استفاده از مقره هاي پليمري به عنوان جايگزيني مناسب براي مقرهاي شيشه اي و پرسيليني به وپژه در نواحي با آلودگي شديد نطير مناطق نفتخيز ساحلي ، نواحي با آلودگي گرد و غبار فلزي ، نواحي زلزله خيز ، مناطق با طوفانها و تندبادهاي شديد ، مناطق مستعد به لحاظ خرابكاري و ... از سال 1960 مطرح گرديده است. مقره هاي سيليكون رابر از جمله مقره هاي پليمري مي باشد كه ويژگي هاي منحصر به فرد آن در كنار محدوديت ها و مشكلات آن ، موجب گرديده است تا طيف وسيعي از كارهاي تحقيقاتي در جهت بهبود عملكرد مقره هاي مذكور سوق داده شود. در اين مقاله تلاش شده است تا گوشه اي از آخرين كارهاي تحقيقاتي و تجربيات در سرويس مقره هاي مذكور منعكس گردد.
بررسي امكانپذيري استفاده از بوشينگهاي پليمري به جاي سراميكي در ترانسفورماتور
براي مدت طولاني استفاده از مواد سراميكي به عنوان عايق در صنعت‌برق رايج بود ولي اشكالاتي كه بر اثر كاربرد اين مواد بوجود مي‌آمد محققان را بر آن داشت تا به فكر استفاده از موادي جايگزين برآيند. استفاده از عايق‌هاي پليمري يكي از انتخا‌ب‌هايي بودكه در اين راستا مطرح شد و با توسعه تكنولوژي پليمر و توليد پليمرهاي مهندسي با خواص مطلوب، توجه محققان بيشتر به اين سمت معطوف شد. استفاده از پليمر به عنوان عايق در صنعت‌برق نه تنها خواص الكتريكي مورد نياز را تامين مي‌كند بلكه نقاط ضعف سراميك را نيز برطرف مي‌كند.
در اين مقاله ضمن اشاره به معايب عايق‌هاي سراميكي كه در نتيجه سال‌ها استفاده از آنها درصنعت‌برق بدان پي‌برده شده است و طرح دلايل تمايل به جايگزيني آنها با عايق‌هاي پليمري در سال‌هاي اخير،نتايج امكان‌سنجي فني و اقتصادي صورت گرفته در خصوص جايگزيني بوشينگهاي سراميكي ترانسفورماتورها با انواع پليمري آنها و تعيين و اولويت‌بندي جايگزين‌هاي مناسب براي اين كار با در نظر گرفتن شرايط كاربري و مسائل اقتصادي ارايه شده است.
يك فرآورده سراميكي، از گل كه مخلوطي از آب و خاك است ساخته شده، در هوا خشك و درحرارت سخت شده است.كلمه سراميك از كلمه يوناني Keramos كه خود ريشه سانسكريت دارد و به معني خاك رس پخته شده است، گرفته شده است. بنابراين چنانچه اين مفهوم از كلمه سراميك، مدنظر باشد ميتوان معادل فارسي «رسينه» را براي آن پيشنهاد كرد.
عايق‌هاي چيني متداول‌ترين نوع عايق‌هاي الكتريكي هستند، چرا كه داراي مقاومت الكتريكي ونيز استحكام زيادي بوده و قيمت اوليه مناسبي دارند. به طور كلي اين مواد در فركانس‌هاي كم و در كليه ولتاژها (اعم از ولتاژ‌هاي پايين يا بالا) كاربرد دارند. براي مدتهاي طولاني، سراميك تنها ماده مورد استفاده براي كاربردهاي عايقي بوده است با اين حال اين ماده در عمل نارسايي‌هايي از جمله موارد زير را از خود نشان مي‌دهد:
- بسيار شكننده است
- اتصال قطعات فلزي به آن شكل است
- دقت ابعادي آن كم است كه اين امر باعث ايجاد مشكلات حادي در طراحي و شكل‌دهي قطعات سراميكي است.
بعد از سال 1945 و با ظهور مواد پليمري در بازارهاي تجاري،تمايل به استفاده از مواد پليمري براي ساخت عايق‌هاي الكتريكي افزايش يافت. علت اين امر توليد رزين اپوكسي با نام آرالديت بود كه باعث شد تا قطعات عايقي ارزان و كوچك با دقت ابعادي بالا وسهولت در فرآيند ساخت توليد شوند. به موازات ساخت پليمرهاي جديد، استفاده از انواع مختلف پليمر براي ساخت قطعات عايقي افزايش يافت به طوري كه در حال حاضر شركت‌هاي مختلفي در دنيا اقدام به ساخت بوشينگ و مقره‌هاي پليمري از انواع مختلف مي‌كنند.
البته در اينجا لازم به ذكر است كه عايق‌هاي سراميكي هنوز هم در مقايسه با عايق‌هاي پليمري مزيت‌هايي به شرح زير دارند:
1- از نظر قيمت ارزان‌تر از عايق‌هاي پليمري هستند.
2- روش توليد انبوه آن آسان است.
3- مواد اوليه مورد نياز جهت توليد عايق‌هاي سراميكي در داخل كشور به وفور يافت مي‌شود.
4- تجهيزات و ماشين‌آلات كارگاهي آن بسيار ارزان است.
