اخبار فناوری

عایق های فشار باید دارای ویژگی هایی مانند مقاومت الکتریکی و مکانیکی بالا، عدم وجود ناخالصی ها و سوراخ های داخلی، مقاومت در برابر تغییرات دما و عدم تغییر شکل، ضریب اطمینان بالا، افت عایق کم و مقاومت در برابر آب و آلودگی باشند.
خرابی الکتریکی یک مقره می تواند ناشی از تخلیه الکتریکی در هوای اطراف مقره، تخلیه الکتریکی از طریق گرد و غبار یا تخلیه الکتریکی از داخل مقره باشد. جای تعجب نیست که بگوییم ضریب اطمینان سیستم قدرت به ضریب اطمینان عایق ها و کیفیت آنها بستگی دارد. دلیل اصلی خرابی عایق های هوا، تخلیه الکتریکی است که در شرایط غیرعادی سیستم بین خط و زمین ایجاد می شود. در هنگام تخلیه الکتریکی، دمای بالای ناشی از قوس الکتریکی باعث سوراخ شدن بدنه عایق می شود. به دلیل این پدیده، مواد مورد استفاده برای عایق ها باید دارای خواص ویژه ای باشد.

انواع مقره ها از نظر جنسیت
عایق های مورد استفاده در هوای آزاد از چینی، شیشه و سایر مواد اخیر ساخته شده اند. در ادامه به معرفی این عایق ها می پردازیم.

مقره چینی
امروزه پرسلن پرکاربردترین ماده برای عایق هوا است.پرسلن از سیلیکات آلومینیوم ساخته شده است. سیلیکات آلومینیوم با کازولین پلاستیکی، فلدسپات و کوارتز مخلوط می شود تا یک ماده چینی عایق سخت و پرسلن لعابدار به دست آید. سطح چینی باید لعاب و صیقلی باشد تا آب به آن نفوذ نکند. پرسلن همچنین باید عاری از تخلخل باشد، زیرا تخلخل عامل اصلی کاهش استحکام دی الکتریک آن است. علاوه بر این، پرسلن باید عاری از خاک و حباب باشد که می تواند بر خواص عایق تأثیر بگذارد.
از کاستی های عایق های چینی می توان به ایجاد ترک های ریز در آنها و در نتیجه کاهش مقاومت در برابر ولتاژ ضربه ای اشاره کرد.

مقره شیشه ای
عایق های شیشه ای از مخلوط آهک و پودر کوارتز ساخته می شوند که به طور ناگهانی سرد شده و قالب گیری می شوند. امروزه عایق های شیشه ای نیز در خطوط انتقال و توزیع مورد استفاده قرار می گیرند. در این عایق ها از شیشه آنیل سخت برای عایق استفاده می شود. عایق شیشه نسبت به عایق چینی سنتی مزایایی دارد که عبارتند از:

استحکام دی الکتریک بالایی در مقایسه با چینی دارد.
مقاومت او بسیار بالاست.ضریب انبساط حرارتی پایینی دارد.
استحکام کششی بالاتری نسبت به عایق چینی دارد.
به دلیل ماهیت شفافی که دارد مانند چینی در مقابل نور خورشید گرم نمی شود.
به دلیل شفاف بودن شیشه، کثیفی و حباب ها به راحتی در داخل بدنه دیده می شود.
شیشه عمر بسیار بالایی دارد، زیرا خواص مکانیکی و الکتریکی آن تحت تأثیر گذشت زمان قرار نمی گیرد.
شیشه ارزان تر از چینی است.
در مقره های شیشه ای مقاومت الکتریکی بین 140 تا 500 کیلوولت بر سانتی متر است. همچنین دوام مکانیک فشاری و مکانیک کششی 1.5 و 2 برابر مقره های چینی است. از طرف دیگر، مقاومت خمشی مکانیکی عایق های شیشه ای تقریباً مشابه عایق های چینی است (کمتر).

یکی از مزایای عایق های شیشه ای پایین ترین ضریب انبساط حرارتی است در نتیجه تغییر شکل در اثر افزایش دما بسیار کم است. عایق های شیشه ای قبل از شکستن کاملاً خرد می شوند، بنابراین عایق های آسیب دیده به راحتی قابل تشخیص هستند. بر خلاف عایق های چینی، هنگام ساخت عایق های شیشه ای هیچ سوراخی وجود ندارد و یا در صورت وجود سوراخ قابل مشاهده است.معایب عایق های شیشه ای به شرح زیر است:

