انواع هادی ها

انواع هادی ها چیست ؟

در این مقاله با انواع هادی های آلومینیوم آشنا می شوید و مزایا و معایب و کاربرد هر کدام را در می یابید. با ما همراه باشید. رسانا ماده ای است که اجازه می دهد الکتریسیته به راحتی از آن عبور کند. فلزاتی مانند مس، آلومینیوم و فولاد از هادی های الکتریکی رایجی هستند که در سیستم های انتقال و توزیع برق استفاده می شوند. هنگامی که ولتاژ در یک هادی اعمال می شود، به الکترون ها اجازه می دهد آزادانه حرکت کنند و جریان الکتریکی را حمل کنند. هدف اصلی هادی ها در سیستم های الکتریکی انتقال نیرو از ایستگاه های تولید به مصرف کنندگان نهایی است.

انواع هادی

انواع مختلفی از هادی ها در خطوط برق هوایی و کابل های زیرزمینی بسته به کاربرد و نیازهای حمل جریان وجود دارد. خود هادی معمولاً از آلومینیوم یا مس ساخته می شود که به شکل سیم در می آید و با فولاد یا سایر مواد کامپوزیتی تقویت می شود.

– ACSR: هادی‌های آلومینیومی با مغز فولادی
– ACSS: هادی‌های آلومینیومی پر ظرفیت با مغز فولادی
– ACCC: هادی‌های آلومینیومی پر ظرفیت با مغز کامپوزیت
– AAAC: هادی‌های تمام آلیاژ آلومینیومی
– AAC: هادی‌های تمام آلومینیومی
– AACSR: هادی‌های آلومینیومی با مغز فولادی آلیاژ آلومینیومی
– ACAR: هادی‌های آلومینیومی با مغز آلیاژ آلومینیومی

هادی‌های ACSR با مغز فولادی آلومینیومی

• ACSR مخفف عبارت Aluminium Conductor Steel Reinforced است.
• از سیم های آلومینیومی تشکیل شده است که دور یک هسته فولادی پیچیده شده اند.
• آلومینیوم رسانایی خوبی را در وزن کم فراهم می کند در حالی که هسته فولادی استحکام مکانیکی را اضافه می کند.
• ACSR رایج ترین هادی هوایی است که برای خطوط انتقال تا 230 کیلو ولت استفاده می شود.
• سبکی آلومینیوم را با استحکام فولاد ترکیب می کند.
• با اندازه های مختلف سیم آلومینیومی و قطر هسته فولادی برای بهینه سازی خواص الکتریکی و مکانیکی موجود است.

انواع هادی های ACSR

هادی‌های ACSS با مغز فولادی آلومینیومی با ظرفیت بالا

• ACSS از فولاد هادی آلومینیومی پشتیبانی می کند.
• دارای یک هسته فولادی مرکزی برای استحکام با چندین سیم آلومینیومی که دور آن پیچیده شده است.
• محتوای بالای آلومینیوم ظرفیت حمل جریان را در مقایسه با ACSR معادل افزایش می دهد.
• برای خطوط هوایی تا 500 کیلو ولت و برای میله های باس پست استفاده می شود.
• امکان انتقال قدرت بیشتر را بدون نیاز به هادی های سنگین تر فراهم می کند.
• تلفات خطوط را در مقایسه با ACSR کاهش می دهد.

انواع هادی های ACSS

هادی‌های ACCC با مغز کامپوزیتی آلومینیومی با ظرفیت بالا

• ACCC مخفف عبارت Aluminium Conductor Composite Core است.
• دارای هسته ساخته شده از الیاف کربن و شیشه به جای فولاد.
• هسته کامپوزیت سبکتر از فولاد است اما استحکام مشابهی دارد.
• سیم های آلومینیومی بیشتری را می توان دور هسته پیچیده کرد و ظرفیت را افزایش داد.
• برای خطوط انتقال هوایی مسافت طولانی با ظرفیت بالا استفاده می شود.
• امکان انتقال قدرت بیشتر بر روی دکل های موجود بدون نیاز به بازسازی خطوط.
• همچنین منجر به تلفات خط کمتر می شود.

