطع سکسیونر بلامانع است . همینطور وصل سکسیونری که بین دو کنتاکت آن تفاوت پتانسیلی موجود نباشد گرچه به محض وصل باعث عبور جریان گردد نیز مجاز خواهد بود. از آنچه که گفته شده چنین نتیجه می شود که سکسیونر یک کلید نیست بلکه یک ارتباط دهنده یا قطع کننده مکانیکی بین سیستمها است.

 

سکسیونر باید درحالت بسته یک ارتباط گالوانیکی محکم ومطمئن برای هدایت بهتر جریان درکنتاکت هر قطب برقرار سازد و مانع افت ولتاژ گردد. لذا باید مقاومت عبورجریان در محدوده سکسیونر کوچک باشد، تا حرارتی که در اثر کار مدام در کنتاکتها ایجاد می شود از حد تجاوز نکند. در ضمن باید سکسیونر طوری ساخته شود که دراثر جرم و وزن تیغه های یا فشار باد وبرف وغیره خود به خود بسته نشود یا در موقع بسته بودن نیروی دینامیکی شدیدی که در اثر عبو رجریان اتصال کوتاه بوجود می آید باعث لرزش تیغه های یا احتمالاً باز شدن آن نگردد. سکسیونر می تواند به تیغه های زمین مجهز باشد که تیغه های زمین برای تامین ایمنی کار روی قسمتهای بی برق شده بکار می رود . در حالیکه سکسیونر به تیغه های زمین مجهز باشد، تیغه های زمین معمولاً باز است مگر در زمانیکه سکسیونر باز شود که د راین حالت جهت تخلیه شارژهای خازنی (ولتاژ باقیمانده) روی خط یا قسمتهایی که قبلاً برق دار بوده تیغه های زمین بسته میشود.
4-4 موارد استعمال سکسیونر:
همانطور که گفته شد اصولاً سکسیونر وسایل ارتباط دهنده مکانیکی و گالوانیکی برای هدایت بهتر جریان قطعات و سیستمهای مختلف می باشند ودر درجه اول به منظور حفاظت اشخاص و متصدیان مربوطه در مقابل برق گرفتگی بکاربرده می شوند .بدین جهت طوری ساخته می شوند که در حالت قطع یا وصل،محل قطع شدگی یا اتصال بطور واضح وآشکار قابل رویت باشد. یعنی در هوای آزاد امجام گیرد و از آنجا که سکسیونر باعث بستن یا بازکردن مدارالکتریکی نمی شود ، برای باز کردن وبستن هر مدار الکتریکی فشار قوی احیتیاج به کلید قدرت می باشدکه قادر است مدار را تحت هر شرایطی بسته یا باز کند وسکسیونر وسیله ای است برای ارتباط کلید قدرت به شینه ویا هر قسمت دیگری از شبکه که دارای پتانسیل است .لذا طبق قوانین متدوال الکتریکی و به منظور ایمنی لازم درهنگام تعمیرات لازم است تا جلوی هر کلید قدرتی از1 کیلو وات به بالا ویا درهر دو طرف در صورتی که از دو طرف تغذیه گردد سکسیونر نصب گردد. با این شرایط هنگام باز کردن مدار،ابتدا کلید و سپس سکسیونر باز می شود ودرموقع بستن ابتدا سکسیونر وسپس کلید بسته می شود ودر صورتیکه سکسیونربه تیغه های زمین مجهز باشد،این تیغه های بعد ازباز شدن سکسیونر بسته شده تا شارژ های خازنی ذخیره شده رابه زمین منتقل نماید؛ سکسیونرهای بکاررفته در سیستم قدرت سه فاز بوده و دارای سه پل مشابه می باشد . عملکرد همزمان سه فاز بوسیله اینترلاک مکانیکی بین سه پل امکان پذیر میباشد. ازآنجا که مقدار شارژ خازنی باقیمانده (ولتاژ) درروی قسمتهای جدا شده از شبکه در رده ولتاژهای فشار قوی قابل توجه است، لازم است قبل از عمل تعمیرات بوسیله بستن تیغه های زمین سکسیونرها معمولاً بین سکسیونر و کلید قدرت اینترلاک ( مکانیکی یا الکتریکی) به نحوی برقرار می شودکه با وصل بودن کلید نتوان سکسیونر را قطع و وصل نمود. برای این منظور از یک بوبین که از ولتاژ خط تغذیه می شود برای ایجاد اینترلاک الکتریکی جهت عملکرد تیغه های زمین استفاده مینمایند .همچنین ازاینترلاک مکانیکی و یا الکتریکی جهت حصول اطمینان از باز بودن سکسیونر در زمان عملکرد تیغه های زمین وبالعکس استفاده می شوند.

4-5 اطلاعات مورد نیاز جهت طراحی سکسیونر:
4-5-1 مشخصات وویژگیهای شبکه وسیستمی که سکسیونر یا تیغه های زمین درآن نصب و بهره برداری خواهد شد .سکسیونریا تیغه های زمین در هنگام قطع و وصل باید از عهده انجام وظیفه مربوط برآمده و ویژگیهای شبکه الکتریکی مربوطه را به طور ایمن تحمل کند. این ویژگیهای شبکه عبارتند از:
1- ولتاژ نامـــی
2- ولتاژ حداکثر
3- فرکانس
4- تعداد فاز
5- جزئیات نحوه زمین کردن نوترال سیستم
6- جریان نامـــی
7- جریان اتصال کوتاه
4-5-2مشخصات محیطی وشرایط اقلیمی محلی که سکسیونر یا تیغه های زمین درآن شرایط مورد استفاده قرار خواهند گرفت در انتخاب سکسیونر یا تیغه های زمین شرایط آب و هوایی و محلی از اهمیت زیادی برخوردار است. زیرا به همان اندازه که تعیین شرایط محیطی واقعی و مناسب در بهره برداری ایمن، کاهش هزینه های سرویس وتعمیرات واستفاده بهینه از سرمایه گذاری اولیه تاثیر دارد، تعیین شرایط محیطی و آب و هوایی نا مناسب اعم از شرایط سنگین تر و با سبکتر از شرایط واقعی ، بهره برداری را نامطمئن و پر مخاطره نموده،تعمیرات و سرویس را افزایش داده واستفاده از سرمایه گذاری رابه صورت مناسب و بهینه نیز ناممکن میسازد بنابراین دقت د رتعیین و انتخاب این شرایط بسیار با اهمیت و حساس می باشد.

اهم پارامترهای محیطی که در طراحی سکسیونر وتیغه های زمین موثرند عبارتند از:
1- ارتفاع محل نصب از سطح دریا
2- حداکثر درجه حرارت هوای محیط
3- حداقل درجه حرارت هوای محیط
4- سرعت باد
5- میزان رطوبت نسبی
6- شتاب زلزله
7- ضخامت یخ
8- میزان آلودگی
9- هرنوع شاریط خاص وغیر عادی نظیر بخارآب غیر متعارف، رطوبت ، گرد وخاک غیر معمول، نمک، دوده گازهای قابل اشتعال و قابل انفجار و خوردگیهای غیر معمول درمواردی که درمناطق ساحلی آلوده به نمک محل نصب سکسیونر وتیغه های زمین در فضای سرپوشیده می باشد، براساس توصیه استانداردIEC شماره 129 بایستی از سکسیونر وتیغه های زمین نوع فضای باز استفاده شود.

4-6 انواع سکسیونرها:
4-6-1 نوع سکسیونر یا تیغه های زمین
انواع سکسیونر وتیغه های زمین که در رده ولتاژ 400و230 کیلو ولت بکارمی روند عبارتند از:
1- سکسیونر افقی با قطع از یک نقطه
2- سکسیونر افقی با قطع ازدو نقطه
3- سکسیونر عمودی
4- سکسیونر پانتو گراف
5- سکسیونر افقی با قطع از یک نقطه
این نوع سکسیونر شامل دو نوع قطع از وسط ویا قطع از یک طرف می باشدکه نوع قطع از وسط دارای دو تکه بازو و دو ترمینال هم سطح در دو طرف سکسیونر بوده ویک سری کنتاکت نر وماده دارند .نحوه حرکت بازوها در صفحه افقی و حول دو محور در دو طرف سکسیونر و به اندازه حدود 90 درجه می باشد . نوع قطع از یک طرف مشابه نوع قطع از وسط می باشد،با این تفاوت که دارای یک تکه بازو است وحرکت بازو وحول یکی از مقره های نگهدارنده بازو انجام میگیرد. دراین سکسیونر فاصله افقی مورد نیاز بین فازها بیشتر از انواع دیگر می باشد لذا در سطوح ولتاژ فشار قوی که فضای کافی در اختیار باشد بهترین انتخاب می باشد.
4-6-2 سکسیونر افقی با قطع ازدو نقطه
این نوع سکسیونر دارای یک بازوی یکپارچه یا دو پارچه متصل بهم ودو سیستم ترمینال هم سطح در دو طرف سکسیونر و دو سری کنتاکت نر و ماده می باشد. نحوه حرکت بازوی ای سکسیونر در صفحه افقی وحول یک محور در وسط سکسیونر وبه اندازه حدود 90درجه می باشد .سکسیونر افقی با دو قطع ازدو نقطه به فاصله افقی کمتری نسبت به سکسیونر افقی با قطع از یک نقطه و همچنین به یک ستون مقره اتکایی بیشتر نسبت به قطع از یک نقطه نیاز دارند.
4-6-3 سکسیونر عمودی:
این نوع سکسیونر دارای یک بازو ودو سیستم ترمینال هم سطح دردوطرف سکسیونرویک سری کنتاکت نر وماده می باشد نحوه حرکت بازوی سکسیونر در صفحه قائم وحول محور که دریک طرف سکسیونر قرار دارد بوده ومقدار چرخش بازوی عمودی تا حدود 90درجه می باشد .سکسیونر عمودی به فاصله افقی کمتری نسبت به سکسیونر افقی نیاز دارند،لیکن بدلیل حرکت عمودی تیغه ها عمدتاً درنقاطی استفاده می شود که سیم هوایی از بالای آن نگذرد (مثلاً سکسیونر مربوط به ترانسفورماتورها)
4-6-4 سکسیونر پانتو گراف:
این نوع سکسیونر دارای چند تکه بازوی لولایی ودو سیستم ترمینال مختلف وغیر هم سطح دربالا وپایین بوده وکنتاکتهای مخصوص گیره ای دارد که به همراه سیستم ترمینال بالایی می باشد. سیستم ترمینال پایین دارای دو محل برای اتصال هادی ازدو طرف می باشد. در سکسیونر پانتوگراف کمترین فاصله افقی و عمودی مورد نیاز می باشد و سکسیونر فاصله ایمنی خاصی را در این رابطه (فاصله افقی وعمودی) احتیاج ندارد وعمدتاً جهت انشعاب از باس بارهای هوایی ودر اشکال خاص شینه بندی بکار می رود.انتخاب هر یک از انواع سکسیونرهای بستگی به نحوه شینه بندی وجانمائی پست داشته واز یک طرح به طرح دیگر با توجه به کاربردها و محدودیتها تفاوت دارد .در ارتباط با پستهای 230و 400 کیلو ولت استفاده از سکسیونر افقی با قطع از دو قطع ازدو نقطه به دلیل افزایش فاصله فاز- فاز و تمرکز نیروی دورانی روی یک محور بجای دو محور نسبت به نوع سکسیونر افقی با قطع از یک نقطه توصیه نمی شود . مضافاً اینکه براساس نتیج بدست آمده از پرسشنامه های فنی- آماری پروژه اکثریت قاطع پاسخ دهندگان سکسیونر افقی را به نوع عمودی ترجیح داده و همچنین د رنوع افقی، سکسیونر را با قطع از یک نقطه رابه دلیل عملکرد بهتر وتعمیرات ارجع دانسته اند.
لذا ازمیان چهار نوع سکسیونر معرفی شده فوق عمدتاً نوع افقی با قطع از یک نقطه و در پاره ای موارد وباتوجه به شینه بندی وجانمایی پست ازسکسیونرپانتوگراف استفاده می شود.

4-7 نوع مکانیسم وعملکرد :
عمل قطع و وصل سکسیونر وتیغه های زمین مستلزم صرف انرژی مکانیکی می باشد اما با توجه به اینکه عمل قطع و وصل سکسیونر وتیغه های زمین در شرایط بی باری وتنها در زیر ولتاژ انجام می گیرد ونیازی به قطع جریان ندارد لذا بر خلاف کلیدهای قدرت سرعت قطع و وصل چندان مورد نظر نبوده وبنابراین بسته به شرایط بهره برداری می تواند توسط سه روش زیر انجام گیرد:
1- سکسیونر با مکانیسم عملکرد موتوری
2- سکسیونر با مکانیسم عملکرد دستی
3- سکسیونر با مکانیسم عملکرد موتوری- دستی
هریک از انواع مکانیسم های عملکرد فوق توسط کلیه سازندگان ساخته می شود ، نوع مکانیسم بسته به اینکه عملکرد وکنترل پست ویا مرکز دیسپاچینگ انجام انجام گیرد ودر پاره ای موارد به سبب بزرگ بودن ابعاد سکسیونر ونیاز به نیروی زیاد جهت عملکرد آن بصورت دستی یا موتوری انتخاب می شود.در سکسیونرهای رده 400و230 کیلو ولت به دلیل بعد مسافت در پستهای مربوطه، بزرگ بودن سکسیونر و لزوم کنترل سکسیونر از اطاق کنترل و دیسپاچینگ همواره عملکرد سکسیونر بصورت موتوری ( با امکان دستی د ر موارد اضطراری ) می باشد . در مورد تیغه های زمین به علت عدم احتیاج به کنترل ازراه دور ( اطاق کنترل و مرکز دیسپاچینگ ) واستفاده ازآن فقط به منظور تعمیرات وبه دلایل اقتصادی عموماً عملکرد آن بصورت دستی انجام می شود . مگر در پاره ای موارد که به لحاظ اهمیت فیدر مربوطه و یا شرایط اقلمی استفاده از مکانیسم موتوری الزامی بوده ویا اینکه از نظر اقتصادی توجیه پذیر باشد که در این موارد مکانیسم موتوری برای تیغه های زمین انتخاب می گردد.ضمناً نتایج بدست آمده از پرسش نامه های فنی- آماری پروژه نیز مؤید نظر شرکتهای برق دایر بر استفاده از عملکرد دستی در تیغه های زمین می باشد. همچنین پیش بینی لازم برای عملکرد سکسیونر از مراکز دیسپاچینگ برای پستهای بدون اپراتور در نظر گرفته شود.

4-8 معیار های طراحی و انتخاب سکسیو نر ها وتیغه های زمین :
1- ولتاز نامی : ولتاز نامی سکسیو نر ها و تیغه های زمین طوری انتخاب می شودکه مقدار آن حداقل مساوی حداکثر ولتاژ سیستم در نقطه ای که سکسیو نر و تیغه های زمین نصب می شود باشد. مطابق استاندارد IEC شماره 694 مقادیر ولتاژ نامی استاندارد بر حسب کیلو ولت برای سکسیونر و تیغه های زمین عبارتند از :
3.6- 7.2 – 12- 17.5 – 24 – 36 – 52 – 72.5 – 100 – 132 – 145 – 170 – 245 – 300- 362- 420 – 765 KV
که ولتاژ نامی سکسیو نر ها و تیغه های زمین با توجه به مقدار حداکثر ولتاژ برای پست مورد نظر در موزد سیستم 230 و 63 کیلو ولت ولتاژ نامی را به ترتیب برابر 245و 5/72 کیلو ولت انتخاب می کنند .
2- سطوح عایقی نامی : سطوح عایقی سکسیونر و تیغه های زمین بر اساس نتایج بدست آمده از مطالعات هماهنگی عایقی پروژه و با توجه به مقادیر استاندارد شماره 694 داده شده انتخاب می گردد. ضمنا سکسیونر با ولتاز نامی 300 کیلو ولت و بالاتر با توجه به ولتاژ استقامت عایقی موج کلید زنی بین کنتاکت ها با دو کلاس A و B تقسیم شده اند که انتخاب کلاس B در این مورد توصیه می شود.
لازم به یاد آوری است که مقادیر داده شده درجداول فوق برای شرایط محیطی استاندارد بوده و مقادیر ولتاز ها بایستی با توجه به شرایط محیطی واقعی تصحیح شود.
3- فرکانس نامی: مقاذیر استاندارد فرکانس برای تجهیزات قطع و وصل برابر 50 و 60 هرتز است که در مورد شبکه ایران این مقدار 50 هرتز می باشد.
4 – جریان نامی ( فقط برای سکسیونر و نه تیغه های زمین) : جریان نامی یک تجهیز قابل قطع و وصل عبارت است از قدرا موثر جریانی که وسیله مربوطه در شرایط مشخص استفاده قادر به عبور دادن آن بطور پیوسته باشد. مقدار جریان نامی سکسیونر با توجه به نتایج پخش بار و جریان اتصال کوتاه برای محل نصب سکسیونر و با در نظر گرفتن روند افزایش با ر بر اساس برنامه ریزی های توسعه سیستم و همچنین نوع شینه بندی از مقادیر جدول استاندارد IEC شماره129 تعیین می شود.
5 - جریان نامی اتصال کوتاه کوتاه مدت : این جریان عبارت است از مقدار موثر جریانی که یک دستگاه مکانیکی قابل قطع و وصل در وضعیت بسته در خلال یک مدت زمان کوتاه و تحت شرایط مشخص می تواند از خود عبور دهد. مقدار این جریان با توجه به محاسبات اتصال کوتاه و بر اساس مقادیر استاندارد IEC شماره 129 می شود.
6 - جریان پیک قابل تحمل : این جریان عبارت است از بزرگترین پیک مربوط به جریان نامی اتصال کوتاه که سکسیونر می تواند در وضعیت بسته و تحت شرایط مشخص از خود عبور دهد. مقدار استاندارد این جریان 205 برابر مقدار موثر جریان نامی اتصال کوتاه است. ضمنا در صورتی که سکسیونر مجهز به تیغه های زمین باشد مقدار جریان نامی پیک تیغه های زمین نیز بایستی حداقل مساوی جریان نامی پیک سکسیونر مربوط باشد.
7 - جریان نامی وصل اتصال کوتاه ( فقط برای تیغه های زمین ) : مقدار این جریان برای تیغه های زمین سکسیونر مساوی جریان نامی پیک قابل تحمل آن خواهد بود . ضمنا تیغه های زمین یک سکسیونر بایستی قادر به وصل هر جریانی تا مقدار جریان نامی وصل اتصال کوتاه تحت هر ولتاژی تا ولتاژ نامی اش باشد.
8 – مدت زمان جریان اتصال : این جریان عبارت است از مدت زمانی که یک دستگاه مکانیکی قابل قطع و وصل در وضعیت بسته بتواند جریانی معادل جریان نامی اتصال کوتاه از خود عبور دهد مقدار این جریان مطابق استاندارد یک ثانیه بوده ولی در مواردی که مدت بیشتری مورد نظر باشد 3 ثانیه توصیه شده است. برای زمانهای جریان اتصال کوتاه بیشتر از مقدار نامی در صورتی که ازطرف سازنده سکسیونر یاتیغه های زمین فرمول دیگری داده نشده باشد رابطه I^2 t برابر ثابت در نظر گرفته شود

باتری ها

هنوز در بین عموم مردم رایج است وقتی گوشی موبایل یا تبلت خرید کنند به مدت 12 ساعت شارژ اولیه را به باطری میدهند. حتی گاهی فروشنده ها هم به انجام این کار تاکید می کنند !به گزارش وب شهر موقع خرید یک تبلت پیشرفته که همه فناوریهای روز در آن خلاصه شده است فروشنده تاکید کرد که حتما” ۱۲ ساعت شارژ اولیه را رعایت کنید! این تفکر به دلیل به روز  نبودن اطلاعات ما درباره پیشرفت های تکنولوژی است .در دنیای باطریها چندین فناوری وجود داشته که هر یک جای خود را به تکنولوژیهای جدید داده اند و منسوخ شده اند. مهمترین نسلهایی که در دنیای وسایل الکترونیکی شایع بوده اند به این شرح است.

الف-باطریهای نیکل کادمیوم
اینها در واقع اولین نسل تجاری باطریهای با تولید انبوه در ابزارهایی مانند موبایل و نوت بوک بودند. علامت مشخصه آنها این است که روی باطری Ni-Cd و یا خود کلمه نیکل-کادمیوم قید شده است. در دفترچه مشخصات هم عینا” نوع و توان باطری قید میشود. این نوع باطریها اکنون منسوخ شده اند.

در واقع این باطریها بودند که اولا” شارژ ابتدایی ۱۲ ساعته نیاز داشتند و ثانیا” هر بار باید تا انتها تخلیه می شدند تا شارژ مجدد موجب از بین رفتن سلولها نشود.

تقریبا” ۵ سالی میشود که دیگر این نوع باطریها به دلایل مختلفی کنار رفته اند و در محصولات جدید به هیچ وجه کاربردی ندارند.

ب-باطریهای یون لیتیومی
اینها نسل دوم تجاری باطریها در دستگاه های الکترونیکی بودند. علامت مشخصه آنها کلمه Li-On روی بدنه باطری و دفترچه مشخصات محصول است. این باطریها کماکان در موبایل و نوت بوک کاربرد دارند اما آنها هم با نسل جدیدتر در حال تعویض هستند.
کارکرد صحیح این باطریها موجب شده که نیازی به شارژ ابتدایی ۱۲ ساعته ندارند و همچنین کاملا” برعکس باطریهای نسل قبلی به هیچ وجه نباید تا سر حد تخلیه شدن کار کنند. باید در حد ۱۰ درصد شارژ باقیمانده مجدد شارژ شوند و سپس تا ۱۰۰ درصد مجددا” شارژ گردند.

ج-باطریهای لیتیوم پلیمری
اینها نسل روز باطریها هستند که علاوه بر محدودیتهای کمتری که دارند ایمنتر و سبکتر هستند. علامت مشخصه آنها کلمه Li-Po یا Li-on-Po است. در دفترچه مشخصات محصول هم عینا” نوع باطری با عبارت لیتیوم پلیمری یا کاملتر آن یون لیتیوم پلیمر قید میگردد.
این نوع باطریها نه تنها شارژ ابتدایی ۱۲ ساعته نیاز ندارند بلکه هیچ محدودیتی در کاربرد هم ندارند. مهمترین علامت مشخصه اینکه دستگاه شما دارای این نوع باطری است آن است که در زمان اتصال به کامپیوتر با پورت USB شارژ شود.
چون این باطریها نیازی نیست هر بار تا ۱۰۰ درصد شارژ شوند سازندگان امکان شارژ با USB را در آنها قرار داده اند تا عمر باطری بهتری داشته باشند.

خوب در حال حاضر هر دستگاه الکترونیکی که بخرید به احتمال ۹۹٫۹ درصد فاقد باطری نوع اول است که باطری نیکل کادمیومی بود. پس عملا” شارژ ۱۲ ساعته کاملا” منسوخ و یک سنت پارینه سنگی است که کماکان در دهان افراد در حال گردش است.

منبع: مرجع مقالات برقبسياري از سوالات کاربران تلفن‌همراه به نحوه نگهداري از باتري تلفن‌همراه مربوط مي‌شود بنابراين در اين شماره به‌طور خلاصه درباره باتري‌هاي تلفن‌همراه توضيح خواهيم داد.ذکر اين نکته ضروري است که بسياري از نظرات درباره باتري تلفن‌همراه زمينه تجربي دارند و به‌صورت علمي اثبات نشده‌اند.گوشي‌هاي تلفن‌همراه از دو نوع باتري ليتيومي و نيکلي استفاده مي‌کنند که بين آن‌ها تفاوت‌هايي وجود دارد.

 

اين تفاوت‌ها در نحوه کارکرد و نگهداري، روش‌هاي متفاوتي را ايجاد مي‌کند که در ادامه به آن‌ها اشاره خواهيم کرد.

1. در مورد باتري‌‌هاي نيکلي، گفته مي‌شود که قبل از اولين استفاده بايد تا 10 ساعت مداوم تحت شارژ قرار بگيرند تا به قولي، حداکثر ظرفيت توان باتري مورد استفاده قرار گيرد ولي در مورد باتري‌هاي ليتيومي برعکس است و فقط تا زماني که خط شارژ اعلام مي‌کند که باتري شارژ شده است، کافي است.

2. باتري‌‌هاي نيکلي بعد از مدتي استفاده و پيش از شارژ مجدد، نياز به تخليه کامل دارد تا سلامت باتري حفظ شود در صورتي‌که باتري‌‌هاي ليتيومي چنين نيازي ندارند.

3. باتري‌‌هاي ليتيومي درون خود تجهيزات محافظت در برابر حرارت دارند و اگر مدت طولاني در شارژ باشند صدمه چنداني به آن‌ها وارد نمي‌‌شود. مثلا اگر گوشي تلفن‌همراه شب تا صبح تحت شارژ باشد، صدمه‌‌اي به آن وارد نمي‌‌شود اما با اين‌حال اگر همين باتري‌‌هاي ليتيومي بيش از يک هفته تحت شارژ باشند، قطعا آسيب جدي مي‌بينند.

4. گرماي خارجي نيز مي‌تواند براي باتري تلفن‌همراه مضر باشد و باعث تخليه سريع آن شود. به‌عنوان مثال اگر يک گوشي به‌طور مداوم مقابل نور مستقيم آفتاب قرار بگيرد و يا نزديک‌ منبع گرمايي مانند بخاري يا رادياتور باشد صدمه مي‌‌بيند. بايد تا حد امکان از قرار دادن گوشي تلفن‌همراه روي داشبورد و زير نور آفتاب خودداري کرد.

5. يک باتري ليتيومي عمري معادل 300 تا 500 بار شارژ دارد بنابراين به‌طور تقريبي، اگر بيش از دو سال از عمر باتري بگذرد مي‌توان گفت که عمر آن تمام شده است.

اين باتري‌ها حتي اگر تحت شارژ نباشند داراي عمر مفيدند بنابراين دقت به تاريخ توليد باتري هنگام خريد بسيار مهم است.

 

در صورتی که شما نیز لپ تاپ دارید احتمالأ تاکنون شرایطی را تجربه کرده اید که امکان اتصال لپ تاپ به برق را نداشته و اجبارأ از باتری لپ تاپ خود استفاده کرده اید. بسته به نوع لپ تاپ ها در صورت داشتن شارژ کامل ، لپ تاپ شما در حدود ۲ ساعت و نیم با باتری کار خواهد کرد. اما نکاتی بسیار ساده هستند که با رعایت آنها به شکل قابل توجهی کارایی باتری لپ تاپ شما افزایش پیدا خواهد کرد و در لحظات بحرانی به کمک شما میایند. در این ترفند قصد داریم به معرفی ۱۶ نکته برای حداکثر استفاده از باتری لپ تاپ بپردازیم که کارکرد باتری شما را از ۲ ساعت به ۴ ساعت کاملأ تضمین میکند.

۱) به طور مرتب Defrag کنید - هر چه هارد دیسک شما سریعتر عمل کند فعالیت کمتری میکند و در نتیجه میزان بهره برداری اش از انرژی باتری شما کاهش می یابد یکی از راه های مناسب برای بهبود عملکرد هارد دیسک Defrag کردن آن در زمان های متوالی و منظم است، پس در اینکار کوتاهی نکنید.

۲) نور LCD را کاهش دهید - امروزه ۹۹ درصد لپ تاپهایی که در بازار عرضه می شوند این قابلیت را دارند که نور LCD یا نمایشگر آنها را تنظیم کنید بهتر است زمانی که از باتری استفاده می کنید روشنائی LCD خود را روی کمترین حد ممکن قرار دهید، برخی از مدلها قابلیت کاهش میزان فعالیت CPU و بهره برداری اش از منبع تغذیه به شکل بهینه را دارا هستند اینگونه قابلیتهای جانبی لپ تاپ تان را در حین استفاده از باتری فراموش نکنید.

۳) برنامه هایی که به صورت پنهانی و در پس زمینه اجرا می شوند را متوقف کنید - اگر آنتی ویروسی دارید که به صورت اتوماتیک شروع به اسکن کردن هاردتان می کند یا ابزاری مثل Google Desktop روی سیستم شما نصب است که به صورت دائم در حال ایندکس کردن فایلها و بررسی هاردتان است و… آنها را از کار بیاندازید. همه ی این موارد باعث فعالیت بیشتر CPU و کاهش کارایی باتری می شوند. همه ی ابزارهایی که اینگونه عملکردی دارند را در زمانی که از باتری استفاده می کنید غیر فعال نمائید.

۴) سخت افزارهای اضافی را جدا کنید - ماوس های USB برخی از انواع Cool Disk ها و… را فراموش نکنید چون اینها نیز به منبع تغذیه نیاز دارند و از باتری شما استفاده خواهند کرد.

۵) حافظه ی رم بیشتری به لپ تاپ خود اضافه کنید - هر چه حافظه ی Ram شما بیشتر باشد پروسه هایی که در حافظه ی مجازی یا Virtual Memory سیستم تان بارگذاری می شود کمتر خواهد بود، از آنجایی که حافظه مجازی و پروسه های موجود در آن هارد دیسک را درگیر می کنند باعث استفاده ی بیشتری از باتری شما می شوند در حالی که داشتن رم بیشتر اصلا سبب استفاده ی انرژی بیشتر نخواهد شد. از طرفی وقتی بخواهید برنامه هایی سنگین که نیاز به حجم بالایی از Virtual Memory دارند اجرا کنید داشتن مقدار بیشتری از حافظه رم می تواند به شما کمک بزرگی برساند و میزان مصرف انرژی را کاهش دهد.

۶) هارد دیسک بر CD یا DVD درایو ارجحیت دارد- هر چقدر که هارد دیسک منبع تغذیه شما را ببلعد به پای CD یا DVD درایوها نمی رسد، ضمن اینکه وجود یک CD در داخل درایو حتی اگر در حال استفاده نباشد نیز می تواند هر از گاهی مزید بر علت گردد، اگر واقعا احتیاج دارید از یک CD یا DVD در زمانی که در حالت باتری قرار دارید استفاده کنید بهترین راه حل تهیه یک image از آن و اجرای image مذکور توسط نرم افزارهای درایو مجازی است.

۷) پین های باتری خود را تمیز نگه دارید - بد نیست هر از گاهی پین های باتری خود را تمیز کنید (ترفندستان) این امر سبب نقل و انتقال بهتر و کامل تر جریان بین باتری و لپ تاپ میگردد و کارایی بهتر و بیشتر مجموعه می گردد.

۸) از باتری خود مراقبت کنید - مراقبت از باتری نیز شرط مهمی است اگر از باتری زیاد استفاده نمی کنید فراموش ننمائید هر دفعه که باتری را شارژ میکنید این شارژ را بایستی هر دو یا سه هفته یکبار مورد استفاده قرار دهید در غیر اینصورت خیلی سریعتر از چیزی که فکرش را بکنید باتری دچار اشکال می شود. از طرفی شارژ یک باتری Li-on (لیتیومی) نباید هرگز به صورت کامل خالی شود و خالی شدن کامل شارژ باتری فقط در مورد مدلهای قدیمی توصیه می شود.

۹) سیستم را Hibernate کنید نه Standby - قرار دادن لپ تاپ در وضعیت Standby در فاصله های زمانی که به آن نیازی نیست آنهم در حین استفاده از باتری می تواند سبب کاهش مصرف انرژی شود و از طرفی وقتی به آن نیاز شد بلافاصله کارتان را از سر بگیرید اما وضعیت Hibernate تقریبا سیستم را خاموش نگه می دارد و در زمان نیاز به آن به همان سرعت حالت Standby فعالش میکند.

۱۰) به کاهش دمای لپ تاپ کمک کنید - هر چه دمای لپ تاپ شما کاهش یابد عملکرد بهتری خواهد داشت و هر چه عملکردش سریعتر و بهتر باشد کارایی باتری اش بیشتر خواهد شد، لذا همواره شبکه های ورودی و خروجی هوای لپ تاپ تان را تمیز کنید و لپ تاپ را در وضعیتی قرار دهید که هوا به شکل مناسبی در آن جریان پیدا کند.

۱۱) Power Options ویندوز را تنظیم کنید - به Power Options در کنترل پنل ویندوز بروید و آن را به شکلی که مناسب می دانید تنظیم کنید اگر Power Schemes را در این قسمت روی Max battery قرار دهید به صورت اتوماتیک تنظیماتی برگزیده می شوند که می توانند سبب حداکثر کارایی باتری شوند.

۱۲) کارهای اضافی و همزمان را حذف کنید - اگر در وضعیت باتری زمانی که مشغول تایپ یک نامه هستید تصمیم گرفتید MP۳ گوش کنید بهتر است از MP۳ player خود استفاده کنید تا لپ تاپتان دلیلش هم که واضح است.

۱۳) لپ تاپ مناسب خود را بخرید - اگر واقعا کسی هستید که طول عمر باتری برایتان حیاتی است بهتر است برای مدلهایی هزینه کنید که باتری شان کارایی بیشتر و قوی تر دارند مسلما برای اینگونه مدلها و این نوع باتری ها بایستی هزینه های اضافی را تقبل کنید.

۱۴) شارژ و دی شارژ باتری - اکثر باتری های لپ تاپ های امروزی از نوع Li-on هستند و نیازی به اینکار ندارند ولی اگر از مدلهای خیلی قدیمی استفاده می کند دی شارژ کامل باتری و شارژ مجددش هر ۱۵ روز توصیه می شود.

۱۵) قابلیت Auto save را خاموش کنید - در حین کار با ابزارهایی مثل Word مایکروسافت و… قابلیت ذخیره اتوماتیک یا auto save را غیرفعال کنید این قابلیت سبب می شود هارد دیسک شما به صورت دائم درگیر باشد. اگر نگران این هستید که باتری تمام شود و هر آنچه انجام داده اید ذخیره نشده از بین بروند می توانید در همان قسمت Power options تنظیمات را به گونه یی تعریف کنید که در حین تمام شدن باتری سیستم Hibernateشده و اطلاعات شما دفعه ی بعدی که به جریان الکتریسته دسترسی داشتید مجددا در دسترستان باشد.

۱۶) کاهش فعالیت کارت گرافیک - پائین آوردن رزلوشن صفحه نمایش و غیر فعال کردن اسکرین سیورهای تجملی و … می توانند سبب فعالیت کمتر کارت گرافیکی و در نتیجه افزایش کارایی باتری لپ تاپ گردند.

منبع : مرجع مقالات برق

یکی از مشخصه های مهم لپتاپ که هنگام خرید باید به آن دقت کرد، مدت کارکرد باتری آن می باشد

تنوع زیادی در بازه مدت کارکرد باتری وجود دارد، اکثر لپتاپهای معمولی حدود سه ساعت کار میکنند و بعضی از آنها تا ۱۴ (البته این موضوع بر اساس کارکرد لپتاپ می تواند بسیار متغیر باشد).از آنجایی که خودم با مسئله ی شارژ باتری و نحوه استفاده بهینه از آن درگیر بوده ام، و اکثر اوقات با کمبود شارژ مواجه می شوم، تصمیم گرفتم در این زمینه مطلبی بنویسم.

 

شاید شما هم مثل من از افراد به ظاهر متخصص زیادی در مورد پرسیده باشید

و احتمالا آنها جوابهایی مثل موارد زیر داده باشند

• باتری را کامل شارژ کن و تا آخر مصرف کن و دوباره شارژ کن

• آداپتور باتری همیشه به برق و در حال شارژ شدن باشد، هیچ مشکلی نیست

• باتری را از لپتاپ جدا کن و در مواقع ضروری استفاده کن

• و ...

