بخشی از مقاله
خلاصه
در روزهایی با رطوبت بالای هوا، آلودگی محیط زیست که نمونهای از آن ناشی از بروز گردوغبار در سطح بالا میباشد، میتواند باعث کاهش قابلیت اطمینان سیستمهای انتقال جریان الکتریکی با به وجود آمدن قوس و تخلیه الکتریکی بر روی سطوح عایقهای الکتریکی مانند مقرهها شود. استفاده از پوششهای ضد آب با ویژگی خود تمیز کردن میتواند این مشکل را برطرف نماید و قطرات آب میتوانند ذرات گردوخاک را جابهجا کنند و آلودگی را از سطح مقرهها برطرف نمایند. سیلیکون لاستیکی که در دمای اتاق سخت میشود - RTV - یک نمونه پوشش ضد آلودگی و تخلیه الکتریکی است که تاکنون استفاده کمی در ایران شده است.
استان خوزستان به دلیل آلودگی بالای هوا ناشی از گردوغبار و وجود صنایع مختلف مانند فولاد و پتروشیمیها و رطوبت بالا به دلیل مجاورت با رودخانه کارون در معرض مشکلات بسیاری است. پس از خاموشی گسترده در سطح استان در بهمنماه سال 1396 که ناشی از تخلیه الکتریکی بر سطوح مقرههای آلوده بوده است، مسئله استفاده از پوشش عایقی سیلیکونی جهت حل این مشکل در پستهای برق سراسر استان پیشنهاد گردید. در این مقاله علاوه بر بررسی مزایای این نوع پوشش به بررسی چندین آزمایش بر روی مایع پوشش عایق سیلیکونی پرداخته میشود که به دلیلی نبود مرجعی معتبر برای مقایسه نتایج میتواند در پژوهشهای آتی محققان مورداستفاده قرار گیرد.
.1 مقدمه
مقرهای سرامیکی و خصوصاً نوع پرسلینی و شیشهای از اقتصادیترین و مناسبترین انواع مقرهها، جهت استفاده در اکثر خطوط انتقال و توزیع برق در شرایط اقلیمی کشورمان میباشند. این مقرهها بهطور وسیعی در خطوط انتقال و توزیع قدرت استفاده میگردند. موارد زیادی از عدم کارایی این نوع مقرهها در مناطق مرطوب و آلوده گزارششده است .[1]
این آلودگی و رطوبت بر روی مقرهها به دلیل ایجاد انواع خطای الکتریکی منجر به هدر رفتن جریان برق و از بین رفتن تجهیزات انتقال نیرو میشود
یک روش کارا برای بهبود عملکرد این مقرهها، اعمال پوشش عایقی سیلیکونی - RTV - بر روی سطح مقره میباشد. این پوششها بهعنوان روشی جایگزین برای شستشوی مقرهها با آب و یا اعمال گریس بر روی سطح، که بهصورت عملیات نگهداری دورهای انجام میگردند، طراحی شده اند
پوششهای عایقی سیلیکونی در حال حاضر دارای حدود 35 سال توسعه و تجربه در خطوط فشار قوی در سطح جهان میباشند. در اکثر محیطهای آلوده، این پوششها بدون استفاده از عملیات نگهداری دورهای، ده سال یا بیشتر دوام آوردهاند. حتی در صورت نیاز به شستشو دورهای این عملیات بهصورت قابلملاحظهای در پریودهای طولانیتر و با هزینه کمتر صورت میپذیرد.
نتایج نشان میدهند که پوشش عایقی سیلیکونی،2 سبب بهبود خاصیت آبگریزی، بهبود ولتاژ تخلیه الکتریکی 3و جلوگیری از جریان نشتی4 میشود. اعمال این پوششها بر روی مقرههای پرسلینی یا شیشهای، بهعنوان یکی از بهترین راهحلها برای مشکل عملکرد مقرهها در نواحی آلوده، مطرح میباشد
در حضور آلودگی، جریانهای نشتی بر روی سطح مقره گسترش مییابند. جریانهای نشتی کنترل نشده میتوانند منجر به تخلیه الکتریکی گردند و خوابیدن خط را ممکن است به دنبال داشته باشد .[6] بررسیهای انجامشده نشان میدهد، که 65 درصد از هزینههای کل - شامل هزینه خرید و نگهداری - مربوط به هزینههای تعمیر و نگهداری مقرهها میباشد
به طورکلی روشهای تعمیر و نگهداری برای حداقل نمودن جریان نشتی و جلوگیری از تخلیه الکتریکی در نواحی مرطوب و آلوده بهصورت زیر دستهبندی میشوند :
- 1 زدودن آلودگیهای تجمع یافته بر روی مقرهها بهتوسط تمیزکاری دورهای.
- 2 حداقل نمودن تجمع آلودگی بر روی سطح مقره با استفاده از پروفیلهای آئرودینامیکی.
- 3 افزایش فاصله خزشی در زنجیرهها، توسط استفاده از زنگوله های اضافی یا واحدهای با فاصله خزشی فوقالعاده زیاد.
- 4 خشک نگهداشتن سطح مقره برای بازهای طولانیتر در طی تر شدن طبیعی آن، با استفاده از لعاب مقاومتی یا استفاده از طرح خاص که سبب سختتر شدن تر شوندگی مقره گردد.
