أنواع العوازل المستخدمة في خطوط النقل (الهوائية)

تعريف أنواع العوازل

هناك خمسة أنواع رئيسية من العوازل المستخدمة في خطوط النقل الكهربائي: دبوس، تعليق، توتر، دعامة، وشاكيل.

• عازل الدبوس

• عازل التعليق

• عازل التوتر

• عازل الدعامة

• عازل الشاكيل

يتم استخدام عوازل الدبوس والتعليق والتوتر في الأنظمة ذات الجهد المتوسط إلى العالي. بينما يتم استخدام عوازل الدعامة والشاكيل بشكل أساسي في التطبيقات ذات الجهد المنخفض.

عازل الدبوس

يعتبر عازل الدبوس هو النوع الأول من العوازل المعلقة التي تم تطويرها وما زال يستخدم على نطاق واسع في شبكات الطاقة حتى 33 كيلوفولت. يمكن تصنيعه من جزء واحد أو اثنين أو ثلاثة أجزاء حسب الجهد.

في نظام 11 كيلوفولت، نستخدم عادة نوع عازل مكون من جزء واحد، مصنوع من قطعة واحدة من الخزف أو الزجاج.

نظرًا لأن مسار تسرب العازل يكون على سطحه، فإن زيادة الطول العمودي لسطح المنطقة يساعد على تمديد مسار التسرب. نوفر ريشة واحدة أو أكثر أو "بتيكوات" على جسم العازل للحصول على مسار تسرب طويل.

بالإضافة إلى ذلك، تؤدي الريشة أو "البتيكوات" على العازل غرضًا آخر. يتم تصميم هذه الريشات بطريقة تجعل السطح الخارجي للريشة يتبلل أثناء الأمطار بينما يبقى السطح الداخلي جافًا وغير موصل. وبالتالي، ستكون هناك انقطاعات في المسار الموصل عبر سطح عازل الدبوس الرطب.

في الأنظمة ذات الجهد العالي - مثل 33 كيلوفولت و 66 كيلوفولت - يصبح صنع عازل الدبوس المصنوع من قطعة واحدة من الخزف أكثر صعوبة. كلما ارتفع الجهد، كان يجب أن يكون العازل أثخن لتوفير عزل كافي. عازل خزفي واحد ثقيل جدًا ليس عمليًا للتصنيع.

في هذه الحالة، نستخدم عازل دبوس متعدد الأجزاء، حيث يتم تثبيت بعض القوالب الخزفية المصممة بشكل صحيح معًا بواسطة الأسمنت البرتغالي لتشكيل وحدة عازل كاملة. نستخدم عادة عازل دبوس مكون من جزأين لنظام 33 كيلوفولت، وعازل دبوس مكون من ثلاثة أجزاء لنظام 66 كيلوفولت.

اعتبارات التصميم لعازل كهربائي

يتم توصيل الموصل الحي بالجزء العلوي من عازل الدبوس، والذي يحمل الجهد الحي. يتم تثبيت الجزء السفلي من العازل إلى الهيكل الداعم عند الجهد الأرضي. يجب أن يتحمل العازل الإجهادات الكهربائية بين الموصل والأرض. يعتبر المسافة الأقصر بين الموصل والأرض، المحيطة بجسم العازل، والتي يمكن أن يحدث فيها تسرب كهربائي عبر الهواء، هي المسافة الفلاش أوover distance.

عندما يكون العازل مبللاً، يصبح سطحه الخارجي تقريبًا موصلًا. لذلك تنخفض المسافة الفلاش للعازل. يجب أن يكون تصميم العازل الكهربائي بحيث تكون انخفاض المسافة الفلاش أقل ما يمكن عندما يكون العازل مبللاً. لهذا السبب، يتم تصميم أعلى "بتيكوات" في عازل الدبوس على شكل مظلة لحماية باقي أجزاء العازل من الأمطار. يتم توجيه السطح العلوي لأعلى "بتيكوات" بمقدار أقل ممكن للحفاظ على أقصى جهد فلاش أثناء الأمطار.

تم تصميم الريشات بحيث لا تزعج توزيع الجهد. يتم تصميمها بحيث يكون سطحها الداخلي عموديًا على خطوط قوة المجال الكهرومغناطيسي.