انواع هادی های ACCC

هادی‌های AAAC تمام آلومینیومی

• هادی های AAAC کاملا از سیم های آلیاژ آلومینیوم ساخته شده اند.
• هسته فولادی وجود ندارد.
• آلیاژهایی مانند آلومینیوم – زیرکونیوم – نقره استفاده می شود که دارای استحکام مکانیکی بسیار بالایی هستند.
• AAAC در مقایسه با ACSR معادل تنها 60-70 درصد وزن دارد.
• برای خطوط برق هوایی مسافت طولانی از طریق زمین های تپه ای یا کوهستانی استفاده می شود.
• امکان ساخت دهانه های طولانی تر بدون نیاز به برج های اضافی.
• همچنین به عنوان سیم واگن برقی برای سیستم های کششی استفاده می شود.

انواع هادی های AAAC

هادی‌های AAC تمام آلومینیومی

• هادی های AAC به طور کامل از فلز آلومینیوم معمولی ساخته شده اند.
• آنها تقویت کننده فولادی ندارند.
• بیشتر برای کابل های برق زیرزمینی و سیم های سیم پیچ استفاده می شود.
• رسانایی خوبی را در فرم فشرده برای کابل ها فراهم می کند.
• انعطاف پذیر و به راحتی بر روی درام های سیم پیچ موتور یا ترانسفورماتور.
• گاهی در خطوط هوایی برای توزیع ولتاژ کمتر نیز استفاده می شود.

انواع هادی های AAC

هادی‌های AACSR با مغز فولادی آلیاژ آلومینیومی

• AACSR شبیه ACSR است اما از آلیاژ آلومینیوم عملیات حرارتی شده به جای آلومینیوم ساده استفاده می کند.
• آلیاژسازی استحکام مکانیکی رشته های آلومینیومی را بهبود می بخشد.
• امکان کاهش ضخامت هسته فولادی را برای همان استحکام کلی فراهم می کند.
• وزن هادی و انبساط حرارتی را در مقایسه با ACSR کاهش می دهد.
• مورد استفاده در خطوط هوایی تا 400 کیلو ولت.
• افزایش ظرفیت و طول دهانه بیشتر را فراهم می کند.

انواع هادی های AACSR

انواع هادی های ACAR

ویژگی ها و خواص انواع هادی ها چیست ؟

انتخاب نوع هادی خاص به ویژگی های آن مانند خواص الکتریکی و مکانیکی بستگی دارد که مناسب بودن آن را برای یک کاربرد مشخص می کند.

ویژگی های الکتریکی:

• رسانایی – آلومینیوم حدود 60 درصد رسانایی مس دارد. ولی وزنش کمتره آلومینیوم با آلیاژ سنگین رسانایی کمتری دارد.
• ظرفیت حمل جریان – به اندازه هادی و افزایش دمای مجاز بستگی دارد. محتوای بیشتر آلومینیوم ظرفیت را افزایش می دهد.
• تلفات خط – مربوط به مقاومت. محتوای آلومینیوم بیشتر باعث کاهش تلفات می شود.

ویژگی های مکانیکی:

• استحکام کششی – هسته فولادی استحکام مکانیکی در ACSR را فراهم می کند. آلیاژهای آلومینیوم استحکام را در AAAC بهبود می بخشند.
• وزن – آلومینیوم تقریباً 1/3 وزن مس است. هادی های تمام آلومینیومی سبک ترین هستند.
• انبساط حرارتی – فولاد و آلومینیوم با گرما منبسط می شوند. ACSS نسبت به ACSR گسترش کمتری دارد.
• انعطاف پذیری – ساخت و بازپخت رشته ای انعطاف پذیری را برای جابجایی نصب فراهم می کند.