خب و حالا به سراغ بهترین راه حلها می رویم

و چه کسی بهتر از کمپانی اپل (یکی از بهترین سازنده های لپتاپ) میتواند در ابن مورد راهنمایی کند؟

 

 

قبل از هر کاری بهتر است کمی با باتری لپتاپ آشنا شویم 

 

تقریبا تمام باتری های لپتاپ، امروزه از نوع Lithium-ion هستند، که عملکرد خیلی بهتری نسبت به باتری ها قدیمی نیکل-کادمیومی دارند. (چندین ساله که من باتری نیکلی ندیده ام و عملا از دنیای لپتاپ ها و موبایلها حذف شده)
باتری های نیکلی، برای اینکه بتوانند ظرفیت خود را حفظ کنند، بایستی در هر بار استفاده، کامل شارژ و سپس کامل مصرف شوند
باتری های لیتیومی برخلاف باتری های نیکلی، برای حفظ ظرفیت خود، نیاز به شارژ شدن کامل و خالی شدن کامل ندارند و این تفکر از گذشته نشئت می گیرد
باتری های لیتیومی به سرعت می توانند تا 80% ظرفیت خود، شارژ شوند، پس از آن برای 20% باقیمانده زمان طولاتی تری نیاز است


نکته ی قابل توجه در مورد باتری ها این است که هر باتری عمر مفیدی دارد، (عمر بعضی 500 سیکل یا دوره است)

تعریف دوره شارژ Charge Cycle: مصرف 100% از نیروی باتری
فرقی نمیکند که یکجا مصرف کنید، یا به صورت مجزا (به عنوان مثال، 50% را امروز مصرف میکند، دستگاه را کامل شارژ میکنید و فردا 50% دیگر، که در این دو روز یک دوره از عمر باتری کاسته می شود)

با گذشتن از هر دوره شارژ، مقدار ناچیزی از ظرفیت باتری کاسته می شود (در دوران عمر مفید باتری، این کاهش ظرفیت تا 80% ظرفیت باتری نو، ادامه می یابد)
 و معمولا بعد از گذشت 500 دوره شارژ، عمر باتری خاتمه یافته و ظرفیت شارژ آن خیلی ناچیز خواهد شد

همان طور که متوجه شدید، موثرترین راه نگهداری از باتری، به حداقل رساندن دوره های شارژ آن است، حال چگونه؟

مرحله اول
 باید تا جای ممکن، میزان مصرف باتری را کاهش داد تا دوره های شارژ به حداقل برسند
با انجام کارهایی از قبیل موارد زیر می توانید مصرف را پایین بیاورید:

خاموش کردن شبکه بیسیم (Wi-Fi) و همچنین  بلوتوث (Bluetooth) در مواقع عدم استفاده

پرهیز از بالا بردن نور صفحه (این موضوع به محیط بستگی داره، طوری تنظیم کنید تا چشمها خسته نشوند)

بستن برنامه های اضافی و غیر کاربردی که در سیستم در حال اجرا هستند

قطع کردن و بیرون کشیدن لوازم جانبی و Flash Memory ها در صورت عدم استفاده 

خارج کردن CD از صورت عدم استفاده 

و عوامل دیگری که میدانید در حال هدر دادن باتری شما هستند

اکثر لپتاپ ها قسمتی به عنوان Power Option (در MacBook ها تحت عنوان Energy Saver control panel) یا چیزی شبیه آن دارند که معمولا با کلیک بر روی نماد باتری، پدیدار می شوتد

و در آنها مجموعه ا ی از وضعیت های کارکردی دستگاه از طرف سازنده، آماده شده اند، که با توجه به نیاز خود می توانید گزینه مناسب را پیدا کنید، توجه داشته باشید که با افزایش عملکرد، میزان نگهداری شارژ کمتر خواهد شد و برعکس.

این Trade off شخصی است و خود کاربر باید تصمیم بگیرد کفه ی ترازو به سمت عملکرد یا زمان شارژ، سنگینی کند

 

 

مرحله دوم
به طور خلاصه، این مرحله، مراقبت صحیح از باتری است
برای باتری بهتر است تا گهگاه الکترون ها در آن در جریان باشند،
اگر به صورت معمولی از لپتاپ استفاده می کنید، این روال طی می شود
ولی ممکن است جزء آن دسته از افرادی باشید که لپتاپشان دائم به برق متصل است، در این صورت اگر لپتاپ شما با پر شدن باتری، شارژ شدن را متوقف می کند، لازم نیست نگران چیزی باشید
فقط هر ماه یکبار بایستی شارژ را کامل مصرف کرده و دوباره شارژ کنید ( و یا می توانید باتری را کالیبره کنید، در ادامه نحوه کالیبره کردن را نوشته ام)

اگر قصد دارید برای مدت بیش از شش ماه از لپتاپ استفاده نکنید، باتری را با شارژ 50% از لپتاپ جدا کرده و نگهداری کنید
اگر باتری برای مدت طولانی با شارژ پر بماند، مقدار قابل توجهی از ظرفیتش را از دست خواهد داد
(جواب یک چرا، قبلها برای من سوال بود که چرا باتری موبایلها و لپتاپهای نو فول شارژ نیست)
مورد دیگر، درباره دمای نگهداری باتری است
به منظور استفاده بهینه از باتری، در زمان کار دمای آن نباید از 35 درجه تجاوز کند و نباید به کمتر از 10 تقلیل یابد
(و دمای توصیه شده برای باتری در هنگام عدم استفاده، بین 25- تا 45 درجه سانتیگراد است)
دمای ایده آل، دمای اتاق یا همان 22 درجه سانتیگراد است.
پس از این دو مرحله، توجه شما را به موارد زیر جلب می کنم:

Calibrating Battery
کالیبره کردن باتری (سنجیدن باتری)
در داخل باتریها، ریزپردازنده ای وجود دارد که میزان توانایی شارژ دستگاه را تخمین می زند، هر از چند گاهی، برای استفاده موثر و تخمین دقیق ظرفیت، لازم است باتری کالیبره شود
این کار بهتر است در بار اول  و هر چند ماه یکبار صورت گیرد (اگر از جمله افرادی هستید که دائما لپتاپشان به برق است، بهتر است هر ماه این کار را تکرار کنید)


1- آداپتور برق را متصل کنید و باتری را 100% شارژ کنید
2- حالا به باتری پر شده، 2 ساعت استراحت دهید (یا می توانید از لپتاپ همراه با آداپتور استفاده کنید)
3- آداپتور را از لپتاپ جدا کنید و از باتری استفاده کنید تا شارژ آن به حداقل برسد و اخطار شارژ نمایان گردد
4- در این مرحله، کارهای خود را ذخیره کرده و به کار با لپتاپ ادامه دهید، تا زمانی که شارژ بسیار کم شده و لپتاپ به صورت اتوماتیک به خواب می رود
5- لپتاپ را خاموش کنید یا اجازه بدهید در خواب باقی بماند، در این مرحله باید حداقل 5 ساعت یا بیشتر صبر کنید
6- آداپتور را وصل کنید و لپتاپ را کاملا شارژ کنید

(آموزشی که به آن اشاره شد، برگرفته شده از قسمت پشتیبانی کمپانی اپل برای مک بوک بود، این موارد برای هر نوع باتری متفاوت است، ولی درصد تشابه بالایی دارد، اگر لپتاپ شما، مک بوک نیست، برای اطمینان، قبل از انجام این کار، می توانید در وب برای مدل مربوط به خودتان جستجو کنید)


Battery Care Function
در لپتاپ های وایو، کمپانی سونی، برنامه ای تحت عنوان Battery Care Function از پیش نصب کرده است
و ادعا کرده که با پایین نگه داشتن مقدار شارژ، می توان از تنزل باتری جلوگیری کرد
برای اجرای آن، ابتدا VAIO Control Center را از Control Panel پیدا کنید و داخل شوید، سپس در سربرگ Categories، فایل Power Management را باز کنید، Battery Care Function نمایان می گردد
(با توجه به مدلهای مختلف لپتاپ و نسخه های مختلف نرم افزار، ممکن است این نحوه دسترسی برای برخی مدلها صادق نباشد)
همان که در تصویر مشاهده می کنید، با فعال کردن Battery Care Function، باتری تا 80% گنجایش خود، شارژ می گردد و پس از آن شارژ متوقف می گردد، و اگر بعد از آن آداپتور متصل باقی بماند، لپتاپ با نیروی آداپتور کار خواهد کرد، بدون آنکه کاری به باتری داشته باشد، دقیقا مشابه حالتی که باتری از لپتاپ جدا شده باشد (سونی توصیه کرده، بعد از فعال سازی این مورد، هنگام استفاده از آداپتور، درصد شارژ بیش از 80% نباشد، این موضوع ممکن است در بار استفاده ی اول از این قابلیت پیش بیاید)
 Super Battery Care Function هم مشابه گزینه ی بالاست با این تفاوت که، باتری تا 50% گنجایش، شارژ می شود
(قابل توجه کسانی که به توصیه ی برخی متخصص نما، باتری خود را از اپتاپ جدا کرده اند)

های لیتیومی و انواع آن، مانند لیتیوم یون (Li-ion)، لیتیوم پولیمر (LiPo) و ... که کلا Lixx نامیده می شوند، یکی از عرصه های نسبت جدید در تکنولوژی باتری هستند، که امروزه بسیار فراگیر شده و امکان ظرفیت های بالای ذخیره سازی در حجم و ابعاد کوچک را فراهم کرده اند. امروزه بیشتر باتری هایی که ما می بینیم، مانند باتری گوشی های موبایل، دوربین های دیجیتال، لپ تاپ ها و بسیار از دستگاههای دیگر، از این نوع باتری هستند و این باتری ها به تدریج در حال جایگزین شدن به جای تکنولوژی های قدیمی تر، مانند انواع باتری های Nixx مثل نیکل-کادمیوم یا نیکاد (NiCd) و نیکل-متال هایدراید (NiMH) می باشند. باتری های لیتیومی یکی از انواع به سرعت رو به رشد بازار هستند که تقریبا هر شش ماه یکبار، ترکیبی از لیتیوم با یک فلز یا غیر فلز دیگر که خصوصیات جدیدی را ارائه می کند، به بازار معرفی می نمایند. 

 

سوالی که در مورد این باتری ها و هر نوع دیگری از باتری وجود دارد، این است که عمر این باتری ها چگونه است، و نحوه مراقبت از آنها (Battery ‍‍Care) باید چگونه باشد تا بیشترین طول عمر آنها حاصل شود.

نکاتی در مورد باتری های لیتیومی

باتری های لیتیومی بصورت معمول عمری برابر 300 تا 500 بار شارژ و دشارژ دارند که بسته به کیفیت ساخت باتری متغیر است. این باتری ها تخلیه نسبی و شارژ مجدد را به جای تخلیه کامل می پسندند، به همین خاطر از تخلیه کامل آنها در هر بار استفاده باید خودداری کرد، و به جای آن باید باتری را مرتبا شارژ کرد و از باتری های با ظرفیت بالاتر استفاده کرد. این باتری ها اثر حافظه ندارند.

البته اگرچه این باتری ها اثر حافظه ندارند، باتری هایی که گیج (نشان دهنده مقدار الکترونیکی) دارند، دچار اثری به نام حافظه دیجیتال (digital memory effect) هستند. با وجود اینکه این باتری ها خودشان اثر حافظه ای ندارند، در صورتیکه بصورت مداوم نیمه تخلیه شوند، مدارات الکترونیکی کنترل کننده ظرفیت نمی توانند کالیبراسیون لازم را انجام دهند، و بنابراین به مرور زمان دقت خود را از دست می دهند. به همین خاطر باید در 30 بار شارژ و دشارژ یکبار باتری را کاملا خالی کرد تا این مدارات بتوانند خود را کالیبره کنند.

یک نکته مهم دیگر در مورد باتری های لیتیوم یون که اغلب فراموش می شود، پیر شدن و سالخورده شدن این باتری ها به مرور زمان است. یک باتری لیتیوم یون، معمولا از زمان ساخت عمری در حدود 2 الی 3 سال دارد که پس از آن کاهش ظرفیت باتری، با افزایش مقاومت داخلی آن به خاطر اکسیده شدن الکترودها خودش را نشان می دهد. این پیر شدن و افزایش مقاومت داخلی به مرور زمان به جایی می رسد که باتری نهایتا نمی تواند انرژی خود را تخلیه کند، حتی اگر مقدار زیادی انرژی در آن ذخیره شده باشد. از همین رو باتری های سالخورده را در کاربردهایی که جریان کمی دارند می توان استفاده کرد، ولی برای کاربردهایی که جریان دهی زیادی لازم دارند، دیگر قابل استفاده نیستند. این اثر سالخوردگی مخصوصا در باتری های لیتیوم یون بر پایه کوبالت، که نوع متداول در لپ تاپ ها، دوربین های دیجیتال عکاسی و گوشی های موبایل است، بسیار متداول است.

پارامترهایی که روی سالخوردگی باتری اثر قابل توجهی دارند، دمای نگهداری باتری و مقدار شارژ بودن آن است. شکل زیر افت ظرفیت تحت تاثیر دو پارامتر درجه حرارت محیط و مقدار شارژ باتری نشان می دهد:

همانگونه که در جدول بالا دیده می شود، باتری های با شارژ بالاتر در دمای محیط بالاتر به سرعت ظرفیت خود را از دست می دهند. این بدترین حالت ممکن است، که معمولا در مورد لپ تاپ ها، مخصوصا هنگامی که لپ تاپ به تغذیه متصل است این حالت اتفاق می افتد. در این حالت باتری به علت متصل بودن به تغذیه کاملا شارژ است، و به خاطر دمای تولید شده توسط سی پی یو و سایر قطعات الکترونیکی لپ تاپ در بالاترین دما هم قرار دارد. به همین خاطر اگر لپ تاپ مداوم به تغذیه متصل باشد، معمولا باتری آن بیش از 12 تا 18 ماه دوام نخواهد داشت.
نکته مهمی که در اینجا باید ذکر شود این است که باتری دستگاه بصورت یک مرتبه از کار نخواهد افتاد، بلکه خرابی آن بصورت کاهش ظرفیتی که باتری می تواند ارائه کند، دیده می شود و زمان کار دستگاه با باتری آن کاهش می یابد.

هیچ روشی برای احیا و بازسازی باتری های لیتیوم یون فرسوده وجود ندارد. با گرم کردن باتری موقتا بازدهی آن بیشتر می شود، ولی پس از خنک شدن باتری، وضعیت به حالت قبلی بر می گردد. برای نگهداری طولانی باید باتری های لیتیوم یون را با 40 درصد شارژ و در دمای پایین نگهداری کرد، و بدترین شرایط نگهداری این باتری ها، با شارژ کامل و در دمای زیاد (مانند دمای اتاق) است.

باید توجه داشت که بعضی از باتری های لیتیوم یون اگر بیش از حد تخلیه (دشارژ) شوند به کل از کار می افتند. اگر شارژ هر سلول باتری زیر 2.5 ولت برسد، مدار ایمنی باتری آنرا به کل قطع می کند و باتری معیوب و کاملا خراب نشان داده می شود، از همین رو شارژ با شارژر دستگاه دیگر ممکن نخواهد بود. بعضی از شارژر/آنالایزرهای باتری، مانند Cadex در این حالت، از قابلیتی به نام boost استفاده می کنند که مدار حفاظتی داخل باتری را مجددا فعال می کند و اجازه شارژ مجدد باتری را می دهد. البته باید توجه داشت که اگر ولتاژ هر سل زیر 1.5 ولت رسیده باشد و باتری چند ماه در این حالت مانده باشد، به خاطر ملاحظات ایمنی (مانند امکان انفجار یا آتش گرفتن باتری) باید کلا از شارژ مجددا آن خودداری کرد. برای جلوگیری از این حالت هیچگاه نباید باتری را کاملا خالی انبار کرد، بلکه باید آنرا با شارژ 40 درصد انبار کرد، در فواصل انبار بودن هر چند ماه یکبار باتری را مجددا تا 40 درصد شارژ کرد، و سپس قبل از استفاده مجدد، آنرا کاملا شارژ کرد.

نکته مهم: اکنون باید کاملا مشخص شده باشد که باتری لیتیوم را نباید در شرایط عادی کاملا خالی و کاملا پر کرد. این کار فقط برای باتری های نیکلی، مانند نیکل کادمیوم و نیکل متال هایدراید صحیح است، چون باتری های نیکلی اثر حافظه ای دارند، که اگر باتری بصورت مداوم، کمتر از مقدار واقعی آن شارژ شود، اثر حافظه باعث می شود که باتری بیشتر از آن نتواند شارژ شود. عکس این حالت در هنگام دشارژ هم صادق است، و اگر باتری نیکلی بصورت مداوم فقط درصدی دشارژ شود، این اثر حافظه ای در آن باقی می ماند، و دیگر بیش از آن تخلیه نمی شود. بنابراین باتری های نیکلی را باید تا تخلیه کامل استفاده کرد و بعد کاملا شارژ کرد. اما اگر این روش در مورد باتری های لیتیومی انجام شود، به معنی از بین بردن باتری لیتیومی خواهد بود، چون همانگونه که تاکید شد، باتری های لیتیومی تخلیه نسبی و شارژ مکرر را می طلبند.

رهنمود های عملی

• از تخلیه کامل باتری های لیتیوم یون خودداری کنید، زیرا اینکار باعث زودتر فرسوده شدن باتری می شود. برای باتری های لیتیوم-یون تخلیه جزئی و شارژ مجدد مکرر بسیار بهتر از تخلیه کامل (Full Discharge) باتری است. شارژ کردن مجدد باتری نیمه خالی لیتیوم یون هیچ مشکلی ایجاد نمی کند زیرا این نوع از باتری ها اثر حافظه ندارند. (اثر حافظه در باتری های مبتنی بر نیکل، مانند نیکل کادمیوم (NiCd) و نیکل متال هایدراید (NiMH) وجود دارد.) عمر کوتاه باتری ها در لپ تاپ ها، بیشتر به خاطر اثر حرارت بالا است، تا الگوی شارژ/تخلیه آنها.
• باتری هایی که نشان دهنده مقدار ظرفیت دارند (مانند باتری های لپ تاپ، یا باتری های دوربین ها) باید برای کالیبراسیون، در هر 30 بار شارژ یکبار بصورت عمدی کاملا تخلیه شوند. کار کردن دستگاه با باتری تا زمانی که کاملا تخلیه شود برای این کار کفایت می کند. اگر این الگو رعایت نشود، نشان دهند ظرفیت با مرور زمان دقت خود را از دست می دهد، طوری که ممکن است در حالیکه باتری هنوز توان دارد، آنرا خالی اعلام کند.
• باتری های Li-ion (لیتیوم یون) را باید خنک نگاه داشت. یکی از بدترین کارهایی که در مورد این باتری می توان انجام داد، نگهداشتن آن در یک ماشین در بسته در یک روز گرم است. برای نگهداری طولانی مدت این باتری ها باید باتری را تا 40 درصد ظرفیت آن شارژ کرد و سپس در یک جای خشک و خنک نگهداری کرد.
• باید تا حد امکان هنگامی که لپ تاپ از برق شهر استفاده می کند، باتری را از آن خارج کرد و بیرون نگاه داشت. البته بعضی از سازندگان لپ تاپ نگرانی هایی در مورد اینکار، به خاطر امکان جمع شدن رطوبت و گرد و خاک در محل اتصال باتری دارند.
• از خریدن باتری های لیتیوم یون برای استفاده در بعدها جلوگیری کنید. هنگام خرید باتری به تاریخ ساخت آن نگاه کنید و از خریدن باتری های قدیمی، حتی اگر به قیمت ارزانتر فروخته می شوند، خودداری کنید.
• در صورتیکه باتری لیتیوم یون یدکی دارید، یکی از آنها را کاملا استفاده کنید و دیگری را در یک جای خنک، مانند یخچال نگهداری کنید. (یعنی از مصرف یکی در میان آنها خودداری کنید.) هرگز باتری را منجمد نکنید، و آنرا در بخش خنک دستگاه، نه در فریزر آن قرار دهید. برای نگهداری طولانی مدت باتری آنرا 40 درصد شارژ کنید.

 

افزایش عمر هادیهای آلومینیومی

افزایش عمر هادیهای آلومینیومی خطوط انتقال و توزیع هوایی در نواحی ساحلی و صنعتی

مقاومت بسیار مناسب آلومینیوم در برابر خوردگی بخاطر تشکیل یک لایه اکسیدی بسیار نازک و مقاوم روی سطح آن است. علاوه بر این برخی آلیاژهای آلومینیوم نظیر آلیاژهای سری 5XXX (منیزیم‌دار) به منظور بهبود مقاومت در برابر خوردگی در محیطهای نمک‌دار (محیط‌های ساحلی نزدیک دریا) و برخی آلیاژهای سری 6XXX به منظور کاربردهای دریایی، صنعتی و شیمیایی توسعه یافته‌اند، هر چند که با توجه به تاثیر عناصر آلیاژی بر روی خواص الکتریکی و لزوم محدود کردن میزان این عناصر در هادیهای برق، معمولاً درصد عناصر آلیاژی جهت بهبود مقاومت دربرابر خوردگی را نمی‌توان در آلیاژهای با کاربرد به عنوان هادی الکتریکی از حدی بالاتر گرفت و لذا مقاومت به خوردگی آلیاژهای موجود جهت استفاده در ساخت هادیهای الکتریکی بهتر از آلومینیوم الکتریکی 1350 نیست. با توجه به این امر برای بهبود رفتار خوردگی هادیهای هوایی آلومینیومی و افزایش عمر آنها باید از روشهای دیگری استفاده کرد که در مقاله حاضر به آنها پرداخته می‌شود.
هادیهای هوایی آلومینیومی را بر اساس رفتار خوردگی آنها در برابر آتمسفرهای مختلف می‌توان به دودسته اصلی تقسیم‌بندی کرد. دسته اول هادیهایی هستند که به طور کامل از آلومینیوم یا آلیاژهای آن ساخته شده‌اند (شامل هادیهای ACAR, AAAC, AAC و …). در این دسته از هادیها، با توجه به یکسان بودن پتانسیل الکتروشیمیایی تمامی اجزاء سازنده، هیچگونه خوردگی گالوانیکی به وجود نمی‌آید ودر نتیجه این نوع سیم‌ها تنها در معرض خوردگی‌های آتمسفری (آتمسفرهای صنعتی، ساحلی و …)‌قرار می‌گیرند. با توجه به آنکه مقاومت در برابر خوردگی هیچ یک از آلیاژهای آلومینیومی مورد استفاده در ساخت هادیهای خطوط انتقال نیرو بهتر از هادیهای آلومینیومی خالص نیست،‌لذا برای بهبود رفتار خوردگی هادیهای آلومینیومی نمی‌توان از هادیهای آلیاژی استفاده کرد، هر چند که با در نظر گرفتن مقاومت در برابر خوردگی بسیار مناسب (تقریباً در حد هادیهای آلومینیومی) هادیهای آلیاژی سری 5005 و 6201 و در نظر داشتن استحکام مطلوب این نوع هادیهای آلیاژی، استفاده از آنها بجای هادیهای آلومینیومی1350 می‌تواند مزایای فنی – اقتصادی مناسبی به همراه داشته باشد. با توجه به این موارد مناسب‌ترین راه بهبود مقاومت در برابر خوردگی این هادیهای تمام آلومینیومی (یا تماماً آلیاژ آلومینیومی) استفاده از پوشش‌های مقاوم به خوردگی و یا استفاده از هادیهای کمپکت است که البته استفاده از هادیهای کمپکت تنها مقاومت به خوردگی لایه‌های درونی کابل را بهبود می‌بخشد و سیمهای سطحی موجود در کل هادی که در معرض آتمسفر قرار دارند، به این وسیله محافظت نمی‌شوند. لازم به ذکر است که میزان خوردگی آلومینیوم درآتمسفرهای معمولی با مقادیر کم‌ نمک‌ها یا آلاینده‌های سولفوری بسیار زیاد است. حتی در آتمسفرهای خورنده نیز عمر هادیهای آلومینیومی بسیار بیشتر از اکثر مواد مهندسی (بخصوص هادیهای مسی یا انواع فولادهای کربنی) است. به عنوان مثال با بررسی‌هایی که بر روی کاهش وزن نمونه‌های مختلف در کنار دریا صورت گرفته است، مشخص شده که پس از 8 سال نگهداری کاهش وزن آلومینیوم در حدود 15 درصد کاهش وزن مس و 1 درصد کاهش وزن فولاد معمولی است، ضمن آنکه با افزایش فاصله از نواحی ساحلی دریا، مقاومت به خوردگی نمونه‌های آلومینیومی تا حد زیادی افزایش می‌یابد. با توجه به این مطالب به نظر می‌رسد که خوردگی هادیهای تمام آلومینیومی عملاً راه‌‍حل خاصی در صنعت‌برق ندارد و در صورت لزوم می‌توان با استفاده از روشهای متداول حفاظت مواد (نظیر گریس کاری یا استفاده از پوشش‌های مقاوم در برابر خوردگی)، مقاومت به خوردگی این هادیها را بهبود بخشید.
دسته دوم هادیها که مطالعه رفتار خوردگی آنها در آتمسفرهای مختلف حائز اهمیت فراوان است، هادیهایی هستند که در آنها سیمهای آلومینیومی به عنوان هادی در جوار یک یا چند سیم فولادی (و یا مواد و آلیاژهای دیگر نظیر Invar) به عنوان تقویت‌کننده‌ قرار گرفته باشند (ACSR). محیط‌ها و آتمسفرهای اصلی خورنده برای هادیهای ACSR شامل محیط‌های صنعتی آلوده و نیز نواحی ساحلی دریا هستند. آلودگی‌های صنعتی خورنده عموماً از طریق بارش باران، برف یاهمراه رطوبت بر روی هسته فولادی تقویت‌کننده هادیهای ACSR رسوب می‌کنند. بدین صورت پوشش گالوانیزه اعمالی روی این سیم‌های فولادی که نقش آند فدا‌شونده را ایفا می‌کند، بتدریج مصرف می‌شود. در این شرایط تقریباً هیچگونه تخریب خوردگی روی سیمهای آلومینیومی اتفاق نمی‌افتد. در این نوع نحوه تخریب هادیها ACSR، کاهش خواص مکانیکی سیمهای تقویت‌کننده فولادی فاکتور اصلی تعیین‌کننده عمر مفید کل هادی خواهد بود. در این حالت هیچ علامت مشخصه خارجی تا لحظه تخریب کامل هادی مشاهده نمی‌شود و این نحوه خوردگی را می‌توان خوردگی عمومی آتمسفری هادیهای ACSR به حساب آورد.
در نواحی ساحل دریا، مکانیزم خوردگی کاملاً متفاوت است. نمک‌های موجود در این محیط‌ها با رطوبت موجود روی کابلها ترکیب شده و یک الکترولیت حاوی یونهای کلریدی بین هسته فولادی و سیمهای آلومینیومی هادی ایجاد می‌کند. در این شرایط با توجه به نوع الکترولیت موجود و پتانسیل شیمیایی نسبی آلومینیوم و روی نسبت به یکدیگر، ابتدا پوشش گالوانیزه روی سیم فولادی شروع به خوردگی می‌کند. معمولاً قبل از آنکه کل این پوشش گالوانیزه مصرف شود، حفره‌های کوچکی در آن ایجاد می‌شود که به سرعت تا مغز فولادی این سیم تقویت‌کننده پیشروی می‌کنند. در اثر این پدیده یک سل الکترولیتی بین فولاد و آلومینیوم ایجاد می‌شود و با توجه به پتانسیل الکتروشیمیایی این دو عنصر نسبت به یکدیگر، اینبار آلومینیوم نقش آند فداشونده را ایفا می‌کند. این امر باعث خوردگی شدید الومینیوم شده و در نتیجه آن مقاومت الکتریکی در این ناحیه از هادی به مرور افزایش می‌یابد. در صورت ایجاد این نوع خوردگی در خطوط ACSR، عمر مفید آنها بسیار کمتر از حالتی خواهد شد که آنها را تنها در محیط‌های آلوده صنعتی قرار داد چرا که در نواحی صنعتی خوردگی هسته فولادی بسیار آهسته‌تر پیشروی می‌کند. نکته مهم دیگر در مورد خوردگی گالوانیکی سیمهای ACSR در آتمسفرهای ساحلی، قابل تشخیص بودن چشمی این نوع خوردگی است به طوری که به مرور زمان قسمتهای خورده شده از هادی به صورت پودرهای سفید‌رنگی که اغلب با افزایش حجم همراهند، روی سطح دیده می‌شوند. عمر مفید کابلهای ACSR که در معرض این نوع خوردگی قرار گیرند، به وسیله سرعت خوردگی الکترولیتی آلومینیوم مشخص می‌شود.

مناسب‌ترین روشهای بهبود مقاومت در برابر خوردگی هادیهای آلومینیومی هوایی
با توجه به کلیه اطلاعات ذکر شده تاکنون در مورد انواع هادیهای آلومینیومی و مکانیزم خوردگی آنها در محیط‌های مختلف، مناسب‌ترین روشهای مقابله با خوردگی این هادیهای هوایی را می‌توان به صورت زیر خلاصه کرد. بدیهی است که بر اساس نوع هادی مورد نظر
ACSR, AAC) یا …)، شرایط و آتمسفر احاطه‌کننده سیمها و پارامترهای فنی و اقتصادی مختلف، هر یک از روشهای ارایه شده می‌تواند انتخاب شود، اما استفاده از برخی روشها به تنهایی قادر نیست تا مقاومت به خوردگی اینگونه سیم‌ها را تا حد بسیار زیادی افزایش دهد، بلکه تنها به عنوان یک روش اولیه برای بهبود نسبی مقاومت به خوردگی آنها مطرح است.

استفاده از گریس‌های مقاوم در برابر خوردگی
در آتمسفرهای خورنده‌ای نظیر نواحی ساحلی یا صنعتی، جهت بهبود مقاومت به خوردگی هادیهای آلومینیومی می‌توان از گریس اندود کردن سیمهای تشکیل‌دهنده این هادیها استفاده کرد. این روش که هم می‌‌تواند برای هادیهای تمام آلومینیومی و هم برای هادیهای ACSR بکار رود، باعث می‌شود تا تماس بین محیط خورنده و سیمهای هادی کاهش یابد و بعلاوه با جلوگیری از تماس هادیهای آلومینیومی با سیم فولادی در هادیهای ACSR، از خوردگی گالوانیکی آنها نیز ممانعت بعمل می‌آورد. عملیات گریس اندود کردن سیمهای هادی می‌تواند بر روی کلیه سیمها اعمال شود و یا تنها بخشی از آنها را شامل شود. به عنوان مثال شکل (2) نمایانگر انواع روشهای گریس‌اندود کاری هادیهای ACSR را نشان می‌دهد.
نکته بسیار مهم درمورد مواد مورد استفاده جهت گریس‌اندود کردن سیمهای آلومینیومی آن است که گریس مورد نظر باید پایداری حرارتی مناسبی داشته باشد و بعلاوه حداقل اشکالات را حین پیچاندن و ساخت هادی مورد نظر داشته باشد. به نظر می‌رسد که با اضافه کردن برخی مواد شیمیایی مناسب بتوان ویژگیهای ضد‌خوردگی و پایداری حرارتی گریس‌ها را بهبود بخشید.

استفاده از پوشش‌های مقاوم در برابر خوردگی
در برخی موارد هنگامی که کابلهای توزیع هوایی در محیط‌های خورنده قرار بگیرند، می‌توان آنها را با یک پوشش محافظ برای جلوگیری از خوردگی حفاظت کرد. استفاده از این هادیهای هوایی پوشش‌دار معمولاً برای خطوط توزیع ودر ولتاژهایی تا حد 33 کیلوولت پیشنهاد و عرضه شده است. پوشش این هادیها حاوی کربن سیاه با کیفیت بسیار بالا است تا پایداری مناسبی در برابر اشعه UV داشته باشد، ضمن آنکه پایداری این پوشش‌ها در برابر ولتاژهای بالا نیز ضروری است. این پوشش‌ها معمولاً به عنوان عایق الکتریکی محسوب نمی‌شوند و می‌توان از آنها برای
بهبود مقاومت به خوردگی هادیهای
AAAC, AAC یا ACSR استفاده کرد. شکل زیر نمونه‌ای از چنین هادیهای پوشش‌داری را نشان می‌دهد.

استفاده از هادیهای کمپکت
در این نوع هادیها با توجه به تراکم فراوان هادی و عدم نفوذ عوامل خورنده به داخل کابل، مقاومت در برابر خوردگی بهبود می‌یابد.

استفاده از پوشش‌های گالوانیزه ضخیم یا آلومینایزینگ
این روش را می‌توان برای بهبود مقاومت به خوردگی هادیهای ACSR بکار برد. پوشش‌دهی فولاد با لایه‌های فلزی فدا شونده (گالوانیزه کردن، آلومینایز کردن و …) جهت حفاظت آنها از خوردگی امروزه به عنوان یک فرآیند کاملاً شناخته شده و پرکاربرد مطرح است، بگونه‌ای که بیش از نیمی از روی استخراج شده در دنیا برای گالوانیزه کردن فولادها بکار می‌رود. از زمان اختراع روش گالوانیزه کردن در حمام‌های مذاب در حدود 260 سال پیش تا حدود 30 سال گذشته، تقریباً هیچگونه تغییر قابل ملاحظه‌ای در این فرآیند روی نداده و تنها در چند دهه اخیر است که برخی شرکت‌های بزرگ سعی کرده‌اند تا بجای استفاده از روی خالص جهت پوشش دهی فولادها، آلیاژهای این عنصر با دیگر عناصر را بکار برند. بیشتر این فعالیت‌های جدید بر روی آلیاژ‌های روی – آلومینیوم صورت گرفته تا همزمان خواص مطلوب آلومینیوم و روی در پوشش حاصل شود. باتوجه به فعالیت‌های انجام شده امروزه پوشش‌های آلیاژی روی – آلومینیوم (حاوی 95-94 درصد روی و
5-4 درصد آلومینیوم با ترکیب نزدیک به نقطه یوتکنیک) به همراه برخی عناصر نادر خاکی، توانسته است ویژگیهای به مراتب بهتری نسبت به پوشش‌های گالوانیزه معمولی ارایه دهد (مقاومت به خوردگی
4-2 برابر)،‌ هر چند که تولید صنعتی اینگونه پوشش‌ها دچار پیچیدگی‌های بیشتر است. این پوشش‌ها که تحت نامهای تجاری bezinal, Galfan یا Aluzinc معرفی شده‌اند، در آزمایشهای خوردگی Salt Spray در محیط‌های مختلف صنعتی، ساحلی و روستایی مقاومت به خوردگی بسیار مناسبی از خود نشان داده‌اند. این پوشش‌ها علاوه بر مقاومت به حوردگی بالاتر، دارای قابلیت شکل‌پذیری، جوشکاری و حفاظتی بهتری نسبت به پوششهای گالوانیزه معمولی هستند.
علاوه بر پوشش الیاژی روی – آلومینیوم، استفاده از پوشش‌های گالوانیزه با کیفیت و ضخامت‌های بیشتر نیز می‌تواند مقاومت به خوردگی هادیهای ACSR را در محیط‌های با خورندگی متوسط بهبود بخشد. به عبارت دیگر، در صورتی که خورندگی آتمسفر مورد نظر جهت نصب و بهره‌برداری خطوط ACSR بیشتر از آتمسفرهای معمولی باشد، با استفاده از پوشش‌های گالوانیزه ضخیم‌تر (گریدهای B و C مطابق با استاندارد ASTM) و همزمان استفاده از روش گریس‌اندود کاری این هادیها، می‌توان تا حد زیادی از مشکلات خوردگی این خطوط کاست.
پوشش‌های آلومینایزینگ (AZ) نیز از جمله پوشش‌های بسیار نامطلوب جهت محافظت سیم‌های فولادی موجود در هادیهای ACSR در برابر خوردگی است. اگر چه ضخامت این پوشش‌ها بسیار کم است (حتی کمتر از ضخامت پوشش گالوانیزه گریدهای B و C در استاندارد ASTM)، اما با توجه به یکسان بودن پتانسیل الکتروشیمیایی این پوشش با هادیهای آلومینیومی. سرعت خوردگی آن به مراتب کمتر از پوشش‌های روی (گالوانیزه) است. در صورتی که کنترل مناسب بر کیفیت و ضخامت این پوشش‌های آلومینایزینگ صورت نگیرد، این پوشش‌ها می‌تواند حین شکل‌دهی سیم‌ها و یا اعمال تنش‌های کاری دچار شکنندگی شوند و لذا قابلیت پوشش‌دهی آنها کاهش خواهد یافت.

