مقره‌های کششی: نقطه اتکا و ستون فقرات ایمنی در خطوط  فشار متوسط

 

 

این مقاله به بررسی جامع و مهندسی مقره‌های کششی خطوط هوایی فشار متوسط (۲۰ و ۳۳ کیلوولت) می‌پردازد. در ابتدا، نقش استراتژیک این مقره‌ها در پایداری مکانیکی و الکتریکی شبکه توزیع تشریح شده و تفاوت‌های ساختاری آن‌ها با مقره‌های اتکایی بیان می‌گردد. در ادامه، معیارهای کلیدی انتخاب مقره کششی مناسب، فرآیند و مراحل گام‌به‌گام نصب استاندارد روی تیر، و آزمون‌های کنترل کیفیت مطابق با استاندارد IEC 61109 مورد بررسی قرار می‌گیرد. در نهایت، به بررسی رفتار متقابل ذرات آلاینده با سطح عایق و جادوی خاصیت آب‌گریزی سیلیکون رابر (Silicone Rubber Hydrophobicity) پرداخته و مزایای بی‌بدیل استفاده از محصولات پلیمر عایق اسپادانا (زیرمجموعه تانیران) ارائه می‌شود.

چالش مهندسی در خطوط فشار متوسط

پایداری و کارایی خطوط انتقال و توزیع فشار متوسط در نقاط انتهایی (Dead-ends) و محل‌های تغییر زاویه مسیر، مستقیماً به قابلیت اطمینان عملکرد مقره‌های کششی وابسته است. این قطعات حیاتی وظیفه دارند یک چالش مکانیکی و الکتریکی هم‌زمان را حل کنند: هادی‌های برق‌دار تحت کشش را از پایه‌ها یا دکل‌های زمین‌شده معلق نگه دارند، بدون اینکه کوچک‌ترین جریان نشتی یا تخلیه الکتریکی به سمت زمین رخ دهد.

با توجه به حساسیت شدید این نقاط بحرانی، استاندارد بین‌المللی IEC 61109 الزامات و آزمون‌های ویژه‌ای را برای تضمین کیفیت و دوام این تجهیزات تدوین کرده است. شرکت پلیمر عایق اسپادانا به عنوان بازوی تخصصی و زیرمجموعه هلدینگ تانیران، با بومی‌سازی فرآیندهای تولید عایق‌های کامپوزیتی، توانسته است محصولاتی با بازدهی مکانیکی بالا و پایداری الکتریکی طولانی‌مدت برای شرایط اقلیمی گوناگون ایران تولید و عرضه کند.

اجزای تشکیل‌دهنده مقره‌های کششی پلیمری

ساختار فیزیکی مقره‌های کششی پلیمری (کامپوزیتی) تولید شده در شرکت پلیمر عایق اسپادانا، همانند مقره‌های اتکایی از ۴ جزء اصلی و مهندسی‌شده تشکیل شده است. با این حال، بهینه‌سازی ساختار این قطعات به‌گونه‌ای انجام شده که بیشترین مقاومت را در برابر تنش‌های کششی مداوم از خود نشان دهند:

  1. هسته (Core): شفت مرکزی مقره که از جنس اپوکسی فایبرگلاس (FRP – Fiber Reinforced Plastic) با استحکام کششی فوق‌العاده بالا ساخته می‌شود. این هسته نیروهای مکانیکی وارده از هادی به دکل را به دوش می‌کشد.
  2. یراق‌آلات انتهایی (End Fittings): قطعات فلزی که با روش پرس سرد (Crimping) به دو سر هسته FRP متصل می‌شوند. جنس این یراق‌آلات معمولاً از چدن نشکن یا فولاد فورج‌شده با پوشش گالوانیزه گرم است تا در برابر خوردگی مقاوم باشند.
  3. چترک‌ها (Sheds): دیسک‌های پلیمری پهن که با ایجاد فواصل فیزیکی، مسیر خزشی (Creepage Distance) مقره را افزایش داده و مانع از شکل‌گیری مسیرهای رسانای پیوسته در باران و آلودگی می‌شوند.
  4. بدنه یا غلاف (Trunk): پوشش سیلیکونی یکپارچه‌ای که هسته فایبرگلاس را در برابر عوامل جوی، نفوذ رطوبت و فرسودگی محافظت می‌کند.

