مقدمه :

انرژي الكتريكي توليد شده در نيروگاه برقي ،توسط سيمهاي هوايي و يا كابلهاي زميني و فشار قوي به محلهاي مصرف هدايت مي شود . در اين مورد سيم كشي هوايي ارزانتر و مناسبتر است .

ولتاژهاي فشار قوي در پستهاي ترانسفورماتور داخل شهر معمولاً به ولتاژ ۲۳۰/ ۴۰۰ ولت تبديل شده و از آنجا توسط سيم هاي هوايي و يا كابلهاي زميني فشار ضعيف به مصرف كننده رسانده مي شود .

در شهرهاي براي رعايت مسائل حفاظتي و تا قدري مسئله زيبايي بهتر است كه از سيستم گرانتر يعني كابل كشي زيرزميني جهت رساندن انرژي به مصرف كننده ها استفاده نمود . ولي در روستاها و شهرهاي كوچك مي توان از سيستم ارزانتري (سيم كشي هوايي) استفاده كرد . سيم كشي هوايي در داخل محلات معمولاً براي ولتاژ ۲۵۰ ولت (بين فاز و زمين ) مي باشد .

در اين پروژه به شرح مواد و وسائل مورد مصرف و همچنين نكاتي كه بايد در سيم كشي هوايي رعايت شوند ، مي پردازيم .

  • سيم هاي هوايي :

جنس سيمهاي هوايي معمولاً از مس بوده و در مواردي نيز از آلومنيوم استفاده مي شود . سيمهاي آلومينيومي بايستي داراي ۵/۹۹ % درصد آلومينيوم خالص باشند .اين در صد خلوص باعث جلوگيري از خورده شدن و از بين رفتن سيم مي شود . به غير از اين نوع ،سيم ديگر نيز از جنس آلومينيوم و يا آلياژ مرغوب مصرف مي شود .كه به نام آلدري (aldrev) معروف است و از ۷/۹۹ % درصد آلومينيوم خالص و تقريباً ۵% ۰ سيليسم و كمتر از ۳% ۰ آهن تشكيل شده است . استحكام، خاصيت انبساط و دوام سيم آلدري به طور نسبي بالا مي باشد . اين سيم در مقابل خوردگي درست مانند آلومينيوم خالص مرغوب ، مقاوم مي باشد . براي فواصل زياد تا ۴۵ متر از سيمهايي از جنس ديگر كه قدرت تحمل آن ۲۲۸ كيلو پوند مي باشد ، استفاده مي شود. با استفاده از برنز ، مس ، فولاد ، آلومينيوم مي توان سيمهاي هوايي را با مقاطع كوچكتر از ۶ ميليميتر مربع ساخته و مورد استفاده قرار داد ، سيمهاي مسي را مي توان از يك رشته و يا چند رشته به هم تابيده شده جدول       (۱-۴)ساخته ولي استفاده از سيمهاي مسي يك رشته تا سطح مقطع ۱۶ ميليمتر مربع مجاز بوده و براي سطح مقطع بيشتر از آن بايستي حتماً چند رشته ساخته شوند . سيمهاي آلومنيوم بايستي هميشه چند رشته باشند .

جدول( ۴-۱ ) جريان مجاز گروهي از سيسمهاي هوايي را نشان مي دهد.

حداقل سطح مقطع – حداقل سطح مقطع براي سيمهاي هوايي از جنس مسي ۶ ميليمتر مربع مي باشد . استفاده از اين مقطع در مواردي مجاز             مي باشد كه فاصله تيرهاي نگهدارنده از ۴۵ متر بيشتر نشود . براي فواصل بيشتر از ۴۵ متر بايستي حداقل سطح سيم ۱۰ ميليمتر مربع باشد . بجاي سيم مسي ۶ ميليمتر مربع مي توان از سيم آلومينيومي ۱۶ ميليمتر مربع و بجاي سيم مسي ۱۰ ميليمتر مربع از سيم آلومينيومي ۲۵ ميليمتر مربع استفاده نمود . ولي قانوناً حداقل سطح مقطع سيمهاي آلومينيمي مورد استفاده ۲۵ ميليمتر مربع مي باشد .

مشخصات كلي :

  • وزن مخصوص ۸/۹kp/dm3
  • ضريب قابليت هدايت ۵۶m/ mm2
  • ضريب انبساطي حرارتي ۱۷*۱۰ /۰c
  • ضريب افزايش مقاومت در اثر حرارت ۰/۰۰۳۹ /۰c

مقره ها

سيمهاي شبكه برق بوسيله وسائل عايقي كه آنها را مقره مي ناميم از لحاظ الكتريكي از يكديگر و همچنين از پايه ها و تجهيزات نگهدارنده آنها (جا مقره اي يا اتريه) مجزا مي شوند .