- 5 جلوگیری از تشکیل لایه آب بر روی سطح مقره توسط پوشش دادن سطح مقره با مواد دفعکننده آب نظیر گریسها یا پوششهای سیلیکون رابر.
با ابداع گریس و سیلیکون رابر برای پوشش مقرهها، روشهای تعمیر و نگهداری به میزان زیادی تغییریافتهاند. تجربه استفاده از گریس در طی 40 سال گذشته نشان داده که آنها بهصورت طولانی خواص دفع آب خودشان را حفظ نموده و بهصورت کامل مقره را محافظت مینمایند. باوجوداین، در معرض کرونا، اشعه فرابنفش6قرار گرفتن، فرسایش، و یا تجمع آلودگی به مدت طولانی، خاصیت دفع آب را کاهش میدهد. در صورت بروز این پدیده، لایه گریس باید زدوده شود و مجداً لایه جدیدی اعمال گردد، که این امر هزینه فراوانی را تحمیل مینماید
جدول 1 بعضی از روشهای نگهداری مقره را در نواحی، آلوده ازلحاظ دفعات لازم برای اعمال پوشش سیلیکونی، شستشوی دورهای با آب و اعمال گریس هیدروکربنی یا سیلیکونی را مورد مقایسه قرار میدهد. درصورتیکه از پوشش بر روی سطح مقره پرسلینی استفاده گردد، نتایج حاکی از کاهش ضریب هزینه نگهداری است 9]و.[10 در سالهای اخیر پوشش سیلیکون رابر مایع بر روی مقرههای پرسلینی و شیشهای اعمال شدهاند
خواص طولانیمدت مواد سیلیکونی بهصورت زیر خلاصه میگردد: عایق الکتریکی عالی با استحکام دیالکتریک بالا، مقاوم در برابر شرایط اتمسفری نظیر مقاومت به تابش اشعه فرابنفش، ازون، آب و مقاومت به تغییرات دما .[1] باوجوداین، مهمترین خاصیت سیلیکون رابرها، خاصیت دفع آب و آبگریزی آنها در شرایط اتمسفری مقرههای ولتاژ بالا می باشد. اگرچه مشکلات کمی در پوششهای سیلیکونی نسل اول بروز نمود، اصلاح تکنولوژی برای بهبود در مشخصههای دوام، چسبندگی بهتر به پرسلین، مقاومت به برگشت و یا دیپلیمریزاسیون انجام پذیرفته است. همچنین بهبود در مقاومت به گسترش جریان نشتی و جریان تخلیه الکتریکی صورت گرفته است .[12] تستهای آزمایشگاهی نشان داده اند که چگونه پوشش سیلیکونی توانایی محدود کردن جریانهاینشتی و نتیجتاً جلوگیری از ایجاد تخلیه الکتریکی را در بلند مدت دارد. سیلیکون رابر،7 یک سطح دفعکننده آب را ایجاد و از جریان نشتی ممانعت مینماید.
جدول -1 مقایسه بعضی روشهای نگهداری مقرهها در نواحی آلوده
با وجود این، در صورت وجود میزان آب زیاد یا شرایط طولانیمدت تر شدن، خاصیت دفع آب به صورت موقتی از بین رفته و جریانهای نشتی ممکن است بروز نمایند. همچنین افزودن پرکننده تریهیدرات آلومینا به سیلیکون رابر سبب جلوگیری از اضمحلال ماده ناشی از قوس زنی باند خشک8میگردد.بعد از یک مدت زمان خشک شدن نسبتاً کوتاه، دفع آب و آبگریزی - هیدروفوبیسیته - برگشت نموده وحفاظت مجدداً بازیابی میگردد. تجربه نشان داده است که شستشوی با آب مقرههای با پوشش سیلیکون رابر موردنیاز نمیباشد
.2 مشخصه ها و خواص پوشش های سیلیکونی
سیلیکون رابر در بسیاری از کاربردهای الکتریکی استفاده میشود. خصوصیت آن در خواص دیالکتریک خوب، قابلیت انعطاف در محدوده وسیعی از درجه حرارت، مقاومت عالی به تابش اشعه فرابنفش، مقاومت شیمیایی خوب، مقاومت به تخریب حرارتی و مقاومت به ایجاد تخلیه الکتریکی میباشد. یکی از مهمترین خواص سیلیکون رابر بهعنوان عایق، حفظ خاصیت آبگریزی تحت شرایط اتمسفری سخت و ولتاژ بالا می باشد. این امر نشان دادهشده است که سیلیکون رابر بخاطر انرژی سطحی پائین، آبگریزی را نتیجه میدهد .[9] زمانی که این پوشش بر روی مقرههای پرسلینی اعمال گردد، سطح آبگریز - هیدروفوبیک - به وجود می آید که از گسترش قوس زنی باند خشک و جریان نشتی حتی در حضور آلودگیها جلوگیری مینماید
.1 .2 آبگریزی
جهت اندازهگیری کاهش خاصیت آبگریزیمعمولاً از اندازهگیری زاویه تماس - تر کنندگی - و روش اسپکتروسکوپی مادون قرمز فوریه9، استفاده میشود . اسپکتروسکوپی بر روی سطوحی که خاصیت آبگریزی خود را از دست داده اند، تهی شدن سطح از آنچه که ” زنجیرههای پلیمری آزاد” نام دارد را نشان می دهد
