مقدمه في تصميم الخطوط الهوائية

مقدمة عامة:-


تعتبر شبكات الضغط المنخفض من المكونات الهامة في شبكات الكهرباء ألعامه ومن أهم مكونات هذه الشبكات الموصلات و ألاعمده



أولا : الموصلات :-

من الخواص التي يجب مراعاتها عند اختيار الموصلات والخطوط الهوائية الموصلية ( قابلية التوصيل ) وكذلك قوة الشد الميكانيكية

الموصليةConductivity :-

لتقليل القدرة الضائعة نتيجة سريان التيار في الموصل يجب أن تكون المادة المستعملة في صناعة الموصلات ذات مقاومة نوعية منخفضة أو ذات موصلية عالية وهذا يؤدي إلي تقليل مقدار هبوط الجهد في الموصلات



قوة الشد الميكانيكية Mechanical Tensile Strength :-

قوة الشد الميكانيكية من أهم الخواص التي يجب ن تتوفر في مادة الموصل المستخدم في خطوط الكهرباء الهوائية فإذا كان الموصل ذو قوة شد عالية كان الارتخاء (sag) الذي يحصل فيه قليلا مما يمكنه زيادة الباع (Span) وهذا بالتالي يودي إلي تقليل عدد الأعمدة وبذلك تقليل تكاليف الأعمدة والعوازل المستعملة في الخط

وتكون موصلات الخطوط الهوائية مجدولة في اغلب الأحيان وذلك لان الموصلات المجدولة أكثر مرونة عند التركيب من الموصلات ذات السلك الواحد

ومن المواد الشائعة في صنع الموصلات النحاس والألمنيوم وسبائكها وهذه بعض التفاصيل عن هذه الموصلات



النحاسCopper :-

يحمل النحاس المرتبة الأولي في الأهمية لصنع الموصلات لأنه يمتاز بموصليته الكهربائية والحرارية العالية وكذلك بقوة شد ميكانيكية عالية وتعتمد موليته علي مدي خلو النحاس من الشوائب إذ أن وجود الشوائب يقلل من موصليته العالية

ومن أهم مزايا النحاس أنها بطئ التأكسد في الهواء ولا يتآكل بسرعة في ظروف الجو الاعتيادية وفي الظروف الصناعية ويتحمل الهواء الرطب وكذلك يمتاز بارتفاع درجة انصهاره

وفيما يلي بعض خواص النحاس في درجة ( 20 c )

1_ الكثافة Density ² 8890 kg / m

2_ المقاومة النوعية 1.724 x 10^-8 ohm - m

أي أن الموصلية 58 x10⁶ siemens

وتعتبر هذه الموصلية %100 حيث تقاس موصلية المواد الاخري بالنسبة لها أي أنها تعتبر وحدة قياس الموصلية النسبية


3_ قوة الشد 33 kg / mm²

4_ معامل يونغ ² E= 12000 kg / mm

17 x10^-6 per (1c ) 5_ معامل التمدد الطولي

الألمنيومAluminum :-

يمتاز الألمنيوم بأنه خفيف الوزن حيث تبلغ كثافته حوالي ثلث كثافة النحاس والألمنيوم من أكثر المواد استعمالا في شبكات الكهرباء من حيث السعر ولان موصلتيه الكهربائية عالية نسبيا حيث تصل إلي % 60 من موصلية النحاس النقي وكذلك قوة الشد لموصلات الألمنيوم تساوي 2 / 3 قوة الشد لموصلات مناظرة لها مصنوعة من النحاس وفي الأجواء الطبيعية تتكون علي سطح موصل الألمنيوم طبقة رقيقة من أكسيد الألمنيوم مما يكسب الموصلات مقاومة عالية للتابل كما أن هذه الطبقة تشكل حماية لموصل ضد الحرارة

ومن أهم خصائص الألمنيوم :-

1_ الكثافة 2073 kg / m²

2_ المقاومة النوعية 2.862 x 10^-8 ohm – m

أي ان الموصلية حوالي ) 61.1% (من النحاس

3_ قوة الشد 16- 20 kg /mm²

4_ معامل يونغ 5400- 6760 kg / mm ²

23 x 10^-8 (per1c )5_ معامل التمدد الطولي



وهناك سبائك من الألمنيوم تبلغ قوة الشد فيها ضعف قوة الشد في الألمنيوم ولها موصلية حوالي % 53 ووزنها حوالي نصف وزن الأسلاك المكافئة لها من النحاس

والآن تستخدم ألكوابل المعزولة المجدولة ذات موصلات الألمنيوم ( ABC ) في شبكات الضغط المنخفض والتي نحن الان يصددها وسنناول بالتفصيل المواصفات والتوصيات والمعادلات والحسابات المطلوبة كتصميم شبكات الضغط المنخفض المكونة من هذه ألكوابل بجهد لا يتعدي 1 كيلو فولت

ثانيا الأعمدة :-

يتم تركيب الموصلات للشبكات الهوائية علي أعمدة وتكون هذه الاعمده خشبية أو حديدية أو خراسانية

الأعمدة الخشبيةWooden Poles :-

تستخدم الأعمدة الخشبية في الشبكات الكهربائية حتى جهد 33 kv وبطول باع يصل إلي 100 متر وتستخدم خاصة في المناطق الريفية والشاسعة لانخفاض تكلفتها وتركيبها حيث تكون كلفتها اقل من كلفة الأعمدة الحديدية والخراسانية وتعالج هذه الأعمدة بمادة الكربوزوت لمنعها من التلف أو التعفن لإطالة عمرها وهناك عدة النوع من الأعمدة الخشبية وتصنف هذه الأعمدة بطولها والقطر العلوي لها ويجب حماية رأس العمود من تأثير الشمس والأمطار بواسطة غطاء يتم تركيبه علي قمة العمود