براي تعيين اينكه عايقي مقره قابل استفاده هست يا نه خواص مكانيكي و الكتريكي آنرا در نظر گرفت . معمول ترين ماده عايق جهت مقره ها شيشه و چيني است . اين دو ماده معايب نيز دارند . چيني قادر به تحمل فشارهاي زياد است اما اگر نيروي كششي بر آن اعمال نمائيم مي شكند يعني عايق مقره بكار مي بريم بايد توجه داشته باشيم كه نيروهاي وارده بر آن نيروي فشار باشد نه كششي . اين مطلب به طور كلي در مورد شيشه نيز صادق است با اينكه مقره هاي شيشه اي براي ولتاژ هاي پائين مناسب اند ، اما چنيني به علت در دسترس بودن آن ، بيشتر مورد استفاده قرار مي گيرد . چيني در مقايسه با شيشه داراي دو مزيت و برتري مي باشد .

  • در مقابل تغييرات حرارتي بيشتر از شيشه مقاومت مي نمايد يعني در مقابل درجه حرارت خيلي بالا يا خيلي پايين ، مقره چيني نمي شكند.
  • چيني به شكنندگي شيشه نيست و در حين نصب و انتقال بسادگي شكسته نمي شود .

بر اساس مطالبي كه گفته شد انواع مقره هايي كه در خطوط بكار مي رود داراي مشخصات مخصوص مي باشند از ميان انواع مقره هاي چرخي ، سوزني و بشقابي را نام برد كه مقره هاي بشقابي بسته به نحوه قرار گرفتن آنها در شبكه ، مقره آويز و يا مقره كششي نيز ناميده مي شوند . اما در ميان تمام آنها اخيراً در شبكه هاي فشار ضعيف ۴۰۰ ولتي تنها از مقره هاي چرخي استفاده مي شود ، به شرح اين نوع مقره هاي چرخي استفاده         مي شود، به شرح اين نوع مقره مي پردازيم .

الف – مقره هاي چرخي يا قرقره اي : مقره هاي چرخي در حال حاضر در ايران مورد مصرف دارند كه شامل چند نوع مي باشند كه اختلاف آنها در اندازه و قدرت عايقي آنهاست . ما در اينجا تنها از دو نمونه آن نام مي بريم كه بيشتر مورد استفاده قرار مي گيرد .

نمونه اول : اين مقره از چيني قهوه اي براق ساخته مي شود و چنانچه در شكل ۴ ديده مي شود طول آن ۵۴ ميليمتر و قطر خارجي آن ۱/۵۷ % ميليمتر و داراي يك سوراخ به قطر۵/۱۷ % ميليمتر براي ميله مقره مي باشد . شعاع شيار آن براي عبور سيم ۱/۱۱% ميليمتر خواهد بود و داراي خصوصيات الكتريكي زير مي باشد. ولتاژ جرقه در هواي خشك ۲۰ كيلو ولت و ولتاژ جرقه در هواي مرطوب ۸ كيلو ولت .

حداكثر قدرت تحمل اين مقره زير بار مكانيكي فشاري ۹۹۰ كيلو گرم است .

نمونه دوم : اين مقره هم از چيني قهوه اي براق ساخته شده است . طول آن ۲/۷۶ % ميليمتر و قطر خارجي آن ۴/۹۷ % ميليمتر داراي يك سوراخ به قطر ۵/۱۷ ميليمتر براي عبور ميله مقره و شعاع شيار آن براي عبور سيم ، ۵/۱۷ ميليمتر خواهد بود و داراي خصوصيات الكتريكي زيرمي باشد .

ولتاژ جرقه در هواي خشك ۲۵ كيلو ولت

ولتاژ جرقه در هواي مرطوب ۱۲ كيلو ولت

و حداكثر قدرت تحمل اين مقره زير بار مكانيكي فشاري ۱۳۶۰ كيلوگرم     مي باشد .

ب: مقره هاي چرخي دو شياره

تمام مشخصات آنها نظير مقره هاي يك شيار بوده و اختلاف آنها تنها در تعداد شيارشان مي باشد . در نوع شياره مي توان دو سيم را به طور متقاطع برروي آن قرار داد ، همچنين در انشعابات ، استفاده از اين نوع مقره اصولي تر مي باشد .

