دانلود مقاله مقایسه شبکه های هوایی و زمینی

«مقدمه»

از آنجا که امروزه اهمیت سیستمها و شبکه های الکتریکی اعم از خطوط انتقال شبکه توزیع هوایی و زمینی در همه جوامع بشری را می توان به سلسله اعصاب آدمی تشبیه نمود چنانچه خللی در قسمتی از سیستم انتقال و یا توزیع در گوشه ای از کشور رخ دهد اثر خود را در تمامی جامعه کم و بیش می گذارد خصوصا با پیشرفت جوامع در همه سطوح زندگی لزوم نیاز به وجود سیستم توزیع وانتقال انرژی الکتریکی همگون و منظم افزایش می یابد از این رو بالابردن کیفیت خطوط انتقال و شبکه های توزیع دیگر متعلقات آن ایجاد نظم وهماهنگی در کارهای مربوطه و رفع نواقص و کمبودها می تواند شرایط زندگی بهتری را برای جامعه فراهم نماید. در شرایط فعلی جامعه که پیشرفت در امور صنعتی را ایجاب می نماید توسعه بخش انتقال و خوصوصا توزیع انرژی الکتریکی اهمیت بیشتری پیدا کرده است .

زیرا در قیاس انواع انرژی ها؛ انرژی الکتریکی بسیار اقتصادی و بدور از هر گونه عوارض و ضایعات جانبی و از همه مهمتر اینکه نسبت به سایر انرژی ها و بطور کلی مانور آن در استفاده های گوناگون در زندگی زیاد می باشد.

بطور خلاصه می توان محاسن و مزایای انرژی الکتریکی در قیاس با سایر انرژیها را به موارد زیر اشاره نمود:

انتقال مقادیر زیادی انرژی الکتریکی به آسانی امکان پذیر است.

انتقال این انرژی به فواصل طولانی به آسانی امکان پذیر است.

تلفات این انرژی در طول خطوط انتقال و توزیع کم ودارای راندمان نسبتا بالایی می باشد

قابلیت کنترل و تبدیل و تغییر این انرژی به سایر انرژیها به آسانی امکان پذیر است.

بطور کلی سیستم انرژی الکتریکی دارای 3 قسمت اصلی می باشد:

مرکز تولید نیرو ( توسط نیروگاه )

خطوط انتقال نیروی برق

شبکه های توزیع نیروی برق

موارد مهمی که همواره باید مورد توجه و عمل شرکتهای توزیع برق قرار گیرد عبارتند از:

زیبای و همگونی شبکه های هوایی

استحکام و دوام و پایداری شبکه پیش بینی شده باشد.

جنبه اقتصادی شبکه های توزیع مورد توجه قرار گیرد.

لازم به ذکر است که سه مورد اخیر در محیط وموقعیت و شرایط گوناگون می تواند متفاوت باشد.

بعنوان مثال در جایی زیبای اهمیت و الویت را دارا می باشد ودر جایی دیگر استحکام و پایداری شبکه ودر موارد و موقعیت دیگر علاوه بر موارد فوق امر اقتصادی را مورد توجه قرار داد. عدم رعایت شرایط و موارد فوق باعث اتلاف هزینه و انرژی و ایجاد نابسامانی را در پی خواهد داشت.

مقایسه شبکه های هوایی و زمینی

خطوط انتقال و توزیع را ممکن است به صورت هوایی و زمینی کشید.

بوسیله موارد زیر آنها را می توان با یکدیگر مقایسه کرد:

احداث شبکه های هوایی آسان تر است در صورتیکه برای احداث شبکه های زمینی اولا باید مسیر مناسب باشد و ثانیا احتیاج به احداث کانال می باشد.

احداث شبکه های هوایی ارزانتر از شبکه های زمینی است.

عیب یابی و رفع عیب شبکه های هوایی آسانتر است. زیرا بیشتر عیوب آن با چشم دیده می شود.ولی پیدا کردن عیب در شبکه های زمینی به دستگاه های عیب یاب نیاز دارد.

همانطور که ولتاژ خطوط انتقال افزایش می یابد هزینه کابلهای شبکه های زمینی افزایش می یابد.

در شبکه های زمینی به افراد متخصص بیشتری نیاز است.

در شهرها ومناطق پر جمعیت برای حفظ زیبایی شهر معمولا از شبکه های زمینی استفاده می شود.

مشخصات مکانیکی و الکتریکی خطوط هوایی:

کار یک خط هوایی ‚ انتقال انرژی الکتریکی می باشدو اساسا از لوازم زیرتشکیل می گردد:

نگهدارنده های خطوط

هادیها

کراس آرم ‚ بازوها ‚ مقره ها و دیگر متعلقات پایه

یک خط انتقال انرژی علاوه بر مشخصات الکتریکی دلخواه بایستی از لحاظ مکانیکی هم قابل اطمینان باشد. زیرا در غیر اینصورت با هر تغییر وضعیت جوی بایستی منتظر خرابی و از کار افتادن خط باشیم.