رطوبت به راحتی بر روی سطح شیشه متراکم می شود و بنابراین گرد و غبار موجود در هوا بر روی سطح شیشه رسوب می کند و یک مسیر جریان ایجاد می کند.
برای شیشه های با ولتاژ بالاتر، اشکال نامنظم نمی توان تولید کرد زیرا ممکن است خنک کننده داخلی به دلیل سرد شدن نامنظم رخ دهد.
عایق های شیشه ای گرد و غبار بیشتری را جذب می کنند.
موادی که برای مقاصد عایق استفاده می شوند، مواد عایق نامیده می شوند. برای استفاده موثر از این ابزارها باید ویژگی های خاصی داشته باشند که عبارتند از:

از نظر مکانیکی به اندازه کافی قوی است که بتواند در برابر فشار و وزن هادی مقاومت کند.
آنها باید دارای استحکام دی الکتریک بسیار بالایی برای مقاومت در برابر تنش های ولتاژ در سیستم ولتاژ باشند.
برای جلوگیری از نشت جریان به زمین، باید مقاومت بالایی داشته باشد.
خواص فیزیکی و الکتریکی باید با تغییرات دما حداقل باشد.
هر عنصر یا ورق عایق برای ولتاژ پایین (معمولاً 11 کیلو ولت) طراحی شده است. بسته به ولتاژ کار می توان تعداد صفحات مورد نظر را به صورت سری وصل کرد.آسیب به هیچ صفحه ای باعث آسیب به کل طناب نمی شود، زیرا صفحات آسیب دیده قابل تعویض هستند. برخی از اصطلاحات مربوط به مقره ها به شرح زیر است:

مسیر برگشت (فاصله خزنده) یا مسیر کلید: کوتاه ترین مسیر روی سطح مقره اتصال هادی به بدنه.
خرابی الکتریکی مقره ها: به نشتی بین هادی و بدنه از طریق هادی های خارجی (به دلیل کثیفی، ناخالصی ها و رطوبت) خرابی الکتریکی می گویند.
Insulation Breakdown Voltage: مقدار ولتاژی که باعث خرابی عایق می شود.
برخی از آزمایشات انجام شده بر روی مقره ها به شرح زیر است:

بررسی سیستم قفل
کنترل وزن مقره ها و ابعاد قطعات مختلف
تست چرخه حرارتی
تست حداکثر بار الکترومکانیکی (فقط برای عایق های شیشه ای)
حداکثر تست تحمل بار مکانیکی
تست شوک حرارتی (فقط برای عایق های شیشه ای)
تست مقاومت ولتاژ در برابر سوراخ شدن
تست تخلخل یا حفره (فقط برای عایق های چینی)
تست سطح گالوانیزه قطعات فلزی عایق

عایق های فشار باید دارای ویژگی هایی مانند مقاومت الکتریکی و مکانیکی بالا، عدم وجود ناخالصی ها و سوراخ های داخلی، مقاومت در برابر تغییرات دما و عدم تغییر شکل، ضریب اطمینان بالا، افت عایق کم و مقاومت در برابر آب و آلودگی باشند.
خرابی الکتریکی یک مقره می تواند ناشی از تخلیه الکتریکی در هوای اطراف مقره، تخلیه الکتریکی از طریق گرد و غبار یا تخلیه الکتریکی از داخل مقره باشد. جای تعجب نیست که بگوییم ضریب اطمینان سیستم قدرت به ضریب اطمینان عایق ها و کیفیت آنها بستگی دارد. دلیل اصلی خرابی عایق های هوا، تخلیه الکتریکی است که در شرایط غیرعادی سیستم بین خط و زمین ایجاد می شود. در هنگام تخلیه الکتریکی، دمای بالای ناشی از قوس الکتریکی باعث سوراخ شدن بدنه عایق می شود. به دلیل این پدیده، مواد مورد استفاده برای عایق ها باید دارای خواص ویژه ای باشد.

انواع مقره ها از نظر جنسیت
عایق های مورد استفاده در هوای آزاد از چینی، شیشه و سایر مواد اخیر ساخته شده اند. در ادامه به معرفی این عایق ها می پردازیم.

مقره چینی
امروزه پرسلن پرکاربردترین ماده برای عایق هوا است.پرسلن از سیلیکات آلومینیوم ساخته شده است. سیلیکات آلومینیوم با کازولین پلاستیکی، فلدسپات و کوارتز مخلوط می شود تا یک ماده چینی عایق سخت و پرسلن لعابدار به دست آید. سطح چینی باید لعاب و صیقلی باشد تا آب به آن نفوذ نکند. پرسلن همچنین باید عاری از تخلخل باشد، زیرا تخلخل عامل اصلی کاهش استحکام دی الکتریک آن است. علاوه بر این، پرسلن باید عاری از خاک و حباب باشد که می تواند بر خواص عایق تأثیر بگذارد.
از کاستی های عایق های چینی می توان به ایجاد ترک های ریز در آنها و در نتیجه کاهش مقاومت در برابر ولتاژ ضربه ای اشاره کرد.