سایر عوامل:

• مقاومت در برابر خوردگی – آلومینیوم یک لایه اکسید عایق در هوا تشکیل می دهد تا در برابر خوردگی مقاومت کند.
• هزینه – آلومینیوم هزینه کمتری نسبت به مس دارد. هسته فولادی نسبت به هسته کامپوزیت ارزانتر است.
• محیطی – آلومینیوم و آلیاژهای آن در مقایسه با سایر فلزات دارای محتوای بازیافتی بالاتری هستند.

کاربردها و استفاده از انواع هادی های آلومینیومی در سیستم های الکتریکی چیست ؟

آلومینیوم ماده غالب مورد استفاده در هادی های الکتریکی برای سیستم های انتقال و توزیع برق است. این ترکیبی بهینه از رسانایی، وزن، استحکام مکانیکی و اقتصاد را ارائه می دهد.

هادی‌های خطوط هوایی

• ACSR، پرکاربردترین هادی سربار برای خطوط انتقال تا 230 کیلوولت است، که خواص الکتریکی و مکانیکی مورد نیاز را با هزینه کم فراهم می‌کند.
• برای خطوط مسافت طولانی با ظرفیت بالاتر در ولتاژ تا 500 کیلوولت، از AACSR، ACSS و ACCC استفاده می‌شود. محتوای آلومینیوم بالاتر این هادی‌ها امکان انتقال قدرت بیشتری را فراهم می‌کند.
• در مناطق تپه‌ای و کوهستانی، هادی AAAC برای کاهش نیازهای برج و هزینه‌های خطوط مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کابل‌های برق زیرزمینی

• تمام هادی‌های آلومینیومی با فشرده‌سازی بالا در کابل‌های انتقال و توزیع زیرزمینی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
• آلومینیوم با رسانایی خوب، در مقاطع کوچک مورد نیاز برای کابل‌ها، عملکرد مطلوبی دارد.
• کابل‌ها دارای محافظ فلزی و عایق برای عملیات زیرزمینی قابل اطمینان هستند.

پست‌بارهای باس

• هادی‌های ACSS معمولاً به عنوان میله‌های باس پست استفاده می‌شوند.
• هسته فولادی با استحکام بالا، باس را در برابر افتادگی و نیروهای مکانیکی حمایت می‌کند.
• محتوای آلومینیوم بیشتر اجازه می‌دهد تا ظرفیت جریان بالا در مقطع محدود باس حاصل شود.

سیم پیچ

• سیم های آلومینیومی نرم و آنیل شده در سیم پیچی موتورها، ترانسفورماتورها، سلف ها و غیره استفاده می شود.
• آلومینیوم رسانایی بالایی را به شکل فشرده مورد نیاز برای سیم پیچ ها فراهم می کند.
• عایق بر روی هادی سیم پیچ برای ایزولاسیون الکتریکی اعمال می شود.

معیارهای انتخاب هادی ها بر اساس نیازهای پروژه چیست ؟

انتخاب هادی بستگی به شرایط و الزامات خاص پروژه برق دارد. پارامترهای کلیدی در نظر گرفته شده عبارتند از:

• کلاس ولتاژ – هادی های دارای امتیاز بالاتر برای ولتاژهای سیستم بالاتر.
• ظرفیت جریان و بار مورد نیاز – اندازه هادی را بر اساس بار الکتریکی مورد نیاز انتخاب کنید.
• سربار یا زیرزمینی – انواع مختلف بر اساس روش نصب استفاده می شود.
• طول اجرا – خطوط طولانی تر ممکن است به هادی هایی با ظرفیت بالاتر نیاز داشته باشند.
• شرایط زمین – هادی های ویژه برای مکان هایی مانند مناطق تپه ای.
• دمای محیط – رساناهایی که برای حداکثر دمای مورد انتظار رتبه بندی شده اند.
• مقاومت در برابر جریان خطا – رساناهایی که به گونه ای طراحی شده اند که بدون آسیب در برابر جریان های خطا زنده بمانند.
• بارگذاری مکانیکی – عوامل محیطی مانند باد، یخ و طول دهانه وزن، مقاومت مکانیکی مورد نیاز را تعیین می‌کنند.
• ملاحظات هزینه – هزینه اولیه، هزینه های عملیاتی، هزینه های نگهداری و غیره
• سایر الزامات مانند کرونا، تداخل رادیویی و غیره بر اساس مشخصات پروژه.

