أنواع العوازل الخاصة بخطوط النقل الكهربائية الهوائية

أهمية إجراءات العزل الخاصة بخطوط النقل الكهربائية الهوائية:

من خلال عوازل خط النقل العلوية يتم دعم “موصلات الخطوط الهوائية” على الأعمدة أو الأبراج، وذلك من أجل منع تدفق التيار إلى الأرض من خلال الدعامات، كما يجب عزل موصلات الخط بشكل صحيح عن الدعامات، بحيث يتم تحقيق ذلك عن طريق تأمين موصلات الخط للدعامات بمساعدة عوازل الخط العلوي.

كما توفر هذه “العوازل الهندسية: حمايتاً هامة بين موصلات الخط والدعامات، وبالتالي تمنع أي مجال لتسرب التيار الكهربائي من الموصلات إلى الأرض، كذلك؛ فإن عوازل الخط العلوي تلعب دوراً مهماً في التشغيل الناجح لنظام الطاقة، بشكل عام؛ فإنه يجب أن تتمتع عوازل الخطوط العلوية بالخصائص المرغوبة التالية:

• قوة ميكانيكية عالية من أجل تحمل حمولة الرياح القاحلة للموصل.

• مقاومة عالية للعزل من أجل “منع تسرب التيار الكهربائي المباشر أو العكسي”.

• السماحية النسبية العالية للمادة العازلة المستخدمة لضمان قوة عازلة عالية.

• يجب أن تكون مادة العازل غير مسامية وخالية من الشوائب والكسور وإلا سيتم خفض “سماحية مادة العازل”.

• كذلك يجب أن تكون هناك نسبة عالية من قوة التمزق (المرونة) إلى جهد وميض، كذلك يجب ألا تتأثر مادة العازل بالتغير في درجة الحرارة.

كما أن المواد المستخدمة في العوازل المستخدمة في خطوط النقل الهوائية هي “البورسلين” والزجاج ومواد التكوين الخاصة، حيث أن المواد الأكثر استخداماً هي الخزف، في حين أن المواد الأخرى يتم فيها استخدام الزجاج وما إلى ذلك إلى حد محدود فقط.

كما يتم إنتاج البورسلين بإطلاق خليط من الكاولين والفلسبار والكوارتز عند درجة حرارة مضبوطة، حيث أن هذه المادة مفضلة على الزجاج لأنها قوية ميكانيكياً، وذلك كي لا يتأثر سطحه بترسبات الأوساخ، وهو أقل عرضة للتغيرات في درجات الحرارة، حيث تبلغ مقاومة العزل الكهربائي لعزل البورسلين 60 كيلو فولت لكل سم من سماكته وقوة الضغط والشد من (70000 كجم/ سم ² و 500 كجم/ سم ²) على التوالي.

أنواع عوازل خطوط الكهرباء الهوائية:

تُستخدم عوازل الدبوس بشكل شائع في أنظمة التوزيع الكهربائية، وذلك حتى مستوى جهد (33 KV)، كما يتم تثبيتها على “الأذرع المتقاطعة” للعمود لحمل خطوط الكهرباء، بحيث يوجد أخدود في الطرف العلوي من “عازل الدبوس” لإيواء الموصل، كما يتم تمرير سلك الموصل عبر هذا الأخدود ويتم تثبيته عن طريق الربط بنفس سلك الموصل.

وعادة ما يتم صنع عازل الدبوس من البورسلين، ولكن يمكن أيضاً استخدام الزجاج أو البلاستيك في بعض الحالات، ونظراً لأن عوازل الدبوس تستخدم دائماً في الهواء الطلق؛ فإن العزل المناسب أثناء هطول الأمطار يعد أيضاً أحد الاعتبارات المهمة.

كذلك قد يوفر عازل الدبوس الرطب مساراً لتدفق التيار نحو القطب، وللتغلب على هذه المشكلة؛ تم تصميم عوازل الدبوس بمظلات المطر أو التنورات الداخلية، كما بعد جهد التشغيل البالغ 33 كيلو فولت، بحيث تصبح عوازل الدبوس ضخمة جداً وغير اقتصادية.

أسباب فشل العزل الخاص بخطوط الكهرباء الهوائية:

يجب تصميم العازل بشكل صحيح بحيث يتحمل الضغوط الميكانيكية والكهربائية، بحيث يعتمد الضغط الكهربائي على العازل على جهد الخط، وبالتالي؛ فإنه يجب استخدام “العوازل المناسبة”، وذلك وفقاً لجهد الخط، كما يمكن أن يؤدي الإجهاد الكهربائي الزائد إلى انهيار العازل إما عن طريق الفلاش أو الثقب.

الوميض الزائد: في وميض العازل، يحدث التفريغ الكهربائي عن طريق تشكيل قوس بين موصل الخط ودبوس العازل (الموصل بالذراع المتقاطع)، حيث يقفز التفريغ عبر الهواء المحيط بالعازل متبعاً أقصر مسافة، وفي حالة حدوث وميض؛ يستمر العازل في العمل وفقاً لقدرته المصممة ما لم يتم تدميره بسبب الحرارة الزائدة.

الثقب: في حالة ثقب العازل، يحدث التفريغ الكهربائي من الموصل إلى الدبوس عبر “جسم العازل”، كما يجب توفير سماكة كافية من البورسلين (أو مادة العازل) لتجنب حدوث ثقب. عند حدوث مثل هذا الانهيار، بحيث يتضرر العازل بشكل دائم.

عامل أمان العازل: تسمى نسبة قوة الثقب إلى الوميض فوق الجهد كعامل أمان، كما من المستحسن أن يكون لديك قيمة عالية لعامل الأمان بحيث يحدث وميض قبل أن يتم ثقب العازل، وبالنسبة للعوازل من نوع الدبوس؛ فقد تبلغ قيمة عامل الأمان حوالي 10.

وأخيراً، عند الوصول الى طريق مسدود لخط النقل أو عند زاوية أو منحنى حاد؛ فقد يتعرض خط النقل لحمل شد كبير، ومن أجل الحفاظ على هذا التوتر الكبير؛ يتم استخدام عوازل الإجهاد عند الطرق المسدودة أو الزوايا الحادة بالنسبة لخطوط النقل ذات الجهد العالي.

بحيث يتكون عازل البقع من مجموعة عوازل التعليق، وفي هذه الحالة؛ فإنه يتم ترتيب سلسلة التعليق أفقياً وتكون أقراص العازل في مستوى عمودي، كما يمكن تجميع اثنين أو أكثر من “سلاسل التعليق” بالتوازي للحفاظ على توترات أكبر، وذلك بالنسبة لخطوط الجهد المنخفض (أقل من 11 كيلو فولت)، بحيث يتم استخدام عوازل القيد كعوازل شد.