استفاده از روکش‌های آلومینیومی روی سیمهای فولادی
استحکام بالا، هدایت الکتریکی مناسب، مقاومت به خوردگی بسیار مطلوب و تطابق مناسب با سیم‌های آلومینیومی باعث شده است که سیمهای فولادی
Al-Clad شده به عنوان مواد بسیار مناسب جهت ساخت هادی‌های ACSR بکار روند. استفاده از این سیم‌ها بجای سیمهای فولادی متداول باعث افزایش عمر کاری، بهبود خواص الکتریکی و نیز بهبود مقاومت به خوردگی انواع هادیها شده است. با استفاده از این نوع سیم‌ها حین ساخت هادیهای ACSR، ضمن افزایش مقاومت به خوردگی، وزن هادیها نیز کمتر شده و تلفات انرژی و توان آنها نسبت به کابلهای ساخته شده با هسته‌های فولادی گالوانیزه شده یا آلومینایز شده کاهش می‌یابد. این شرایط سبب شده که بسیاری از شبکه‌های انتقال و توزیع در نقاط مختلف دنیا از این نوع کابلهای ACSR/AW استفاده کنند.
آزمایشهای مختلف انجام شده روی سیمهای فولادی Al-Clad شده نشان داده است که مقاومت به خوردگی این سیم‌ها تقریباً معادل سیمهای آلومینیومی 1350 است و این امر تقریباً در کلیه آتمسفرهای خورنده صادق است. (شکل 44 نمایانگر رفتار خوردگی سیمهای مختلف در نواحی ساحل دریا پس از 6 سال سرویس این سیم‌ها است. همانگونه که از این شکل مشاهده می‌شود خوردگی آتمسفری (ساحلی) سیمهای AW و EC بسیار عالی و مشابه است، در حالی که سیم‌های فولادی گالوانیزه شده پس از گذشت تنها 6 سال بصورت نسبتاً شدیدی خورده شده‌اند.
علاوه بر خوردگی عمومی آتمسفری که در بالا تشریح شد، استفاده از هادیهای ACSR/AW نسبت به هادیهای ACSR معمولی، خوردگی گالوانیکی را نیز کاهش می‌دهد، زیرا در حالتی که سیمهای فولادی با آلومینیوم روکش شوند، از هر گونه تماس فلزات غیرهم‌جنس ممانعت بعمل آمده و در نتیجه هیچگونه پیل الکتروشیمیایی خوردگی ایجاد نمی‌شود.
مزیت اصلی پوشش‌های AW نسبت به پوشش‌های آلومینایزینگ (AZ)، دسترسی به خلوص بیشتر در پوشش ایجاد شده روی سطح فولاد و نیز ضخامت بسیار بیشتر این نوع پوشش‌ها و در نتیجه بهبود مقاومت به خوردگی آنها است.
هنگام استفاده از هادیهای ACSR/AW هیچگونه نیازی به گریس کاری هسته فولادی تقویت‌کننده نبوده این امر باعث کاهش وزن، کاهش مشکلات ساخت و کاهش حضور ناخالصی‌های نامطلوب در بین لایه‌های آلومینیومی می‌شود.
بسته به نحوه پیچش سیم‌ها و نیز ابعاد نهایی مجموعه به دست آمده وزن هادیهای ACSR/AW در حدود 6-3 درصد کمتر از وزن هادیهای ACSR معادل است، که این امر باعث کاهش هزینه‌های نصب خطوط مربوط می‌شود. همچنین در بسیاری از موارد نسبت به استحکام به وزن هادیهای ACSR/AW بیشتر از هادیهای با هسته فولادی گالوانیزه شده یا الومینایز شده است، ضمن آنکه با گذشت زمان به دلیل پدیده خوردگی در محیط‌های با آتمسفرهای خورنده کاهش استحکام هادیهای ACSR/AW بسیار کمتر از ACSR است. شکل (5) مقایسه‌ای از استحکام و وزن نسبی سیمهای فولادی Al-Clad شده را با فولادهای معمولی وگالوانیزه شده نشان می‌دهد.
کمتر بودن مقاومت الکتریکی کابلهای ACSR/AW از یک طرف باعث کاهش تلفات اهمی آنها می‌شود و از طرف دیگر به دلیل کمتر بودن میزان فولاد بکار رفته در هسته‌های تقویت‌کننده، تلفات مغناطیسی آنها را نیز کاهش می‌دهد. شکل(6) مقایسه‌ای از مقاومت الکتریکی و ضخامت نسبی پوششهای اعمال شده روی سیمهای فولادی Al-Clad شده و گالوانیزه شده را نشان می‌دهد. همچنین شکل (7) کاهش مقاومت الکتریکی و در نتیجه کاهش تلفات خطوط انتقال و توزیع ساخته شده از هادیهای ACSR/AW را در مقایسه با هادیهای معمولی ACSR نشان می‌دهد. همانگونه که از این شکل دیده می‌شود، با افزایش جریان خطوط (زمانهای پرباری شبکه) تفاوت در مقاومت الکتریکی این دو هادی بسیار بیشتر می‌شود و این حالت بخصوص در زمانهای پیک‌بار شبکه حائز اهمیت فراوان است، ضمن آنکه با کاهش مقاومت الکتریکی در هادیهای ACSR/AW، افت ولتاژ در آنها کمتر شده و نیاز به تجهیزات کنترل‌کننده ولتاژ نیز کمتر خواهد بود.
اگر چه عمده مقایسه‌ها در مورد هادیهای ACSR/AW با هادیهای ACSR معمولی صورت می‌گیرد، اما این نوع هادیها در مقایسه با هادیهای تمام آلومینیومی AAAC,AAC) و ACAR) نیز مزایایی دارند که از جمله آنها می‌توان به استحکام بیشتر (بخصوص استحکام دمای بالا) آنها اشاره کرد.

استفاده از هادیهای AAC یا AAAC بجای هادیهای ACSR
همانگونه که در بخش‌های قبلی گزارش بیان شد، مهمترین مشکلات خوردگی در خطوط هوایی انتقال یا توزیع‌ در هادیهای ACSR معمولی روی می‌دهد که عمدتاً به دلیل خوردگی گالوانیکی اجزاء مختلف تشکیل دهنده این هادیها است. با توجه به این موارد، در بسیاری از موارد می‌توان با جایگزین
کردن هادیهای تمام آلومینیومی
AAAC, AAC) و ACAR) بجای هادیهای ACSR، از بروز این نوع خوردگی در خطوط مربوطه ممانعت بعمل آورد، هر چند که این کار می‌تواند هزینه‌های سرمایه‌گذاری لازم برای نصب این خطوط را تا حدی افزایش دهد. عل‌رغم این مساله استفاده از هادیهای تمام آلومینیومی و بخصوص استفاده از هادیهای ساخته شده تماماً از آلیاژهای آلومینیوم (5005 یا 6201) با توجه به مزایای فراوان، امروزه گسترش فراوانی در نقاط مختلف دنیا یافته است، بگونه‌ای که در برخی کشورها نظیر فرانسه قسمت عمده خطوط انتقال هوایی از آلیاژهای آلومینیوم با قابلیت عملیات حرارتی ساخته شده‌اند، بدون آنکه نیازی به هسته‌های تقویت‌کننده فولادی در آنها وجود داشته باشد. هدایت چنین خطوطی نیز بسیار بالا و در حدود 54 درصد IACS است. استفاده از این کابلها در کشورهای در حال توسعه نیز در حال افزایش است. در برخی موارد، سیم‌های تقویت‌کننده این هادیها بجای آلیاژ آلومینیوم از کامپوزیت‌های آلومینیومی ساخته می‌شوند تا ضمن ایجاد مقاومت به خوردگی مناسب در هادی، استحکام آنها بخصوص در دماهای بالاتر نیز افزایش یابد. در هر حال مهمترین مزایای استفاده از هادیهای ساخته شده بطور کامل از سیم‌های آلیاژی آلومینیوم (AAAC) را می‌توان بصورت زیر خلاصه کرد:
الف) مقاومت به خوردگی این هادیها در محیط‌های صنعتی یا ساحلی به مراتب بالاتر از هادیها ACSR است.
ب) استحکام این هادیها در حدود 2 برابر آلومینیوم 1350 است.
ج) وزن این هادیها در حدود 20 درصد سبکتر از هادیهای ACSR با قطر معادل است
د) سختی سطحی این هادیها بسیار بیشتر از آلومینیوم 1350 است. این حالت باعث می‌شود که حین نصب و بهره‌برداری از این هادیها، سطح آنها کمتر دچار تخریب شود و پدیده‌های کرونا و تداخل‌های رادیویی کمتری در آنها اتفاق بیافتد.
و) این نوع هادیها نسبت به هادیهای ACSR به تجهیزات و روشهای ساده‌تری جهت اتصال نیاز دارند.
هـ) با توجه به آنکه هادیهای AAAC کاملاً غیرمغناطیسی هستند، تلفات آهنی (مغناطیسی) آنها نسبت به هادیهای ACSR در حد بسیار کمتری قرار دارد.

شکل 1- شماتیک خوردگی گالوانیکی هادیهای ACSR آلومینیوم از یک طرف با یونهای کلریدی موجود روی سطح خود واکنش داده و با تشکیل AICI3 منجر به تخریب پوشش گالوانیزه فولاد می‌شود و از طرف دیگر آلومینیوم با تماس الکترو‌شیمیایی خود با فولادها با سرعت بیشتری به وسیله خوردگی گالوانیکی از بین می‌رود.

شکل 2- شماتیک فرآیند گریس اندودکاری هادیهای ACSR

شکل 3- هادیهای هوایی آلومینیومی پوشش‌دار جهت کار در ولتاژ 33 کیلوولت

شکل 4- نمونه‌های واقعی از سیم‌های (A): فولاد گالوانیزه شده گرید ASTM-A (C): فولاد گالوانیزه شده گرید ASTM-C (EC): آلومینیوم الکتریکی و (AW): فولاد Al-Clad شده پس از 6 سال نگهداری در نواحی ساحلی فلوریدای آمریکا

شکل 5- مقایسه استحکام و وزن سیمهای فولادی Al-Clad شده و گالوانیزه شده

شکل 6- مقایسه مقاومت الکتریکی و ضخامت نسبی پوششها در سیمهای فولادی
Al-Clad شده و گالوانیزه شده

شکل 7- مقایسه مقاومت الکتریکی هادیهای ACSR و ACSR/AW

 

 

 

 

 
 
آشنایی با نظام مدیریت ایمنی و بهداشت شغلی در راستای مدیریت کیفیت جامع (TQM)
(قسمت دوم)
 

 
 پژوهش و نگارش: بابک کاظمی- عضو هیات علمی دانشکده مدیریت دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی

چهار اصل مطلق ایمنی

«کرازبی» یکی از صاحبنظران معروف مسائل کیفیت، چهار اصل را برای ارتقای کیفیت بیان کرده است. این چهار اصل برای بهبود ایمنی نیز ضروری است.
این چهار اصل در بیان ایمنی عبارتند از:
اصل اول: تعریف ایمنی مطابق باالزامات آن است.
الزامات، دستورالعملهای ساده در مورد چگونگی اجرای کارها و وظایف است. لکن ارایه و تدوین آنها فقط نخستین گام است. برای رسیدن به انطباق، الزمات آن باید جدی گرفته شده و در سراسر سازمان به اجرا گذارده شود. اگر هدف نهایی «بهترین انطباق» باشد، عدم انطباق را مطلقاً و هرگز نمی‌توان تحمل کرد.
اصل دوم: نظام مورد نیاز برای بهترین عملکرد ایمنی، پیشگیری است.
این اصل، نظام مدیریت ایمنی را در یک وضعیت فعال قرار می‌دهد و این امکان را برای فرایند عملیات ایجاد می‌کند که پیش از اجرا، برای بهبود، تحلیل و وارسی شود. اگر چه ارقام و داده‌های مربوط به حوادث و وقایع از طریق ارتقاء فرایند بهبود، امری مهم باقی می‌ماند، اما یک برنامه پیشگیری اساسی و موثر تعداد حوادث را با ارتقاء انطباق، کاهش می‌دهد.
رویکرد پیشگیری، خود به دو بخش قابل تفکیک است:
1- پیشگیری مبتنی بر درک و تجزیه و تحلیل همه فرایندهای سازمان.
2- پیشگیری مبتنی بر تجزیه و تحلیل اطلاعات و ارقام به دست آمده از همه وقایع ایمنی (خواه منجر به نتایج وخیمی شده باشند یا نشده باشند).
اگر چه هر دو بخش رویکرد، حدف نقائص و عیوب را تضمین می‌کند. اما رویکرد اول برای پیشگیری مطلوبتر است. ضمناً در طول زمان، ارقام و اطلاعات گردآوری شده توسط رویکرد دوم حذف خواهند شد، چون سازمان روبه بهبود مستمر است و خطاها را کاهش می‌دهد و به سوی بهترین عملکرد ایمنی حرکت می‌کند. ازطریق رویکرد اول می‌توان خطر را در طول مرحله طراحی، پیش بینی و کنترل کرد و این کار نیاز به دوباره‌کاری (طراحی مجدد یا بازطراحی) را از بین می‌برد.
اصل سوم: عملکرد استاندارد برای بهترین عملکرد ایمنی حادثه صفر است.
اگر استاندارد عملکرد ایمنی، چیزی پایین‌تر از انطباق کامل باشد، عملاً اجازه وقوع حادثه به اندازه عدم انطباق، پیشاپیش صادر شده است. به بیان دیگر، چنانچه ضریب تعداد حوادث مثلاً 15 باشد (تعداد حوادث در مقابل یک میلیون ساعت کاری) و این تعداد عادی و نرمال تلقی شود، یعنی 15 حادثه می‌تواند اتفاق بیفتد. هنگامی که کارکنان به طور ثابت و مداوم روشهای اجرایی را دنبال و به درستی اجرا کنند، انطباق حاصل می‌شود و حوادث عملاً حذف خواهند شد و هدف تحقق پیدا می‌کند. هدف نهایی از بهبود مستمر در ایمنی، نهایتاً دستیابی به «حادثه صفر» است و با بنا نهادن یک استاندارد عملکردی در این راستا، حوادث کلاً حذف خواهند شد. با نهادن سرفصلهای کاری و رو به بهبود متناسب با هدف نهایی، می‌توان به این هدف دست یافت.
اصل چهارم: معیار اندازه‌گیری ایمنی، هزینه‌های «عدم انطباق» است نه فقط محاسبه ضرایب مربوط به حوادث.
برخلاف سایر عملیات یک سازمان، معمولاً ایمنی بر اساس شاخصهای مالی نباید موردمحاسبه قرار گیرد. فقدان ایمنی علاوه بر زیانهای مالی، سودآوری را کاهش و سرمایه‌های سازمان را بر باد می‌دهد. در واقع علاوه بر خسارتهای مستقیم (مشهود وقابل سنجش و قابل اندازه‌گیری) باید خسارتهای غیرمستقیم (غیرمشهود و غیرقابل سنجش و غیرقابل اندازه‌گیری) را هم که به نظر کارشناسان 3 تا 4 برابر خسارتهای مستقیم است و در جمع «هزینه‌های عدم انطباق» را تشکیل می‌دهند، باید در نظر گرفته شوند.
توضیح این که خسارتهای غیرمستقیم (نامشهود یا غیرقابل سنجش) مواردی هستند همچون وقت تلف شده، روحیه مخدوش شده افراد. هزینه جابجایی افراد، هزینه‌های اجتماعی و... که به سبب یک حادثه به وجود می‌آیند. باید توجه داشت که ملتها و اصولاً جامعه بشری هر ساله بهای گزافی را به سبب فقدان ایمنی می‌پردازد که ارقامی نجومی‌اند. ضایعات ناشی از حوادث به سبب فقدان ایمنی و ایجاد حوادث می‌تواند یک سازمان را از پا درآورد.
افزون بر مسائل مالی،‌ دلایل مهم دیگری نیز برای اهمیت ایمنی وجود دارد. هزینه‌های دردها و آلام، خستگی‌، فرسودگی و نگرانی نیروی کار را به راحتی نمی‌توان در قالب ارقام مالی بیان کرد. در حالی که چنین مشکلاتی همواره به دنبال حوادث پیش می‌آیند. همه افراد دستخوش حادثه، از قبیل فرد حادثه دیده، خانواده وی، سرپرستان، همکاران یا حتی مدیران سازمان مربوطه ممکن است تحت تاثیر روانی حادثه قرار گیرند. در مواردی این تاثیر، زندگی فرد را به کلی تغییر می‌دهد. معلولیت‌ها یا آسیب‌ها یا آسیب‌دیدگیهای بزرگ به راحتی قابل جبران نیستند. مشتریان سازمان ممکن است تحت تاثیر حوادث کاری قرار گرفته و از ادامه کار با آن سازمان خودداری کنند. در پاره‌ای موارد کارکنان، سرپرستان و مدیران را به دیده مقصر می‌نگرند و این امر می‌تواند بر ارتباطات کاری اثر منفی بگذارد. همین طور سرپرستان و مدیران در اثر احساس تقصیر در حادثه، توانایی انجام درست وظایفشان را از دست می‌دهند.
بنابر این در مجموع باید ادعا کرد که در جهان معاصر امروزی دیگر «مدیریت ایمنی» گزینه نیست، بلکه «ضرورت» است، و در بررسی حوادث همه این ضایعات باید درنظر گرفته شوند.

5- ساختار نظام OHSAS 18001
در نظام OHSAS 18001 باور بر آن است که حفاظت از سرمایه‌های انسانی به عنوان محور اصلی توسعه پایدار، مهمترین عامل بهبود مستمر در تمام زمینه‌ها و رمز بقا در عرصه رقابت و در اجرای فعالیتهای کارآمد، معتبر و سودمند است. از این رو پیشگیری از بروز حوادث و بیماریها و سالم سازی محیطهای کاری اساس کار قرار دارد و هدف آن است که محیط کار طوری اداره شود که در آن اصلاً حادثه و بیماری رخ ندهد (حادثه صفر). انسان قادر است با تدبیر، مدیریت و مآل‌‌اندیشی از بروز آسیبها و خطرات جلوگیری کند. زیرا قرآن کریم در سوره شوری (42) آیه 30 می‌فرماید: «و (سنت الهی اقتضای آن را دارد) آنچه مصیبت که به شما می‌رسد به خاطر اعمالی است که به دست خود کرده‌اید (به علت فقدان تدبیر و مدیریت).»
اقدام به استقرار نظام مدیریت ایمنی و بهداشت شغلی بر اساس الزامات OHSAS 18001:1999 در یک سازمان، در واقع تعهد به آن است که:
- در هر فعالیتی که در آن سازمان اجرا می‌شود، اولویت با ایمنی و سلامت کارکنان است.
- کلیه فعالیتها در سازمان منطبق با قوانین و مقررات ایمنی و بهداشتی است وباید برای بقای همیشگی، از مواد، منابع وانرژی استفاده بهینه شود.
- هر فرد در سازمان با مخاطرات شغلی خود آشنا شود.
- فرهنگ مشارکت و پیشگیری از مصائب و آسیبها در بین کارکنان سازمان برای حفظ سلامت خود و دیگران نهادینه وهمگانی شود و گسترش یابد.
ویژگیهای مندرج در OHSAS 18001 همگی بر این پایه استوارند که سازمان به طورمداوم نظام مدیریت ایمنی و بهداشت شغلی خود را بررسی، ارزیابی و بازنگری می‌کند تا فرصتهای بهبود را شناسایی کند و آنها را به کار گیرد. در نهایت بهبود در نظام مدیریت ایمنی وبهداشت شغلی سازمان باید موجب بهبود در عملکرد ایمنی وبهداشت شغلی سازمان شود. تنها در این صورت است که می‌توان انتظار داشت استقرار نظام مدیریت ایمنی و بهداشت شغلی، موجب افزایش ارزش افزوده برای فعالیتهای سازمان شود. پیامد نظام مدیریت ایمنی و بهداشت شغلی، ایجاد فرایندی منسجم برای دستیابی به بهبود مستمر است که میزان و دامنه این فرایند، باتوجه به جنبه‌های اقتصادی و سایر شرایط. توسط سازمان تعیین می‌شود. نظام مدیریت ایمنی و بهداشت شغلی ابزاری است که سازمان با استفاده از آن به سطحی از عملکرد ایمنی و بهداشت شغلی دست می‌یابد که خود تعیین کرده است. هر سازمانی خصوصیات، امکانات و الزامات خاص خود را دارد و تعیین حد و مرز نظامهای مدیریت ایمنی و بهداشت شغلی بر عهده خود سازمان است. میزان گسترش و پیچیدگی نظامهای مدیریت ایمنی وبهداشت شغلی، حجم مستندات و منابع تخصیص داده شده به آن، به گستردگی سازمان و ماهیت فعالیتهای آن بستگی دارد.
ادغام نظام مدیریت ایمنی و بهداشت شغلی با کل نظام مدیریت، می‌تواند اجرای موثر نظام مدیریت ایمنی وبهداشت شغلی را تسهیل کند و همچنین به روشن شدن وظایف و پرهیز از دوباره‌کاریها کمک کند.

5-1- مشخصات OHSAS 18001:1999
در نگاه اول، مشخصات OHSAS 18001-1999 (رئوس الزامات همراه با کدهای آنها) به طور خلاصه به شرح زیر است:
1- دامنه
2- مراجع
3- اصطلاحات و تعاریف:
3-1- حادثه
3-2- ممیزی
3-3- بهبود مستمر
3-4- خطر
3-5- شناسایی خطر
3-6- رخداد
3-7- طرفهای ذینفع
3-8- عدم تطابق
3-9- اهداف
3-10- ایمنی و بهداشت شغلی OH&S
3-11- سیستم مدیریت ایمنی و بهداشت شغلی
3-12- سازمان
3-13- عملکرد
3-14- مخاطره
3-15- مخاطره سنجی
3-16- ایمنی
3-17- مخاطره قابل قبول

4- مولفه‌های (عناصر) سیستم مدیریت ایمنی و بهداشت شغلی:
4-1- نیازمندیهای کلی
4-2- خط‌مشی ایمنی و بهداشت شغلی
4-3- طرح‌ریزی:
4-3-1- طرح‌ریزی برای شناسایی خطر، مخاطره سنجی و کنترل مخاطرات
4-3-2- الزامات قانونی و سایر الزامات
4-3-3- اهداف
4-3-4- برنامه‌(های) مدیریت و بهداشت شغلی
4-4- اجرا و عملیات:
4-4-1- ساختار و مسوولیت
4-4-2- آموزش، آگاهی و صلاحیت
4-4-3- مشورت و تبادل اطلاعات
4-4-4- مستند‌سازی
4-4-5- کنترل مدارک و داده‌ها
4-4-6- کنترل عملیاتی
4-4-7- آمادگی و واکنش در وضعیت اضطراری
4-5- بررسی و اقدام اصلاحی:
4-5-1- پایش و اندازه‌گیری عملکرد
4-5-2- حوادث، رخدادها، عدم تطابق‌ها و اقدام اصلاحی و پیشگیرانه
4-5-3- سوابق و مدیریت سوابق (اسناد)
4-5-4- ممیزی
4-6- بازنگری مدیریت

 

 
 
ذخیره‌کننده‌های مغناطیسی انرژی با استفاده از ابررساناها (SMES) و کاربرد آنها برای تعدیل منحنی پیک‌بار و پایداری شبکه در سیستم‌های قدرت
 

 
 برگردان و تلخیص: حسن مقبلی- رامین فرنیا

استفاده از سیستم‌های ذخیره‌کننده مغناطیسی انرژی نیرومند در شبکه قدرت از اهمیت خاصی برخوردار است. با توجه به قابلیت ذخیره‌سازی بسیار زیاد انرژی سیم‌پیچهای ابررسانا در میدان اطراف خود و امکان تحمل جریانهای بالا به علت مقاومت تقریباً صفر آنها و همچنین پیشرفتهای شایان توجه اخیر در ساخت سیستم‌های ابررسانای دمای پایین و دمای بالا، امید تازه‌ای در استفاده از آنها در شبکه‌های قدرت به منظورهای گوناگون پیدا شده است.
با یک بررسی اجمالی می‌توان دید که عدم وجود یک سیستم ذخیره‌کننده انرژی هنگام ناپایداری شبکه قدرت و در نتیجه قطعی برق آن تا چه حد می‌تواند هزینه‌بردار و مخرب باشد به عنوان مثال هزینه هر بار قطع شدن برق در یک کارخانه اتومبیل‌سازی ماهانه 000/250 دلار بوده و این ضرر تا زمانی که تعمیرات کلی در سطح کارخانه صورت نگیرد ادامه خواهد داشت. ذخیره‌کننده‌های مغناطیسی انرژی با استفاده از ابررسانا (SMES) دارای مزایایی چون: تعدیل منحنی پیک‌بار، حفاظت از ژنراتورها و نگهداری و پایداری شبکه در هنگام وقوع خطا در نقاط مختلف شبکه، استفاده به عنوان سیستم برق اضطراری با توان بالا، تثبیت ولتاژ و فرکانس در شبکه و غیره است که باعث شده تا کار تحقیقات بر روی سیستم‌های SMES با شدت و سرعت بیشتری توسط کشورهای پیشرفته و شرکتهای بزرگ تولید و انتقال برق در دنیا دنبال شود.
در این مقاله ضمن بررسی موارد بالا، تاثیر SMES در یک شبکه قدرت بررسی شده و همچنین این سیستم با سیستم‌های ذخیره‌کننده انرژی دیگر مقایسه می‌شود. همچنین سیستم‌های SMES از نظر اقتصادی مورد مطالعه و بررسی قرار خواهد گرفت.
اصولاً یک سیستم قدرت در ساعات مختلف شبانه‌روز دارای مصارف مختلفی است،‌بنابراین میزان تولید انرژی باید متناسب با نیاز مصرف‌کننده تغییر کند. همچنین در یک شبکه وسیع، مشکل تثبیت ولتاژ، تاثیرات هارمونیکها، نامتعادل شدن ناگهانی شبکه در هنگام بروز خطا و در نتیجه از کارافتادن ژنراتورها و در نهایت از سرویس خارج شدن کل شبکه وجود دارد. برای رفع این مشکل تاکنون راه‌حلهای گوناگونی ارایه شده که به همراه مزایا و معایب سیستم SMES در مقایسه با سیستم‌های معرفی شده دیگر در قسمتهای بعد آورده می‌شود.
با توجه به اینکه عیوب فوق‌الذکر تاثیرات بسیار نامطلوبی بر ژنراتور نیروگاهها و تاسیسات شبکه داشته و بسیار پرهزینه و مضرند، یک سیستم SMES قوی با طراحی صحیح و جایگذاری دقیق در شبکه می‌تواند به طور موثر باعث کاهش هزینه جاری و تعمیر و نگهداری کل شبکه شود.
کشورهایی چون کانادا، ژاپن، سوئیس و آمریکا به طور وسیعی بر روی SMES کار می‌کنند و تاکنون بیش از 20 نمونه از این سیستم با قابلیتها و ظرفیتهای مختلف ساخته‌اند.
در ابتدا معرفی مختصری از سیتم SMES خواهد شد و سپس نقش و تاثیرات عملی آن در یک شبکه قدرت نمونه آورده می‌شود.

چگونگی ساختار یک سیستم SMES
جزء اصلی یا هسته اساسی یک سیستم SMES، سیستم ابررسانایی آن است. شمای ساده یک مخزن حاوی سیم‌پیچ ابررسانا در شکل (1) به نمایش درآمده است.
به طور کلی تاکنون دو نوع ابررسانا ساخته شده است. نوع اول ابررساناهای دمای پایین‌اند که هادی ابررسانا معمولاً یک فلز خالص مانند مس یا آلومینیوم بوده و دمای کار آن در حدود 2/4 K است. با وجود مقاومت در حد صفر سیم ابررسانا، میزان تحمل جریان میدان مغناطیسی در سیم با داشتن یک سیستم تبرید خوب، بالاست،‌به حدی که فن‌آوری جدید، جریانهایی در حدود صدها هزار آمپر را در سطح مقطعهای در حدود سانتی‌متر مطرح می‌کند. برای رسیدن به چنین دمای پایینی، محققان تاکنون چندین روش پیشنهاد کرده و وسایل و سردکننده‌های متنوعی ساخته‌اند. در خنک کردن ابررسانا از هلیم مایع استفاده می‌شود که این هلیم توسط لوله مخصوصی که چند جداره بوده و دارای دیواره خلا است به یک یخچال سیکل بسته فرستاده می‌شود. روش دیگر، مایع کردن گاز تبخیر شده از مخزن هلیم حاوی سیم‌پیچهای ابررساناست. برای جلوگیری از انتقال گرما از بیرون به مخزن درونی، از دو یا چند لایه خلا استفاده می‌شود. به جای دو یا چند لایه خلا می‌توان از یک لایه نیتروژن مایع نیز استفاده کرد.
اخیراً محققان از مواد ابر عایق نیز در این مورد بهره جسته‌اند.
سیم‌پیچ ذکر شده فوق دارای امپدانس بسیار زیادی بوده و مانند یک منبع جریان DC عمل می‌کند. نکته قابل توجه این است که جهت جریان هیچ‌گاه در سیم‌پیچ ابررسانا عوض نمی‌شود بلکه در هنگام دشارژ سیم‌پیچ، ولتاژ دو سر آن معکوس می‌شود بنابراین سیستم SMES در واقع یک واحد DC است که بیشتر کاربردها با یک سیستم AC ترکیب می‌شود. معمولاً این ترکیب توسط یک کانورتور دو طرفه AC به DC و DC به AC امکانپذیر است که می‌تواند برای شارژ و دشارژ سیم‌پیچ ابررسانا و همچنین تنظیم و کنترل توان ارسالی یا دریافتی به کار برده شود. به عبارت دیگر این کانورتور باید قادر باشد که ولتاژ و جریان DC متغیر را از سیم‌پیچ ابررسانا گرفته و به یک ولتاژ AC ثابت و جریان بار با مقادیر و اختلاف فازهای متفاوت تبدیل کند.
نمونه‌ای از نمودار بلوکی ساده شده یک سیستم SMES که به صورت موازی به سیستم قدرت متصل شده است. در شکل 2 نشان داده شده است. در قسمتی از شکل، یخچال هلیم مایع متصل به کپسول حاوی ابررسانا نشان داده شده است.
مدار شامل یک سیستم کنترل‌کننده است که دارای سه وظیفه اصلی است: کنترل سوئیچهای نمیه‌هادی ایزوله، مشخص کردن و آشکار ساختن ولتاژها و جریانهای منبع توان و مصرف‌کننده‌ها و کنترل ولتاژ تنظیم‌کننده، میزان و جهت توان DC گرفته شده یا داده شده به سیم پیچ ابررسانای سیستم SMES.
نمودار بلوکی، بیشتر برای سیستم‌های کوچک مناسب بوده و تا حدی شبیه به یک سیستم برق اضطراری و تثبیت‌کننده ولتاژ عمل می‌کند. همچنین از دیگر مزایای این سیستم می‌توان اصلاح ضریب قدرت را نام برد.
نمونه دیگری از اجزای تشکیل‌دهنده یک سیستم SMES را نشان می‌دهد که جزئی از سیستم قدرت پرسک‌آیزل واقع در میلواکی آمریکا در سال 1991 بوده که در بخشهای بعدی به آن پرداخته خواهد شد. توان مورد نظر برای سیستم مزبور 100 مگاوات با ضریب توان 9/0 است.

3- نحوه کار سیستم SMES
سیم‌پیچ ابررسانا توسط یک یکسوساز AC به DC که در منبع تغذیه سیم‌پیچ ابررسانا قرار دارد شارژ می‌شود، شارژ‌کننده سیم‌پیچ به منظور غلبه بر تلفات اهمی آن قسمت از مدار که در دمای محیط قرار دارد، ولتاژ کوچکی در دو سر سیم‌پیچ ایجاد می‌کند. این مساله باعث می‌شود که جریان ثابتی در سیم‌پیچ ابررسانا جاری شود. در حالت آماده به کار یعنی زمانی که هیچ تبادل توانی با سیم‌پیچ انجام نمی‌شود جریان ذخیره‌ شده سیم پیچ توسط یک سوئیچ که دو سر سیم‌پیچ را اتصال کوتاه می‌کند دوباره به خود سیم‌پیچ ابررسانا بازگردانده شده و حالت گردشی پیدا می‌کند. در نتیجه انرژی سیم پیچ ابررسانا حفظ می‌شود. در بعضی از مدلهای SMES این سوئیچ به داخل مخزن حاوی سیم‌پیچ انتقال پیدا کرده که با طرق مختلف از بیرون مخزن به آن فرمان داده می‌شود. بدون قرار دادن این سوئیچ اتصال کوتاه کننده میزان تلفات سیم‌پیچ در حالت آماده به کار زیاد خواهد بود. مانند قبل منبع تغذیه سیم پیچ به منظور جبران تلفات اهمی قسمتی از مدار که در گرمای محیط قرار دارد ولتاژ کوچک را در دو سر سیم‌پیچ ابررسانا تولید می‌کند.
اگر سیستم کنترل‌کننده حس کند که ولتاژ خط سیستم قدرت به خاطر تضعیف و یا خطای اتفاق افتاده در شبکه کاهش پیدا کرده، کلید اتصال کوتاه‌کننده ظرف مدت 200 تا 500 میکروثانیه قطع خواهد شد. به دنبال این امر ابتدا جریان سیم‌پیچ ابررسانا به یک بانک خازنی قوی منتقل شده و سطح ولتاژ آن را بالا می‌برد. سپس سوئیچ دوباره بسته می‌شود. بانک خازنی یک اینورتر 12 پالسه را که تامین‌کننده توان AC مورد نیاز بار است تغذیه می‌کند.
بار مورد نظر باعث کاهش توان و افت ولتاژ بانک خازنی می‌شود تا حدی که این ولتاژ به یک حداقل می‌رسد در این حالت مجدداً کلید اتصال کوتاه‌ باز شده و بانک خازنی شارژ می‌شود.
این فرایند آن قدر ادامه می‌یابد تا افت ولتاژ خط تامین شده و ولتاژ خط به حالت عادی باز گردد و یا اینکه انرژی ذخیره شده در سیم‌پیچ ابررسانا پایان یابد. ابعاد و ظرفیت سیستم طوری طراحی می‌شود که انرژی ذخیره‌شده در سیم‌پیچ بتواند تا بازگرداندن ولتاژ خط تغذیه‌کننده به حالت عادی تداوم پیدا کرده و کافی باشد.
سیستم به نحوی طراحی شده که می‌تواند قدرت چندین مگاوات را برای جبران‌سازی توان از دست رفته در اثر خطا در مدتی کمتر از 23 میلی‌ثانیه به خط تزریق کند. بدین ترتیب هیچ‌گونه افت ولتاژ یا قطعی انرژی از طرف بار مشاهده نمی‌شود.
شارژ شدن دوباره سیم‌پیچ ابررسانا طی چند دقیقه انجام می‌شود و تعداد شارژ و دشارژ می‌تواند بارها تکرار شود. همچنین برای برآوردن بعضی از نیازها امکان شارژ سریع در حد چند ثانیه نیز امکانپذیر است. البته باید شبکه قدرت، قادر به تامین این میزان توان بوده و شارژ سریع سیم پیچ ابررسانا باعث افت ناگهانی در ولتاژ شبکه نشود. از خصوصیات سیستم این است که در زمان افت ولتاژ خط، حداکثر ظرف مدت 5/0 میلی‌ثانیه این ولتاژ باید تامین شود.