هادی پس از ارزیابی دقیق مشخصات الکتریکی و مکانیکی انتخاب می شود تا طیف کاملی از الزامات طراحی را برآورده کند.

نصب و نگهداری انواع هادی های آلومینیومی چیست ؟

شیوه های نصب و نگهداری مناسب برای اطمینان از عملکرد خوب هادی های آلومینیومی در سرویس مهم هستند.

نصب و راه اندازی

• مراقب باشید که در حین حمل و نقل و جابجایی از هرگونه ضربه یا آسیب به هادی جلوگیری شود.
• بلوک های رشته ای با قرقره های شیاردار که برای کشیدن و کشش هادی ها روی دهانه ها استفاده می شود. هادی ها از زمین دور ماندند.
• اتصالات بین طول هادی که از طریق اتصالات فشاری یا جوشکاری ایجاد می شود. این جریان بدون وقفه را تضمین می کند.
• هادی ها بر اساس فاصله های طراحی به درستی روی رشته عایق ثابت شده اند. گیره های تعلیق یا مجموعه های کششی استفاده می شود.
• افتادگی برای دستیابی به ارتفاعات مورد نیاز در شرایط مختلف الکتریکی و اقلیمی انجام می شود.

نگهداری

• بازرسی دوره ای برای هرگونه آسیب ناشی از خطا، صاعقه یا عوامل محیطی انجام شود. تعمیر به موقع انجام شده است.
• اتصالات جامپرینگ از نظر خوردگی بررسی شده و در صورت لزوم دوباره سفت می شوند. تعویض ها در صورت نیاز انجام می شود.
• روغن کاری و تمیز کردن هادی ها و مجامع عایق ها برای عملکرد روان و جلوگیری از فلاش اوور انجام می شود.
• اندازه گیری افت برای بررسی هرگونه انحراف از طراحی و انجام اقدامات اصلاحی انجام می شود.
• تست استحکام و رسانایی برای تشخیص هر گونه خرابی در خواص.

ملاحظات زیست محیطی در طراحی انواع هادی ها

عوامل محیطی مختلفی در طراحی و انتخاب هادی ها در نظر گرفته می شود:

• خوردگی – آلومینیوم لایه اکسید محافظی را در جو تشکیل می دهد. گریس هایی که در محیط های خورنده ساحلی یا صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند.
• بارگذاری باد – هادی باید سرعت باد مشخص شده را بدون آسیب تحمل کند. هادی های با مقاومت بالاتر در مناطقی با باد شدید استفاده می شود.
• بارگیری یخ – بار یخ شعاعی اضافی روی هادی ها باید کنترل شود. انتخاب بر اساس حداکثر ضخامت تجمع یخ مورد انتظار.
• دما – رساناها و لوازم جانبی درجه بندی شده برای حداکثر دمای خدماتی که تجربه خواهند کرد.
• گرمایش خورشیدی – گرمای جذب شده خورشیدی می تواند دمای هادی را افزایش دهد. در صورت لزوم از پوشش های بازتابنده یا محافظ استفاده می شود.
• ارتعاش – ارتعاش بادی ناشی از باد از طریق دمپرها و اسپیسرها اجتناب می شود. در صورت نیاز، رشته خاصی اتخاذ می شود.
• نیروهای الکترومغناطیسی – نیروهای اتصال کوتاه محاسبه شده برای انتخاب هادی با قدرت کافی.
• ارتفاع – چگالی کمتر هوا باعث کاهش اتلاف گرما در ارتفاعات می شود. درجه بندی جریان هادی کاهش یافته است.
• آلودگی – مناطق بسیار آلوده ممکن است برای به حداقل رساندن ردیابی به عایق های خزش بالا نیاز داشته باشند.
• حفاظت از حیات وحش – هادی ها و سیم های خاکی مجهز به نشانگر برای کاهش برخورد پرندگان.