در موقع طرح یک خط بایستی تمام عوامل را در نظر بگیریم. چنانچه خط را از نظر مکانیکی ضعیف طرح کنیم از لحاظ اقتصادی ارزان تمام می شود ولی در اثر تغییر شرایط جوی زود دچار خرابی می شود. همچنین اگر خط را خیلی قوی طرح کنیم قابلیت اطمینان آن زیاد می شود ولی از نظر اقتصادی با صرفه نخواهد بود. بنابراین برای داشتن یک طرح صحیح بایستی تمام شرایط و عوامل را در نظر گرفت:

زیبایی شبکه

اقتصادی بودن شبکه

استحکام و ایمن بودن شبکه

در اینجا ابتدا به طور مختصر به محاسبات مکانیکی لوازم و سپس به محاسبات الکتریکی خطوط می پردازیم.

نگهدارنده های خطوط (Lin support)

برای حمل سیمهای هوایی از سیمهای نگاهدارنده استفاده می گردد. آنچه که از نگاهدارنده های خطوط یا پایه های انتظار می رود از قرار زیر می باشد:

بایستی از نظر مکانیکی قوی بوده ودارای ضریب اطمینان حداقل 5/2باشد.

بایستی بدون کم شدن مقاومت آنها ‚ از نظر وزن سبک باشند.

ارزان باشند

دارای عمر طولانی باشند.

از نظر نصب  یا مونتاژ تجهیزات خطوط و دسترسی به آنها آسان باشد.

دارای شکل ظاهری خوبی باشند.

بطور کلی نگاهدارنده های خطوط هوایی به دو دسته پایه ها  یا تیرها و دکلها یا برجها تقسیم می شود

پایه ها

پایه ها به سه دسته : چوبی ‚ فولادی ‚ بتنی تقسیم می شوند.

پایه های چوبی

پایه های چوبی به طور وسیع در سیستم توزیع برق و حتی خطوط انتقال ( در استان خوزستان ) و خطوط راه آهن برق و تلفن استفاده می شود. در شبکه های فشار ضعیف و 20کیلو ولت به طور تکی و در شبکه های انتقال به صورت H فریم ( دوتایی ) به کار می رود واگر به استحکام ومقاومت بیشتری نیاز باشد از بازوها یا بریس هایی که به شکل Xمی باشد. به عنوان پشت بند با آنها استفاده می شود. همچنین در شبکه های 20کیلو ولت درصورتیکه بدلیل دره های عریض و طویل اسپان بلندی انتخاب شده باشد پایه های چوبی را در دو طرف اسپان مربوط به شکل Hبه کار می برند و معمولا تیرهای هر دو طرف را انتهایی ( دداند ) می نامند.

پایه های چوبی دارای سه مزیت اساسی می باشند:

پایه های چوبی عایق طبیعی خوبی هستند.

در مناطقی که چوب فراوان می باشد ارزان تر تمام می شوند.

بعلت سبکی آنها حمل و نقل آنها آسانتر است

ساخت پایه های چوبی

انتخاب نوع چوب جهت ساخت پایه های چوبی بستگی به محل و موقعیت جغرافیایی و نوع درختان موجود در منطقه دارد.

عمدتا این پایه ها بایستی راست و قوی و مخروطی شکل و بدون گره باشند. سه نوع چوبی که در کشورهای جهان متداول است و درایران هم استفاده می گردد عبارتنداز :

الف) درخت سرو آزاد:

از باداوم ترین پایه ها می باشد وبا اینکه پر از گره های کوچک است لیکن سبک و محکم بودن و نسبتا راست و مخروطی شکل می باشد.

ب)درخت شاه بلوط:

چوبی است محکم و بادوام و دارای  گره هایی کمتر از سرو بوده لیکن کج و ناصاف می باشد. چوبهای سرو و شاه بلوط به خاطر دیر پوسیدن آن مورد استفاده قرار می گیرند.

ج) درخت کاج :

درخت کاج معمولا به رنگ زرد ومخروطی شکل است و به خاطر ظاهر خوب و اسقامت کافی که دارد در شبکه ها بیشتر از سایر درختان استفاده می گردد.وجود دائم رطوبت هوا و مواد شیمیایی خورنده در زمین باعث می شود که قارچ هایی به صورت کپک زدگی در داخل تیرها به وجود آید وبه مرور زمان تیر را خورده و فروسوده ومی پوساند وبرای جلوگیری از فاسد شدن تیر بخصوص در قسمتهای پایین آن که در زمین قرار می گیرد بوسیله یک ماده محافظت کننده به صورت اشباع در        می آورند.

کلاسه بندی پایه های چوبی:

همانطور که در جدول پایه های چوبی نشان داده شد پایه های چوبی را بر حسب حداقل محیط یا قطر در 30سانتیمتری از راس تیر و حداقل محیط یا قطر در 180سانتیمتری از انتهای تیر به چند کلاس  تقسیم            می کنند بطور کلی کلاسهای 1و2 را تیر چوبی سنگین و کلاسهای 3و4 را تیر چوبی نیمه سنگین و کلاسهای 5و6و7 را تیر چوبی سبک می نامند.ضمنا کلاس 1 را سنگین ترین وکلاس 7 را سبک ترین یا لاغرترین تیر چوبی می نامند.

کلاس و مشخصات تیرهای چوبی 9و12 متری

کلاس و مشخصات تیرهای 9و12 متری

برش راس تیرهای چوبی:

معمولا سر پایه های چوبی را قبل از اشباع برش می دهند. این عمل برای جلوگیری از تراکم یخ و برف که باعث پوسیدگی راس پایه ها می گردد انجام می گیرد. این برش معمولا به دو صورت انجام پذیر می باشد که شده است.