4- نقش و تاثیرات سیستم SMES در یک شبکه قدرت نمونه
در این قسمت نقش و تاثیر نصب یک سیستم SMES در یک شبکه قدرت آورده شده است. این تحقیق در منطقه پرسک‌آیزل میلواکی آمریکا انجام شده است. شرکت تولید برق ویسکانسین (WE) با بیش از 000/900 مشترک و حداکثر بار 535 مگاوات وظیفه تامین انرژی الکتریکی این منطقه را بر عهده دارد. پرسک‌آیزل از 9 واحد تولیدی با سوخت ذغال با حداکثر ظرفیت 594 مگاوات تشکیل شده است که شامل 5 واحد بزرگ (هر کدام 80 تا 85 مگاوات) دو واحد متوسط (75 تا 58 مگاوات) و دو واحد کوچک با حداکثر ظرفیت کلی 62 مگاوات است. این سیستم قرار است در سال 1999 از پرسک‌آیزل به زیرمجموعه پلینز و ویسکانسین مرکزی تقسیم شود که از دو خط 138 کیلوولت و یک خط 345 کیلوولت تشکیل می‌شود. در سطح حداکثر بار، سیستم توزیع اقتصادی تعیین می‌کند که حدود 500 مگاوات از پرسک‌آیزل برای جنوب به سوی پلینز فرستاده شود و 415 مگاوات از ایستگاه دوم پلینز به جنوب انتقال یابد. پیک بار سیستم بنا به تعریف آن زمانی است که بار سیستم حداقل به 90 درصد مقدار حداکثر آن برسد و مدت زمان آن 100 ساعت در سال است. بررسیهای پایداری نشان داده‌اند که قطع برق در نقاط مختلف سیستم انتقال در حد 500 مگاوات منجر به ناپایداری نوسان اول در پرسک‌آیزل یا منجر به اضافه بارهای سیستم می‌شود. به خاطر فشارهای شدید اعمال شده بر واحد تولید، ناشی از عمل تریپ در هنگامی که واحد با توان زیاد کار می‌کند لازم است که مقدار تریپ تولیدی برای انواع خطاهای احتمالی کاهش داده شود.
انتخابهای انجام شده زیر، اصلاحاتی برای سیستم در بر دارند که در هر مورد سطح تریپ تولید را کاهش می‌دهند.
 انتخاب اول نصب یک سیستم SMES در سال¦ 1999 در پرسک‌آیزل است. SMES برای بهبود پایداری نوسان اول و فراهم کردن میرایی به کار برده می‌شود. در حقیقت SMES منتقل‌کننده توان لحظه‌ای است یعنی توان اکتیو را طی دوره‌های سرعت بالا در واحد پرسک‌آیزل ذخیره کرده و در زمان پایین بودن سرعت، آن را آزاد می‌کند.
سیستم احساس و ردیابی اغتشاشات باس 138 کیلوولت در پرسک‌آیزل طراحی شده و به همراه سیستم برای اطمینان از پاسخ دینامیکی مناسب سیستم کار خواهد کرد.
 انتخاب دوم نصب یک سیستم SMES همراه یک مقاومت ترمزی در پرسک‌آیزل در سال¦ 1999 است. SMES پایداری نوسان اول ومیرایی را بهبود بخشیده و مقاومت ترمزی نیز نقش SMES را تقویت کرده و باعث کوچکتر شدن اندازه آن می‌شود. مقاومت ترمزی مذکور به صورت یک بار مقاومتی مدلسازی شده که می‌تواند به طور لحظه‌ای قطع و وصل شود. این مقاومت بعد از عملکرد بحرانی کلید خط، وصل شده و بعد از زمان مشخصی قطع می‌شود.
 انتخاب سوم افزودن یک پایدار‌کننده سیستم قدرت (Pss) در هر کدام از 5¦ واحد بزرگ تولید نیرو در پرسک‌آیزل است. این سیستم‌ها برای تطبیق تحریک هر ژنراتور و ایجاد یک پاسخ میرا شونده در هنگام اغتشاشات سیستم تنظیم شده‌اند. البته مشکلی که این وسایل دارند این است که در بهبود پایداری نوسان اول نقشی ندارند.

استفاده از SMES در سیستم قدرت پرسک‌آیزل
نتایج مقایسه‌ای بین شبیه‌سازیهای دینامیکی خطاهای سه‌فاز در خط 138 کیلوولت در پرسک‌آیل دِد ریور در زمان اولیه برطرف شدن خطا با SMES و بدون آن در شکل (5) نشان داده شده‌اند.
سطح انتقال توان 500 مگاوات بوده و 152مگاوات از توان مجموعه تریپ می‌شود تا اضافه بارهای سیستم برطرف شود. در حالی که پاسخ سیستم بدون حضور SMES منجر به ناپایداری نوسان اول در پرسک‌آیزل می‌شود، سیستم SMES علاوه بر فراهم کردن میرایی بعد از خطا، بر مشکل ناپایداری نوسان اول نیز غلبه می‌کند. در شبیه‌سازی این آزمایش با توان انتقالی 500 مگاوات از روش سعی و خطا استفاده شده و مشخص شده است که SMES برای ارسال یا جذب 500 مگاوات توان، مدت 2/0 ثانیه لازم دارد تا پاسخ را به حالت پایدار برساند.
استفاده از SMES و مقاومت ترمزی
با استفاده از مقاومت ترمزی 100 مگاواتی در پرسک‌آیزل در طول دوره بحرانی، بعد از نوسان اول، توان راکتیو جذب شده و بعد از قطع شدن مقاومت به SMES امکان فراهم کردن میرایی در پرسک‌آیزل را می‌دهد. مدل شبیه‌سازی مقاومت ترمزی شامل کلیدها و مقاومت در حال کار، به مدت دو سیکل بعد از عملکرد کلید است که پاسخ زمانی، مشابه حالت تریپ ژنراتورهای پرسک‌آیزل است. مقاومت بعد از نصب برای 12 سیکل قبل از قطع شدن روی خط باقی می‌ماند. این 12 سیکل زمانی، از شبیه‌سازیهای دینامیکی به دست می‌آیند و نشان‌دهنده زمانی هستند که به طور تقریبی برای رسیدن به حداکثر دامنه نوسان اول در پرسک‌آیزل لازم است. برای تعیین اندازه SMES و زمان مرحله‌بندی روش سعی و خطا مورد استفاده قرار گرفته است. با استفاده از این روش مشخص شد که SMES برای این انتخاب باید 35 مگاوات توان جذب یا ارسال را برای مدت 2/0 ثانیه تولید کند. بنابراین مقاومت ترمزی 100 مگاوات ماکزیمم توان اکتیو مورد نیاز SMES را 15 مگاوات کاهش می‌دهد.
شبیه‌سازیهای مربوط به SMES همراه با مقاومت ترمزی شبیه SMES اولی، منجر به پایداری سیستم برای حالتهای بحرانی با تریپ تولیدی برابر با مقدار لازم برای حذف اضافه بارها می‌شود. این عمل باعث می‌شود که یک واحد کمتر از واحدهای نیروگاه پرسک‌آیزل (در طی تریپ نیرو) از مدار خارج شود.
مقایسه نتایج شبیه‌سازی برای خطای سه فاز خط 138 کیلوولت دِدریور پرسک‌آیزل با SMES همراه با مقاومت ترمزی و بدون آن دو در شکل (6) نشان داده شده است.
سطح انتقال در این مقایسه 500 مگاوات بوده و خطا در زمان 4 سیکل برطرف می‌شود. از مجموعه پرسک‌آیزل، 152 مگاوات توان تریپ شده تا اضافه بارهای سیستم حذف شوند.
شبیه‌سازیها نشان داده‌اند که با وجودی که حالات احتمالی باعث ناپایداری نوسان اول در شرایط عدم حضور تجهیزات اضافی می‌شوند، اضافه کردن SMES و مقاومت ترمزی باعث پایداری پاسخ سیستم می‌شوند. اولین نوسان در شکل (5) در این حالت کوچکتر از حالت بدون مقاومت ترمزی است. بنابراین استفاده از مقاومت ترمزی روشی برای کم کردن اندازه سیستم SMES است که هزینه لازم را کاهش می‌دهد.

استفاده از سیستم قدرت پایدار‌کننده (PSS)
فن‌آوری نقطه مقابل این روش، استفاده از پایدار‌کننده‌های سیستم قدرت (PSS) در هر کدام از 5 واحد بزرگ در سال 1999 است. این تجهیزات میراکنندگی لازم را در هنگام خطاها فراهم کرده و تریپ تولید را در هنگام قطعی خطوط کاهش می‌دهند.
دستورالعمل تنظیم PSS از مشخصات پاسخ توانی ژنراتورها، شبیه‌سازی شده و برای هر کدام از ماشینها از پارامترهای مربوطه استفاده می‌شود.
شبیه‌سازیها با پایدار‌کننده‌های نصب شده در پرسک‌آیزل نشان می‌دهد که روش PSS مانند SMES تریپ مورد نیاز را کاهش می‌دهد. خارج شدن خط 345 کیلوولت و دِدریورپرسک آیزل به تنهایی به 152مگاوات تریپ توان نیاز دارد تا اضافه بارها و نیز ناپایداریها مرتفع شوند.
اما قطع شدن خط 138 کیلوولت در پرسک‌آیزل نیاز به تریپ انرژی به مقدار 13 مگاوات بیشتر از مقدار لازم برا حذف اضافه بارها دارد. اگر چه این مقدار باعث تریپ یک واحد اضافه نسبت به حالتی که از SMES استفاده شده نمی‌شود ولی باید یک واحد بزرگتر نسبت به حالت قبل، قطع شود. شکل (7) نتایج مقایسه‌ای بین شبیه‌سازی دینامیکی خطای سه‌فاز و تریپ خط 345 کیلوولت ددریور را که در مدت 3 سیکل برطرف شده است نشان می‌دهد. سطح انتقال توان 500 مگاوات بوده و 152 مگاوات از توان تولیدی پرسک‌آیزل بعد از قطع شدن خط تریپ می‌کند تا اضافه بارهای سیستم حذف شوند.

5- مقایسه SMES با دیگر ذخیره‌کننده‌های انرژی
تاکنون به غیر از SMESها، UPS‌های گوناگونی با استفاده از باتری، خازن، چرخ‌گردان و دیگر فن‌آوریهای ذخیره‌سازی انرژی ساخته شده است. هر کدام از این فن‌آوریها از نظر ویژگیهایی مانند: میزان انرژی قابل ذخیره، بازده سیکل شارژ و دشارژ سیستم، تاثیرات محیطی، قابلیت اطمینان، سادگی استفاده و سرعت آماده به کار شدن، امکان استفاده در شبکه به عنوان بار راکتیو، یا تثبیت‌کننده فرکانس و پایدارکننده شبکه و تعدیل منحنی پیک‌بار و مدت زمانی که می‌توانند قسمت اعظمی از انرژی را در خود نگه دارند، با یکدیگر تفاوت دارند. بعضی در تعداد مرتبه‌های شارژ و دشارژ، بعضی در سادگی و راحتی استفاده و بعضی در قیمت بر بقیه ارجحیت دارند. مسلم است که در سطوح انتقال توان مساله میزان توان قابل ذخیره که معمولاً در حد چند مگاوات است در درجه اهمیت بیشتری قرار دارد. خوشبختانه سیستم SMES دارای تمام خصوصیات مذکور بوده و به راحتی می‌تواند در هنگام وقوع خطا میزان انرژی زیادی را در اختیار شبکه قرار دهد (تا چندین مگاوات در ثانیه)، در حالی که سیستمهای چرخ‌گردان و باتریها فاقد این خصوصیت‌اند. همچنین SMES در مقایسه با دیگر وسایل دخیره‌کننده انرژی دارای بازده سیکل شارژ و دشارژ بهتری است که این بازده حتی به بیش از 95 درصد می‌رسد. مدت زمان نگهداری انرژی در SMES می‌تواند زیاد باشد در حالی که سیستم‌های چرخ‌گردان و خازنها فاقد این خصوصیات‌ هستند.. تعداد دفعات شارژ و دشارژ در SMES نامحدود بوده که بمعنی طولانی‌ بودن عمر آن است. عمر یک SMES به بیش از 30 سال می‌رسد که این مدت از عمر بهترین سیستم‌های دارای چرخ‌گردان و باتری بیشتر است. حجم و وزن اشغال شده برای ذخیره میزان زیادی از انرژی در سیستم‌های SMES از کلیه سیستم‌هایی که تاکنون پیشنهاد شده به مراتب کمتر است.
یکی از مشکلات سیستم SMES قیمت زیاد آن است که در قسمت بعدی به آن پرداخته خواهد شد. از دیگر مشکلات SMES می‌توان به میدان مغناطیسی قوی اطراف آن اشاره کرد که احتیاج به لایه‌های محافظ مغناطیسی تا فاصله 5 متری سلول SMES دارد، ولی خوشبختانه این میدان در حدی نیست که برای سلامتی انسان مضر باشد.

6- براورد هزینه‌ها و مزایای استفاده از SMES
به صرفه بودن نصب سیستم SMES در یک شبکه، زمانی قابل بررسی و ارزیابی دقیق است که به بارهای تغذیه شونده و اهمیت پیوسته بودن برق آنها توجه شود. به عنوان مثال طی یک بررسی، هزینه قطعی برق در یک کارخانه اتومبیل‌سازی ماهانه 000/250 دلار بوده و این ضرر تا زمانی که تعمیرات کلی در سطح کارخانه صورت گیرد ادامه خواهد داشت. همچنین هر قطع برق در یک کارخانه ساخت نیمه هادیها بین 000/30 تا یک میلیون دلار ضرر در بر خواهد داشت. همچنین قطع برق به مدت 15 دقیقه هزینه‌ای برابر با 24/20 دلار به ازای میزان مصرف هر کیلووات ساعت برق بر کلیه کاربران کامپیوتر تحمیل خواهد کرد. قطع برق برای صنایع کوچک نیز هزینه‌هایی در بر دارد که می‌توان مقادیر آن را از کتاب استانداردهای IEEE 1987-466 استخراج کرد. همچنین تریپ دادن ناگهانی ژنراتور هم می‌تواند بسیار هزینه‌بردار باشد، به عنوان مثال خرابی یک ژنراتور بعد از 20 بار تریپ کردن حتمی خواهد بود.
طی یک بررسی اجمالی در شبکه قدرت آمریکا مشخص شده است که با پرداخت 5/1 تا 3 سنت برای خرید هر دلار توان الکتریکی به شرکتهای برق می‌توان کلیه بهینه‌سازیهای مربوط به شبکه قدرت را انجام داد. به عنوان مثال میزان خرید برق سالیانه توسط مشتریان در آمریکا در سال 1987، 6/853 میلیارد دلار بوده است.
بنابراین میزان پرداخت هزینه برای نصب سیستم SMES و بهینه‌سازی شبکه 6/25 میلیارد دلار در سال خواهد بود. برای به دست آوردن دید بهتر نسبت به هزینه یک سیستم SMES بررسی در مورد نصب یک سیستم SMES و همچنین نصب یک سیستم SMES به اضافه مقاومت ترمزی در محل پرسک‌آیزل انجام می‌شود.
سرمایه‌گذاری مربوط به SMES، شامل تجهیزات SMES، پایدار‌کننده فرکانس و نیز هزینه نصب ایستگاه فرعی است. هزینه‌های همچنین شامل دستمزد کارگران، طراحی و مهندسی و سودی است که می‌تواند از عدم نصب مولد‌های جدید به خاطر نصب سیستم SMES بدست آید. برای سیستم SMES با مقاومت ترمزی، هزینه مقاومت ترمزی و هزینه نصب آن نیز اضافه می شود. برآورد هزینه‌های مربوطه برای نصب یک سیستم SMES در پرسک‌آیزل در جدول 1 آورده شده است.
البته همان طور که قبلاً هم ذکر شد به صرفه‌بودن نصب یک سیستم SMES به عوامل مهمی چون اهمیت مصرف‌کننده‌ها، اهمیت میزان حساسیت و هزینه تعمیرات ژنراتور تولید‌کننده‌ها، گستردگی شبکه و عوامل دیگر بستگی دارد که باید بادقت و توجه بیشتری مورد بازبینی قرار گیرد.

7- نتیجه‌گیری و پیشنهادات
قطع برق و مشکلات ناشی از نوسانات و اغتشاشات در شبکه قدرت در بردارنده عوارض و هزینه‌هایی هم برای تولید‌کننده و هم برای مصرف‌کننده است. از جمله تریپ دادن ناگهانی ژنراتور می‌تواند بسیار هزینه ‌بردار باشد. به عنوان مثال خرابی یک ژنراتور بعد از 20 مرتبه تریپ کردن حتمی خواهد بود. همچنین قطع برق به مدت 15 دقیقه هزینه‌ای برابر با 24/20 دلار به ازای میزان مصرف هر کیلووات ساعت برق بر کلیه کاربران کامپیوتر تحمیل خواهد کرد.
با توجه به پیشرفت روز‌افزون استفاده از ابررساناها و مزایای استفاده از سیستم SMES در شبکه‌های قدرت و همچنین در شبکه‌های فشار ضعیف که پیش از این بیان شد، لازم است که تحقیقات جدی‌تری در مورد ابررساناها و فن‌آوری ساخت SMES انجام شود. ساخت و نصب نسیستم SMES گرچه پرهزینه بوده و احتیاج به استفاده از فن‌آوریهای جدید در زمینه ابررساناها دارد ولی نصب آن در شبکه بسیار به صرفه است همچنین با توجه به گستردگی و یکپارچه بودن شبکه قدرت در ایران، نصب یک سیستم ذخیره‌کننده انرژی SMES در این شبکه از اهمیت خاصی برخوردار است. منحنی پیک‌بار در ایران حالت عادی نداشته و تفاوت سطح مصرف در ساعات حداکثر بار با دیگر اوقات بسیار زیاد است که این مساله ایجاب می‌کند که نیروگاههای جدیدی تنها برای ساعات حداکثر بار ساخته شده و به شبکه اضافه شوند. مزایای گسترش فن‌آوری SMES علاوه بر حل مشکل فوق باعث نفوذ و گسترش و پیشرفت فن‌آوری استفاده از ابررساناها در دیگر صنایع کشور همچون ساخت وسایل مدرن پزشکی، ساخت کابلهای ابررسانا، قطارهای معلق مغناطیسی (Maglev)، توپها و لانچرهای الکترومغناطیسی پرسهای مافوق سنگین، ساخت ماهواره‌ها، ساخت ابرکامپیوترها و دیگر صنایع خواهد شد و می‌تواند کشور ما را از نظر علمی و صنعتی در سطح کشورهای پیشرفته دنیا قرار دهد.

شکل 1- شمایی از یک کپسول حاوی سیم‌پیچ ابررسانا و حفاظتهایی که به منظور جلوگیری از ورود گرما به داخل کپسول به کار برده شده است

شکل 2- نمودار بلوکی ساده شده یک سیستم SMES موازی با شبکه

شکل 3- اجزای یک سیستم SMES به منظور نصب در یک سیستم قدرت

شکل 4- خط انتقال 345/138 کیلوولت پرسک‌آیزل

شکل 5- نتایج شبیه‌سازی در پرسک‌آیزل با SMES و بدون آن

شکل 6- نتایج شبیه‌سازی با SMES همراه مقاومت ترمزی و بدون آنها

شکل 7- نتایج شبیه‌سازی با PSS و بدون آن

جدول 1- براورد هزینه‌های ساخت و نصب سیستم SMES

نانو الکترونیک
 

در سال 1956 گوردون مور بنیان‌گذار اینتل تحلیلی ارایه کرد که بر طبق آن هر 18 ماه تعداد ترانزیستورهای بکار رفته در ریزپردازهای اینتل دو برابر می شود که نصف شدن ابعاد گیت ترانزیستورها با شرط ثابت بودن اندازه تراشه سیلیکونی در آن می‌تواند نتیجه این قوانین باشد. این قاعده به قانون مور موسوم شد. این نصف شدن در واقع پیام‌آور ابعاد اقتصادی بود یعنی هر چه گیت کوچکتر می‌شد ترانزیستور می‌توانست سریعتر سوئیچ کند و درنتیجه انرژی کمتری مصرف می‌شد و تعداد بیشتری ترانزیستور در یک تراشه سیلیکون جای می‌گرفت. افزایش تعداد ترانزیستورها و بازدهی آنها، هزینه را کاهش می‌دهد بنابراین مقرون به صرفه‌تر این بود که هر ترانزیستور تا حد امکان کوچکتر شود، این کوچک‌سازی بالاخره در نقطه‌ای متوقف می‌شد بنابراین برای ادامه رشد صنعت الکترونیک باید به فکر فناوریهای جایگزین بود، فناوری که مشکلات گذشته را حل کرده و توجیه اقتصادی داشته باشد و اینبار نانو تکنولوژی بود که توانست به کمک الکترونیک بیاید و فناوری الکترونیک مولکولی یا همان نانو‌الکترونیک بنا نهاده شد.
نانو تکنولوژی یک رشته وابسته به ابزار است ابزارهایی که به مرور در حال بهتر شدن است نانو تکنولوژی و شاخه‌های کاربردی آن مانند نانوالکترونیک درواقع تولید کارآمد دستگاهها و سیستم‌ها با کنترل ماده در مقیاس طولی نانو است و بهره‌برداری از خواص و پدیده‌های نوظهوری است که در این مقیاس توسعه یافته است.
صنعت الکترونیک امروزی مبتنی بر سیلیکون است سن این صنعت به حدود 50 سال می‌رسد و اکنون به مرحله‌ای رسیده است که از لحاظ تکنولوژیکی، صنعتی و تجاری به بلوغ رسیده است. در مقابل این فناوری، الکترونیک مولکولی قرار ارد که در مراحل کاملاً ابتدایی است و قرار است این فناوری به عنوان آینده و نسل بعدی صنعت الکترونیک سیلیکونی مطرح شود. الکترونیک مولکولی دانشی است که مبتنی بر فناوری نانو بوده و کاربردهای وسیعی در صنعت الکترونیک دارد. با توجه به کاربردهای وسیع الکترونیک در محصولات تجاری بازار می‌توان با سرمایه‌گذاری و تامل بیشتر در فناوری نانو الکترونیک در آینده‌ای نه چندان دور شاهد سود‌دهی کلان محصولاتی بود که جایگزین فناوری الکترونیک سیلیکونی شده‌اند. میل، اشتیاق و علاقه مصرف‌کنندگان و نیاز بازار به محصولات جدید با قابلیتهای بالا سازندگان و صنعتگران را بر آن می‌دارد که با سرمایه‌گذاری در این فناوری شاهد رشد و شکوفایی اقتصادی هر چه بیشتر باشند، ولیکن با توجه به اهمیت نانوتکنولوژی و نیز نانو الکترونیک که به عنوان یک شاخه کاربردی از نانو تکنولوژی مطرح است لزوم سرمایه‌گذاری کلان در درازمدت و ریسک‌پذیری و تشکیل مراکز R&D توسط دولتمردان پیش از پیش احساس می‌شود.
برای پیشبرد فناوری نانو الکترونیک و نتیجه رساندن آن سه مرحله راهبردی پیشنهاد می‌شود که با پیاده‌سازی این سه‌مرحله می‌توان نانو الکترونیک را جایگزین فناوری الکترونیک سیلیکونی کرد ونسل جدیدی از محصولات الکترونیکی را وارد بازار ساخت.
مرحله اول:
مولکولی در نظر گرفته می‌شود باید کاربردهایی ساده ارزان و غیر پیچیده‌ای باشند تا اطمینان نسبی به الکترونیک مولکولی ایجاد شده و سرمایه‌گذاری‌ها به سمت آن هدایت شود و از طرفی کارایی این فناوری ثابت شود. به بیان ساده وشفاف و مقایسه نسل جدید محصولات که بر پایه این فناوری جایگزین شده‌اند، توجیه کاربرد این محصولات و ایجاد اطمینان در مصرف‌کنندگان می‌تواند به عنوان بهترین حامی اقتصادی در این مرحله باشد.
مرحله دوم:
تولیدات اولیه الکترونیک مولکولی (نانو الکترونیک) باید مکملی برای فناوری سیلیکون باشند اینگونه نباشد که انقلابی رااز همان آغاز و ابتدا شروع کرده و این ادوات و فناوریهای جدید تافته جدا بافته باشد و هیچ ربطی به فناوری سیلیکونی نداشته باشد زیرا فناوری سیلیکونی یک صنعت جا افتاده است. پس اگر نانوالکترونیک را بتوان مکملی برای فناوری سیلیکونی بکار برد شاهد پیشرفت قابل ملاحظه‌ای در این فناوری نوپا بوده و جایگزین مناسبی برای نسل آینده محصولات الکترونیکی در نظر گرفته شده است.
مرحله سوم:
مرحله سوم مبحث کاملاً جدیدی است که اصلاً در دسترس فناوری سیلیکون نبوده و نانوالکترونیک می‌تواند بعد از طی مراحل اول و دوم به آن بپردازد، یک مثال ساده وروشن این موضوع، نمایشگرها هستند، نمایشگرهای متداول کاملاً سخت و غیرقابل انعطاف هستند ولی با استفاده از الکترونیک مولکولی ومولکول‌هایی که در صفحه نمایش استفاده داشته باشد بنابر این کابرد‌هایی وجود دارد که از دسترس فناوری سیلیکون، آن هم بخاطر جامد و کریستالی بودن ذاتی‌اش دور بوده و برای الکترونیک مولکولی قابل دستیابی است. وقتی که نانو الکترونیک جا افتاد و وارد بازار محصولات الکترونیک شد آنگاه می‌توان نسل جدیدی از محصولات را به دست آورد که شامل پردازندهایی 1000 مرتبه سریعتر از نوع امروزی باشند. اگر این مرحله با موفقیت طی شود حدوداً یک دهه طول خواهد کشید تا نسل جدید محصولات الکترونیکی مبتنی بر الکترونیک مولکولی یا الکترونیک در ابعاد نانومتر (نانو الکترونیک) ظهور یابد.

بررسی امکانات موجود:
برای ساخت ابزارهای مولکولی باید دید از چه چیزهایی می‌توان استفاده کرد،‌وسایلی که در اختیار است و تاکنون مدنظر بوده است به شرح ذیل هستند:
نانو لوله‌ها
حلقه‌های بنزنی
پلیمرها
DNA

نانو لوله‌ها:
اگر یک صفحه تخت گرافیکی مدنظر باشد و به شکلی بتوان آن را به صورت نواری در نظر گرفت و لوله کرد یک نانو لوله مفروض به دست می‌آید که ساختار آن همان ساختار گرافیت بوده و یک هگزاگونال است. این ماده در سال 1991 در ژاپن کشف شده و به علت خصوصیات جالب آن مورد توجه قرار گرفت. یک خاصیت جالب این مواد آن است که بر حسب اینکه در چه جهتی خم شود دارای خاصیت نیمه‌هادی و یا فلزی می‌شود. قطر یک نانو لوله کمتر از 2 نانومتر است و از این نانو لوله می‌توان به عنوان یک سیم کوانتومی یا یک سیم غیرفعال استفاده کرد به عنوان مثال این لوله می‌تواند به عنوان یک سیم انتقال هنگام اعمال اختلاف پتانسیل از یک الکترود به الکترود دیگر عمل کند که این موضوع مثالی از اتصالات غیرفعال می‌تواند باشد.
نانو لوله دارای خاصیت فلزی است این خاصیت رسانش نه فقط در طول بلکه در عرض نانو لوله نیز وجود دارد برای حالت سیمهای مولکولی غیرفعال، بهتر است که نانو لوله دارای خاصیت رسانش باشد، اگر باشد، نانو لوله دارای گاف انرژی خواهد بود که شبیه نیمه هادی خواهد شد. اگر نانو لوله کربنی روی سطحی قرار داده شود و نوک STM (مولکول نانو لوله‌های کربنی) رابه سطح آن نزدیک شود، چنانچه ولتاژی را بین بستری که نانو لوله روی آن قرار دارد و نوک STM اعمال شود جریانی عبور خواهد کرد، بر حسب مقدار جریانی که عبور می‌کند، می‌توان تشخیص داد که گاف انرژی چقدر است.

حلقه بنزنی:
حلقه‌های بنزنی به خاطر چگالی حالت بالا که بر روی حلقه‌های خود دارند جانشینی برای سیمهای کوانتومی در نظر گرفته می‌شود.

پلیمرها:
از نمونه‌هایی که به عنوالن سیمهای مولکولی فعال یا غیرفعال می‌توان نام برد پلی‌تیوفن (PT) یا پلی‌انیلین است که داخل یک سیکلود کسترین1 (CD) قرار گرفته باشد این دو ماده در اصل پلیمرهایی هستند که به عنوان قسمتهای هادی سیم بکار می‌روند این پلیمرها شبیه حلقه‌ بنزنی است که به همدیگر چسبیده‌اند و دو سر آن به دو الکترود طلا وصل شده است. اتصالات سیمهای مولکلولی به الکترودهایش توسط اتم‌های گوگرد برقرار می‌شود سطحی که این پلیمر بر روی آن قرار می‌گیرد ممکن است قسمتی از جریان را بکشد یعنی اینکه یک جریان اتلافی داشته باشد برای اینکه مانع از این جریان اتلافی شد باید این سیم را داخل یک حفاظ مولکولی قرار داد این حفاظ نیز شبیه نانو لوله کربنی است اما دارای قطر بسیار بزرگتر و ساختار پیچیده‌تری است لذا این لوله مولکولی مانع عبور جریان اتلافی از دیواره‌های سیم و انتقال آن به سطح تماس می‌شود.

DND:
DNA نمونه‌ای از سیم‌های فعال است. ساختمان DNA کاملاً شناخته شده است و به طور خودکار این ساختمان ایجاد می‌شود، برای تولید آن مانند پلیمرها مشکلی وجود ندارد فقط باید خواص آن مورد بررسی قرار گیرد تا متوجه چگونگی تغییرات آن شد برای این منظور به ذکر مثالی پرداخته می‌شود:
به منظور استفاده از DNA برای محاسبه جریان بر حسب ولتاژ، یک فاصله 8 نانومتری بین دو الکترود پلاتین مفروض می‌شود، پس با اعمال یک ولتاژ می‌توان جریان را محاسبه کرد.
نکته‌ای که از شکل بالا برداشت می‌شود این است که نمودار جریان بر حسب ولتاژ نموداری نامتقارن است، یعنی اینکه جریان برای ولتاژی مثلاً بین 1- و 2 ولت اجازه عبور ندارد در حالی که برای 2- و 1- جریان می‌تواند عبور کند و این یعنی اینکه DNA می‌تواند عمل یکسوسازی را انجام دهد. در مورد هدایت از داخل DNA سه نظریه مد نظر است، یکی اینکه DNA یک نیمه هادی با گاف خیلی بزرگ است. دیگر اینکه DNA یک نیمه هادی با گاف کوچک ونیز اینکه DNA دارای خاصیت فلزی است.
موضوع در اصل این است که DNA ماده بسیار پیچیده‌ای است که شرایط محیطی به شکل بسیار زیادی می‌تواند بر روی خواص آن تاثیر بگذارد یکی از این شرایط محیطی موثر حضور آب است، DNA‌یی که در محیط خشک باشد با DNAیی که در محیط مرطوب باشد بسیار متفاوت است. لذا با توجه به شرایط محلی حاکم بر DNA نمی‌توان یک نتیجه قطعی در مورد اینکه DNA فلز است یا نیمه فلز بیان کرد اما آنچه که مسلم است این است که DNA یک نیمه هادی با گاف بزرگ است.
در حالت عادی یونهایی وجود دارد که با دستکاری آنها می‌توان خواص هدایتی DNA را تغییر داد یعنی می‌توان امید داشت که با افزودن یونهایی بتوان حتی آن را به فلز تبدیل کرد یک نکته جالب دیگر این است که می‌توان از DNA به عنوان قالب استفاده کرد و در مکانهای مشخصی روی DNA یکسری فلزات را قرار داد تا یک سیم فلزی دور DNA ایجاد شود. در این حالت DNA به عنوان قالبی برای پایدار نگه داشتن سیم مورد نظر استفاده قرار گیرد. بررسی پایداری DNA با توجه به شرایط محلی حاکم بر سیستم نیز امکان‌پذیر است. هدایت DNA در دو مسیر مشخص صورت می‌گیرد. وقتی DNA را به عنوان هدایت‌کننده جریان در نظر گرفته شده یک بار می‌تواند در جهت موازی محورش جریان را عبور دهد و یک بار نیز می‌تواند عمود بر محورش جریان را عبور دهد، حال برای هدایت در جهت عمود بر محور می‌توان اینگونه فرض کرد که وقتی نوک STM (مولکول نانو لوله‌های کربنی) در بالای DNA قرار می‌گیرد جریان به شکل عمود از جفت‌های بازی که وجود دارد وارد نوک STM می‌شود این کار می‌تواند هم به عنوان آزمایشی برای دیدن تصویر DNA و هم برای اندازه‌گیری عبور جریان جفت‌های بازی به کار رود ومی‌توان بدین شکل رسانش AT و CG (جفت‌های بازهایی که در مارپیچ DNA وجود دارند) را محاسبه کرد.
DNA می‌تواند یک ابزار در تولید محصولات نانو‌الکترونیک کاربرد‌های فراوانی داشته باشد، با توجه به اینکه DNA به طور طبیعی در طبیعت و سلولهای موجودات زنده وجود دارد می‌توان از آن در تولید دیگر محصولات نانوتکنولوژی همانند نانوموتورها سود جست. کنترل و پایداری DNA نیز با توجه به خواص ذاتی و محلی آن امکان‌پذیر بوده و جای تامل و بحث دارد.