تفاوت بنیادین مقره‌های اتکایی و مقره‌های کششی

 

هرچند هر دو تجهیز وظیفه جداسازی الکتریکی هادی از پایه را بر عهده دارند، اما نحوه انتقال نیرو و نوع آرایش سازه‌ای آن‌ها کاملاً متفاوت است:

  • مقره کششی پلیمری: مانند یک کابل یا زنجیر عایق مستحکم عمل کرده و نیروی کشش افقی هادی را در انتهای خط یا نقاط زوایه مهار می‌کند و به سازه تیر منتقل می‌سازد. به زبان ساده، مقره کششی هادی را از انتها مهار و آویزان می‌کند.
  • مقره اتکایی پلیمری: مانند یک ستون عایق عمل کرده و نیروی وزن عمودی هادی و نیروهای جانبی باد را به صورت فشاری و خمشی به کراس‌آرم یا تیر منتقل می‌نماید. مقره اتکایی هادی را از پایین نگه می‌دارد.

جایگاه نصب و کاربردهای استراتژیک در شبکه

 

این تجهیزات به طور ویژه در نقاطی از خط نصب می‌شوند که برآیند نیروهای مکانیکی وارده کششی است یا خط به پایان می‌رسد:

  • سرخط‌ها و نقاط انتهایی (Dead-end poles)
  • نقاط زاویه (Angle towers): مکان‌هایی که خط مسیر خود را با زاویه تند تغییر می‌دهد.
  • قبل و بعد از تجهیزات حساس: نظیر ترانسفورماتورهای توزیع هوایی و سکسیونرها.
  • اسپن‌های طولانی (Long Spans): در زمان عبور خطوط از موانع طبیعی مانند رودخانه‌ها، دره‌ها و بزرگراه‌ها.

آزمون‌های کلیدی کنترل کیفیت بر اساس استاندارد IEC 61109

 

از آنجا که مقره کششی همواره تحت تنش‌های مکانیکی مداوم ناشی از وزن سیم و بار باد و یخ قرار دارد، آزمون‌های طراحی و کیفی ویژه‌ای در آزمایشگاه‌های کنترل کیفیت پلیمر عایق اسپادانا برای آن‌ها تعریف شده است:

  1. آزمون بار-زمان هسته مونتاژ شده (Assemble Core Load-Time Test): تضمین می‌کند که پیوند مکانیکی بین یراق‌آلات فلزی و هسته FRP تحت بارهای کششی طولانی‌مدت دچار لغزش یا شکست نمی‌شود.
  2. آزمون ولتاژ پایداری ضربه صاعقه خشک (BIL – Basic Impulse Insulation Level): رفتار دی‌الکتریک مقره را در زمان وقوع اضافه‌ولتاژهای گذرا ناگهانی (مانند صاعقه) شبیه‌سازی و تضمین می‌کند.
  3. آزمون ولتاژ پایداری فرکانس قدرت (Power Frequency Withstand Test): عملکرد مقره در شرایط کارکرد عادی شبکه و در دو حالت خشک و مرطوب (بارانی) ارزیابی می‌شود.
  4. آزمون خوردگی و ایجاد مسیر هادی (Tracking and Erosion Test): مقاومت شیمیایی و فیزیکی مواد روکش سیلیکونی را در برابر جرقه‌های سطحی ناشی از رسوب آلاینده‌ها بررسی می‌کند.

نحوه نصب مقره کششی روی تیر برق

نصب این تجهیزات باید توسط تکنسین‌های آموزش‌دیده خط گرم یا سرد و با رعایت کامل دستورالعمل‌های ایمنی انجام پذیرد:

  • مرحله اول: ایمنی و بازرسی پیش از نصبابتدا خط قطع و زمین شده و تجهیزات حفاظت فردی کامل پوشیده می‌شود. بدنه پلیمری مقره به دقت بررسی می‌گردد تا فاقد هرگونه پارگی، ترک، سوراخ یا خراش عمیق روی روکش سیلیکونی باشد. یراق‌آلات فلزی نیز باید فاقد زنگ‌زدگی شدید یا ترک‌های میکروسکوپی باشند.
  • مرحله دوم: نصب مقره روی بازوی (کراس‌آرم) تیریراق انتهای بالایی مقره (که معمولاً از نوع Clevis یا Eye است) به ساختار متالیک کراس‌آرم متصل شده و پین فولادی همراه با اشپیل (Split Pin) در جای خود محکم می‌شود. نکته بسیار مهم: هرگز نباید از بدنه پلیمری یا چترک‌های مقره به عنوان نقطه اتکا جهت بالا کشیدن یا اعمال نیروی مکانیکی حین صعود استفاده کرد.
  • مرحله سوم: عبور هادی و اتصال کلمپسیم هادی از داخل کلمپ کششی (Tension Clamp) عبور داده شده و سفت می‌شود. کلمپ کششی به یراق زبانه پایینی مقره (Tongue) متصل می‌گردد.
  • مرحله چهارم: تنظیم فلش و سیم‌کشی نهاییبا استفاده از ابزارهای کشنده مکانیکی (مانند تیفور یا وینچ دستی)، هادی کشیده می‌شود تا مقدار شکم (Sag) طراحی‌شده خط حاصل شود. پس از فیکس شدن میزان کشش، پین‌ها و اتصالات کلمپ نهایی می‌شوند.
  • مرحله پنجم: بازرسی نهاییپس از اتمام کار، تراز بودن زاویه مقره، عدم وجود تنش‌های خمشی ناخواسته روی بدنه پلیمری و فواصل ایمنی فاز به فاز و فاز به زمین مجدداً کنترل می‌گردد.

