الخميس، 14 مايو 2020

الموصلات فى أبراج الجهد العالي وخصائصها

الدرس السابق:أنواع الأبراج الكهربائية


الموصلات فى أبراج الجهد العالي وخصائصها:

     الموصل هو الجزء الرئيسي في خط النقل حيث إنه هو الناقل الذي يقوم بنقل الطاقة الكهربائية من مكان لآخر . والموصلات المستخدمة في خطوط النقل تكون مكشوفة أي غير مغطاة بمادة عازلة ، وتكون معلقة بين أعمدة أو أبراج تبعد عن بعضها مسافات قد تصل في بعض الأحيان أكثر من 250 مترا وهذه المسافة تعرف ب" بحر السلك" أو الـ "Span".
    وتصنع الموصلات من النحاس أو الألمونيوم النقي بدرجة نقاوة لا تقل عن 99.5 % ويتم سحب الأسلاك النحاسية إما على الساخن أو على البارد ، أما أسلاك الألمونيوم فيتم سحبها على البارد فقط لأن السحب على البارد يعطى قوة شد أعلى. 

     وكون الموصل معلقا  يجعله دائما واقعا  تحت تأثير وزنه الذي يؤثر رأسيا إلى أسفل مسببا  إجهاد شد في الموصل ، ولذلك فإنه يجب أن تكون المادة التي يصنع منها الموصل ذات متانة ميكانيكية عالية تجعلها تتحمل الإجهاد الواقع عليها ، ويجب أن تكون خفيفة الوزن حتي تكون قوة الشد المؤثرة على الموصل قليلة وحتى يمكن زيادة المسافة بين الأبراج لتقليل تكلفة إنشاء الخط . 
   وعموما فإن اختيار مادة الموصل في خطوط النقل يخضع لعدة اعتبارات منها:
1 .المسافة بين البرجين . 
2 .الشد في الموصلات . 
3 .هل يكون الخط معرض لالهتزازات نتيجة الرياح أم لا . 
4 .الــ Losses في القدرة على الخط . 
5 .الهبوط في الجهد على الخط . 
6 .الطقس والعوامل المناخية في موقع الخط . 
7 .مساحة مقطع الموصل أو حجم الموصل.

 خصائص المواد المستعملة في صناعة الموصلات: 

   1 - التوصيلية  Conductivity:
        يجب أن تكون المادة التي تصنع منها موصلات خط النقل ذات موصلية عالية وذلك حتى يكون الــ Losses في القدرة على الخط أقل ما يمكن حتى تكون عملية النقل اقتصادية .

   2 -  المتانة الميكانيكية Mechanical Strength:
      تقاس المتانة الميكانيكية بأقصى إجهاد تتحمله المادة ، و كلما كانت نسبة المتانة إلى الوزن أكبر كلما أمكن زيادة خطوة البرج وتقليل تكلفة إنشاء الخط. 

   3- معامل المرونة Modulus of Elasticity :
      استطالة الموصل تحت تأثير إجهاد الشد الواقع عليه تؤدي إلى نقص مساحة المقطع مما يؤدي إلى ضعف الموصل وانقطاعه ولذا نحتاج أن يكون معامل المرونة صغيرا.

  4-  معامل التمدد الحراري - Heat expansion coefficient :
      يفضل صناعة الموصل من مادة ذات معامل تمدد حراري صغير حيث أن خطوط النقل الهوائية تكون معرضة للتغيرات المناخية نظرا لوجودها بالعراء فهي عرضة للتغيرات في درجة الحرارة  من درجات تقترب من درجة التجمد في الشتاء وإلى درجات تربو على 40 درجة مئوية وقد تصل إلى درجة 50 أو أكثر في بعض المناطق ، فإذا كان معامل التمدد الحراري للموصل كبيرا فإن أسلاك خط النقل ستمدد لدرجة تجعلها تقترب من الأرض في الصيف أو على الأقل تزداد احتمالية تلامسها ببعضها في حين أنها ستنكمش انكماشا شديدا في الشتاء مما يزيد، الشد في الموصل ويجعله ينقطع. 

  5- التكلفة Cost:
     والتكلفة من أهم العوامل المؤثرة في اختيار مادة الموصل ، وبالطبع نهدف إلى جعل تكلفة نقل الطاقة الكهربائية أقل ما يمكن .
     والمادة الأكثر استعمالًا في صناعة موصلات خطوط النقل الهوائي هي الألمونيوم حيث أن الألمونيوم  يتمتع بخصائص تؤهله لأن يكون بديلا جيدا للنحاس وهي أن له موصلية عالية تقارب 60 % من موصلية  النحاس إضافة إلى خفة الوزن و رخص الثمن . ورغم أن المتانة الميكانيكية للألمونيوم أقل من النحاس فإنه يتم التغلب عليها بطرق مختلفة كما سنرى فى الجزء التالى.