نتیجه‌گیری:
1ـ آنچه که مسلم است، الکترونیک مولکولی دارای آینده‌ای درخشان است و با آهنگ بسیار سریعی در حال رشد و تکامل است. از این رو توجه خاصی را می‌طلبد.
2ـ نتایج عملی رشد و توسعه شاخه‌های نانوتکنولوژی مانند نانوالکترونیک سبب ساخت تجهیزاتی خواهد شد که در مقایسه با گذشته اختلاف فاحش داشته و نسل کاملاً جدیدی با قابلیت‌های منحصر به فرد خواهد بود.
3- نانو لوله‌ها و DNA به عنوان دو ابزار کارآمد در تولید محصولات نانوالکترونیک از اهمیت خاصی برخوردارند، ولیکن در این میان DNA به دلیل داشتن خواص محلی و وجود آن در بدن موجودات زنده از اهمیت بیشتری برخوردار است.
4- با توجه به دو شاخص تعداد مقالات علمی و اختراعات ثبت‌شده، در نانو تکنولوژی می‌توان نتیجه گرفت که این شاخصها می‌توانند اطلاعاتی مفید در مورد تکامل این فناوری را نشان دهند و برای طرح برنامه‌ها و استراتژیها مناسب باشند.
5- نانوتکنولوژی و شاخه‌های کاربردی آن در علوم مختلف مانند نانوالکترونیک به عنوان پدیده‌هایی نوظهور هنوز قبل از تجاری سازی محصولاتشان، احتیاج به پیشرفت در هر دو زمینه علمی و تکنولوژیکی را دارد. با توجه به اینکه هم‌اکنون برخی از محصولات این فناوری در بازار وجود دارد پیش‌بینی اینکه کدامیک از محصولات آینده بهتری دارند (از نظر رقابتی) نیاز به بررسی بیشتر شاخصهای این فناروی در بخشهای صنعت و زیرمجموعه‌های این فناوری دارد.
6- با توجه به اهمیت فناری نانو و کاربردهای روزافزون آن در دنیا باید تحقیقات دانشگاهی و دولتی تواماً صورت گیرد و به علت اینکه اهداف تحقیقاتی این فناوری پایه‌ای و درازمدت است بخش صنعت توان سرمایه‌گذاری بر روی تحقیقات درازمدت و مخاطره‌آمیز را نداشته، از این رو حمایت دولتمردان به عنوان پشتوانه‌ای مهم در این فناوری خواهد بود علاوه بر این ایجاد ساختارهای جدید در دانشگاهها و آزمایشگاههای ملی برای توسعه این فناوری لازم است نیازمندیها و انتظارات فناوری نانو و شاخه‌های کاربردی آن در علوم مختلف مانند نانوالکترونیک فراتر از تمامی چیزهایی است که مقررات سنتی دانشگاهی، آزمایشگاهی ملی و یا حتی تمام صنعت می‌تواند فراهم کند و به خاطر همین مشکلات است که یک حرکت و اندیشه ملی پایه‌ریزی و با حمایت دولتی در زمینه این فناوری حیاتی به نظر می‌رسد.
با توجه به پتانسیل‌های موجود ایران در زمینه مهندسی الکترونیک، لزوم یک مرکز R&D دولتی که به حمایت محصولات تولیدی الکترونیکی صنایع پرداخته و بتواند در آینده بازار تجاری محصولات نانو‌الکترونیک را به دست بگیرد به شدت حس می‌شود و اگر تدبیری اندیشیده نشود متاسفانه باید گفت که همانند گذشته باید مصرف‌کننده خوبی بوده و شاهد سودهای کلان تجاری دیگر کشورها و سرمایه‌گذاران بود.

  
مدیریت مصرف برق در کشور فرانسه مطالعه تجربی وسایل الکتریکی با راندمان بالا در مصرف‌کنندگان خارجی پروژه ECODROME: ارزیابی صرفه‌جویی انرژی
  

 این پروژه که Ecodrome نامیده می‌شود تحت حمایت و سرمایه‌گذاری مدیریت انرژی ملی فرانسه و آژانس محیط‌زیست (ADEME) است و جزء برنامه کمیسیون اتحادیه اروپا است. در این پروژه از مزایای عناصر مهم الکتریکی خانگی (وسایل با راندمان بالا) در مقایسه با وسایل برقی معمولی که توسط سازندگان تولید شده، استفاده شده است.
پروژه مذکور توسط هیئت مشاور فرانسوی بنام SIDLER که مکان آن در Drom (بخش جنوبی فرانسه) است، انجام شده است.

شرح پروژه، اهداف و روشها
پروژه ECODROME در ناحیه جنوبی فرانسه یعنی منطقه Drome انجام شده است و اندازه‌گیری مصارف وسایل الکتریکی 20 مصرف‌کننده خانگی طی یک دوره 2 ساله را شامل می‌شود. اندازه‌گیریها با استفاده از یک سیستم هوشمند و سیستم Novel بنام DIACE صورت گرفته است. با استفاده از این سیستم مصرف انرژی هر وسیله از طریق یک وسیله اندازه‌گیری حساس و دقیق که به صورت سری متصل شده است اندازه‌گیری شده است. اطلاعات اندازه‌گیری شده هر 10 دقیقه یک بار به یک جمع‌کننده اطلاعات توسط فن‌آوری PLC (خط حامل انرژی الکتریکی) منتقل شده که به هیچ وجه به فعالیت یا اقدامی از سوی ساکنین نیاز ندارد. در هر شب دریافت‌کننده مرکزی اطلاعات مصرف‌کنندگان خانگی، به صورت خودکار (اتوماتیک) اطلاعات را از طریق مودم به کامپیوتری که بانک اطلاعاتی در آن مستقر است دریافت می‌کند.
این پروژه با دفتر HLM در Drome مرتبط شده و 20 مصرف‌کننده خانگی انتخاب شده تحت راهنمایی این دفتر قرار دارند. کلیه بارهای متصل به سیستم و مدارهای روشنایی موجود در سال اول پایش و ثبت شده و در ابتدای سال دوم تمامی وسایل برقی مشترکین مورد مطالعه و لامپهای روشنایی با تجهیزاتی که بیشترین راندمان را دارند جایگزین شده‌اند، به طوری که همان سطح خدمات مورد نظر، مطابق بازار اروپا برقرار باشد.

3- اطلاعات مهم فنی حاصل از انجام پروژه بر روی وسایلی که در این موقعیت قرار دارند
 نتایج مصرف انرژی سالانه وسایل برپایه اطلاعات ماهانه بهF وسیله اطلاعات سالانه سال اول تایید می‌شود
 مصرف فصلی انرژی برای وسایل عمده وF مهم آزمایش می‌شود که برای مثال شکل (1) اطلاعات فریزر را نشان می‌دهد.
F جنبه‌های مشخص فصلی مصرف انرژی روشنایی آزمایش می شود.
 مطالعه بلند‌مدت درF خصوص تلویزیونهای در حالت آماده بکار
(Stand by) نشان می‌دهد که نیمی از استفاده‌کنندگان از تلویزیون، آنها را در حالت آماده به کار قرار داده و تنها یک چهارم از آنها به طور مکرر استفاده می‌شوند. در حالی که بطور متوسط 8/13 درصد از مجموع مصرف‌ انرژی تلویزیونها در این حالت است، اگر چه در یک مصرف‌کننده خانگی این رقم بالا بوده و 72درصد است.
 تفکیک متوسط انرژی مصرفی ساعتی و ماهانه انواعF بارها از دیدگاه شبکه برای وسایل الکتریکی خاص بین ساعت 7 تا 8 بعدازظهر انجام می‌شود که در شکل (2) یک نمونه از آن نشان داده شده است.

4- صرفه‌جویی اندازه‌گیری شده با استفاده از وسایل با راندمان بالاتر
 مصرف انرژی وسایل سرماساز از جمله یخچالها – فریزرها و دیگر لوازم ازF این قبیل طی سال دوم در مقایسه با سال اول با ضریب 2/36 کاهش داشته است و همانگونه که در شکل (3) ملاحظه می‌کنید بطور متوسط دراین شاخه از مصارف، 723 کیلووات ساعت در سال به ازاء هر مصرف‌کننده خانگی صرفه‌جویی انرژی حاصل شده است.
 کاربردF لامپهای روشنایی کم‌مصرف (CLFs) به دلیل گرمایش کمتر به طور متوسط باعث مصرف کمتر سرپیچ لامپ (Holder) با ضریب 5 شده و نیز میانگین مصرف انرژی برای روشنایی را با ضریب 4 کاهش داده است. باید به این نکته توجه شود که تمامی لامپهای روشنایی موجود با لامپهای کم‌مصرف جایگزین نشده بودند و بر طبق نتایجی که از گزارش حاصل شده است لامپهای هالوژن در مکانهای خود باقی مانده‌اند (جایگزین ساده‌ای برای لامپهای هالوژن در حال حاضر وجود ندارد). لذا علیرغم این واقعیت، متوسط انرژی که توسط هر مصرف‌کننده خانگی در این خصوص صرفه‌جویی شده است بالغ بر 244 کیلووات ساعت در سال است.
اگر لامپهایی را که مستقل از شبکه روشنایی هستند در نظر بگیریم متوسط صرفه‌‌جویی انرژی 340 کیلووات‌ساعت در سال خواهد شد.
 تنظیم صحیح دیگهای بخارF در تاسیسات حرارت مرکزی به طریقی صورت می‌گیرد (5 دقیقه زمانبری دارد) که اگر پمپهای سیرکوله (چرخاننده سیال) به وسیله ترموستات محیطی کنترل شوند، مصرف الکتریکی دیگهای بخار را با ضریب 6/3 کاهش می‌دهد.
متوسط صرفه‌جویی انرژی دریک مصرف‌کننده خانگی از تاثیر این عمل، 227 کیلووات‌ساعت در سال بوده است.
 استفاده از یکF ماشین لباسشویی با راندمان بالا، متوسط انرژی مصرفی ماشین لباسشویی را با ضریب 39/1 کاهش داده است و میانگین صرفه‌جویی انرژی آن برای یک مصرف‌کننده خانگی بالغ بر 70 کیلووات‌ساعت در سال است.
 خشک‌کنهای لباس با راندمان بالا، 38/1 برابر کمتر ازF مدلهای موجود (Situ)، انرژی مصرف می‌کنند. لازم به ذکر است ماشینهای لباسشویی که به وسیله مدلهای با دور بالاتر (1300 دور در دقیقه) جایگزین شده بودند احتمالاً خشک‌کنندگی پایین‌تری داشته‌اند.
 برای سه منبع عمده صرفه‌‌جویی انرژی یعنیF وسایل سرماساز، دیگهای بخار و روشنایی، متوسط صرفه‌‌جویی انرژی در مورد هر مصرف‌کننده خانگی که وسایلشان با تجهیزات با راندمان بالا جایگزین شده، به میزان 1026 کیلووات‌ساعت در سال بوده است.
این رقم بدون در نظر گرفتن و احتساب صرفه‌جویی انرژی حاصل از لامپهای با راندمان بالاتر است که درشبکه نبوده‌اند. حتی اگر مصارف الکتریکی تعدادی از مصرف‌کنندگان نهایی طی سال دوم در مقایسه با سال اول کاهش یابد و تعدادی از مصرف‌کنندگان نهایی طی سال دوم در مقایسه با سال اول کاهش یابد و تعدادی از مصرف‌کنندگان خانگی که کاربردهای غیرمتعارف، مانند اجاقهای پخت‌وپز و گرم‌کننده‌های الکتریکی داشته‌اند نیز در منطقه باشند، هنوز متوسط صرفه‌جویی انرژی الکتریکی برای هر مصرف‌کننده خانگی 1192 کیلووات‌ساعت در سال خواهد بود.
این موضوع بیانگر متوسط صرفه‌جویی انرژی کل سالانه به میزان 4/36 درصد است. لازم به ذکر است که مصارف لوازم الکتریکی در حالت آماده به کار
(Stand by) در سال دوم لحاظ نشده است و این موضوع هنوز بیانگر یک ظرفیت بزرگ برای صرفه‌جویی انرژی الکتریکی است.

5ـ صرفه‌جویی انرژی به صورت فردی و ملی
نتایج دلالت بر این دارد که متوسط صرفه‌جویی انرژی برای هر مصرف‌کننده خانگی با استفاده از تجهیزات با راندمان بالا و غیرفعال کردن حالتهای آماده بکار تجهیزات (Stand by) در حدود 1800 کیلووات‌ساعت در سال است. (برای چندین مصرف‌کننده خانگی در ناحیه Drome که بالاترین نرخ صرفه‌جویی را داشته‌اند و در یک نمونه فقط برای سه مصرف‌کننده نهایی معادل 2219 کیلووات‌ساعت در سال حاصل شده است).
با مقایسه صرفه‌جوییهای اندازه‌گیری شده و برآورد ظرفیت صرفه‌جویی ملی، خاطرنشان می‌شود که وسایل سرماساز نقش بسیار مهمی را ایفا می‌کنند و اگر از تجهیزات با راندمان بالاتر استفاده شود، به سادگی معادل 12 تراوات‌ساعت در سال می‌تواند در فرانسه صرفه‌جویی انرژی الکتریکی حاصل شود.
روشنایی نیز نقش مهمی را در ظرفیت صرفه‌جویی ملی برعهده دارد که میزان آن بالغ بر 7/7 تراوات‌ساعت در سال است.
در مجموع این نتایج نشان می‌دهد که در کشور فرانسه بیش از 26 تراوات‌ساعت در سال ظرفیت صرفه‌جویی وجود دارد که این رقم نیمی از مصرف‌ سالانه ملی را در این بخش تشکیل می‌دهد. این نتایج بدون هیچ نو‌آوری فنی به دست آمده است و تنها اهدافی بوده که در پروژه ECODROME تعیین و اندازه‌گیری شده است.
به هر حال خیلی جالب است به این نکته اشاره کنیم که صرفه‌‌جویی انرژی بی‌درنگ حاصل می‌شود اگر کنترل پمپهای سیستم‌های گرمایشی را دوباره تنظیم کنیم (Twh/year 2 /1‏‏) و از اینکه وسایل سمعی و بصری را در حالت آماده بکار (Stand by) قرا ر دهیم اجتناب کنیم (Twh/year 85/3) در مجموع 1/5 Twh/year از مصارف انرژی الکتریکی بدون نیاز به خرید وسایل جدید و بدون احتیاج به تجهیزات جدیدی که باید نصب شوند، حاصل خواهد شد. (کنترل مناسب پمپهای مدار سیرکوله دیگهای بخار همیشه در وضع موجود امکان دارد و این کار تنها چند دقیقه زمان می‌برد).

نتایج:
این مطالعه برای صرفه‌جویی انرژی در سطح اروپا قابل تعمیم نیست، چرا که راندمان وسایل برقی موجود در هر کشور متفاوت است. علاوه بر آن این موضوع چندان هم واضح نیست که پدیده‌هایی مانند تنظیم ناکافی و نامناسب دیگهای بخار را به سراسر اروپا بتوان تعمیم داد.
به هر حال به نظر می‌رسد در محدوده کشورهای جنوبی قاره اروپا این موضوع محدودیت داشته باشد که هنوز نیاز به بررسی دارد. در پایان به این نکته اشاره می‌‌کنیم که ظرفیت صرفه‌جویی انرژی در منطقه اروپا بخصوص در مصارف الکتریکی آماده بکار (Stand by) بسیار وسیع است همانگونه که در اکثریت خانه‌ها این موضوع به چشم

 

مفصل ها

مفصل ها

کارشناسان صنعت برق آگاهی دارند که جهت اتصال دو کابل به یکدیگر ( چه به جهت ادامه کابل کشی و چه به علت گرفتن انشعاب) از مفصل استفاده می شودکه از 1kV تا 500kV کاربرد دارند. همچنین جهت اتصال برق به ترانس های برق در ولتاژ های بالای 1kv بوسیله کابل زمینی احتیاج به سرکابل است. عمل اصلی یک سرکابل و مفصل علاوه بر اتصال کابل ها و انتقال نیرو, کنترل میدان های الکتریکی در محل اتصال و انتهای کابل است که این کار با قرار دادن یک پوشش Stress Control روی کابل در محل اتصال انجام می شود. در صنعت برق برای ساخت سرکابل و مفصل از تکنولوژی های زیر که هر کدام مزایای خاص خود را دارد, استفاده می شود: سرکابل و مفصل حرارتی Heat Shrink
سرکابل و مفصل سرد Cold Shrink
سرکابل و مفصل فشاری Slip on
سرکابل های Plug-in
مفصل رزینی Resin joint
مفصل نواری Tape joint در سرکابل و مفصل حرارتی از تیوپ های حرارتی استفاده می شود. این تیوپ ها از مواد پلی اولفین, که عایق الکتریکی بوده و مشخصات مکانیکی بسیار خوبی دارند, ساخته شده است. این تیوپ ها در اثر حرارت بالای 125° C منقبض و قطر آنها تا اندازه مشخص کاهش می یابد. در مفصل های رزینی از دو نوع رزین مختلف با کیفیت بالا استفاده می شود این دو نوع زرین در یک بسته, به صورت تفکیک شده از یکدیگر قرار دارند که به هنگام نصب مفصل با یکدیگر مخلوط می شوند. در مفصل های نواری از نوارهای مختلف به عنوان عایق و روکش نهایی حرارتی به عنوان محافظ مکانیکی استفاده می شود

در سر کابل های Plug-in و نیز سرکابل ها و مفصل های سرد و فشاری از پلیمری به نام سیلیکون استفاده شده است که از جدید ترین پلیمرهای مورد استفاده در صنعت برق است و با داشتن مشخصات منحصر به فرد, جهت استفاده در ولتاژ های متوسط و بالا بسیار مناسب می باشد.سیلیکون پدیده جدیدی در صنعت برق

مزایا و علل استفاده: سیلیکون دارای ساختمان نیمه آلی و نیمه غیر آلی است, عایق بسیار خوب و کنترل کننده میدان های الکتریکی است. در برابر عوامل نامساعد محیط مانند درجه حرارت تا  170° C, آلودگی محیطی, اشعه UV, رطوبت خصوصا رطوبت آغشته به نمک, گاز ازن و غیره بسیار مقاوم است. این  مقاومت از خواص ذاتی سیلیکون است و برای ایجاد آن نیازی به افزودن ماده جداگانه ندارد. از آنجا که ساختمان زنجیر این پلیمر دارای پیوند: می باشد, انرژی پیوندی زیاد این این اتصال, باعث ایجاد مقاومت های فوق می شود. خاصیت هیدروفوبیک (آب گریزی)دارد و این خاصیت سبب می شود که آب روی آن لایه پیوسته تشکیل نداده و همواره به صورت قطعات مجزا باقی بماند که این امر از ایجاد جریان خزشی جلوگیری می کند خواص سیلیکون بر خلاف سایر پلیمرها در طول زمان تغییر نکرده و گذشت زمان موجب طول عمر بیشتر آن می گردد. نیاز به تعمیرات نگهداری ندارد چون سطح بسیار صاف آن از چسبیدن هرگونه آلودگی جلوگیری کرده و در محیط های بسیار آلوده اگر آلودگی روی سطح آن رسوب کند در اثر بارش باران یا وزش باد به راحتی پاک می شود. سیلیکون ماده ای قابل انعطاف است و در اثر ضربه یا اصابت اجسام خارجی دچار شکستگی یا پارگی نمی شود. به علت نرمی, بهتر از هر ماده سخت دیگری به سطوح ناصاف کابل می چسبد, فرورفتگی و برجستگی ها را پر کرده و به این ترتیب از ایجاد حباب (gap) و تخلیه جزئی جلوگیری می شود. در اثر تغییرات حرارتی, انقباض و انبساط کابل, چسبندگی سیلیکون به کابل, تغییری نمی کند. اگر در اثر جرقه یا هر عامل دیگری آسیبی به روکش سیلیکون وارد آید, چون لایه تخریب شده آن ماده ای غیر آلی است. هادی نمی باشد. سرکابل ها حرارتی HEAT SHRINKABLE TERMINATIONSسرکابل های حرارتی جهت اتصال کابل های فشار قوی و متوسط به تجهیزات برقی استفاده می شود. سرکابل ها به دو نوع تقسیم می شود: ·         سرکابل فشار ضعیف( تا ولتاژ 1kV) ·         سرکابل فشار قوی ( تا ولتاژ 63kV) در این نوع سر کابل ها از روکش Heat shrink که اساسا از پلی اتیلن کراس لینک تهیه می شود, استفاده شده و تا ولتاژ 63kV می توان از این سرکابل ها استفاده کرد. مطابق استاندارد:CENELEC HD 628
CENELEC HD 629.1
IEC 60502-4 مزایا:
به آسانی نصب می شود.
از یک نوع سر کابل برای چند سایز نزدیک به هم می توان استفاده کرد.
تاریخ مصرف محدود ندارد .
از پلیمر مقاوم به اشعه UV و آنتی تراک تهیه شده است که در اثر تماس مستقیم با اشعه خورشید آسیب ندیده و مقاومت بسیار خوبی دارد.                سرکابل های فشاری ولتاژ بالا (HIGH VOLTAGE SLIP ON TERMINATIONS)در ولتاژ های بسیار بالا هیچگونه عایق حرارتی قدرت عایقی کافی برای کنترل میدان های الکتریکی را ندارد. در تکنولوژی Slip on تمام قسمت ها از لاستیک سیلیکون با گرید بالا ساخته شده اند و هسته های کنترل کننده میدانهای الکتریکی که مخروطی شکل هستند, در داخل این روکش ها جاسازی شده اند.این هسته ها از لحاظ شکل فضایی و ضخامت به دقت محاسبه شده اند تا اطمینان حاصل گردد که هر گونه میدان الکتریکی در ولتاژهای بالا می تواند مهار شود.  استفاده از سیلیکون نه تنها به علت قدرت عایقی کافی, بلکه به دلیل محافظت مکانیکی و حرارتی بسیار خوب آن است. در اثر تغییرات حرارتی و انبساط و انقباض کابل, چسبندگی سیلیکون تغییر نی کند و در همه جهات یکنواخت است.   خاصیت نرمی سیلیکون باعث می شود که این ماده بهتر از هر ماده سخت دیگری به سطوح ناصاف کابل بچسبد و در نتیجه از ایجاد حباب هوا (Gap) و به وجود آمدن تخلیه الکتریکی جلوگیری شود. این سرکابل ها احتیاج به نگه داری خاصی ندارد و در مقابل شرایط محیطی و آلودگی ها مقاوم است.  سرکابل ها تولید شده به طور صد در صد مورد آزمایش قرار میگیرند.  

جدول انتخاب سرکابل Slip On
نوع محصول		کد انتخاب
سرکابل هوایی	60-145 kV	ESF
سرکابل بدون نیاز به نگهدارنده (خود نگهدار)	60-300 kV	ESS
سرکابل با بدنه چینی	60-300 kV	ESP
سرکابل برای کلید های با عایق گازی (GIS)	60-170 kV	ESG
سرکابل داخلی و هوایی	60-145 kV	EST
سرکابل برای ترانسفورمرها	Up to 170 kV	ESU

 سرکابل های فشاری (SLIP ON TERMINATIONS)سرکابل ESF برای نصب هوایی این نوع سر کابل برای ولتاژهای 60kV تا 145kV کاربرد دارد. لایه استرس کنترل و پوشش نهایی آن یک پارچه و آماده نصب می باشد. استفاده از بشقابک های سیلیکونی آن را برای نصب هوایی مناسب ساخته است. سرکابل ESS نگهدارنده(خودنگهدار)
این نوع سر کابل برای ولتاژ 60kV  تا 300kV با فواصل خزشی متفاوت ساخته می شود. استوانه ای ازرزین فایبر گلاس مجهز به بشقابک های سیلیکونی سبب ایجاد مقاومت مکانیکی بسیار بالای این سرکابل کی گردد. سرکابل ESS می تواند نیروهای دینامیکی و استاتیکی را بدون اشکال تحمل کند (برای مثال نیروهای اتصال کوتاه)  قدرت عایقی این سرکابل با پرکننده کامپاند در فضای داخل استوانه فایبر گلاس تکمیل می شود. این سر کابل نیاز به هیچ گونه نگهدارنده ندارد. سرکابل ESP با بدنه ای از جنس چینی
این نوع سرکابل برای ولتاژهای 60kV تا 300kV کاربرد دارد.بخش مربوط به استرس کنترل سرکابل های ESP با نوع ESS آن کاملا مشابه است. این سرکابل با بدنه چینی طبق استاندارد DIN و با تعداد مورد نیاز از بشقابک هایی که به طور متناسب قرار می گیرند, ساخته می شود. سرکابل EST مناسب برای نصب داخلی و هوایی
طراحی سرکابل EST بصورتی است که هم برای مصارف داخلی و هم هوایی و بین ولتاژ 60kV تا 145kV قابل استفاده است. این سرکابل در واقع یک نوع سرکابل ESF است که بوسیله سه عددInsulator و یک پایه براکت محافظت شده و به طریق خودنگه دار عمل می کند. نیازی به روغن عایق کننده نداشته و در هر موقعیتی قابل نصب است.   سرکابل ESG برای کلید های با عایق گازی این نوع سرکابل برای ولتاژ 60kV تا 170kV طراحی شده است و برای اتصال مستقیم انواع کابل های پلیمری به کلیدهای با عایق گازی GIS به کار می رود. سرکابل ESG بر طبق استاندارد IEC 60859-1 طراحی و به سه صورت عمودی, افقی و وارونه قابل نصب است.سرکابل ESU قابل استفاده برای ترانسفورمرها این سرکابل برای انواع ترانسفورمرها قابل استفاده بوده و برای ولتاژهای حداکثر تا 170kV مناسب می باشد. طرح و ساختار آن کاملاً مشابه با سرکابل ESG می باشد و برای اتصال هر نوع کابل پلیمری به ترانسفورمرهای با عایق روغنی و نیز کلید های عایق گازی به کار می رود.  سرکابل PLUG-IN(PLUG-IN TERMINATIONS)سرکابل HV-Connex
این سرکابل PLUG-IN چهت اتصال کابل های پلیمری به تجهیزات الکتریکالی مانند کلیدهای گازی و ترانسفورمرها تا ولتاژ 245kV استفاده می شود.
مزایای این سرکابل در مقایسه با سایر سرکابل ها عبارتست از:
طول کوتاهتر در مقایسه با سرکابل های طراحی شده مطابق استاندارد IEC 60859
قابلیت نصب به صورت افقی, عمودی و وارونه
قابل استفاده بصورت خشک و بدون نیاز به روغن عایق کننده
نصب و جدا سازی سریع و آسان
آماده بودن قطعات و سهولت کاربری
قابلیت قطع سریع اتصال از سیستم در موقع بروز مشکل  سرکابل زانویی LOADBREAK ELBOWS  این سرکابل ها بیشتر در تابلوهای برق که اتصال دو کابل در آنها در یک راستا نبوده و به طور عمودی قرار دارند, استفاده می گردد. در این مورد, اگر از سرکابل های معمولی استفاده شود چون دو کابل در یک راستا قرار ندارند, امکان دارد سرکابل ترک برداشته یا بشکند. سرکابل های زانویی به طور کامل عایق بوده و جهت اتصال کابل های زیر زمینی به ترانسفورمرها, کلید خانه ها و اتصالات مجهز به بوشینگ های قطع بار استفاده می شوند. از آنجا که کلیه اجزاء به صورت یکپارچه در یک قطعه قرار دارند, زانویی بوشینگ این سرکابل, تمامی پارامتر های ضروری جهت اتصالات را شامل می شود. این سرکابل برای کابل های مختلف در ولتاژهای متفاوت قابل استفاده بوده و به گونه ای طراحی شده است که گستره وسیعی از سایز های کابل را پوشش می دهد. عایق بندی نهایی, توسط تیوبهای کلد شرینگ که بدین منظور طراحی شده انجام می شود. این تیوبها از ابتدای زانویی تا روی کابل را پوشش می دهند. زانویی با استفاده از عایق مخصوص از نوع Proxide-Cured EPDM به صورت یک پارچه قالب بندی شده است. 

 

 

سرکابل ها و مفصل ها (Terminiations & Joints)

سرکابل ها و مفصل ها (Terminiations & Joints)

موارد کاربردي سرکابل و مفصل:

کارشناسان صنعت برق آگاهي دارند که جهت اتصال دو کابل به يکديگر ( چه به جهت ادامه کابل کشي و چه به علت گرفتن انشعاب) از مفصل استفاده مي شودکه از 1kV تا 500kV کاربرد دارند. همچنين جهت اتصال برق به ترانس هاي برق در ولتاژ هاي بالاي 1kv بوسيله کابل زميني احتياج به سرکابل است. عمل اصلي يک سرکابل و مفصل علاوه بر اتصال کابل ها و انتقال نيرو, کنترل ميدان هاي الکتريکي در محل اتصال و انتهاي کابل است که اين کار با قرار دادن يک پوشش Stress Control روي کابل در محل اتصال انجام مي شود. در صنعت برق براي ساخت سرکابل و مفصل از تکنولوژي هاي زير که هر کدام مزاياي خاص خود را دارد, استفاده مي شود:

سرکابل و مفصل حرارتي Heat Shrink
سرکابل و مفصل سرد Cold Shrink
سرکابل و مفصل فشاري Slip on
سرکابل هاي Plug-in
مفصل رزيني Resin joint
مفصل نواري Tape joint

در سرکابل و مفصل حرارتي از تيوپ هاي حرارتي استفاده مي شود. اين تيوپ ها از مواد پلي اولفين, که عايق الکتريکي بوده و مشخصات مکانيکي بسيار خوبي دارند, ساخته شده است. اين تيوپ ها در اثر حرارت بالاي 125° C منقبض و قطر آنها تا اندازه مشخص کاهش مي يابد. در مفصل هاي رزيني از دو نوع رزين مختلف با کيفيت بالا استفاده مي شود اين دو نوع زرين در يک بسته, به صورت تفکيک شده از يکديگر قرار دارند که به هنگام نصب مفصل با يکديگر مخلوط مي شوند. در مفصل هاي نواري از نوارهاي مختلف به عنوان عايق و روکش نهايي حرارتي به عنوان محافظ مکانيکي استفاده مي شود. در سر کابل هاي Plug-in و نيز سرکابل ها و مفصل هاي سرد و فشاري از پليمري به نام سيليکون استفاده شده است که از جديد ترين پليمرهاي مورد استفاده در صنعت برق است و با داشتن مشخصات منحصر به فرد, جهت استفاده در ولتاژ هاي متوسط و بالا بسيار مناسب مي باشد.

سيليکون پديده جديدي در صنعت برق

مزايا و علل استفاده:

سيليکون داراي ساختمان نيمه آلي و نيمه غير آلي است, عايق بسيار خوب و کنترل کننده ميدان هاي الکتريکي است.

در برابر عوامل نامساعد محيط مانند درجه حرارت تا  170° C, آلودگي محيطي, اشعه UV, رطوبت خصوصا رطوبت آغشته به نمک, گاز ازن و غيره بسيار مقاوم است. اين  مقاومت از خواص ذاتي سيليکون است و براي ايجاد آن نيازي به افزودن ماده جداگانه ندارد. از آنجا که ساختمان زنجير اين پليمر داراي پيوند:

مي باشد, انرژي پيوندي زياد اين اين اتصال, باعث ايجاد مقاومت هاي فوق مي شود.

خاصيت هيدروفوبيک (آب گريزي)دارد و اين خاصيت سبب مي شود که آب روي آن لايه پيوسته تشکيل نداده و همواره به صورت قطعات مجزا باقي بماند که اين امر از ايجاد جريان خزشي جلوگيري مي کند

خواص سيليکون بر خلاف ساير پليمرها در طول زمان تغيير نکرده و گذشت زمان موجب طول عمر بيشتر آن مي گردد.

نياز به تعميرات نگهداري ندارد چون سطح بسيار صاف آن از چسبيدن هرگونه آلودگي جلوگيري کرده و در محيط هاي بسيار آلوده اگر آلودگي روي سطح آن رسوب کند در اثر بارش باران يا وزش باد به راحتي پاک مي شود.

سيليکون ماده اي قابل انعطاف است و در اثر ضربه يا اصابت اجسام خارجي دچار شکستگي يا پارگي نمي شود.

به علت نرمي, بهتر از هر ماده سخت ديگري به سطوح ناصاف کابل مي چسبد, فرورفتگي و برجستگي ها را پر کرده و به اين ترتيب از ايجاد حباب (gap) و تخليه جزئي جلوگيري مي شود.

در اثر تغييرات حرارتي, انقباض و انبساط کابل, چسبندگي سيليکون به کابل, تغييري نمي کند.

اگر در اثر جرقه يا هر عامل ديگري آسيبي به روکش سيليکون وارد آيد, چون لايه تخريب شده آن ماده اي غير آلي است. هادي نمي باشد.

 

سرکابل ها حرارتي HEAT SHRINKABLE TERMINATIONS

سرکابل هاي حرارتي جهت اتصال کابل هاي فشار قوي و متوسط به تجهيزات برقي استفاده مي شود.

سرکابل ها به دو نوع تقسيم مي شود:

·         سرکابل فشار ضعيف( تا ولتاژ 1kV)

·         سرکابل فشار قوي ( تا ولتاژ 63kV)

در اين نوع سر کابل ها از روکش Heat shrink که اساسا از پلي اتيلن کراس لينک تهيه مي شود, استفاده شده و تا ولتاژ 63kV مي توان از اين سرکابل ها استفاده کرد.

مطابق استاندارد:

CENELEC HD 628
CENELEC HD 629.1
IEC 60502-4

مزايا:
به آساني نصب مي شود.
از يک نوع سر کابل براي چند سايز نزديک به هم مي توان استفاده کرد.
تاريخ مصرف محدود ندارد .
از پليمر مقاوم به اشعه UV و آنتي تراک تهيه شده است که در اثر تماس مستقيم با اشعه خورشيد آسيب نديده و مقاومت بسيار خوبي دارد.

 

 

سرکابل هاي فشاري ولتاژ بالا

(HIGH VOLTAGE SLIP ON TERMINATIONS)

در ولتاژ هاي بسيار بالا هيچگونه عايق حرارتي قدرت عايقي کافي براي کنترل ميدان هاي الکتريکي را ندارد. در تکنولوژي Slip on تمام قسمت ها از لاستيک سيليکون با گريد بالا ساخته شده اند و هسته هاي کنترل کننده ميدانهاي الکتريکي که مخروطي شکل هستند, در داخل اين روکش ها جاسازي شده اند.اين هسته ها از لحاظ شکل فضايي و ضخامت به دقت محاسبه شده اند تا اطمينان حاصل گردد که هر گونه ميدان الکتريکي در ولتاژهاي بالا مي تواند مهار شود.

 استفاده از سيليکون نه تنها به علت قدرت عايقي کافي, بلکه به دليل محافظت مکانيکي و حرارتي بسيار خوب آن است. در اثر تغييرات حرارتي و انبساط و انقباض کابل, چسبندگي سيليکون تغيير ني کند و در همه جهات يکنواخت است.

 

 

خاصيت نرمي سيليکون باعث مي شود که اين ماده بهتر از هر ماده سخت ديگري به سطوح ناصاف کابل بچسبد و در نتيجه از ايجاد حباب هوا (Gap) و به وجود آمدن تخليه الکتريکي جلوگيري شود. اين سرکابل ها احتياج به نگه داري خاصي ندارد و در مقابل شرايط محيطي و آلودگي ها مقاوم است.

 سرکابل ها توليد شده به طور صد در صد مورد آزمايش قرار ميگيرند.