مقايسه عايق‌هاي سراميكي وپليمري
• مقايسه از لحاظ فني: بطور خلاصه ميتوان مزاياي عايق‌هاي پليمري را به صورت ذيل خلاصه كرد:
- مقاومت بالا در برابر انفجار بر اثر فشارهاي داخلي و يا عوامل خارجي همانند تخريب انساني.
- طول عمر بالاي 25 سال بدون افت رفتار عايقي
- عملكرد عالي در مناطق آلوده و عدم نياز به شست‌وشو
- مقاومت بالا نسبت به عوامل محيطي از قبيل اشعه UV ، رطوبت و ...
- وزن كمتر (بين 10 تا 50 درصد وزن عايق‌هاي سراميكي) كه اين مساله باعث كاهش هزينه و ضايعات حمل و نقل مي‌شود.
- انعطاف‌پذيري كه سبب حذف ضايعات ناشي از شكستن عايق در مراحل توليد، حمل و نقل، نصب و بهره‌برداري مي‌شود.
- ايمني بالاتر در هنگام وقوع نقص الكتريكي
- مقاومت بالاتر نسبت به خرابكاري
- ايمني بيشتر در هنگام وقوع زلزله خصوصاً‌در عايق‌هاي مصرفي در ترانسفورماتورهاي قدرت
- عدم محدوديت در زواياي نصب
- قابليت دستيابي به فواصل خزشي بالا (به دليل خواص عايقي مطلوب) بدون افزايش قابل ملاحظه در وزن و ابعاد
- آب‌بندي موثرتر در محل اتصال عايق
- امكان افزايش فاصله سطحي در ارتفاع يكسان با عايق‌هاي سراميكي تا حدود 2 برابر، كه اين امر در مناطق با آلودگي بالا از اهميت بالايي برخوردار است.
• مقايسه از لحاظ اقتصادي:
در مقايسه اقتصادي عايق‌هاي سراميكي با عايق‌هاي پليمري بايد به دو پارامتر توجه كرد:
1- هزينه اوليه عايق
2- هزينه عملياتي عايق
1- هزينه اوليه عايق:
قيمت خريد عايق پليمري بيشتر از عايق سراميكي است كه ناشي از قيمت مواد اوليه مورد نياز است البته ميزان افزايش قيمت بر حسب نوع پليمر متغير است.
2- هزينه عملياتي عايق:
يكي از موارد مهمي كه در بررسي فني و اقتصادي جايگزيني بايد مدنظر قرار گيرد مساله هزينه‌هاي عملياتي عايق‌ها است. هزينه‌هاي عملياتي عايق را ميتوان به دو دسته كلي تقسيم كرد:
الف) هزينه‌هاي عملياتي قبل از نصب در محل بهره‌برداري
ب) هزينه‌هاي عملياتي بعد از نصب در محل بهره‌برداري
الف) هزينه‌هاي عملياتي قبل از نصب در محل بهره‌برداري:
اين قسمت شامل كليه هزينه‌هاي قبل از نصب است. در ابتدا بايد هزينه‌هاي ساخت عايق را در نظر گرفت. عايق‌هاي سراميكي به دليل ساختارشان، در حين توليد ضايعات بيشتري را نسبت به عايق‌هاي پليمري ايجاد مي‌كنند (به عنوان مثال شكستن در كوره و تحت حرارت پخت) كه اين هزينه‌ها در انتها بر روي قيمت عايق تاثير مستقيم مي‌گذارند. همچنين عايق‌هاي سراميكي در حين حمل و نقل و نصب در محل مورد نظر دچار شكستگي مي‌شوند كه اين موضوع در مورد عايق‌هاي پليمري صادق نيست. به عبارت ديگر ضايعات عايق‌هاي سراميكي از ابتداي ساخت تا زمان نصب در محل بهره‌برداري بيشتر از عايق‌هاي پليمري است بنابراين هزينه بيشتري برمصرف‌كننده تحميل مي‌كند.
ضايعات عايق‌هاي سراميكي را ميتوان به صورت زير عنوان كرد:
- در حين توليد عايق
- حمل از محل توليد به محل بهره‌برداري
- نصب عايق
- ضايعات ناشي از خرابكاري
- ضايعات ناشي از زلزله
طبق برآوردهاي انجام شده مجموع اين ضايعات به 10 تا 15 درصد بالغ مي‌شود. بديهي است هزينه ضايعات عايق‌ها تنها به جايگزيني آنها محدود نشده و وقفه‌هاي ايجاد شده در مراحل مختلف و نيز مشكلات حاصل از ناكارآمدي عايق تحت سرويس، هزينه‌هاي جانبي قابل ملاحظه‌اي را بر مصرف‌كنندگان تحميل مي‌كند.
ب) هزينه‌هاي عملياتي بعد از نصب در محل بهره‌برداري:
اين هزينه‌ها شامل هزينه‌هاي شست‌وشوي عايق، هزينه‌هاي ناشي از شكسته‌شدن عايق و جايگزيني آن، هزينه‌هاي ناشي از ايجاد قوس الكتريكي (بر اثر آلودگي) و ... است .
ارسال مقاله توسط کاربر محترم سايت :mashhadizadeh