عازل العمود

تعتبر عوازل العمود مشابهة لعوازل الدبوس، ولكن عوازل العمود أكثر ملاءمة لتطبيقات الجهد العالي.

تحتوي عوازل العمود على عدد أكبر من "البتيكوات" وارتفاع أكبر مقارنة بعوازل الدبوس. يمكن تركيب هذا النوع من العازل على الهيكل الداعم أفقيًا وكذلك رأسيًا. يتم صنع العازل من قطعة واحدة من الخزف ولديه ترتيب مثبت في كل من الجزء العلوي والسفلي للتثبيت.

الاختلافات الرئيسية بين عازل الدبوس وعازل العمود هي:

عازل التعليق

في الجهد العالي، فوق 33 كيلوفولت، يصبح استخدام عازل الدبوس غير اقتصادي بسبب حجمه ووزنه. التعامل مع استبدال الوحدة الواحدة الكبيرة من العازل مهمة صعبة. لتجاوز هذه الصعوبات، تم تطوير عازل التعليق.

في عازل التعليق، يتم توصيل عدة عوازل متسلسلة لتشكيل سلسلة ويحمل الموصل الخط بالعازل السفلي. يُطلق على كل عازل في سلسلة التعليق اسم عازل القرص بسبب شكله القرصي.

مزايا عازل التعليق

• تم تصميم كل قرص تعليق لتصنيف جهد طبيعي 11 كيلوفولت (تصنيف جهد أعلى 15 كيلوفولت)، لذا باستخدام عدد مختلف من الأقراص، يمكن جعل سلسلة التعليق مناسبة لأي مستوى جهد.

• إذا تلف أي من عوازل الأقراص في سلسلة التعليق، يمكن استبداله بسهولة أكبر.

• الإجهادات الميكانيكية على عازل التعليق أقل نظرًا لأن الخط معلق على سلسلة تعليق مرنة.

• نظرًا لأن الموصلات المحملة بالتيار معلقة من الهيكل الداعم بواسطة سلسلة التعليق، فإن ارتفاع موقع الموصل دائمًا أقل من الارتفاع الكلي للهيكل الداعم. لذلك، قد تكون الموصلات آمنة من الصواعق.

عيوب عازل التعليق

• سلسلة عازل التعليق أغلى من عازل الدبوس وعازل العمود.

• تتطلب سلسلة التعليق ارتفاع هيكل داعم أكبر من ذلك لعازل الدبوس أو عازل العمود للحفاظ على نفس المسافة الأرضية للموصل.

• إن سعة التذبذب الحر للموصلات أكبر في نظام عازل التعليق، لذا يجب توفير مساحة أكبر بين الموصلات.

عازل التوتر

يُطلق على سلسلة التعليق المستخدمة لتحمل الأحمال الشد عالية "عازل التوتر". يتم استخدامه حيث يوجد نهاية ميتة أو زاوية حادة في خط النقل، مما يتطلب من الخط تحمل حمل شد ثقيل. يجب أن يكون لعازل التوتر قوة ميكانيكية كبيرة بالإضافة إلى الخصائص العازلة الكهربائية اللازمة.

عازل الدعامة

للخطوط ذات الجهد المنخفض، يجب عزل الدعامات عن الأرض في ارتفاع معين. يتم استخدام العازل في سلك الدعامة ويُطلق عليه اسم عازل الدعامة وهو عادة مصنوع من الخزف ويتم تصميمه بحيث في حالة تكسر العازل، لن يسقط سلك الدعامة على الأرض.

عازل الشاكيل

يُستخدم عازل الشاكيل (المعروف أيضًا باسم عازل البكرة) عادة في شبكة التوزيع ذات الجهد المنخفض. يمكن استخدامه في وضع أفقي أو رأسي. انخفض استخدام هذا النوع من العوازل مؤخرًا بعد زيادة استخدام الكابلات تحت الأرض للأغراض التوزيعية.

الفتحة المخروطية في عازل البكرة توزع الحمل بشكل أكثر تساويًا وتقلل من احتمالية الكسر عند الحمل الثقيل. يتم تثبيت الموصل في فتحة عازل الشاكيل بمساعدة سلك ربط ناعم.