 

 

جدول انتخاب سرکابل Slip On
نوع محصول		کد انتخاب
سرکابل هوايي	60-145 kV	ESF
سرکابل بدون نياز به نگهدارنده (خود نگهدار)	60-300 kV	ESS
سرکابل با بدنه چيني	60-300 kV	ESP
سرکابل براي کليد هاي با عايق گازي (GIS)	60-170 kV	ESG
سرکابل داخلي و هوايي	60-145 kV	EST
سرکابل براي ترانسفورمرها	Up to 170 kV	ESU

 

سرکابل هاي فشاري (SLIP ON TERMINATIONS)

سرکابل ESF براي نصب هوايي

اين نوع سر کابل براي ولتاژهاي 60kV تا 145kV کاربرد دارد. لايه استرس کنترل و پوشش نهايي آن يک پارچه و آماده نصب مي باشد. استفاده از بشقابک هاي سيليکوني آن را براي نصب هوايي مناسب ساخته است.

 

سرکابل ESS نگهدارنده(خودنگهدار)

اين نوع سر کابل براي ولتاژ 60kV  تا 300kV با فواصل خزشي متفاوت ساخته مي شود. استوانه اي ازرزين فايبر گلاس مجهز به بشقابک هاي سيليکوني سبب ايجاد مقاومت

مکانيکي بسيار بالاي اين سرکابل کي گردد. سرکابل ESS مي تواند نيروهاي ديناميکي و استاتيکي را بدون اشکال تحمل کند (براي مثال نيروهاي اتصال کوتاه)  قدرت عايقي اين سرکابل با پرکننده کامپاند در فضاي داخل استوانه فايبر گلاس تکميل مي شود. اين سر کابل نياز به هيچ گونه نگهدارنده ندارد.

 

سرکابل ESP با بدنه اي از جنس چيني
اين نوع سرکابل براي ولتاژهاي 60kV تا 300kV کاربرد دارد.بخش مربوط به استرس کنترل سرکابل هاي ESP با نوع ESS آن کاملا مشابه است. اين سرکابل با بدنه چيني طبق استاندارد DIN و با تعداد مورد نياز از بشقابک هايي که به طور متناسب قرار مي گيرند, ساخته مي شود.

 

سرکابل EST مناسب براي نصب داخلي و هوايي

طراحي سرکابل EST بصورتي است که هم براي مصارف داخلي و هم هوايي و بين ولتاژ 60kV تا 145kV قابل استفاده است. اين سرکابل در واقع يک نوع سرکابل ESF است که بوسيله سه عددInsulator و يک پايه براکت محافظت شده و به طريق خودنگه دار عمل مي کند. نيازي به روغن عايق کننده نداشته و در هر موقعيتي قابل نصب است.

 

 

 

سرکابل ESG براي کليد هاي با عايق گازي

اين نوع سرکابل براي ولتاژ 60kV تا 170kV طراحي شده است و براي اتصال مستقيم انواع کابل هاي پليمري به کليدهاي با عايق گازي GIS به کار مي رود. سرکابل ESG بر طبق استاندارد IEC 60859-1 طراحي و به سه صورت عمودي, افقي و وارونه قابل نصب است.

سرکابل ESU قابل استفاده براي ترانسفورمرها

اين سرکابل براي انواع ترانسفورمرها قابل استفاده بوده و براي ولتاژهاي حداکثر تا 170kV مناسب مي باشد. طرح و ساختار آن کاملاً مشابه با سرکابل ESG مي باشد و براي اتصال هر نوع کابل پليمري به ترانسفورمرهاي با عايق روغني و نيز کليد هاي عايق گازي به کار مي رود.

 

 

سرکابل PLUG-IN(PLUG-IN TERMINATIONS)

سرکابل HV-Connex
اين سرکابل PLUG-IN چهت اتصال کابل هاي پليمري به تجهيزات الکتريکالي مانند کليدهاي گازي و ترانسفورمرها تا ولتاژ 245kV استفاده مي شود.
مزاياي اين سرکابل در مقايسه با ساير سرکابل ها عبارتست از:
طول کوتاهتر در مقايسه با سرکابل هاي طراحي شده مطابق استاندارد IEC 60859
قابليت نصب به صورت افقي, عمودي و وارونه
قابل استفاده بصورت خشک و بدون نياز به روغن عايق کننده
نصب و جدا سازي سريع و آسان
آماده بودن قطعات و سهولت کاربري
قابليت قطع سريع اتصال از سيستم در موقع بروز مشکل

 

 

سرکابل زانويي LOADBREAK ELBOWS

 

اين سرکابل ها بيشتر در تابلوهاي برق که اتصال دو کابل در آنها در يک راستا نبوده و به طور عمودي قرار دارند, استفاده مي گردد. در اين مورد, اگر از سرکابل هاي معمولي استفاده شود چون دو کابل در يک راستا قرار ندارند, امکان دارد سرکابل ترک برداشته يا بشکند. سرکابل هاي زانويي به طور کامل عايق بوده و جهت اتصال کابل هاي زير زميني به ترانسفورمرها, کليد خانه ها و اتصالات مجهز به بوشينگ هاي قطع بار استفاده مي شوند. از آنجا که کليه اجزاء به صورت يکپارچه در يک قطعه قرار دارند, زانويي بوشينگ اين سرکابل, تمامي پارامتر هاي ضروري جهت اتصالات را شامل مي شود. اين سرکابل براي کابل هاي مختلف در ولتاژهاي متفاوت قابل استفاده بوده و به گونه اي طراحي شده است که گستره وسيعي از سايز هاي کابل را پوشش مي دهد. عايق بندي نهايي, توسط تيوبهاي کلد شرينگ که بدين منظور طراحي شده انجام مي شود. اين تيوبها از ابتداي زانويي تا روي کابل را پوشش مي دهند. زانويي با استفاده از عايق مخصوص از نوع Proxide-Cured EPDM به صورت يک پارچه قالب بندي شده است.

 

مدیریت مصرف برق

مدیریت مصرف برق 
سیستم خودکار کنترل و قرائت کنتور برق از راه دور پویا AMR

قرائت کنتور و ثبت مصرف برق مشتریان به روشهای متداول کاری است وقت گیر، خسته کننده و توام با خطا که از دغدغه های اصلی هر شرکت توزیع برق به حساب می آید.Automatic Meter Reading) AMR) یا قرائت خودکار کنتور راه کاری است برای حل این معضل. دریک سیستم AMR ایده آل تمامی کنتورهای برق یک شهر از یک مرکز واز راه دور بطور خودکار قرائت می شود و صورتحساب مشتریان نیز بدون خطا وبطور خودکار تولید می گردد. مضاف بر آن، جریان برق مشتریان بدحساب هم از راه دور قطع و وصل می گردد.
چه چیزی بیش از این یک شرکت توزیع برق را به وجد می آورد که بتواند در تمامی ساعات شبانه روز، مصرف برق یکایک مشترکین خود را از راه دور و از یک مرکز از مسیری مطمئن، سریع، گسترده، از پیش نصب وراه اندازی شده و همواره در دسترس قرائت نماید. تکنیک Power Line Carrier) PLC) یا انتقال اطلاعات از طریق جریان برق این امکان را فراهم آورده است.
سیستم AMR ابدائی شرکت پویا از تمامی ویژگیهای پیش گفته برخوردار است. این سیستم با استفاده از شبکه برق شهری اطلاعات کنتور های برق مشترکین را بطور اتوماتیک واز راه دور در زمانهای دلخواه قرائت می کند، صورتحساب بدون خطا تولید می کند و برق مشترکین بد حساب را قطع و وصل می کند. از مزایای سیستم پویا
می توان مواردزیر را برشمرد:

• استفاده از شبکه برق شهری جهت انتقال اطلاعات مصرف مشترکین
• کاهش هزینه و سرعت قرائت کنتور با توجه به دردسترس بودن شبکه سیم کشی برق شهری
• از بین بردن خطای قرائت
• قرائت در تمامی ساعات شبانه روز
• امکان اعمال چند تعرفه بر اساس میزان مصرف مشترک در ساعات مختلف
• امکان قطع و وصل برق مشترکین از راه دور
• امکان قطع و وصل برق مشترکین از راه دور
• امکان پیش فروش برق
• امکان کنترل و بهینه سازی منحنی مصرف 
• امکان متعادل سازی بار فازها

سیستم و تجهیزاتی که پویا به این منظور طراحی و تولید نموده است عبارتند از:

MIU (Meter Interface Unit )- 2
MIU پایین ترین لایه ارتباطی شبکه AMR پویا را تشکیل می دهد و از آن به منظور برقراری ارتباط کنتور هریک از مشترکین با سایر بخشهای سیستم AMR پویا استفاده می شود. این ارتباط با رعایت استانداردهای رایج اروپایی و امریکایی و به روش( PLC (Power Line Carrier برقرار می گردد.MIU در مدل های External و Internal طراحی شده و امکان اتصال به انواع کنتور برق تک فاز و 3 فاز کنتورهای دیجیتال (الکترونیکی) را دارد. وظایف اصلی MIU عبارتند از:
1- ارتباط با کنتور و ثبت و ذخیره اطلاعات مصرف: MIU پالس های مربوط به مصرف را از خروجی کنتورهای دیجیتال دریافت نموده و پس از شمارش، آنها را در حافظه غیرفرار خود ثبت می نماید. به منظور حفاظت از اطلاعات ذخیره شده در موقع قطع برق، MIU همواره یک نسخه پشتیبان(Backup ) از این اطلاعات را درخود نگهداری می نماید.
2- اجرای فرامین ارسال شده از لایه های بالاتر شبکه AMR :MIU همواره آماده دریافت فرامین از لایه های بالاتر شبکه AMR یا ستاد مرکز می باشد تا در صورت دریافت فرامین، اطلاعات ذخیره شده را به آنها ارسال نماید.
از ویژگیهای بارز MIU ، برخورداری از منبع تغذیه ایزوله مستقل از کنتور است. ویژگی دیگر آن، امکان برخورداری از سیستم نمونه برداری از خروجی کنتور می باشد که برای اطلاع از حضور یا عدم حضور برق در خروجی کنتور(کنترل سوءاستفاده از برق) به کار می رود.

LDCU (Local Data Collector Unit )- 2
LDCU در مجاورت پست های V220 / KV20 که پست های کم جمعیت محسوب می شوند نصب می شود و به منظور مدیریت مصرف کنتورهای تحت پوشش اینگونه پست ها مورد استفاده قرار می گیرد. حداکثر تا 15 عدد MIU (کنتور) را می توان به طور همزمان و به روش PLC به یک LDCU متصل نمود.
LDCU دارای تقویم و ساعت داخلی است و می تواند مقدار مصرف هر MIU را در دوره های زمانی مشخص اندازه گیری نموده و سپس این اطلاعات را در حافظه غیرفرار خود ثبت نماید. LDCU قادر به حفاظت از اطلاعات ذخیره شده در موقع قطع برق می باشد.از طرفی، هر LDCU موجود در شبکه AMR پویا را می توان به روش PLC به سایر LDCU های موجود در شبکه و نیز به DCU متصل نمود. داده های ذخیره شده در LDCU در حافظه LDCU نگهداری می شوند و در صورت درخواست از سوی DCU یا لایه های بالاتر شبکه به آنها منتقل می شوند. 
LDCU را می توان توسط DCU به طور اتوماتیک تنظیم کرد. همچنین امکان ارتقای نرم افزار داخلی آن از طریق پورت پارالل وجود دارد. LDCU قابلیت اعمال تعرفه های مختلف بر مصرف برق هر کنتور تحت پوشش را نیز دارد.


DCU (Data Collector Unit ) - 3
DCU، مدیریت میانی شبکه AMR پویا را به عهده دارد و واسط برقراری ارتباط میان ستاد مرکز، LDCU ها و MIU های موجود در شبکه می باشد. ارتباط DCU با ستاد مرکز از طریق خطوط تلفن یا کابل RS232 و با اجزای لایه های پایین تر شبکه AMR پویا از طریق PLC برقرار می¬گردد. از پورت RS232 دستگاه می توان برای عیب یابی، مانیتورینگ، بارگذاری فرامین، ارتقای نرم افزار درونی و انجام تنظیمات دستگاه نیز استفاده نمود. اگر چه انجام کلیه عملیات مذکور بر روی DCU ، از راه دور (ستاد مرکز)و از طریق خطوط تلفن نیز امکانپذیر می باشد.DCU ، همواره آماده دریافت فرامین از ستاد مرکز است و با ارسال درخواست اطلاعات به LDCU ها یا MIU های تحت پوشش، اطلاعات ذخیره شده در آنها را دریافت نموده ودر حافظه خود ذخیره می نماید.DCU قادر به برقراری ارتباط با 64 عدد LDCU می باشد.


C/R (Coupler/Repeater ) - 4
C/R علاوه بر آنکه مسئول متصل کردن دو شبکه الکتریکی ولتاژ پایین مجزا از هم می باشد، وظایف زیر را نیز عهده دار است:
1- Coupling : عبارت است از انتقال الکتریکی داده ها بین دو خط مختلف به روش PLC 
Repeating -2 : عبارت است از تقویت سیگنال داده ها در شبکه برای جبران افت سیگنال در فواصل طولانی
C/R همواره بعنوان Coupler عمل می کند و در مواقع لزوم به عنوان یک Repeater فعالیت خود را به انجام می رساند.
C/R دارای دو مدل مختلف می باشد:
1- MIU Type : به منظور ایجاد ارتباط میان MIU های تحت پوشش چند پست مجزا استفاده می شود. با این نوع C/R ، امکان استفاده از یک DCU برای مدیریت مصرف مشترکین تحت پوشش چند پست مختلف وجود خواهد داشت.
2- LDCU Type : به منظور ایجاد ارتباط میان LDCU های تحت پوشش یک DCU استفاده می شود.

5 - R/F PLC Bridge 
این دستگاه قادر به برقراری ارتباط بیسیم میان پست هایی است که ارتباط کابلی با یکدیگرندارند.به عبارت دیگر، از این دستگاه درمواقعی استفاده می شود که هیچگونه ارتباط PLC میان DCU و LDCU وجود نداشته باشد.در اینصورت R/F PLC Bridge ، امکان ارتباط بیسیم را با استفاده از RF فراهم می سازد.این دستگاه دارای 2 کانال ارتباطی PLC و RF مجزا ازهم می باشدوسیگنال هاواطلاعات PLC دریافتی را به صورت سیگنال های رادیویی ارسال می کند.عکس این عمل نیز توسط دستگاه انجام می شود بطوریکه اطلاعات دریافتی RF رابصورت PLC روی شبکه Power Line تزریق می نماید.


6- نرم افزار مدیریت شبکه :

این نرم افزاربرروی HOST ستاد مرکز نصب می شود ومدیریت شبکه AMR پویا را در بالاترین سطح برعهده دارد.نرم افزار مذکور کلیه فعالیتهای سیستم را به انجام رسانده ومطابق نیازهای اطلاعاتی وعملیاتی کارفرما ، قابل پیکربندی می باشد.نرم افزار مدیریت شبکه AMR پویا ضمن کنترل شبکه و جمع آوری ونگهداری اطلاعات ، قادر است گزارشهای مختلفی از میزان ونحوه مصرف مشترکین در ساعات مختلف شبانه روز ازجمله ساعات اوج م

مدیریت مصرف برق 
سیستم خودکار کنترل و قرائت کنتور برق از راه دور پویا AMR

قرائت کنتور و ثبت مصرف برق مشتریان به روشهای متداول کاری است وقت گیر، خسته کننده و توام با خطا که از دغدغه های اصلی هر شرکت توزیع برق به حساب می آید.Automatic Meter Reading) AMR) یا قرائت خودکار کنتور راه کاری است برای حل این معضل. دریک سیستم AMR ایده آل تمامی کنتورهای برق یک شهر از یک مرکز واز راه دور بطور خودکار قرائت می شود و صورتحساب مشتریان نیز بدون خطا وبطور خودکار تولید می گردد. مضاف بر آن، جریان برق مشتریان بدحساب هم از راه دور قطع و وصل می گردد.
چه چیزی بیش از این یک شرکت توزیع برق را به وجد می آورد که بتواند در تمامی ساعات شبانه روز، مصرف برق یکایک مشترکین خود را از راه دور و از یک مرکز از مسیری مطمئن، سریع، گسترده، از پیش نصب وراه اندازی شده و همواره در دسترس قرائت نماید. تکنیک Power Line Carrier) PLC) یا انتقال اطلاعات از طریق جریان برق این امکان را فراهم آورده است.
سیستم AMR ابدائی شرکت پویا از تمامی ویژگیهای پیش گفته برخوردار است. این سیستم با استفاده از شبکه برق شهری اطلاعات کنتور های برق مشترکین را بطور اتوماتیک واز راه دور در زمانهای دلخواه قرائت می کند، صورتحساب بدون خطا تولید می کند و برق مشترکین بد حساب را قطع و وصل می کند. از مزایای سیستم پویا
می توان مواردزیر را برشمرد:

• استفاده از شبکه برق شهری جهت انتقال اطلاعات مصرف مشترکین
• کاهش هزینه و سرعت قرائت کنتور با توجه به دردسترس بودن شبکه سیم کشی برق شهری
• از بین بردن خطای قرائت
• قرائت در تمامی ساعات شبانه روز
• امکان اعمال چند تعرفه بر اساس میزان مصرف مشترک در ساعات مختلف
• امکان قطع و وصل برق مشترکین از راه دور
• امکان قطع و وصل برق مشترکین از راه دور
• امکان پیش فروش برق
• امکان کنترل و بهینه سازی منحنی مصرف 
• امکان متعادل سازی بار فازها

سیستم و تجهیزاتی که پویا به این منظور طراحی و تولید نموده است عبارتند از:

MIU (Meter Interface Unit )- 2
MIU پایین ترین لایه ارتباطی شبکه AMR پویا را تشکیل می دهد و از آن به منظور برقراری ارتباط کنتور هریک از مشترکین با سایر بخشهای سیستم AMR پویا استفاده می شود. این ارتباط با رعایت استانداردهای رایج اروپایی و امریکایی و به روش( PLC (Power Line Carrier برقرار می گردد.MIU در مدل های External و Internal طراحی شده و امکان اتصال به انواع کنتور برق تک فاز و 3 فاز کنتورهای دیجیتال (الکترونیکی) را دارد. وظایف اصلی MIU عبارتند از:
1- ارتباط با کنتور و ثبت و ذخیره اطلاعات مصرف: MIU پالس های مربوط به مصرف را از خروجی کنتورهای دیجیتال دریافت نموده و پس از شمارش، آنها را در حافظه غیرفرار خود ثبت می نماید. به منظور حفاظت از اطلاعات ذخیره شده در موقع قطع برق، MIU همواره یک نسخه پشتیبان(Backup ) از این اطلاعات را درخود نگهداری می نماید.
2- اجرای فرامین ارسال شده از لایه های بالاتر شبکه AMR :MIU همواره آماده دریافت فرامین از لایه های بالاتر شبکه AMR یا ستاد مرکز می باشد تا در صورت دریافت فرامین، اطلاعات ذخیره شده را به آنها ارسال نماید.
از ویژگیهای بارز MIU ، برخورداری از منبع تغذیه ایزوله مستقل از کنتور است. ویژگی دیگر آن، امکان برخورداری از سیستم نمونه برداری از خروجی کنتور می باشد که برای اطلاع از حضور یا عدم حضور برق در خروجی کنتور(کنترل سوءاستفاده از برق) به کار می رود.

LDCU (Local Data Collector Unit )- 2
LDCU در مجاورت پست های V220 / KV20 که پست های کم جمعیت محسوب می شوند نصب می شود و به منظور مدیریت مصرف کنتورهای تحت پوشش اینگونه پست ها مورد استفاده قرار می گیرد. حداکثر تا 15 عدد MIU (کنتور) را می توان به طور همزمان و به روش PLC به یک LDCU متصل نمود.
LDCU دارای تقویم و ساعت داخلی است و می تواند مقدار مصرف هر MIU را در دوره های زمانی مشخص اندازه گیری نموده و سپس این اطلاعات را در حافظه غیرفرار خود ثبت نماید. LDCU قادر به حفاظت از اطلاعات ذخیره شده در موقع قطع برق می باشد.از طرفی، هر LDCU موجود در شبکه AMR پویا را می توان به روش PLC به سایر LDCU های موجود در شبکه و نیز به DCU متصل نمود. داده های ذخیره شده در LDCU در حافظه LDCU نگهداری می شوند و در صورت درخواست از سوی DCU یا لایه های بالاتر شبکه به آنها منتقل می شوند. 
LDCU را می توان توسط DCU به طور اتوماتیک تنظیم کرد. همچنین امکان ارتقای نرم افزار داخلی آن از طریق پورت پارالل وجود دارد. LDCU قابلیت اعمال تعرفه های مختلف بر مصرف برق هر کنتور تحت پوشش را نیز دارد.

DCU (Data Collector Unit ) - 3
DCU، مدیریت میانی شبکه AMR پویا را به عهده دارد و واسط برقراری ارتباط میان ستاد مرکز، LDCU ها و MIU های موجود در شبکه می باشد. ارتباط DCU با ستاد مرکز از طریق خطوط تلفن یا کابل RS232 و با اجزای لایه های پایین تر شبکه AMR پویا از طریق PLC برقرار می¬گردد. از پورت RS232 دستگاه می توان برای عیب یابی، مانیتورینگ، بارگذاری فرامین، ارتقای نرم افزار درونی و انجام تنظیمات دستگاه نیز استفاده نمود. اگر چه انجام کلیه عملیات مذکور بر روی DCU ، از راه دور (ستاد مرکز)و از طریق خطوط تلفن نیز امکانپذیر می باشد.DCU ، همواره آماده دریافت فرامین از ستاد مرکز است و با ارسال درخواست اطلاعات به LDCU ها یا MIU های تحت پوشش، اطلاعات ذخیره شده در آنها را دریافت نموده ودر حافظه خود ذخیره می نماید.DCU قادر به برقراری ارتباط با 64 عدد LDCU می باشد.


C/R (Coupler/Repeater ) - 4
C/R علاوه بر آنکه مسئول متصل کردن دو شبکه الکتریکی ولتاژ پایین مجزا از هم می باشد، وظایف زیر را نیز عهده دار است:
1- Coupling : عبارت است از انتقال الکتریکی داده ها بین دو خط مختلف به روش PLC 
Repeating -2 : عبارت است از تقویت سیگنال داده ها در شبکه برای جبران افت سیگنال در فواصل طولانی
C/R همواره بعنوان Coupler عمل می کند و در مواقع لزوم به عنوان یک Repeater فعالیت خود را به انجام می رساند.
C/R دارای دو مدل مختلف می باشد:
1- MIU Type : به منظور ایجاد ارتباط میان MIU های تحت پوشش چند پست مجزا استفاده می شود. با این نوع C/R ، امکان استفاده از یک DCU برای مدیریت مصرف مشترکین تحت پوشش چند پست مختلف وجود خواهد داشت.
2- LDCU Type : به منظور ایجاد ارتباط میان LDCU های تحت پوشش یک DCU استفاده می شود.

 
5 - R/F PLC Bridge 
این دستگاه قادر به برقراری ارتباط بیسیم میان پست هایی است که ارتباط کابلی با یکدیگرندارند.به عبارت دیگر، از این دستگاه درمواقعی استفاده می شود که هیچگونه ارتباط PLC میان DCU و LDCU وجود نداشته باشد.در اینصورت R/F PLC Bridge ، امکان ارتباط بیسیم را با استفاده از RF فراهم می سازد.این دستگاه دارای 2 کانال ارتباطی PLC و RF مجزا ازهم می باشدوسیگنال هاواطلاعات PLC دریافتی را به صورت سیگنال های رادیویی ارسال می کند.عکس این عمل نیز توسط دستگاه انجام می شود بطوریکه اطلاعات دریافتی RF رابصورت PLC روی شبکه Power Line تزریق می نماید.


6- نرم افزار مدیریت شبکه :

این نرم افزاربرروی HOST ستاد مرکز نصب می شود ومدیریت شبکه AMR پویا را در بالاترین سطح برعهده دارد.نرم افزار مذکور کلیه فعالیتهای سیستم را به انجام رسانده ومطابق نیازهای اطلاعاتی وعملیاتی کارفرما ، قابل پیکربندی می باشد.نرم افزار مدیریت شبکه AMR پویا ضمن کنترل شبکه و جمع آوری ونگهداری اطلاعات ، قادر است گزارشهای مختلفی از میزان ونحوه مصرف مشترکین در ساعات مختلف شبانه روز ازجمله ساعات اوج مصرف وسایر مقاطع زمانی که کارفرما تعریف می نماید نیز تهیه و ارائه نماید.نرم افزار مذکور بوسیله مودم با DCU ارتباط برقرارمی کند ودستورات لازم را از طریق DCU به MIU ها ارسال یا اطلاعات مصرف را از MIU ها دریافت می نماید.

صرف وسایر مقاطع زمانی که کارفرما تعریف می نماید نیز تهیه و ارائه نماید.نرم افزار مذکور بوسیله مودم با DCU ارتباط برقرارمی کند ودستورات لازم را از طریق DCU به MIU ها ارسال یا اطلاعات مصرف را از MIU ها دریافت می نماید.

منبع: مرجع مقالات برق

 

حفاظت توسط کلید خطای جریان یا FI

حفاظت توسط کلید خطای جریان یا FI

کلید خطای جریان برای حفاظت شخص در مقابل ولتاژهای تماس به کار می رود.اصول کار این کلید به این ترتیب است که دو هادی با جریان هایی در جهت مخالف هم و یکسان در داخل یک هسته آهنی که روی آن سیم پیچی تعبیه شده قرار گرفته اند.میدان های حاصله از آن ها در هسته ، مخالف هم بوده و همدیگر را خنثی می کنند . در نتیجه در سیم پیچ روی هسته نیروی محرکه القا نمی شود.و رله جریانی که به سیم پیچ وصل است تحریک نمی شود.یعنی کلید در حالت عادی کاری انجام نمیدهد.

در صورتی که از یکی از دو هادی جریان عبور نکند یا جریان هادی ها یکسان نباشد میدان حاصل باعث ایجاد نیروی محرکه در سیم پیچ شده و رله جریانی که توسط این سیم پیچ تغذیه می شود را تحریک می کند .این رله خود می تواند باعث قطع کنتاکت های کلید و در نهایت قطع کلی مدار گردد.

 

 

 

در نوع سه فاز این کلید تمامی هادی های فاز و نول از داخل هسته عبور می کند و با توجه به اینکه در این سیستم مجموع جریان ها در هر لحظه صفر است ولتاژی در سیم پیچ روی هسته القا نمی شود.چون در حالت بار نا متعادل از سیم نول جریان عبور می کند در سیستم های یک فاز و سه فاز باید سیم نول از داخل هسته آهنی عبور داده شود.در صورتی که یکی از فازهای مصرف کننده به بدنه اتصال یابد در این صورت مجموع جریان های لحظه ای سه فاز و نول در داخل هسته آهنی صفر نشده و میدان مغناطیسی متغیر هسته باعث ایجاد نیروی در سیم پیچ دور هسته و در نهایت باعث تحریک رله جریان و قطع مدار خواهد شد.برای آزمایش کلید FI از شستی آزمایش روی کلید استفاده می شود.
با فشار دادن شستی آزمایش روی کلید اختلاف جریان در سیم های داخل کلید ایجاد شده و باعث قطع مدار خواهد شد.در استفاده از این کلید نیز بدنه مصرف کننده بایستی به سیستم زمین حفاظتی مجهز باشند ولی نیازی نیست تا مقاومت زمین به کمتر از 2 یا 4 اهم برسد.بلکه این مقاومت می تواند در حدود چند صد اهم نیز باشد.

مزایای طرح به کارگیری هادی های هوایی روکش دار

        مزایای طرح به کارگیری هادی های هوایی روکش دار:

 

 سیستم های توزیع برق با استفاده از کابلهای زمینی و خطوط هوایی انرژی الکتریکی موردنیاز مصرف کنندگان را تامین می کنند. شبکه های توزیع هوایی نسبت به شبکه های زمینی دارای مزایای به شرح زیر هستند:
1- قیمت کمتر، 2- اجرای سریع تر و آسان تر، 3- سهولت بهرهبرداری و تعمیرات، 4- انشعاب گیری سریع تر، آسان تر و ارزان تر.

     معایب عمده شبکه های هوایی :

  معایب عمده شبکه های هوایی با هادی های لخت شامل موارد زیر است:

  1- قطعی های برق بیشتر ناشی از عوامل جوی، اجتماعی و سوانح.
  2- آسیب بیشتر به محیط زیست ناشی از شاخه زنی و قطع درختان، مرگ ومیر پرندگان، ایجاد آتش سوزی در مراتع و جنگها.
  3- افزایش نشتی برق و برق دزدی.
  4- صدمه به زیبایی محیط و شهرها.
  5- خاصیت خازنی کمتر و اندوکتانس سلفی بیشتر.
  6- نیازبه رعایت حریم های قانونی.
  7- آسیب پذیری در مقابل شرایط جوی.
  8- خطرات برق گرفتگی ناشی از تماس مستقیم و غیر مستقیم افراد.
باوجود موارد بالا اکثر طول شبکه های توزیع فشار متوسط و فشار ضعیف را در کشورهای مختلف شبکه های هوایی به خود اختصاص می دهند. به عنوان مثال طول شبکه فشار متوسط ایران ( بر اساس آمار سال 1384 ) معادل 303800 کیلومتر است که 11500 کیلو متراز آن را شبکه زمینی 292 هزار و 300 کیلو متر را ( بیش از 26 برابر) شبکه هوایی تشکیل می دهد. آمار مزبور در مورد شبکه های فشار ضعیف کشور که 249 هزار و 200 کیلو مترهستند شامل 29 هزار و 400 کیلو متر شبکه زمینی و 219800 کیلومتر( بیش از 8 برابر ) شبکه های هوایی است. مقایسه اعداد مذکور نشان می دهد که سهم شبکه های زمینی در شبکه های فشار ضعیف نسبت به شبکه های هوایی کمتر از سهم آنها در شبکه های فشارمتوسط است. به نظرمی رسد دلایل عمده این موضوع عبارت است ازقیمت مناسب تر شبکه های زمینی درولتاژ های کمتر و کاهش قطعیهای ناخواسته بوده و درنهایت افزایش ایمنی در مقابل برق گرفتگی شبکه های فشار ضعیف را شامل باشد که درنزدیکی مصرف کننده ها است.

    مشکلات هادیهای هوایی بدون روکش شبکه های توزیع:

مشکلاتی که در شبکه های فشار ضعیف وجود دارد به علت گستردگی این شبکه ها و در دسترس همگان بودن آنها، شاید خطرآفرین و با احتمال بروز حادثه بوده، از نظرآمار نیز خسارت بیشتری را به خود اختصاص می دهند. نزدیک بودن سیمهای لخت شبکه های عمومی به پنجره های منازل با پشت بامها و بطور کلی عدم رعایت فاصله استاندارد، کج شدن پایه ها، پارگی سیمهای برقداردربرابرعوامل مختلف و عبور سیمهای شبکه های هوایی از میان شاخه های درختان واحتمال نزدیکی کارگران درهنگام کاردرمجاورت آنها، بستن داربست در زیر یا کنار خطوط و برداشتهای غیر مجاز از سیمهای لخت از جمله رایج ترین حوادث مربوط به شبکه های فشار ضعیف است که با روکش دار کردن آنها به دلیل ولتاژکم سیستم کاملا قابل رفع هستند. لذا از جمله روشهای اولیه و ابتدایی که برای حفاظت در تماس مستقیم مورد استفاده است، می توان به عایق بندی قسمتهای برقدار اشاره کرد. استفاده از پوششهایی نظیر وارنیش، لاک، کاورهای لاستیکی، شیلنگ اندازیی، روکشهای حرارتی MVLC است. لایه روکش XLPE با ترکیبات کربن سیاه رنگ، استقامت کافی در برابر اشعه فرابنفش خورشید و عوامل جوی را در مدت عمر مفید بهره برداری (30 ساله ) دارا بوده و نوع ضخیم آنها (CCT ) حتی در شبکه های فشار متوسط دارای پایداری و دوام بیشتری هستند. هاد یهای بکار رفته نیز از نوع آلومینیوم آلیاژی یا آلومینیم فولاد است. گر چه بیش ازچند دهه ازنصب هادیهای هوایی کشورهای پیشرفته جهان نمی گذرد اما مزایای فنی، اقتصادی و کاهش حوادث این نوع خطوط موجب استفاده های روز افزون ازآنها در شبکه های برق اکثر کشورها شده است.

مزایای هادیهای هوایی روکش دار

 استفاده از خطوط هوایی روکش داردارای مزایای متعددی است که اهم موارد آن عبارتند از: کاهش قطعیهای ناخواسته انرژی الکتریکی و کاهش میزان انرژی های توزیع نشده است، کاهش باند حریم خط و هزینه های آزاد سازی آن، کاهش ابعاد کراس آرم خطوط و کمپکت سازی خطوط و کاهش نشتی برق و برق دزدی از دیگر امتیازات آن است. جلوگیری ازخوردگی وفرسایش سیم ها در مناطق خاص، افزایش قابلیت اطمینان شبکه، افزایش ظرفیت جریان دهی هادی های روکش شده، کاهش هزینه های تعمیرات ونگهداری خط، افزایش ایمنی شبکه برای مصرف کنندگان وکارگران صنعت برق وافراد جامعه، استفاده از تجهیزات از دیگر مزایای آن به شمار می رود.
یراق آلات وپایه های خطوط فعلی دراین طرح، استفاده ازهادی های روکش دارهوایی ضمن افزایش ایمنی برای مناطق پردرخت و جنگلی از نظر جلوگیری ازآتش سوزی می تواند ایمنی لازم را نیز برای مناطق پرنده خیز افزایش دهد. از طرف دیگر کاهش باند آزاد سازی خطوط فشار ضعیف و فشار متوسط ناشی از بکار گیری هادی های هوایی روکش دار به دلیل کاهش ابعاد کراس آرمها و کمپکت سازی خطوط و برخورداری از تخفیف 60 سانتی متری آن است از دیگر مزایای آن است.
با بکار گیری هادی های روکش شده شبکه های برق فشار متوسط، فشار ضعیف و روشنایی معابر عملا می توان دیگر تاسیسات خدمات شهری از جمله تلویزیون کابلی، شبکه های مخابراتی فیبر نوری و ... را بر روی پایه های مشترک احداث کرد. این موضوع عملا در دیگر کشورها به صورت فراگیر درحال اجرا است.