مقره شیشه ای
عایق های شیشه ای از مخلوط آهک و پودر کوارتز ساخته می شوند که به طور ناگهانی سرد شده و قالب گیری می شوند. امروزه عایق های شیشه ای نیز در خطوط انتقال و توزیع مورد استفاده قرار می گیرند. در این عایق ها از شیشه آنیل سخت برای عایق استفاده می شود. عایق شیشه نسبت به عایق چینی سنتی مزایایی دارد که عبارتند از:

استحکام دی الکتریک بالایی در مقایسه با چینی دارد.
مقاومت او بسیار بالاست.ضریب انبساط حرارتی پایینی دارد.
استحکام کششی بالاتری نسبت به عایق چینی دارد.
به دلیل ماهیت شفافی که دارد مانند چینی در مقابل نور خورشید گرم نمی شود.
به دلیل شفاف بودن شیشه، کثیفی و حباب ها به راحتی در داخل بدنه دیده می شود.
شیشه عمر بسیار بالایی دارد، زیرا خواص مکانیکی و الکتریکی آن تحت تأثیر گذشت زمان قرار نمی گیرد.
شیشه ارزان تر از چینی است.
در مقره های شیشه ای مقاومت الکتریکی بین 140 تا 500 کیلوولت بر سانتی متر است. همچنین دوام مکانیک فشاری و مکانیک کششی 1.5 و 2 برابر مقره های چینی است. از طرف دیگر، مقاومت خمشی مکانیکی عایق های شیشه ای تقریباً مشابه عایق های چینی است (کمتر).

یکی از مزایای عایق های شیشه ای پایین ترین ضریب انبساط حرارتی است در نتیجه تغییر شکل در اثر افزایش دما بسیار کم است. عایق های شیشه ای قبل از شکستن کاملاً خرد می شوند، بنابراین عایق های آسیب دیده به راحتی قابل تشخیص هستند. بر خلاف عایق های چینی، هنگام ساخت عایق های شیشه ای هیچ سوراخی وجود ندارد و یا در صورت وجود سوراخ قابل مشاهده است.معایب عایق های شیشه ای به شرح زیر است:

رطوبت به راحتی بر روی سطح شیشه متراکم می شود و بنابراین گرد و غبار موجود در هوا بر روی سطح شیشه رسوب می کند و یک مسیر جریان ایجاد می کند.
برای شیشه های با ولتاژ بالاتر، اشکال نامنظم نمی توان تولید کرد زیرا ممکن است خنک کننده داخلی به دلیل سرد شدن نامنظم رخ دهد.
عایق های شیشه ای گرد و غبار بیشتری را جذب می کنند.
موادی که برای مقاصد عایق استفاده می شوند، مواد عایق نامیده می شوند. برای استفاده موثر از این ابزارها باید ویژگی های خاصی داشته باشند که عبارتند از:

از نظر مکانیکی به اندازه کافی قوی است که بتواند در برابر فشار و وزن هادی مقاومت کند.
آنها باید دارای استحکام دی الکتریک بسیار بالایی برای مقاومت در برابر تنش های ولتاژ در سیستم ولتاژ باشند.
برای جلوگیری از نشت جریان به زمین، باید مقاومت بالایی داشته باشد.
خواص فیزیکی و الکتریکی باید با تغییرات دما حداقل باشد.
هر عنصر یا ورق عایق برای ولتاژ پایین (معمولاً 11 کیلو ولت) طراحی شده است. بسته به ولتاژ کار می توان تعداد صفحات مورد نظر را به صورت سری وصل کرد.آسیب به هیچ صفحه ای باعث آسیب به کل طناب نمی شود، زیرا صفحات آسیب دیده قابل تعویض هستند. برخی از اصطلاحات مربوط به مقره ها به شرح زیر است:

مسیر برگشت (فاصله خزنده) یا مسیر کلید: کوتاه ترین مسیر روی سطح مقره اتصال هادی به بدنه.
خرابی الکتریکی مقره ها: به نشتی بین هادی و بدنه از طریق هادی های خارجی (به دلیل کثیفی، ناخالصی ها و رطوبت) خرابی الکتریکی می گویند.
Insulation Breakdown Voltage: مقدار ولتاژی که باعث خرابی عایق می شود.
برخی از آزمایشات انجام شده بر روی مقره ها به شرح زیر است:

بررسی سیستم قفل
کنترل وزن مقره ها و ابعاد قطعات مختلف
تست چرخه حرارتی
تست حداکثر بار الکترومکانیکی (فقط برای عایق های شیشه ای)
حداکثر تست تحمل بار مکانیکی
تست شوک حرارتی (فقط برای عایق های شیشه ای)
تست مقاومت ولتاژ در برابر سوراخ شدن
تست تخلخل یا حفره (فقط برای عایق های چینی)
تست سطح گالوانیزه قطعات فلزی عایق