مقره هاي مهاري – در شبكه هاي فشار ضعيف براي نصب مهارهاي لازم در خطوط ، از مقره مخصوص مهار براي جدا سازي يا عايق كردن سيم مهار از شبكه استفاده مي شود در اينجا از انواع مقره هاي مهاري كه در ايران رايج است معرفي مي نمائيم . اين مقره مهاري بشكل مكعب مستطيل بوده و طول آن ۱۰۸ ميليمتر و قطر خارجي شيارهاي آن ۷۳ ميليمتر و قطر سوراخ جهت عبور سيم مهار از آن ۲/۲۲ ميليمتر است .

اين مقره از جنس چيني با قدرت كششي ۵۴۵۰ كيلو گرم ساخته شده و خصوصيات الكتريكي آن به قرار زير مي باشد . شكل (۵-۴)

ولتاژهاي جرقه در هواي خشك ۳۰ كيلو ولت

ولتاژ جرقه در هواي مرطوب ۱۵ كيلوولت

  • پايه ها

براي حمل سيمهاي هوايي برق مي توان از پايه هاي چوبي ، سيماني و فولادي استفاده نمود .

معمولاً براي انتقال ولتاژ فشار ضعيف (۲۲۰-۳۸۰) از تيرهاي چوبي و سيماني استفاده مي شود . مگر در مورد سيمهاي با سطح مقطع زياد كه علت سنگيني آن همچنين در تقاطع جاده و راه آهن بهتر است كه از پايه هاي فولادي استفاده شود .

با اينكه مورد استفاده پايه هاي فولادي و بتوني زياد است ولي پايه هاي چوبي داراي سه مزيت اساسي مي باشد :

  • پايه هاي چوبي عايق طبيعي هستند .
  • در مناطقي كه چوب فروان باشد اصولاً ارزانتر تمام مي شود .
  • به علت سبكي آنها حمل و نقل آنها آسانتر است .

انتخاب نوع چوب ،به عنوان پايه بستگي به محل ، موقعيت جغرافيايي و نوع درختان موجود در منطقه دارد .

انواع پايه هاي چوبي – سه نوع چوب كه در كشورهاي جهان متداول است و تا كنون در ايران هم مورد استفاده قرار مي گرفت عبارتند از : بلوط يا   شاه بلوط ، سرو آزاد و كاج .

سرو آزاد – از با دوام ترين پايه ها مي باشند و با اينكه پر از گره هاي كوچك است ليكن سبك و محكم بوده و نسبتاً راست مي باشد . اين نوع چوب به طور منظم و به ترتيب از پائين به بالا باريك مي شود . قبل از اينكه پايهاي كاج متداول گردد در مواردي كه خطوطي با ظاهر زيبا مورد نظر بود پايه هاي سرو مورد استفاده قرار مي گرفتند .

شاه بلوط – چوبي است محكم و با دوام و داراي گره هاي كمتر از سرو بوده ليكن چوب شاه بلوط كج و معوج است . متداول شدن چوبهاي سرو و شاه بلوط در سالهاي اخير بخاطر كندي پوسيدن آنها مخصوصاً در سطح زمين است .

وجود دائمي رطوبت هوا مواد شيميايي در زمين باعث مي شود كه قارچهايي به صورت كپك زدگي در داخل اين تيرها بوجود آيد . اين كپك زدگي داخل تير را به مرور مي خورد ، براي جلوگيري از فاسد شدن در قسمتهاي پايين چوب علاوه بر تزريق مواد كروزوت از مايع قطران نيز استفاده مي كنند .

كاج – درخت كاج معمولاً‌به رنگ زرد است و بتدريج از مقطع پايين به طرف بالا باريك مي شود .

درخت كاج به خاطر ظاهر خوبي كه دارد در گذشته براي شبكه ها مورد استفاده قرار مي گرفت و اكنون رنگ آن تيره گشته و مقاومت آن در برابر ضربه هايي كه در اثر صعود و فرود كارگران شبكه به وسيله ركبابهاي مخصوص بوجود مي آيد بيشتر مي گردد و همچنين پرندگاني نظير داركوب نمي تواند با نوك زدن به آنها موجبات فساد آنرا فراهم آورند . (شكل ۶-۴) انواع پايه هاي چوبي را نشان مي دهد .

عملياتي كه براي اشباع چوب انجام مي شود به شرح زيرمي باشد .

الف – تير ارا در داخل يك استوانه سربسته در معرض فشار هوا قرار داده سپس فشار را تا مدت ۱۵ دقيقه ۲تا ۴ كيلوگرم بر سانتيمتر مربع بالا مي برند.