تأثیر آلودگی بر عملکرد عایقی و جادوی خاصیت آب‌گریزی سیلیکون

 

آلاینده‌های محیطی زمانی به فاکتور تهدیدآمیز تبدیل می‌شوند که مرطوب شوند. دو منبع آلودگی عمده در شبکه‌های توزیع عبارتند از:

  • آلودگی ساحلی: رسوب ذرات نمک (کلرید سدیم) ناشی از بادهای ساحلی که در ترکیب با رطوبت بالا، لایه‌ای هادی روی عایق ایجاد می‌کند.
  • آلودگی صنعتی: رسوب ذرات اسیدی، دوده و فلزات که به دلیل خاصیت جاذب رطوبت، به شدت رسانا هستند.

مقره‌های کامپوزیتی تولیدشده توسط پلیمر عایق اسپادانا به دلیل بهره‌گیری از پایه سیلیکون رابر باکیفیت، دارای خاصیت آب‌گریزی (Hydrophobicity) ذاتی هستند. به دلیل انرژی سطحی بسیار پایین سیلیکون، قطرات آب به جای پهن شدن و ایجاد لایه رسانای پیوسته، به شکل قطرات کروی مجزا روی سطح باقی می‌مانند.

این ویژگی فیزیکی منحصربه‌فرد، مسیر عبور جریان نشتی سطحی را قطع کرده و مانع از بروز پدیده مخرب فلش‌اور (Flashover) می‌شود. حتی در شرایط سخت محیطی و پیرشدگی (Aging) ناشی از تابش مداوم اشعه فرابنفش (UV)، زنجیره‌های پلیمری آزاد با مهاجرت به سطح آلودگی، خاصیت آب‌گریزی مقره را به مرور زمان بازسازی می‌کنند.

 

مزایای استفاده از مقره‌های کششی پلیمری پلیمر عایق اسپادانا

 

۱. ایمنی بسیار بالا: برخلاف مقره‌های سرامیکی (چینی) سنتی، در اثر برخورد ضربه‌های مکانیکی یا شوک‌های حرارتی دچار شکستگی انفجاری یا خرد شدن ناگهانی نمی‌شوند که این امر خطر ترکش پرتابی در مناطق شهری را به صفر می‌رساند.

۲. کاهش وزن فوق‌العاده: تا ۹۰ درصد سبک‌تر از نمونه‌های چینی هستند؛ این موضوع فرآیند حمل‌ونقل و نصب را آسان‌تر کرده و بار مرده روی کراس‌آرم و فونداسیون تیر را به شدت کاهش می‌دهد.

۳. عملکرد پایدار در مناطق آلوده: به دلیل وجود خاصیت آب‌گریزی سیلیکون، نیاز به شستشوی دوره‌ای در اکثر مناطق حذف شده و هزینه‌های تعمیر و نگهداری کاهش می‌یابد.

۴. مقاومت مکانیکی بی‌نظیر: استفاده از هسته FRP با تکنولوژی پیشرفته، استحکام کششی استثنایی را در فواصل دهانه طولانی فراهم می‌کند.

۵. عدم نفوذ رطوبت: ساختار یکپارچه تزریق ژل سیلیکون مانع از ایجاد فاصله یا حباب بین لایه‌ها شده و از نفوذ هرگونه آب به داخل تجهیز جلوگیری می‌کند.

 

جمع‌بندی

 

هرچند فاکتورهای آب و هوایی طول عمر مقره‌ها را محدود می‌کنند، اما شناخت دقیق خواص مواد اولیه، طراحی مهندسی استاندارد و اعمال کنترل کیفیت‌های سخت‌گیرانه در خط تولید پلیمر عایق اسپادانا به عنوان عضو تخصصی گروه تانیران، محصولاتی را روانه بازار کرده است که تضمین‌کننده ایمنی، کارایی مکانیکی و پایداری الکتریکی خطوط فشار متوسط در سراسر کشور هستند.