 

بررسیهای اقتصادی هادیهای هوایی روکش دار

میزان سرمایه گذاری اولیه هرکیلومتر خطوط هوایی توزیع سه فاز فشارمتوسط به سطح مقطع (70 x 3 ) میلیمتر مربع با هادی آلومینیومی درجدول آمده است. باید توجه داشت که قیمت های مندرج درجدول مذکور صرفا سرمایه گذاری اولیه مورد نیاز نبوده ومواردی همچون آزاد سازی حریم، هزینه های تعمیرات ونگهداری، خسارت خاموشیها، هزینه های پرسنلی و غیره را شامل می شود، بدیهی است لحاظ کردن عوامل مذکوراعداد این جدول را تحت تاثیر قرار می دهد. به عنوان نمونه با در نظر گرفتن موارد فوق هزینه تمام شده خطوط هوایی با هادیهای روکش دار درایران و با قیمت های سال 84 حدود 85 در صد خطوط هوایی رایج با هادیهای لخت خواهد بود.
بررسی ها نشان می دهد که هزینه سالیانه خسارات خاموشی درخطوط روکش دار 10 درصد هادی لخت می گردد. همچنین نسبت ارزش حال هزینه های بهره برداری وتعمیرات سالانه خط هوایی فشارمتوسط با هادی روکش دار به ازای هر کیلومتر تقریبا معادل نصف هزینه های خط با هادی لخت است.
به منظور مقایسه اقتصادی ارزش حال احداث یک کیلومتر خطوط با هادیهای لخت و خطوط با هادیهای روکش دار، مجموع ارزش حال " سرمایه گذاری احداث"، " آزاد سازی حریم"، " خسارت خاموشی" و " بهره برداری و نگهداری" را به عنوان ملاک مقایسه اقتصادی دو طرح مذکور معرفی کرده است. مجموع این چهار هزینه به صورت ارزش فعلی آنها برای 30 سال دوره بهره برداری تبدیل شده است. مشاهده می شود صرفه جوئی ناشی از خسارت خاموشیها بیشترین نقش را دراقتصادی بودن خطوط با هادیهای روکش دار نسبت به خطوط با هادیهای لخت دارد. با این وجود صرفه جوئی های دیگر مانند هزینه های آزاد سازی حریم و همچنین هزینه های تعمیرات و نگهداری نیز در این مورد مهم می باشند.
بررسیهای اقتصادی صورت گرفته حاکی از آن است که نسبت مجموع ارزش کنونی احداث یک کیلومتر خطوط با هادیهای روکش دار به خطوط با هادیهای لخت 87 درصد است. این موضوع نشان می دهد که به رغم سرمایه گذاری اولیه بیشتر در مورد احداث خطوط با هادیهای روکش دار نسبت به خطوط رایج، خطوط روکش دار در طی مدت بهره برداری از نظر اقتصادی شرایط بسیار بهتری را نسبت به خطوط رایج دارند.

منبع : روابط عمومی شرکت توزیع نیروی برق آذربایجان شرقی

 

 

مقدمه و اصول كاررله

مقدمه و اصول كاررله :

در تاسيسات الکتريکي مانند شبکه انتقال انرژي ء مولدها وترانس ها وتجهيزات واسباب و ادوات ديگر برقي در اثر نقصان عايق بندي ويا ضعف استقامت الکتريکي ء ديناميکي و الکتريکي در مقابل فشارهاي ضربه اي پيش بيني نشده و همچنين در اثر ازدياد بيش از حد مجاز درجه حرارت ء خطاهايي پديد مي آيد که اغلب موجب قطع انرژي مي گردد.

اين خطاها ممکن است بصورت اتصال کوتاه ء اتصال زمين ء پارگي و قطع شدگي هادي ها و خورده شدن و شکسته شدن عايق ها و غيره ظاهر شود. قطعات يا وسايلي که چنين خطايي پيدا مي کنند بايد بلافاصله از شبکه اي که آنرا تغذيه مي کند جدا شود تا ازدياد و گسترش خطا و از کار افتادن بقيه قسمت هاي سالم شبکه جلوگيري گردد.

پس بايد شبکه طوري طرح ريزي شود که از يک پايداري و ثبات قابل قبول در حد امکان برخوردار باشد براي اين کار بايد از رله استفاده کرد ء وظيفه رله اين است که در وقع پيش آمدن خطا در محلي از شبکه برق متوجه خطا شود و آن خطا را بسنجد و دستگاه خبر را آماده کند يا در صورت لزوم خود رله عمل کندو سبب قطع مدار الکتريکي شود .

 رله وساختمان آن

رله اصولا به دستگاهي گفته مي شود که در اثر تغيير کميت الکتريکي و يا کميت فيزيکي مشخص تحريک مي شود و موجب به کار افتادن دستگاه ويا دستگاه هاي الکتريکي ديگري مي شود .

رله اي که براي حفاظت دستگاههاي برقي به کار برده مي شود رله حفاظتي ناميده مي شود ورله از نظر اتصال به شبکه به دو نوع اوليه ( پريمر) و ثانويه ( زکوندر ) تقسيم مي شود .

رله اوليه يا پريمر :

در اين نوع رله سيم پيچي تحريک شونده مستقيما در مدار قرار دارد يعني بدون ترانس جريان يا ولتاژ در مدار قرار مي گيرد .

معايب رله اوليه :

1- حجم بزرگ ( از نظر عايق بندي )

2- حساسيت کمتر

3- عدم دسترسي در حين کار (نمي توان دست زد )

4- محدوديت جريان و ولتاژ ( در ولتاژ و جريان زياد نمي توان بکار برد )

مزاياي رله اوليه :

1- ارزانتر

?- امکان تشخيص سريعتر اشکال در سيستم حفاظت

رله ثانويه يا زکوندر :

رله اي که سيم پيچ تحريک کننده آن از سيم پيچ ثانويه ترانس جريان يا ولتاژ شبکه اي که بايد حفاظت شود

نيرو مي گيرد رله زکوندر ناميده مي شود.

معايب رله ثانويه عبارتند از :

1- گرانتر 2- خرابي بيشتر

مزاياي رله ثانويه عبارتند از :

1- حجم کوچکتر 2- حساسيت بيشتر

هدف از حفاظت :

براي جلوگيري از صدمه بيشتر قسمت آسيب ديده و جلوگيري از صدمه ديدن قسمت هاي سالم

مشخصات سيستم حفاظت:  

1- سرعت عملکرد رله 2- قابليت انتخاب 3- حساسيت 4- پايداري 5- هزينه

1- سرعت عملکرد رله : فاصله زماني بين وقوع اتصال و عملکرد رله کم باشد.

2- قابليت انتخاب : فقط قسمت آسيب ديده ازمدار خارج مي شود.

3- حساسيت : بين حداکثر مقدار مجازو حداقل مقدار غير مجاز تفاوت گذاشته شود .

4- پايداري : جلوگيري از عملکرد رله در شرايط گذرا .

5- هزينه : رله اي که در هر قسمت از سيستم قرار مي دهند بايستي هزينه رله را در نظر داشته باشند.

حفاظت از خطوط 132 کيلو ولت :

انواع رله هايي که در خطوط 132 کيلو ولت بکار مي روند عبارتند از SUB1 يا رله هاي اصلي که

عبارتند ا ز :

رله ديستانس ، رله اتو رکلوزر ، رله پاور سوئينگ ، رله فيوز فيلور

و SUB2 يا رله هاي پشتيباني عبارتند از :

رله اورکارنت دايرکشنال و رله ارت فالت دايرکشنال

رله ديستانس ( رله مقاومت سنج ) :  

رله ديستانس از لحاظ کار مانند رله جريان زياد در مقابل اتصال کوتاه مي باشد و رله ديستانس بر اساس فاصله يا امپدانس عمل مي کند يعني رله ديستانس زماني عمل مي کند که امپدانس خط از مقدار تنظيم شده کمتر باشد در غير اين صورت عمل نمي کند و از لحاظي چون مقاومت مصرف کننده ها در حد تنظيم نيست از امپدانس مصرف کننده ها صرف نظر شده ودر زمان اتصال کوتاه طبق رابطه Z=U/ I امپدانس کم مي شود چون جريان زياد مي گردد و هر چقدر اين امپدانس به رله نزديکتر شود رله زودتر قطع مي کند.

در ضمن در شبکه اي که چند رله ديستانس بکار مي رود در موقع اتصالي همه رله هاي ديستانس تحريک شده ، ولي فقط رله اي قطع مي کند که به محل اتصال نزديک بوده وبقيه رله ها به حال خود بز مي گردد.

رله اتو رکلوزر :

انتقال انرژي هميشه در اثر برخورد دو سيم به هم يا سيم به زمين ، اتصالي بوجود نمي آيد بلکه عامل بيشتر اتصال ها در اثر جرقه قوس الکتريکي مي باشد . اين قوس ممکن است بين سيم و زمين در طول مقره يا بين دو سيم زده شود و جرقه معمولا به علت نا مساعد بودن هوا که شامل برف و مه و طوفان و يا در اثر ازدياد ولتاژ شبکه که شامل صاعقه يا قطع و وصل مي باشد در کليد بوجود مي آيد ، چنين جرقه هايي اغلب با قطع آني و کوتاه مدت فشار شبکه از بين رفته و خاموش مي شود. براي پايداري شبکه از يک نوع کليد در مدارهاي فشار قوي از 20 کيلو ولت به بالا و معمولا بيشتر در شبکه هاي هوايي مورد استفاده قرار مي گيرد چون اغلب اتصالي ها در شبکه هوايي رخ مي دهد .

تعريف رکلوزر :  

وسيله اي است که در زمان اتصال کوتاه يا اتصال گذرا خط را قطع ، مجددا به طور اتومات وصل کند و در مواقع اتصال دائم خط را قطع دائم مي نمايد .

اتصال گذرا شامل : 1- پرنده 2- گير کردن شاخه درخت به سيم 3- در اثر باد يا طوفان

اتصال دائم شامل : 1- پارگي سيم 2- کابل زدگي يا زخم شدن کابل 3- يخ بستن

رله پاور سوئينگ :  

برداشتن بار از شبکه باعث نوسان شديد که ناشي از تغيير بار شديد است مي گردد و زمان آن بسيار کوتاه است و خط يک امپدانس شديد بوجود مي آورد که ممکن است درداخل دايره رله حفاظتي ديستانس مي باشد و در نتيجه رله عمل نمايد براي جلوگيري از اين کار يک مدار به عنوان پاورسوئينگ بلوکينگ اضافه مي کنيم و از عملکرد بي مورد رله ديستانس جلوگيري مي نماييم .

رله فيوز فيلور  :

فيوز فيلور در خطوط 132 کيلو ولت بکار مي رود و طرز کار آن به اين صورت است که چنانچه فيوز تغذيه ولتاژ رله ديستانس که در ثانويه ترانس ولتاژ قرار دارد عمل کند ، ولي لتصالي در شبکه وجود نداشته باشد فيوز فيلور عمل نموده باعث بلاک رله دييستانس مي شود . زيرا مي دانيم رله ديستانس براساس Z=U/ I کار مي کند . سپس اگر ولتاژ قطع شود رله ديستانس به خطا عمل مي نمايد که در اين حالت فيوز فيلور از اين خطا جلوگيري مي کند با عملکرد فيوز فيلور آلارم شاخص قرمز رنگي نشان داده مي شود پس از وصل فيوز دکمه قرمز رنگ فيوز فيلور را ريست مي کنيم .

رله اور کارنت دايرکشنال :  

رله اورکارنت دايرکشنال که زمان روي آن تنظيم شده و بر طبق آن عمل مي کند و کاربرد رله جريان زياد دايرکشنال براي مواردي که اتصالي از يک طرف تغذيه مي شود به کار مي رود .

انواع رله جريان زياد عبارتند از : 1- زمان ثابت 2- زمان معکوس 3- آني

1- زمان ثابت : زمان عملکرد قابل تنظيم و به مقدار شدت ارتباط ندارد يا به عبارت ديگر رله اي است که در زمان معيني تنظيم مي شود .

2- زمان معکوس : زمان عملکرد نسبت عکس با شدت جريان دارد يا به عبارت ديگر هر چقدر شدت جريان زيادتر شود زمان قطع کمتر مي شود .

3- آني : زمان عملکرد صفر است .

رله ارت فالت دايرکشنال :

رله اي است که مستقيما از اتصال زمين تغذيه مي کند و در هنگامي که يک فاز يا دو فاز يا هر سه فاز به زمين وصل شود و جريان از آن بگذرد و به زمين برسد فورا رله آن را ديده و بوبين آن تحريک شده و فرمان قطع را صادر مي کند و شاخص آن اين عمل را نشان مي دهد.

حفاظت از باسبارها :

حفاظت اصلي باسبارها توسط رله ديفرانسيل و حفاظت فرعي يا پشتيباني آنها توسط رله هاي اورکارنت و ارت فالت مي باشد .

رله ديفرانسيل :

رله ديفرانسيل بر اساس مقايسه جريان ها ( تراز جرياني ) کار مي کند و به مقدار جريان بستگي ندارد و فقط اگر ضريب تبديل بهم بخورد رله عمل مي کند . رله ديفرانسيل براي حفاظت ترانس ، ژنراتور ، باسبار ، الکتروموتور بکار مي رود.

مواردي که باعث عملکرد نا خواسته رله ديفرانسيل مي شود :

الف : اشباع ترانس هاي جريان CT1 و CT2 در اثر عبور جريان اتصال کوتاه خارج از محدوده حفاظت باعث عملکرد رله مي شود .

ب : وجود تپچنجر در ترانس قدرت .

ج : جريان ضربه اي در حفاظت ترانس قدرت .

بنابراين رله ديفرانسيل بايد طوري ساخته شود که در موارد بالا از عملکرد آن جلوگيري شود .

الف - اشباع ترانس هاي جريان : در اثر عبور جريان زياد ناشي از اتصال کوتاه خارج از محدوده ، حفاظت ترانس هاي جريان به ناحيه اشباع مي رسد و بعلت عدم تطبيق منحني هاي مغناطيسي آنها در ناحيه اشباع و در نتيجه خطاي ترانس هاي جريان ، اختلاف جرياني بوجود مي آيد که مي تواند باعث عملکرد نا خواسته رله شود .

ب - وجود تپچنجر در ترانس هاي قدرت : در اثر تغيير مراحل تپ چنجر در ترانس هاي قدرت چون نسبت تبديل ترانس ها در زمان تعويض تپ تغيير مي کند در نتيجه در نسبت جريان اوليه و ثانويه نيز تغييري بوجود مي آورد که باعث عملکرد ناخواسته رله مي شود . براي جلوگيري از عملکرد رله ديفرانسيل بايد پايدار باشد.

ج – جريان ضربه اي : هنگام برقدار کردن ترانس ( در صورت باز بودن ثانويه ) يک جريان ضربه اي که مقدار آن به 8 تا 12 برابر جريان نامي مي رسد از سيم پيچ اوليه عبور مي کند که چون مقدار آن در سيم پيچ اوليه مي باشد و جريان ثانويه صفر است رله ديفرانسيل به علت تفاوت جريان عمل خواهد کرد در صورتي که اين جريان زياد ، پس از چند ميلي ثانيه کاهش مي يابد و به جريان بي باري مي رسد رله نبايد در اين حالت عمل نمايد براي جلوگيري از عملکرد رله بايد inrush Proof باشد .

دستگاه حفاظت و مراقبت روغن :

دستگاه هايي که جهت مراقبت روغن براي تعيين وتشخيص اتصال کوتاه در ترانس هاي روغني روغني بکار برده مي شود عبارتند از : رله بوخهلتس و رله توي بر.

رله توي بر در درجه اول براي حفاظت ترانس در مقابل اضافه بار و درجه دوم براي حفاظت در مقابل اتصال کوتاه بکار مي رود . لذا براي شناسايي اتصال در داخل ترانس بيشتر از رله بوخهلتس استفاده مي شود

رله بوخهلتس :

رله بوخهلتس رله اي است که جهت حفاظت دستگاه هايي که توسط روغن خنک مي شود بکار مي رود . اين رله در اثر توليد گاز يا هوا در داخل منبع روغني يا پايين آمدن سطح روغن از حد مجاز ويا جريان شديد بيش از حد مجاز روغن به کار مي افتد و در مرحله اول زنگ خطر را بکار مي اندازد و سطح روغن اگر بيشتر افت کرد در مرحله دوم دستگاه را قطع مي کند . در رله بوخهلتس از روغن بعنوان عايق کاري و خنک کننده استفاده مي شود .

عواملي که سبب بکار انداختن رله بوخهلتس مي شود :

1- جرقه بين هسته و قسمت هاي مختلف ترانس .

2- اتصال زمين بين حلقه هاي کلاف .

3- قطع شدن يک فاز يا سوختن آن .

4- چکه کردن روغن از تانک روغن ويا لوله هاي ارتباطي آن .

در مرحله اول که زنگ خطر بکار مي افتد و آلارم مي دهد اشکالات بوجود آمده عبارتند از :

1- نقايص عايق کاري.

2- خراب شدن عايق ورقه هاي هسته و پيچ اتصال ورق هاي هسته .

3- کامل نبودن کنتاکتها در اتصالات الکتريکي .

4- گرم شدن بيش از حد قسمتي از سيم پيچ و خراب شدن عايق ها به علت عبور جريان فوکو بيش از حد.

در مرحله دوم که دستگاه قطع خواهد شد و فرمان تريپ به ترانس داده خواهد شد اشکالات بوجود آمده عبارتند از :

1- شکستن بوشينگ ها .

2- اتصال کوتاه فاز به فاز .

3- اتصال زمين .

4- اتصال داخل سيم پيچ ها.

5- اتصال تپ ها به يکديگر .

6- پايين آمدن سطح روغن در اثر سرد شدن روغن بيش از حد و کم بودن روغن يا نشتي روغن .

رله توي بر :

اين رله نيز در حفاظت ترانس هاي روغني بکار برده مي شود در اين رله نيز از حرکت روغن و ايجاد گاز استفاده شده است . همانطور که مي دانيم ازدياد درجه حرارت باعث انبساط روغن مي شود و اين روغن ضمن گذشتن از لوله رابط بين ترانس و ظرف انبساط رزرو به يک سوپاپ سنج ( ديافراگم ) برخورد مي کند و در پشت سوپاپ فشار ايجاد مي کند که اين فشار توسط فشارسنج سنجيده مي شود که در اين فشار سنج چندين کنتاکت پيش بيني و نصب شده است به طوري که اگر ازدياد فشار به طور آهسته انجام گيرد کنتاکت خبر دهنده بسته و باعث بستن مدار سيگنال خواهد شد و درصورتي که فشار سريعا ازدياد يابد کنتاکت ديگري در فشار سنج موجب قطع فوري ترانس مي شود. در مرحله اول در اثر بار زياد ودر مرحله دوم اثر اتصا ل کوتاه ايجاد مي شود

 مختلف تحقيقات و اطلاعات مفيد در زمينه هاي ---••---------->

 

موتور هاي الکتريکي (آسنکرون-يونيورسال-قطب چاکدار ) و عيب يابي ورفع عيب موتور هاي موتور ها مهمترين اجزايي هستند که در لوازم برقي گردنده بکار مي روند.موتور ها انرژي الکتريکي را به انرژي مکانيکي تبديل مي کنند. الکتروموتور ها را مي توان به سه دسته کلي تقسيم کرد.

1- موتور هاي آسنکرون    2 - موتور هاي يونيورسال  

3 - موتور با قطب چاکدار

 

موتور هاي آسنکرون

 

که با برق متناوب کار مي کنند از دو قسمت روتور واستاتور ساخته شده اند.با روشن شدن موتور سيم پيچ هاي درون شيار هاي استاتور يک ميدان مغناطيسي دوار بوجود مي آورند که اين ميدان برروتور که قسمت گردنده موتور وداراي محور انتقال حرکت مي باشد نيز اثر گذاشته ودر آن خاصيت مغناطيسي بوجود مي آيد .

به هر حال با بوجود آمدن قطب هاي مغناطيسي هم نام وغيرهم نام عمل جذب ودفع انجام شده که باعث حرکت چرخشي روتور مي گردد.

براي راه اندازي موتور ها از حالت سکون روش هاي مختلفي بکار مي برند که مهمترين آن ها عبارتنداز:

الف- آسنکرون با راه انداز غير خازني (کلاجي ):  در اين موتور به غير از سيم پيچي هاي اصلي يک سري سيم پيچ کمکي نيز قرار دارد که ميدان مغناطيسي ديگري با فاصله زماني با ميدان مغناطيسي اصلي بوجود مي آورد.که باعث چرخش پرقدرت تر موتور مي گردد.

پس از اين که سرعت موتور به 75 درصد سرعت اسمي رسيد کلاج که تحت تاثير نيروي گريز از مرکز کار مي کند به عنوان يک کليد عمل کرده وسيم پيچ کمکي را از مدار خارج مي کند.

 ب - آسنکرون با راه انداز خازن موقت : اين موتور داراي يک خازن الکتروليتي با ظرفيت حدود 200 الي 500 ميکرو فاراد است که باسيم پيچ کمکي بطور سري بسته شده وهر دوي آنها باسيم پيچ اصلي موازي بسته مي شوند.

خازن وسيم پيچ کمکي يک اختلاف فاز ودو ميدان مغناطيسي بوجود مي آورد که باعث چرخش موتور مي گردد. در اين موتور نيز کليد گريز از مرکز سيم پيچ کمکي را از مدار خارج مي کند.

 ج - آسنکرون با راه انداز خازن موقت وخازن دايم:  يکي از خازن ها پس از راه اندازي از مدار خارج شده وخازن ديگر در حالتي که با سيم پيچ کمکي سري مي باشد در مدار باقي مي ماند.

د - آسنکرون با راه انداز خازن دايمي :در اين موتور ها که داراي قدرت کم تري نسبت به موتور هاي قبلي هستند از يک خازن که با سيم پيچ کمکي سري بسته شده است استفاده شده و کليد گريز از مرکز ندارند بنابر اين خازن به همراه سيم پيچ کمکي هميشه در مدار باقي است.

شناسايي سيم پيچ هاي اصلي وکمکي :

  1- سيم پيچ هاي اصلي در زير شيار ها و سيم پيچ کمکي در رو قرار دارند.  2-سطح مقطع سيم هاي کمکي هميشه از سيم هاي اصلي کمتر است. 3- سيم پيچ کمکي داراي مقاومت بيشتري (اهم بيشتر ) نسبت به سيم پيچ اصلي است وضمناً خازن با سيم پيچ کمکي سري شده است.

 عيب يابي موتور هاي آسنکرون

  معيوب شدن موتور ها يا مربوط به قطعات برقي مثل سيم پيچ ها وخازن است يا مربوط به قطعات مکانيکي مثل بلبرينگ و بوشن ها .

 عيب يابي قطعات برقي

عيب1- موتور اصلا"روشن نشده و جرياني از مدار عبور نمي کند.

علت1 - جايي از مدار قطع است.

رفع عيب1- با آوامتر تمام مدار شامل پريز،دوشاخه ،سيم هاي رابط،کليدها واتصالات در تخته کلم موتور را بر رسي وعيب مربوطه را بر طرف مي نماييم.

 عيب2- موتور اصلا"روشن نشده وجرياني از مدار عبور نمي کند.

علت2 - سوختن فيوز.

رفع عيب2- ابتدا علت سوختن فيوز که مربوط به اتصالي مي باشد را بررسي نموده پس از آن به تعويض فيوز مي پر دازيم.

 عيب3- موتور پس از روشن شدن خيلي زود داغ مي شود.

علت3 - موتور نيم سوز است.

رفع عيب3- در هر کدام از سيم پيچ هاي کمکي واصلي ميتواند اتصال حلقه ويا اتصال کلاف به کلاف بوجود آمده باشد.بنابر اين مسير جريان الکتريکي کوتاه شده در نتيجه ميدان مغناطيسي مناسب براي گردش بوجود نمي آيد وباعث داغي موتور ميشود.موتور هاي نيم سوز جريان بيشتري نسبت به موتور هاي سالم مشابه خود دريافت مي کنند. براي رفع عيب در صورتي که محل اتصالي مشخص باشد وبتوان به نحوي آن را عايق نمود اقدام کرده ودر غير اين صورت موتور بايد دو باره سيم پيچي شود.

 عيب4- موتور پس از روشن شدن خيلي زود داغ مي شود.

علت4 - زياد بودن بار موتور.

رفع عيب 4- هر موتوري داراي توان مکانيکي مشخص است در صورتي که بيش از توان مربوطه از موتور نيرويي خواسته شود جريان بيشتري از سيم ها عبور مي کند که با سطح مقطع وتعداد دور آن ها همخواني ندارد وباعث گرما در موتور و آسيب ديدن آن خواهد شد .براي رفع عيب بايد بار موتور را کم نموده واز کار مداوم آن خود داري کرد.

عيب5- موتور پس از روشن شدن خيلي زود داغ مي شود وزير بار مي خوابد.

علت 5 - عمل نکردن کليد گريز از مرکز .

رفع عيب 5 - علاوه بر جريان در يافتي توسط سيم پيچ اصلي ،سيم پيچ کمکي نيزچون  از مدار خارج نمي شود جريان دريافت مي کند .براي اطمينان از صحت عمل کرد کليد گريز از مرکز بايد به صداي کنتاکت آن در حالت دور گرفتن موتور وهمچنين از دور افتادن آن گوش کرد .براي رفع عيب بايد کليد سرويس ويا تعويض شود.

 عيب 6- با روشن کردن موتور صداي زيادي شنيده مي شود ولي به گردش در نمي آيد.

علت 6- خرابي کليد گريز از مرکز .

رفع عيب 6- درصورتي که کنتاکت هاي کليد در حالتي که موتور خاموش بوده وصل نشده باشد.درزمان شروع بکار ،سيم پيچ راه انداز در مدار قرار نگرفته وطبيعتا"موتور بگردش نمي افتد.براي رفع عيب کليد را با آوامتر امتحان ودر صورت معيوب بودن تعويض مي نماييم.

 عيب 7- با روشن شدن موتور صداي زيادي شنيده مي شود ولي به گردش در نمي آيد.

علت 7 - قطعي سيم پيچ اصلي يا کمکي .

رفع عيب 7 - به کمک آوامتر هر دو مدار را امتحان ودر صورت مشخص بودن محل پارگي ،آن را تعمير مي نماييم.

 عيب 8 - با روشن شدن موتور صداي زيادي شنيده مي شود ولي به گردش در نمي آيد.

علت 8 - نيم سوز بودن يا سوختگي موتور .

رفع عيب 8 - موتور سريعا"داغ شده وجريان زيادي مي کشد همچنين بوي سوختگي ويا دود از مشخصه هاي آن است.رفع عيب سيم پيچي مجدد است.

 عيب 9 - با روشن کردن موتور صداي زيادي شنيده مي شود ولي به گردش در نمي آيد.

علت 9 - خرابي خازن.

رفع عيب 9 - خازن ها به منظور راه اندازي موتور بکار رفته اند خازن را مطابق با مطالبي که در مورد عيب يابي خازن ها گفتيم آزمايش نموده در صورت نياز آن را تعويض مي کني.

 عيب 10 - با روشن کردن موتور فيوز عمل کرده مدار قطع مي شود.

علت 10 - اتصال کوتاه در مدار اصلي موتور .

رفع عيب 10 - دوشاخه ،سيم هاي رابط وجعبه اتصالات موتور را بررسي کرده در صورت پيدا کردن محل اتصالي آن را رفع مي نماييم.

عيب 11 - با روشن کردن موتور فيوز عمل کرده مدار قطع مي شود.

علت 11 - سوختگي کامل موتور

رفع عيب 11 - با مشاهده استاتور وسيم پيچ هاي مربوطه عيب حاصل تاييد گرديده وبراي رفع آن بايد موتور سيم پيچي گردد.

 عيب 12 - با روشن کردن موتور فيوز عمل کرده مدار قطع مي شود.

علت 12 - اتصال کوتاه در خازن

رفع عيب 12 - اگر با جدا کردن خازن از مدار و به برق زدن موتور فيوز ديگر عمل نکرد عيب از خازن است وبايد آن را تعويض نمود.

  عيب يابي قطعات مکانيکي

 عيب 1 - محور موتور چه در حالت روشن وچه در حالت خاموشي به سختي حرکت مي کند.

علت 1 - بطور کلي خرابي بلبرينگ ها وياطاقان هاي دو سر محور موتور .

رفع عيب 1 - خرابي بلبرينگ ها شامل

  الف - ترک برداشتن حلقه هاي بلبرينگ،ترک بر داشتن ساچمه ها و غلطک ها .

ب - بوجود آمدن حفره وشيار در سطح داخلي حلقه ها که علت آن وجود ذرات سخت بين ساچمه وحلقه مي باشد.

ج - گريپاژ (عدم چرخش ساچمه ها ) که ناشي از کثيفي و سخت شدن گريس بلبرينگ مي باشد.

د - فرسودگي وپوسيدگي : که به علت جازدن نادرست بلبرينگ ونفوذ رطوبت وعدم گريس کاري مناسب بوجود مي آيد. براي تشخيس عيوب گفته شده بلبرينگ را از نظر ظاهري مشاهده ولقي بين حلقه وساچمه را امتحان مي کنيم . همچنين با چرخش بلبرينگ اگر صداي غير عادي شنيده شود دليل برخرابي آن مي باشد که بايد تعويض گردد.

 عيب 2 - گاهي اوقات محور موتور با صداي زيادي مي چرخد.

علت 2 - چرخش حلقه بيروني بلبرينگ در جاي خود.

رفع عيب 2 - جازدن نادرست بلبرينگ وعدم گريس کاري مي تواند باعث لقي بلبرينگ در جاي خود شود . تعويض بلبرينگ در صورت معيوب بودن بوش زدن وتراش کاري جاي آن يا تعويض دري موتور.

 موتور هاي يونيورسال

 اين موتور ها که هم با جريان متناوب وهم با جريان مستقيم کار مي کنند از دو قسمت اصلي تشکيل شده اند.

 الف:قطب ها (بالشتک ها )

 ب - آرميچر

در اين موتور ها ميدان مغناطيسي قطب ها بر خلاف موتور هاي آسنکرون دوار نيست وسيم پيچ آرميچر که قسمت گردنده موتور است با سيم پيچ قطب ها سري بسته شده است . پس از عبور جريان از مدار فوق خطوط قواي مغناطيسي قطب ها با خطوط قواي آرميچر عکس العمل نشان داده وباعث گردش موتور مي شود.سرعت اين موتور ها بالا بوده وخيلي سريع به سرعت نهايي مي رسند. از اين موتور ها در اکثر لوازم برقي خانگي مثل چرخ گوشت ،آب ميوه گيري ،هم زن ،آسياب و... استفاده مي شود. براي برقراري ارتباط قطب ها با آرميچر که گردان مي باشد از قطعه اي بنام کلکتور استفاده مي شود . کلکتور از تيغه هاي مسي کنار هم تشکيل شده است که به شکل استوانه روي محور قرار دارد . تيغه ها ازهمديگر واز محور آرميچر بوسيله ميکا عايق شده اند وسيم پيچ هاي داخل شيار آرميچر به وسيله پيچک ها به يکديگر وصل مي شوند. دو قطعه ذغال به همراه فنر پشت آن ها ارتباط قطب ها با کلکتور را ميسر مي سازد.

 عيب يابي موتور هاي يونيور سال

 عيب 1 - موتور روشن نمي شود.

علت 1 - نبودن برق.

رفع عيب 1 - پريز ،دوشاخه وسيم رابط را با آوامتر آزمايش نموده ورفع عيب مي کنيم.

 عيب 2 - موتور روشن نمي شود.

علت 2 - کوتاه شدن ذغال ها.

رفع عيب 2 - چون ذغال ها جزيي از مدار سري موتور مي باشد.با کوتاه شدن آن ها ممکن است مدار قطع گردد وموتور روشن نشود با تعويض ذغال رفع عيب مي شود در صورت نبودن ذغال در اندازه مورد نظر مي توان از ذغال بزرگ تر استفاده کرده وبا سوهان آن را به اندازه دلخواه در آورد.

 عيب 3 - موتور روشن نمي شود.

علت 3 - خرابي فنر ذغال ها

رفع عيب 3 - به منظور درگير بودن هميشگي ذغال با کلکتور از قطعه اي فنر در پشت ذغال استفاده مي شود گاهي در اثر رطوبت ويا کار زياد خاصيت خود را از دست داده ومدار قطع مي گردد. باتعويض فنر رفع عيب مي شود.

 عيب 4 - موتور روشن نمي شود.

علت 4 - قطعي بالشتک ها.

رفع عيب 4 - چون مدار سري مي باشد هر نوع پاره گي وقطعي در بالشتک و يا قسمت هاي ديگر موتور باعث عدم کار کرد آن مي شود .با آوامتر  دو سر بالشتک ها را اهم گيري مي کنيم .لازم به ياد آوري است هر دو بالشتک داراي اهم مساوي مي باشند . در صورت پاره گي اگر قابل ترميم مي باشد اين کار انجام ودر غير اين صورت بالشتک مجددا" بايد سيم پيچي گردد.

 عيب 5 - قدرت موتور کم وداغ مي شود.

علت 5 - نيم سوز بودن آرميچر .

رفع عيب 5 - سه روش براي آزمايش آرميچر بکار مي رود.

الف- اهم گيري از تيغه هاي کلکتور:

 با استفاده از آوامتر در صورت متفاوت بودن مقاومت پيچک ها (سيم پيچ ها ) سوختن واتصالي سيم پيچ ها حتمي است.

ب - آزمايش اتصال بدنه :

در صورت سوختن سيم پيچ ها عايق بندي داخل شيار ها نيز سوخته وپيچک ها به بدنه متصل مي شود. براي اين آزمايش مي توان از لامپ سري استفاده کرده  وکليه تيغه هاي کلکتور را مورد آزمايش قرار داد.

ج - آزمايش با دستگاه تستر آرميچر:

 (گرولر) اين دستگاه تشکيل شده از يک سيم پيچ با هسته آهني  H شکل که يک طرف آن طوري مورب بريده شده تا آرميچر داخل آن قرار گيرد . پس از برقراري برق دستگاه و قرار دادن آرميچر روي آن يک تيغه اره روي شيار هاي بالايي آن مي گذاريم در صورتي که اتصال بدنه داشته باشد هسته مغناطيسي شده وتيغه به لرزش در مي آيد. وبا چرخاندن آرميچر مي توان تمامي سيم پيچ ها را امتحان کرد.

منبع: مرجع مقالات برق

 

مزايايacبهdc

مقدمه

در جریان ــ جنگ جریان ها ــ که در اواخر دهه 1880م رخ داد‏، نیکلا تسلا و توماس ادیسون، به دلیل تبلیغات ادیسون از جریان مستقیم (DC) برای توزیع توان الکتریکی در برابر سیستم جریان متناوب (AC) برتری که توسط نیکلا تسلا ارائه شده بود، تبدیل به رقبای یکدیگر شدند.

در حین اولین سال های توزیع الکتریسیته، جریان مستقیم ادیسون استاندارد ایالات متحده بود و ادیسون در معرض از دست دادن تمام حقوق امتیاز اختراعش نبود. پس با کارهایی که تسلا بر روی میدان های دوار مغناطیسی انجام داد، توانست سیستمی را برای انتقال توان در طول فواصل بلند ابداع کند. او با جرج وستینگهاوس همکاری کرد تا این سیستم را به صورت تجاری در بیاورد. وستینگهاوس پیش از این حق امتیاز سیستم چند فازه تسلا و نیز حق ثبت دیگری مربوط به ترانسفورماتور AC را خریداری کرده بود.



انتقال توان الکتریکی

سیستم جریان مستقیم انتقال توان الکتریکی دارای محدودیت های بسیاری بود که توسط سیستم جریان متناوب تسلا شناخته و رفع شده بودند. بارهای زیاد جریان مستقیم سیم های مسی را ذوب می کردند و به ندرت می توانستند توان را در فاصله ای بلندتر از یک مایل ارسال کنند. پاسخ ادیسون به این ایراد این بود که توان را در نزدیکی محلی که بناست مصرف شود تولید کنیم و سیم های بیشتری را برای پاسخ دادن به نیاز فزاینده الکتریسیته بکار ببریم اما اثبات شد که این راه حل غیر عملی است.

