21 تیر 1405 12:01
نویسنده: آرش یگانه فلاح- عضو هیئت علمی گروه پژوهشی سازههای صنعت برق پژوهشگاه نیرو
مقره خودکراسآرم کنسولی کامپوزیتی با تلفیق عملکرد عایقی و سازهای، امکان کاهش حریم خطوط، سبکسازی سازهها و افزایش قابلیت اطمینان شبکههای انتقال برق را فراهم کرده و به یکی از فناوریهای نوین این حوزه تبدیل شده است.
مقرهها از اجزای حیاتی شبکههای انتقال و توزیع نیروی برق هستند که علاوه بر تأمین عایق الکتریکی، وظیفه تحمل بارهای مکانیکی ناشی از وزن هادی، باد و یخ را نیز بر عهده دارند. با پیشرفت فناوری مواد، بهویژه در حوزه کامپوزیتها، نسل جدیدی از مقرهها با عنوان مقرههای کامپوزیتی توسعه یافتهاند که به دلیل ویژگیهای عملکردی برتر، جایگزین مناسبی برای مقرههای سنتی چینی و شیشهای به شمار میروند.
در این یادداشت: مفهوم مقره خودکراسآرم بهعنوان یکی از نوآوریهای مهم در طراحی خطوط انتقال مطرح شد؛ تجهیزی که با ادغام نقش مقره و بازوی عرضی، امکان بهینهسازی ساختار خطوط و کاهش ابعاد سازه را فراهم میکند.
مقره خودکراسآرم کنسولی کامپوزیتی
مقره خودکراسآرم کنسولی کامپوزیتی نوعی تجهیز یکپارچه است که بهطور همزمان نقش عایق الکتریکی و عضو سازهای نگهدارنده هادی را ایفا میکند. در طراحیهای سنتی، این دو عملکرد توسط اجزای مجزا (مقره و کراسآرم فلزی) تأمین میشد، اما در این فناوری، هر دو در قالب یک ساختار کامپوزیتی ادغام شدهاند.
در این نوع مقره، یک هسته کامپوزیتی با مقاومت خمشی بالا جایگزین بازوی فلزی شده و بهطور مستقیم بارهای مکانیکی را تحمل میکند. این ویژگی موجب کاهش اجزای سازهای، سادهسازی طراحی و بهبود عملکرد کلی سیستم میشود (شکل ۱).
اجزای تشکیلدهنده
ساختار مقرههای کامپوزیتی بهطور کلی از چهار بخش اصلی تشکیل شده است:
1- هسته کامپوزیتی (FRP Rod): ساختهشده از الیاف شیشه و رزین، با مقاومت مکانیکی بالا برای تحمل بارهای خمشی، کششی و فشاری (شکل ۲).
2- پوشش پلیمری (Silicone Rubber Housing): با خاصیت آبگریزی، برای تأمین عایق الکتریکی و حفاظت در برابر آلودگی و شرایط محیطی (شکل ۲).
3- چترکها (Sheds): بهمنظور افزایش طول خزشی و بهبود عملکرد در شرایط آلودگی و رطوبت (شکل ۲).
4- اتصالات فلزی (Base & Line End Fittings): برای انتقال بار بین مقره و سازه و ایجاد اتصال به هادی (شکل ۳).
مزایای استفاده
توسعه این فناوری پاسخی به نیازهای امروز شبکههای انتقال برق است و مزایای متعددی را به همراه دارد که مهمترین آنها عبارتاند از:
الف) کاهش حریم خطوط: یکی از مهمترین اهداف، کاهش فاصلههای ایمنی (فاز به فاز و فاز به زمین) است. این موضوع، بهویژه در مناطق شهری و مسیرهای محدود، اهمیت زیادی دارد و امکان عبور خطوط از کریدورهای باریکتر را فراهم میکند.
ب) کاهش وزن سازه: استفاده از مواد کامپوزیتی باعث کاهش ابعاد دکل از نظر ارتفاع و طول بازو میشود و در نتیجه، کاهش چشمگیر وزن سازه را به همراه دارد (در برخی موارد تا حدود ۴۰ تا ۶۰ درصد).
ج) افزایش قابلیت اطمینان شبکه: عملکرد بهتر در شرایط آلودگی و رطوبت بالا و همچنین بهینهسازی طراحی خطوط و کاهش هزینهها، از دیگر مزایای این فناوری است.
معایب و چالشها
با وجود مزایای فراوان، این فناوری با چالشهایی نیز همراه است:
- نیاز به طراحی و آزمونهای پیچیده: به دلیل ترکیب عملکرد مکانیکی و الکتریکی در یک تجهیز.
- احتمال آسیب سطحی و کاهش عملکرد عایقی: در صورت آسیبدیدگی پوشش سیلیکونی.
- وابستگی زیاد به کیفیت تولید: بهویژه در نواحی اتصال بین اجزای مختلف.
-
جمعبندی
مقرههای خودکراسآرم کنسولی کامپوزیتی را میتوان یکی از مهمترین نوآوریهای صنعت انتقال برق دانست که با ترکیب عملکرد سازهای و عایقی، تحول قابلتوجهی در طراحی خطوط انتقال ایجاد کردهاند.
یکی از برجستهترین مزایای این تجهیزات، کاهش حریم خطوط و امکان فشردهسازی شبکه است که نقش مهمی در توسعه شبکههای برق در مناطق محدود و شهری ایفا میکند. در کنار آن، کاهش وزن، افزایش قابلیت اطمینان و بهبود عملکرد در شرایط محیطی، این فناوری را به گزینهای مناسب برای آینده شبکههای انتقال تبدیل کرده است. با این حال، بهرهبرداری موفق از این تجهیزات مستلزم طراحی دقیق، کنترل کیفیت بالا و نگهداری مناسب خواهد بود.