نوآوری ها و پیشرفت ها در فناوری هادی

تحقیقات گسترده ای برای فناوری های جدید برای بهبود عملکرد و گسترش کاربرد هادی ها در حال انجام است:

• آلیاژهای آلومینیوم جدید با استحکام برتر در حال توسعه هستند. ممکن است روزی هادی های هسته فولادی جایگزین شود.
• هسته های کامپوزیت با استفاده از فیبر کربن یا سایر مواد پیشرفته. استحکام بالاتر از فولاد در وزن کمتر.
• هادی های ترموالکتریک که می توانند اختلاف دما را به توان الکتریکی تبدیل کنند. ممکن است خود را تقویت کند.
• هادی های هوشمند با سنسورهای داخلی برای دما، فشار و غیره و ارتباطات داده. نظارت را فعال می کند.
• پوشش های خود ترمیم شونده که می توانند آسیب های جزئی به سطح هادی را ترمیم کنند. طول عمر را بهبود می بخشد.
• فناوری نانو برای جاسازی ذرات سرامیکی در هادی ها برای بهبود رسانایی و کارایی.
• کابل های ابررسانا که در دماهای بسیار پایین کار می کنند تا تلفات الکتریکی را صفر کنند. هنوز در حال توسعه است.
• افزایش بازیافت و استفاده از آلومینیوم بازیافتی برای کاهش اثرات زیست محیطی هادی ها.

نتیجه

هادی ها جزء حیاتی هر سیستم الکتریکی برای انتقال و توزیع نیرو هستند. هادی های آلومینیومی با تقویت فولاد ترکیبی بهینه از استحکام، رسانایی، وزن و صرفه جویی مورد نیاز برای خطوط برق هوایی که ستون فقرات شبکه را تشکیل می دهند، فراهم می کنند. ادامه تحقیقات و فناوری های جدید به افزایش بیشتر قابلیت ها و عملکرد هادی های الکتریکی کمک می کند.

سوالات متداول

1. هدف اصلی هادی در سیستم های الکتریکی چیست؟

وظیفه اصلی یک هادی تسهیل جریان الکتریکی است که به عنوان مسیری برای انتقال نیروی الکتریکی در یک سیستم الکتریکی عمل می کند.

2. هادی های آلومینیومی با هسته فولادی ACSR چه تفاوتی با هادی های AAAC دارند؟

در حالی که هر دو هادی عمدتا از آلومینیوم تشکیل شده اند، ACSR شامل یک هسته فولادی برای استحکام بیشتر است که آن را برای خطوط برق هوایی مناسب می کند. از سوی دیگر، AAAC از تمام رشته های آلیاژ آلومینیوم تشکیل شده است که راه حلی سبک وزن و در عین حال قوی برای کاربردهای مختلف ارائه می دهد.

3. هنگام انتخاب هادی برای یک پروژه چه عواملی را باید در نظر گرفت؟

ملاحظات کلیدی شامل سطوح ولتاژ، شرایط محیطی و محدودیت های بودجه است. مهندسان و مدیران پروژه این عوامل را ارزیابی می‌کنند تا اطمینان حاصل کنند که هادی انتخابی الزامات پروژه را برای عملکرد بهینه و طول عمر برآورده می‌کند.

4. آیا ملاحظات زیست محیطی در طراحی هادی وجود دارد؟

بله، طراحی مدرن هادی عوامل محیطی مانند قابلیت بازیافت، بهره وری انرژی و کاهش اثرات زیست محیطی را در نظر می گیرد. نوآوری در مواد و فرآیندهای تولید به دوستدار محیط زیست شدن هادی ها کمک می کند.

5. آخرین پیشرفت ها در فناوری هادی چیست؟

پیشرفت های اخیر شامل توسعه هادی های هوشمند با قابلیت نظارت بر وضعیت خود و هادی های خود ترمیم شونده است که برای تعمیر آسیب های جزئی طراحی شده اند. هدف این نوآوری ها بهبود کارایی، کاهش تلفات انتقال و افزایش عملکرد کلی در سیستم های الکتریکی است.