بهر حال مهمترین ایرادی که به سیستم جریان مستقیم ادیسون وارد می شد این بود که این سیستم عملاً ولتاژ ثابتی را فراهم می کرد و نمی شد توسط یک ترانسفورماتور ساده سطح ولتاژ آن را تغییر داد. این بدان مفهوم بود که خطوط الکتریکی جداگانه ای می بایست نصب می شد تا دستگاه هایی که ولتاژ های متفاوتی مصرف می کردند را بتوان بکار برد، که این موجب افزایش بیشتر تعداد سیم ها می شد که بایستی کار گذاشته و نگه داری می شدند که علی رغم اتلاف هزینه، خطرات جانی را نیز در بر داشت. مواردی از مرگ نیز به خاطر افتادن خطوط توان DC گزارش شده بود که منجر به بی نظمی شهرهایی که از توان DC استفاده می کردند نیز شده بود.

زمانی که تسلا جریان متناوب را پس از دریافت هفت حق ثبت اختراع برای ژنراتورها، ترانسفورماتورها، موتورها، سیم ها و روشنایی های جریان متناوب در تاریخ نوامبر و دسامبر 1887م، معرفی کرد، برای همه روشن شد که جریان متناوب آینده توزیع توان الکتریکی را در دست خواهد گرفت. دیگر فواصل بلند مشکلی ایجاد نمی کردند و ولتاژ بالای AC می توانست همان مقدار از توان را که بطور طبیعی منجر به ذوب شدن سیم های جریان مستقیم می شد، بدون هیچ مشکلی حمل کند.
از همه مهمتر اینکه جریان و ولتاژ سیستم متناوب را می توان به راحتی توسط یک ترانسفورماتور تغییر داد. بر خلاف سیستم DC در این سیستم لامپی که نیاز به پنج ولت برای روشن شدن داشت می توانست از همان منبعی استفاده کند که یک ماشین با بیست ولت استفاده می کرد. ولتاژ جریان متناوب بدون ذوب شدن سیم ها، به مقصد ارسال می شد و سپس سطح ولتاژش پایین آوره می شد تا در خانه ها و کارخانه ها به مصرف برسد.
تصویر


AC در مقابل DC

مزیت های جریان متناوب برای توزیع توان در طول فواصل، به واسطه این حقیقت است که توان توسط رابطه ولتاژ ضرب در جریان (P=VI) محاسبه می شود.
برای یک توان معین، ولتاژ پایین نیاز به جریان بالاتر و یک ولتاژ بالا نیاز به جریان پایین تری دارد. اما به دلیل اینکه سیم های هدایت کننده دارای یک مقاومت معین هستند، بخشی از توان را در خود به صورت گرما تلف می کنند. این توان تلف شده از این رابطه بدست می آید: P = I2R و یا P = V2/R (که در آن V افت ولتاژ در طول سیم است و نه ولتاژ کل). در این صورت انتقال ولتاژ پایین و جریان بالا توان بسیار بیشتری را نسبت به ولتاژ بالا و جریان پایین هدر می دهد، هر چند که توان کلی انتقالی در هر دو حالت یکسان است. این رابطه چه در مورد سیستم متناوب و چه در مورد سیستم مستقیم صادق است. اما تبدیل توان DC به یک حالت ولتاژ بالا و جریان پایین بسیار مشکل است در حالی که در مورد توان AC این انتقال به راحتی صورت می گیرد. این نکته، کلید موفقیت سیستم AC است.
شبکه های توزیع جدید از ولتاژ های AC در سطوح 330،000 تا 500،000 ولت اما با جریان هایی تنها 90 آمپر و در این حدود استفاده می کنند.


آبشار نیاگارا

متخصصین برای استفاده از آبشار نیاگارا به منظور تولید الکتریسیته پیشنهادهایی را اعلام کردند. در برابر پیشنهاد جنرال الکتریک و ادیسون، سیستم AC تسلا، قرارداد کمیسون بین المللی آبشار نیاگارا را برد. این کمیسیون توسط لورد کلوین هدایت و توسط بازرگانانی نظیر جی . پی. موگان، لورد روتسچایدل و جان جاکوب آستور چهارم پشتیبانی می شد. کار بر روی پروژه نیروگاه آبشار نیاگارا در تاریخ 1983 آغاز شد و فن آوری تسلا برای تولید انرژی الکترومغناطیسی توسط آبشار، در آن بکار برده شد.



تبلیغات ادیسون

ادیسون در این هنگام شروع کرد به دلسرد کردن مردم نسبت به استفاده از جریان متناوب. خود او شخصاً، برای اینکه به مطبوعات نشان دهد که سیستم جریان مستقیم او مطمئن تر از سیستم متناوب است، تعداد زیادی از حیوانات، مانند سگ ها و گربه های ولگرد، را توسط جریان متناوب کشت.
ادیسون مخالف اعدام بود اما خواست او برای ضربه زدن به سیستم جریان متناوب در نهایت منجر به اختراع یکی از معروف ترین دستگاه های اعدام شد.
ادیسون (یا آن گونه که گزارش شده برخی از کارمندان او) از AC برای ساختن اولین صندلی الکتریکی برای ایالت نیویورک استفاده کرد تا نشان دهد که جریان متناوب کشنده است. تصور عمومی این است که ادیسون صندلی الکتریکی را تنها به عنوان وسیله ای برای تحت تاثیر قرار دادن عموم مردم نسبت به اینکه AC خطرناک تر از DC است اختراع کرد و به همین دلیل انتخاب آن برای اعدام الکتریکی منطقی است. در واقع این صندلی در ابتدا توسط تعدادی از کارمندان ادیسون، بویژه هارولد پی براون که در منلو پارک کار می کرد ساخته شده است.



از آبشار تا بوفالو

برخی شک داشتند که سیستم تسلا در آبشار نیاگارا بتواند الکتریسیته کافی را برای تامین توان مورد نیاز در کارخانه ها و صنایع بوفالو ایجاد کند. تسلا مطمئن بود که این سیستم کار می کند، و می گفت که آبشار نیاگارا می تواند توان مورد نیاز تمامی شرق ایالات متحده را تامین کند. در 16 نوامبر 1896م نخسیتن توان الکتریکی از آبشار نیاگارا و توسط اولین نیروگاه دو فاز (که به عنوان ژنراتور برق آبی شناخته می شود) واقع در نیروگاه ادوارد دین آدامز، به کارخانجات و صنایع در بوفالو ارسال شد. ژنراتورهای هیدروالکتریکی توسط شرکت الکتریکی وستینگهاوس و بر اساس طرح های اختراع تسلا، ساخته شده بودند. پلاک های روی ژنراتورها نام تسلا را بر خود حمل می کنند. او همچنین استاندار 60 هرتز را برای آمریکای شمالی ارائه کرد. قریب به پنج سال طول کشید تا تمامی طرح کامل شود.



نتیجه

اختراعات ادیسون که از جریان DC استفاده می کردند در نهایت به دستگاه های AC که توسط دیگرانی چون تسلا و نیز دیگر کمک کنندگان او مانند چارلز پروتیوس استینمتز (از جنرال الکتریک) ارائه شده بودند، باخت. با پشتیبانی مالی جرج وستینگهاوس، سیستم AC تسلا جایگزین سیستم DC شد و به طور وسیعی محدوده توزیع توان و نیز کارایی و امنیت توزیع توان را گسترش داد.
سیستم آبشار نیاگارا پایان خط ادیسون برای انتقال توان الکتریکی بود. در نهایت شرکت جنرال الکتریک ادیسون تبدیل به سیستم AC شد

انواع دکل های انتقال

انواع دکل های انتقال

مقدمه :

دکلهای انتقال نیرو به دو دسته‎ی دکلهای مشبک (لتیس=Lattice) و دکلهای تلسکوپی (تک پایه) تقسیم می‎شوند. دکلهای لتیس بزرگتر، قوی‎تر و ارزان‎تر هستند. دکلهای تلسکوپی زیباتر هستند و جای کمتری می‎گیرند و در وسط بلوارها قابل نصب می‌باشند.

برج‌های روشنایی، معمولا برای روشنایی محوطه‌های بزرگ مانند استادیوم‌ها، پارک‌ها، بوستان‌ها، تفرجگاه‌ها، میادین، خیابان‌ها، محوطه‌ی ساختمان‌هایی نظیر بیمارستان‌ها، ساختمان‌های دولتی و کارخانجات و شرکت‌ها، میادین، فرودگاه‌ها، استادیوم‌ها، پایانه‌ها، تقاطع‌ها ، پل‌ها و … استفاده می‌شوند. 

تکنولوژی چندان پیچیده‌ای ندارند و شرکت‌های داخلی می‌توانند برابر استانداردها نمونه‌های مختلف آن را تولید کنند.  پخش نور گسترده و یکنواخت، بدون خیرگی، به سبب ارتفاع زیاد برج‌ها، از مزایای آنهاست.

گاهاً روی این پایه‌ها از سیستم مکانیزه فرود و صعودِ سبدِ پروژکتور استفاده می‌شود که به وسیله‌ی آن می‌توان پروژکتورها را بالا و پایین برد و این تکنولوژی، سرویس

و نگهداری برج را آسان و ارزان می‌نماید، زیرا برای تعمیر و نظافت پروژکتور و یا تعویض لامپ‌ها، دیگر نیاز به جرثقیل نبوده و تعمیرکار به آسانی می تواند به کمک سیستم کنترلِ میکروپروسسوریِ نصب شده در داخلِ بدنه‌ی برجِ روشنایی (نورانی)، اقدام به تعویض لامپ‌ها و یا تعمیر پروژکتورها نماید.

ارتفاع این برج‌ها می‌تواند بسته به کاربرد آنها متفاوت باشد، ارتفاع‌های ۱۲ تا ۳۰ متر بیشتر رایج است.

بدنه‌ی اصلی برج، به صورت هرمِ ناقص، با توجه به ارتفاع، ۶، ۸، ۱۲، ۱۴ و ۱۶ وجهی ساخته می‌شود و به ترتیب

قطر بدنه از بالا به پایین تغیر می‌نماید. پوشش بدنه گالوانیزه است.

تعداد پروژکتورهای قابل نصب روی برج روشنایی تلسکوپی از ۴، ۶، ۸، ۱۲، ۱۶، ۲۴ تا ۳۰ دستگاه متغیر بوده و می‌توان از انواع پروژکتورهای روشناییِ ۱×۴۰۰ وات، ۲×۴۰۰ وات، ۱×۱۰۰۰ وات و ۲×۱۰۰۰ وات استفاده نمود.

گاهی سیستم‌های کنترل و فرمان، مدارهای حفاظتی و… در تابلویی مجزا در داخل بدنه‌ی برج‌های روشنایی تلسکوپی نصب می‌شود که موجب ایمنی بیشتر و اشغال فضای کمتر می‌گردد.

برای اینکه وسایل پرنده، مانند هواپیما و هلیکوپتر، بتوانند برج را ببینند، در بالای برج یک چراغ اعلام خطر نصب می‌شود.

نصب میله‌ی برقگیر در نوک برج، اجزای الکتریکی و الکترونیکی برج را در برابر صاعقه، رعد و برق و ابرهای باردار محافظت می نماید.

در برخی برج‌های نوریِ تلسکوپی، سیستم صعود و فرود سبد پروژکتور به گونه‌ای طراحی می‌گردد و از قطعاتی استفاده می‌گردد که از ایمنی و حفاظت بالایی برخوردار باشند. مانند استفاده از موتور گیربکس دوبل، مدار کنترل و فرمان مناسب با قطعات مرغوب، سیستم قفل اینتر لاک اتوماتیک و…

دکل‌های تلسکوپی متحرک (سیار) برای مقاصد نظامی و امدادرسانی و مخابراتی کاربرد دارند که این مدل از دکل‌ها نیز در ایران تولید می‌شود.  

انواع دکلهای انتقال نیرو از نظر کاربرد :

دکلهای آویزی (Suspension Towers):

هر گاه مسیر خط انتقال نیرو مستقیم باشد و یا انحرافات ناچیزی داشته باشد از دکلهای آویزی استفاده می‎گردد. به این نوع دکلها بدلیل قرار گرفتن در مسیر مستقیم، دکلهای عبوری (Tangent) نیز گفته می‌شود. 

دکلهای زاویه (Tension Towers):

گاهی اوقات لازم است مسیر خط به چپ یا راست منحرف گردد. به عنوان مثال اگر در مسیر کوهستانی برج‌گذاری انجام شود، مسیر دارای پیچ و خم می‌باشد که در آنجا مجبوریم مسیرها را بصورت خطوط شکسته به هم متصل کنیم. در نقطه‎ی انحراف از دکل‌های زاویه استفاده می شود. این دکلها از لحاظ بارگذاری و آهن‌آلات مصرفی نسبت به دکلهای میان مسیری (Suspension) سنگین‌تر می‌باشند.
لازم به ذکر است، دکلهای انتهایی (Terminal Tower) که در انتهای خط انتقال یا مناطق خاص استفاده می‌گردد بدلیل تحمل نیروهای یکطرفه، از نوع دکلهای کششی (Tension Towers) با بیشترین زاویه می‌باشند 

دکل‌های انتقال برق تلسکوپی

ساختار دکل‌های برق تلسکوپی، شبیه پایه‌های روشنایی تلسکوپی است.

نمونه‌ای از این دکل‌ها در یک خط چهار مداره‌ی ۱۳۲ کیلوولت، برای نخستین بار در سال ۱۳۸۶ در خوزستان استفاده شد.

مزیت این دکل‌ها به دکل‌های مشبکِ خرپایی محیطی، اِشغال فضای بسیار کمتر است. به طوری که یک دکل تلسکوپی برای خط انتقال ۴۰۰ کیلولت، با ارتفاع ۵۰ متر، برای استقرار تنها به ۳ متر مربع فضا نیاز دارد، اما یک دکل خرپایی مشابه، نیاز به ۱۲۵ متر مربع فضا خواهد داشت

این ویژگی دکل‌های تلسکوپی باعث می‌شود در شهرها، که فضا کمتر و قیمت زمین بسیار بیشتر است، دکل‌های تلسکوپی گزینه‌ی اول برای خطوط انتقال نیروی درون شهری باشند. 

معایب دکل‌های تلسکوپی

از معایب این دکل‌های تلسکوپی به بد منظر بودن آنها اشاره شده است. این مورد مخصوصا در مورد دکل‌های انتقال نیرو مطرح است تا دکل‌های روشنایی.

مشکل اصلی مردم با این دکل‌های تلسکوپی انتقال نیرو، از باب شایعاتی است که در مورد احتمال

بیماری و سرطان‌زا بودن پایه‌های برق فشار قوی مطرح می‌شود. اصولا مردم دوست ندارند یک دکل فشارقوی برق از وسط کوچه‌شان عبور کند.

در مورد دکل‌های روشنایی فشارقوی، با توجه به اینکه ولتاژ این دکل‌ها چندان بالا نیست، نگرانی‌های مردم احتمالا بیشتر از جانب تکنولوژی لامپ‌ها و نورافکن‌هایی است که در این دکل‌ها به کار می‌رود. این احتمال وجود دارد که بر اثر حرارت زیاد این لامپ‌ها، اشعه‌ی ماورا بنفش تولید شده بیش از حد مجاز باشد و برای کسانی که طولانی مدت در معرض تابش آنها قرار گیرند خطرآفرین شود.

مقدمه :

دکلهای انتقال نیرو به دو دسته‎ی دکلهای مشبک (لتیس=Lattice) و دکلهای تلسکوپی (تک پایه) تقسیم می‎شوند. دکلهای لتیس بزرگتر، قوی‎تر و ارزان‎تر هستند. دکلهای تلسکوپی زیباتر هستند و جای کمتری می‎گیرند و در وسط بلوارها قابل نصب می‌باشند.

برج‌های روشنایی، معمولا برای روشنایی محوطه‌های بزرگ مانند استادیوم‌ها، پارک‌ها، بوستان‌ها، تفرجگاه‌ها، میادین، خیابان‌ها، محوطه‌ی ساختمان‌هایی نظیر بیمارستان‌ها، ساختمان‌های دولتی و کارخانجات و شرکت‌ها، میادین، فرودگاه‌ها، استادیوم‌ها، پایانه‌ها، تقاطع‌ها ، پل‌ها و … استفاده می‌شوند. 

تکنولوژی چندان پیچیده‌ای ندارند و شرکت‌های داخلی می‌توانند برابر استانداردها نمونه‌های مختلف آن را تولید کنند.  پخش نور گسترده و یکنواخت، بدون خیرگی، به سبب ارتفاع زیاد برج‌ها، از مزایای آنهاست.

گاهاً روی این پایه‌ها از سیستم مکانیزه فرود و صعودِ سبدِ پروژکتور استفاده می‌شود که به وسیله‌ی آن می‌توان پروژکتورها را بالا و پایین برد و این تکنولوژی، سرویس

و نگهداری برج را آسان و ارزان می‌نماید، زیرا برای تعمیر و نظافت پروژکتور و یا تعویض لامپ‌ها، دیگر نیاز به جرثقیل نبوده و تعمیرکار به آسانی می تواند به کمک سیستم کنترلِ میکروپروسسوریِ نصب شده در داخلِ بدنه‌ی برجِ روشنایی (نورانی)، اقدام به تعویض لامپ‌ها و یا تعمیر پروژکتورها نماید.

ارتفاع این برج‌ها می‌تواند بسته به کاربرد آنها متفاوت باشد، ارتفاع‌های ۱۲ تا ۳۰ متر بیشتر رایج است.

بدنه‌ی اصلی برج، به صورت هرمِ ناقص، با توجه به ارتفاع، ۶، ۸، ۱۲، ۱۴ و ۱۶ وجهی ساخته می‌شود و به ترتیب

قطر بدنه از بالا به پایین تغیر می‌نماید. پوشش بدنه گالوانیزه است.

تعداد پروژکتورهای قابل نصب روی برج روشنایی تلسکوپی از ۴، ۶، ۸، ۱۲، ۱۶، ۲۴ تا ۳۰ دستگاه متغیر بوده و می‌توان از انواع پروژکتورهای روشناییِ ۱×۴۰۰ وات، ۲×۴۰۰ وات، ۱×۱۰۰۰ وات و ۲×۱۰۰۰ وات استفاده نمود.

گاهی سیستم‌های کنترل و فرمان، مدارهای حفاظتی و… در تابلویی مجزا در داخل بدنه‌ی برج‌های روشنایی تلسکوپی نصب می‌شود که موجب ایمنی بیشتر و اشغال فضای کمتر می‌گردد.

برای اینکه وسایل پرنده، مانند هواپیما و هلیکوپتر، بتوانند برج را ببینند، در بالای برج یک چراغ اعلام خطر نصب می‌شود.

نصب میله‌ی برقگیر در نوک برج، اجزای الکتریکی و الکترونیکی برج را در برابر صاعقه، رعد و برق و ابرهای باردار محافظت می نماید.

در برخی برج‌های نوریِ تلسکوپی، سیستم صعود و فرود سبد پروژکتور به گونه‌ای طراحی می‌گردد و از قطعاتی استفاده می‌گردد که از ایمنی و حفاظت بالایی برخوردار باشند. مانند استفاده از موتور گیربکس دوبل، مدار کنترل و فرمان مناسب با قطعات مرغوب، سیستم قفل اینتر لاک اتوماتیک و…

دکل‌های تلسکوپی متحرک (سیار) برای مقاصد نظامی و امدادرسانی و مخابراتی کاربرد دارند که این مدل از دکل‌ها نیز در ایران تولید می‌شود.  

انواع دکلهای انتقال نیرو از نظر کاربرد :

دکلهای آویزی (Suspension Towers):

هر گاه مسیر خط انتقال نیرو مستقیم باشد و یا انحرافات ناچیزی داشته باشد از دکلهای آویزی استفاده می‎گردد. به این نوع دکلها بدلیل قرار گرفتن در مسیر مستقیم، دکلهای عبوری (Tangent) نیز گفته می‌شود. 

دکلهای زاویه (Tension Towers):

گاهی اوقات لازم است مسیر خط به چپ یا راست منحرف گردد. به عنوان مثال اگر در مسیر کوهستانی برج‌گذاری انجام شود، مسیر دارای پیچ و خم می‌باشد که در آنجا مجبوریم مسیرها را بصورت خطوط شکسته به هم متصل کنیم. در نقطه‎ی انحراف از دکل‌های زاویه استفاده می شود. این دکلها از لحاظ بارگذاری و آهن‌آلات مصرفی نسبت به دکلهای میان مسیری (Suspension) سنگین‌تر می‌باشند.
لازم به ذکر است، دکلهای انتهایی (Terminal Tower) که در انتهای خط انتقال یا مناطق خاص استفاده می‌گردد بدلیل تحمل نیروهای یکطرفه، از نوع دکلهای کششی (Tension Towers) با بیشترین زاویه می‌باشند 

دکل‌های انتقال برق تلسکوپی

ساختار دکل‌های برق تلسکوپی، شبیه پایه‌های روشنایی تلسکوپی است.

نمونه‌ای از این دکل‌ها در یک خط چهار مداره‌ی ۱۳۲ کیلوولت، برای نخستین بار در سال ۱۳۸۶ در خوزستان استفاده شد.

مزیت این دکل‌ها به دکل‌های مشبکِ خرپایی محیطی، اِشغال فضای بسیار کمتر است. به طوری که یک دکل تلسکوپی برای خط انتقال ۴۰۰ کیلولت، با ارتفاع ۵۰ متر، برای استقرار تنها به ۳ متر مربع فضا نیاز دارد، اما یک دکل خرپایی مشابه، نیاز به ۱۲۵ متر مربع فضا خواهد داشت

این ویژگی دکل‌های تلسکوپی باعث می‌شود در شهرها، که فضا کمتر و قیمت زمین بسیار بیشتر است، دکل‌های تلسکوپی گزینه‌ی اول برای خطوط انتقال نیروی درون شهری باشند. 

معایب دکل‌های تلسکوپی

از معایب این دکل‌های تلسکوپی به بد منظر بودن آنها اشاره شده است. این مورد مخصوصا در مورد دکل‌های انتقال نیرو مطرح است تا دکل‌های روشنایی.

مشکل اصلی مردم با این دکل‌های تلسکوپی انتقال نیرو، از باب شایعاتی است که در مورد احتمال

بیماری و سرطان‌زا بودن پایه‌های برق فشار قوی مطرح می‌شود. اصولا مردم دوست ندارند یک دکل فشارقوی برق از وسط کوچه‌شان عبور کند.

در مورد دکل‌های روشنایی فشارقوی، با توجه به اینکه ولتاژ این دکل‌ها چندان بالا نیست، نگرانی‌های مردم احتمالا بیشتر از جانب تکنولوژی لامپ‌ها و نورافکن‌هایی است که در این دکل‌ها به کار می‌رود. این احتمال وجود دارد که بر اثر حرارت زیاد این لامپ‌ها، اشعه‌ی ماورا بنفش تولید شده بیش از حد مجاز باشد و برای کسانی که طولانی مدت در معرض تابش آنها قرار گیرند خطرآفرین شود.

سلف

را در مجاورت یک هادی و در داخل یک میدان مغناطیسی که به وسیله جریان الکتریکی موجود در هادی به وجود آمده، ذخیره کند. توانایی سلف برای ذخیره انرژی ضریب خود القایی گفته می شود و واحد آن نیز هانری می باشد.

یک سلف ایده آل دارای خود القایی است، اما مقاومت اهمی و خاصیت خازنی نداشته و انرژی را نیز تلف نمی کند. یک سلف واقعی را می توان معادل ترکیبی از مقداری خود القایی، مقداری مقاومت اهمی ناشی از مقاومت سیم و کمی نیز خاصیت خازنی در نظر گرفت. در یک فرکانس خاص که معمولاً خیلی بالاتر از فرکانس کار سلف قرار دارد، یک سلف واقعی رفتاری به مانند یک مدار رزونانس خواهد داشت. ( این حالت ناشی از خاصیت خازنی موجود در سلف می باشد ). سلف های دارای هسته مغناطیسی علاوه بر اتلاف انرژی در مقاومت اهمی سیم، ممکن است مقداری تلفات نیز در هسته خود داشته باشند که آن را تلفات هیسترزیس می نامند. همچنین در جریان های زیاد به دلیل غیر خطی بودن، ممکن است تقاوت های دیگری را نیز در مقایسه با رفتار یک سلف ایده ایده آل از خود نشان دهد.

نمونه هایی از سلف

 

 

بررسی فیزیکی

خود القایی ( با واحد هانری ) در اثر شکل گیری میدان مغناطیسی حول یک حامل هادی جریان به وجود می آید و همواره با تغییرات جریان در هادی مقابله می کند. جریان الکتریکی در هادی ، یک شار مغناطیسی متناسب با جریان می سازد. بروز یک تغییر در این جریان موجب تغییر در شار مغناطیسی می شود که طبق قانون فارادی یک نیروی محرکه الکتریکی ( EMF ) در جهت عکس تولید کرده و این نیرو در مخالفت با این تغییر به وجود آمده، عمل می کند. ضریب خود القایی مقیاسی است برای اندازه گیری مقدار EMF تولید شده در ازای یک واحد تغییر در جریان. برای مثال یک سلف با ضریب خود القایی یک هانری، به ازای تغییر جریان با نرخ 1 آمپر بر ثانیه، 1 ولت EMF تولید می کند. تعداد حلقه ها، اندازه هر حلقه و جنس سیم پیچیده شده، همگی در خود القایی سلف مؤثرند. مثلاً شار مغناطیسی پیوندی میان حلقه ها می تواند با پیچیدن هادی به دور ماده ای با ضریب نفوذ پذیری بالا مانند آهن افزایش پیدا کند. این کار می تواند فرکانس را تا 2000 برابر افزایش دهد.

مدل هیدرولیکی

جریان الکتریکی را می توان با استفاده از یک تشبیه هیدرولیکی مدل سازی کرد. یک سلف را می توان به صورت یک چرخ طیار که تحت تاثیر یک توربین سنگین آبی می چرخد، تصور نمود. در ابتدا که جریان آب برقرار می شود، توربین در حالت ایستا قرار داشته و تا زمانی که کاملاً شروع به چرخش نکرده است، در برابر جریان آب ( جریان الکتریکی ) سد ایجاد می کند و فشار زیادی ( ولتاژ ) را در جهت عکس به وجود می آورد. همچنین زمانی که توربین در حال چرخش است، اگر وقفه ای ناگهانی در جریان آب به وجود آید، توربین همچنان با اینرسی به چرخش خود ادامه می دهد و فشار زیادی را در جهت ادامه یافتن جریان اعمال می کند.

 

ساختمان سلف

یک سلف معمولاً از یک سیم پیچ ساخته شده از یک ماده هادی - معمولاً سیم مسی – که بر روی هسته ای از هوا یا ماده ای فرومغناطیسی پیچیده شده، ساخته می شود. مواد تشکیل دهنده هسته با ضریب نفوذپذیری بیشتر از هوا، میدان مغناطیسی را افزایش داده و آن را کاملاً در سلف محبوس می کنند و به این وسیله باعث افزایش خود القایی می شوند. به منظور جلوگیری از ایجاد جریان گردابی، سلف های فرکانس پایین مانند ترانسفورماتور ها با هسته هایی از فولاد ورقه ورقه شده ساخته می شوند. در فرکانس های بالاتر از صوت، فريت های نرم به طور گسترده ای به عنوان هسته مورد استفاده قرار می گیرند زیرا بر خلاف آلیاژ های معمولی آهن که در فرکانس های بالا انرژی زیادی را تلف می کنند، تلفات زیادی ندارند و این به دلیل منحنی هیسترزیس باریک آن ها می باشد و اینکه مقاومت اهمی این نوع هسته ها از برقراری جریان گردابی جلوگیری می کند. سلف ها در شکل های مختلفی موجود می باشند. بیشتر آن ها به شکل یک سیم عایق شده ( سیم لاکی ) که بر روی یک بوبین از جنس فریت پیچیده شده است و دو سر سیم ها در بیرون آن آزاد هستند، ساخته می شوند و حال آنکه در بعضی دیگر، سیم پیچ به طور کامل در فریت قرار می گیرد که این گونه سلف ها را حفاظت شده ( shielded ) می نامند. دسته ای از سلف ها دارای هسته متغیر می باشند که این امکان، قابلیت تغییر دادن ضریب خودالقایی سلف را فراهم می سازد. گاهی برای مانع شدن از عبور فرکانس های بسیار بالا، سلف ها را به صورت یک استوانه از جنس فریت ساخته و بر روی سیم ( طوری که سیم از میان آن عبور کند ) قرار می دهند.

انواع مختلفی از سلف

مشخصه هاي سلف

خودالقايي

مهم ترين مشخصه سلف ، خود القايي آن مي باشد . خود القايي يك سلف مخالفت آن سلف را در مقابل تغيير جريان الكتريكي نشان مي دهد .

كيفيت

يك سلف با طول معيني از يك سيم هادي ساخته مي شود . بنابراين داراي مقاومت نيز مي باشد. بنابراين يك سلف واقعي از يك سلف ايده آل و يك مقاومت سري با آن تشكيل شده است . كيفيت يك سلف نسبت راكتانس سلف به مقدار مقاومت آندر فركانسي خاص مي باشد .

ماكزيمم فركانس كاري ( فركانس رزنانس )

با افزايش فركانس ، راكتانس سلف افزايش مي يابد. در عمل اين افزايش در امپدانس سلف تا فركانس مشخصي صورت مي گيرد و از اين فركانس به بالا اثر خازن هاي پراكنده در سلف ظاهر مي گيردد و امپدانس سلف كاهش مي يابد .

بررسی سلف در مدار های الکتریکی

یک سلف با تغییرات جریان مخالفت می کند. سلف ایده آل در برابر جریان ثابت نباید از خود مقاومت نشان دهد اما به هر حال تنها مقاومت سلف های ساخته شده از ابررسانا ها می تواند صفر باشد. در حالت کلی، رابطه میان ولتاژ متغیر با زمان V(t) در یک سلف با اندوکتانس L و با جریان متغیر با زمان i(t) به صورت یک معادله دیفرانسیل بیان می شود:

وقتی که یک جریان متناوب سینوسی ( AC ) از سلف می گذرد، یک ولتاژ سینوسی در آن القا می شود. دامنه ولتاژ متناسب است با حاصلضرب دامنه جریان (IP ) و فرکانس جریان ( f ).

در این حالت، فاز جریان، 90 درجه از ولتاژ عقب تر است. اگر یک سلف به وسیله یک مقاومت با مقدار R به یک منبع جریان DC متصل شود، و سپس منبع جریان اتصال کوتاه گردد، رابطه دیفرانسیلی زیر نشان می دهد که جریان گذرنده از سلف، به صورت یک منحنی نمایی نزولی دشارژ می شود:

آنالیز مدار در حوزه لاپلاس وقتی در تحلیل مدار از تبدیل لاپلاس استفاده می شود، تبدیل امپدانس یک سلف ایده آل بدون جریان اولیه در حوزه s به صورت زیر نشان داده می شود:

L مقدار امپدانس و S فرکانس مختلط می باشد. اگر سلف جریان اولیه داشته باشد، آن را می توان به صورت های زیر نشان داد: 1-اضافه کردن یک منبع ولتاژ سری شده با سلف با مقدار زیر

(به یاد داشته باشید که پلاریته منبع بر خلاف جهت جریان اولیه باشد)

2- با اضافه کردن یک منبع جریان موازی با سلف با مقدار زیر:

L مقدار امپدانس و I0 جریان اولیه سلف می باشد

شبکه های سلفی

سلف ها در یک آرایش موازی که همگی اختلاف پتانسیل ( ولتاژ ) یکسانی دارند. اندوکتانس معادل (Leq ):

جریان در سلف های سری شده یکسان است، اما ولتاژ هر کدام از آن ها می تواند متفاوت باشد. مجموع اختلاف پتانسیل ها برابر است با ولتاژ کل.

اندوکتانس معادل:

این روابط ساده، تا زمانی درست هستند که القای مغناطیسی متقابل بین سلف ها وجود نداشته باشد.

انرژی ذخیره شده:

انرژی ذخیره شده در سلف، برابر است با مقدار کار مورد نیاز برای برقراری جریان در سلف و ایجاد میدان مغناطیسی. و از رابطه زیر به دست می آید:

عملکرد در RF

در فرکانس های بالا، سلف های واقعی دارای اجزای پارازیتی می باشند و این باعث کاهش کارایی آن ها می شود. سیمی که سلف از آن ساخته شده است، دارای مقاومت اهمی بوده و این مقاومت، ضریب Q را کاهش می دهد. ظرفیت خازنی میان حلقه های سلف، باعث تغییر در عملکرد الکتریکی در نزدیکی فرکانس رزونانس سلف می شود. یک سلف را می توان در RF، با یک سلف ایده آل سری شده با یک مقاومت و یک خازن موازی شده با این دو المان نشان داد.

ضریب Q

یک سلف ایده آل، بدون در نظر گرفتن اندازه جریان موجود در سیم پیچی، فاقد تلفات می باشد. هر چند سلف های معمولی دارای مقاومت اهمی ناشی از فلز سیم پیچی هستند. از آنجایی که مقاومت سیم پیچی همانند یک مقاومت سری شده با سلف به نظر می رسد، معمولاً مقاومت سری نامیده می شود. مقاومت سری شده با سلف، جریان الکتریکی داخل سیم پیچ را به حرارت تبدیل می کند و به این ترتیب باعث افت کیفیت خودالقایی می شود. ضریب کیفیت ( یا Q ) یک سلف، نسبت رآکتانس سلفی به مقاومت اهمی در یک فرکانس معین بوده و معیاری برای سنجش بازدهی آن می باشد. هر قدر میزان ضریب کیفیت سلف بالاتر باشد، به رفتار یک سلف ایده آل و بدون تلفات نزدیکتر می شود. ضریب Q یک سلف، از طریق فرمول زیر به دست می آید که در آن R مقاومت الکتریکی داخلی و ωL رآکتانس سلفی و یا خازنی در فرکانس رزونانس می باشد.

با استفاده از یک هسته فرومغناطیسی، با همان میزان مس، خود القایی به شدت افزایش پیدا می کند. به هر حال هسته ها تلفاتی را که با افزایش فرکانس بیشتر می شوند، کاهش می دهند. نوع ماده هسته، برای بدست آوردن بهترین نتیجه در باند فرکانسی مورد نظر انتخاب می شود. در VHF یا فرکانس های بالاتر، از هسته هوا استفاده می شود. ممکن است در جریان های بالا، به دلیل کاهش چشم گیر خود القایی، سلف های پیچیده شده بر روی یک هسته فرومغناطیسی به اشباع روند. با استفاده از هسته هوا، می توان از این پدیده جلوگیری نمود. یک سلف با هسته هوا و با طراحی مناسب، می تواند دارای ضریب کیفیت برابر با چند صد باشد. یک سلف تقریباً ایده آل ( با Q میل کننده به سمت بی نهایت ) را می توان با غوطه ورکردن یک سیم پیچ ساخته شده از آلیاژ ابر رسانا در هلیوم مایع و یا نیتروژن مایع ساخت. این کار، سیم را فوق العاده خنک کرده و باعث از بین رفتن مقاومت اهمی سیم پیچ می شود. زیرا یک سلف ساخته شده از ابررسانا، واقعاً بدون تلفات بوده و می تواند مقدار زیادی انرژی الکتریکی را درون میدان مغناطیسی احاطه کننده، ذخیره کند