الأعمدة الحديديةSteel Poles :-

تستخدم هذه الأعمدة في شبكات الضغط المنخفض كأعمدة نهاية أو أعمدة زاوية حيث لا يمكن تركيب أعمدة خشبية بسدادات وتثبت هذه الأعمدة بالأرض بواسطة خرسانة مسلحة

الأعمدة الخراسانيةConcrete Poles :-

تستخدم في شبكات الكهرباء الضغط المنخفض وتمتاز بطول عمرها بالرغم من ارتفاع سعرها مقارنة من الاعمدة الخشبية

وتقسم الأعمدة كما يلي :-

1- أعمدة تعليق : وهي تركب في الأجزاء المستقيمة من مسار الخطوط ولا يكون عليها أي قوة شد ناتجة عن حرف المسار

2- أعمدة الزاوية: يتم تركيبها في المناطق يتغير فيها المسار وتتحمل الشد الناتج عن الموصلات من كلي الاتجاهين

3- أعمدة النهايات والبدايات : وهي تركب في بداية ونهاية المسار وهي تتحمل القوة الناتجة عن شد الموصلات من ناحية واحدة

4- أعمدة تفريعات : تستخدم عن عمل تفريعة للخطوط الهوائية ويتم اختيارها حسب القوة التي يركب عمود التفريعة من اجلها

- تفريعه من ألخط ألرئيسي و لا يوجد انحراف في مسار الخط الرئيسي

- تفريعه من ألخط ألرئيسي و يوجد انحراف في مسار الخط الرئيسي

2 ـ مناقشه فنية : ـ

2 ـ1 تصميم الخطوطLine Design

يؤخذ التصميم هذا الجزء طبقاً للمواصفات الألمانية ( VDE O211 ) إلا أنة في بعض الحالات وخاصة المسافات المطلوبة بين الأرض وأسفل نقطة من ألكوابل طبقاً لمواصفات كل بلد وحسب توصيات اللجان الفنية بهذه الدول

2-2 التصميم لأسوأ الأحوال " Design "worst condition

حسب المواصفات الألمانية يوجد التصميم لأسوأ الحالات عن c -5 مع حساب الأحمال الإضافية ( الناتجة عن الثلج ) أو عند ْ( c 20– ( بدون أحمال إضافية تعرف لاحقاً بالاصطلاح ( z + c -5) ونحسب الأحمال الإضافية من المعادلة

+ 0.01d ) kg/mt 0.5)w =

حيث أن d تمثل القطر الدائري للكافل المجدول بالمم .

2-3 أقصي ارتخاء Maximum Sag

يعرف ألارتخاء(sag ) بأنه أقصى انخفاض للموصل نتيجة ألوزن عن الخط ألمستقيم ألأفقي ألواصل بين نقطتي تثبيت الموصل

يحسب أقصي ارتخاء لخطوط الضغط المنخفض أما بالحساب في أسوأ الأحوال أو عند أعلى درجة حرارة مسموح بها لتشغيل الموصلات ولكن يتم الحساب فقط عن درجة) c 40 ( للموصلات .

وعند حساب الارتخاء يجب أن تكون المسافة بين الأرض والموصلات

( Clearance Ground ) عند لتركيب حسب ما يلي

عند درجة c 15

- 5.5 متر في ألأرياف

- 6.1 متر على ألطرقات وداخل ألمدن

عند درجة c 40

- 4.5 متر في ألأرياف

- 5.5 متر على ألطرقات وداخل ألمدن

2-4 ألمسافة بين ألأرض والموصلات( Clearance Ground ) :-

هي أقل مسافة رأسيه بين ألموصلات وألا رض وتؤخذ ألاعتبارات ألوارده في ألبند ألسابق

2 ـ 14 الشدادات Stays

يتم تركيب السدادات في الشبكات مع الالتزام بما يلي : ـ

ـ لا تتجاوز محصلة القوى في الشداد عن3500 kgf

ـ زاوية الشداد عن العامود من (45 – 30) درجة

ـ يتم التركيب أسفل مكان تثبيت للكوابل مما لا تقل عن 15 سم في حالة تركيب ألشداد دون عازل في شبكات الكوابل المجدوله

2 ـ 15 الجهدو مفاقيد الجهد Voltage Drop

معظم الدول تعتمد :

-التردد (( 50Hz ± 0.75Hz أي (50Hz ± 0.75Hz)

-الفولت بين الفاز والحيادي 220volt لنظام ثلاثي الأوجه Three phase 4-wire

-الفولت بين الفاز والفاز380volt لنظام ثلاثي الأوجه Three phase 4-wire

- يسمح بنسبه فقد مقدارها ± 6%

ولكن حسب المواصفات العللميه IEC 60038الجهد المطلوب هو400/230volt ±10%

وحاليا تحاول معظم دول العالم التحول لهذا النظام لذلك وكي توافق القيم ألحاليه وهي380/220v ± 6% مع قيم المواصفات ألعالميه تقوم معظم الدول بالتحول تدريجيا إلى القيم ألعالميه

2- 16 الكوابل المجدولة Conductor Bundled

هي موصلات من ألألمنيوم معزولة بمادة XLPE تجدل مجموعه منها سويا لنكون كابل

تصمم للكوابل غالباً حسب النظام الألماني NFA2X وهى : ـ

نموذج من لوحة البيانات التي يجب أن تكون على الاعمده حسب المواصفات ألبريطانيه

[img][ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط][/img]

THANK YOOOOOOOOOU

مشكور الله يعطيك العافية