كل سلك مشحون بالتيار يغادر محطة فرعية يمتد على هيكل لا يجب أن يلمسه أبداً. عند كل عمود، تقف قطعة معدات صغيرة بين الموصل الحي والخشب أو الصلب أو الخرسانة المطابقة أدناه. يسمي عمال الخطوط تلك القطع عازل العمود، والاسم يشمل عدة عائلات متميزة تشارك مبدأً واحداً: الفصل العازلي بقوة كافية لتمسك السلك لعقود.
يلاحظ مكتب طلبات RaxPower استخدام المصطلح بشكل فضفاض. الاستفسار الذي يذكر فقط "عازل عمود" يحتاج عادةً إلى الإجابة على سؤال واحد قبل إمكانية إعداد عرض سعر: ما هو الموضع على العمود الذي تشغله الوحدة؟ يجيب هذا الدليل على هذا السؤال. فهو يٌعرّف الفئة، ويشرح الوظيفة المزدوجة التي تؤديها كل وحدة، ويمر عبر عائلات العوازل ذات الدبوس والقائم والتعليق والشد. وينتهي بحدود المادة والجهد التي تٌصنّفها.
حيث يجلس عازل العمود على الهيكل
في هندسة القوى، للمصطلح معنى دقيق. يشير مصطلح العازل إلى الدعامات العازلة المستخدمة لربط خطوط التوزيع أو النقل بأعمدة وأبراج المرافق. تحمل تلك الدعامات وزن الأسلاك دون السماح للتيار بالتدفق عبر الهيكل إلى الأرض. كل وحدة على عمود هي نسخة من تلك الفكرة، مُقاسة وفقاً لموقعها وجهد التشغيل.
تصور خط التغذية التوزيعي من الأعلى إلى الأسفل. تجلس الموصلات الطورية على عوازل في أعلى العمود وعلى العضادات العرضية. يحمل الموصل المحايد أو الثانوي أسفل على وحدات أصغر، وتمر أسلاك الدعم عبر عوازل الشد منتصف الطريق إلى الأسفل. يحتاج كل نقطة توصيل إلى حاجز عازل خاص بها، وهذا سبب قدرة عمود واحد على حمل دزينة من الوحدات العازلة تؤدي ثلاث أو أربع وظائف مختلفة.
هذا التنوع هو مصدر معظم لبس المواصفات. تصنف الفئة حسب أين وكيف تمسك الوحدة الموصل، وليس حسب الشكل وحده. تتبع الأقسام أدناه ذلك المنطق، لأن الموقع يقرر الحمل الميكانيكي، والحمل يقرر العائلة.
الوظيفة المزدوجة: العزل والدعم
تؤدي كل وحدة على الهيكل وظيفتين في آن واحد. كهربائياً، تحافظ على فصل الموصل المشغول عن العمود المؤرّض، بحيث لا يوجد مسار للتيار إلى الأرض عبر الهيكل. ميكانيكياً، تحمل وزن الموصل بالإضافة إلى الجليد والرياح وشد الخط، وتنقل تلك القوى إلى العمود عبر دبابيسها أو قواعدها أو معدات السلسلة.
طريقة تحديد حجم القطعة تتبع الوظيفة الأصعب. وحدة تعزل بشكل مثالي لكنها تنكسر تحت حمل ثلجي تفشل الخط، وأخرى تمسك للأبد لكنها تتسرب مع تيار التسريب تفشل بنفس اليقين. اقرأها كما تقرأ أي مكون أمان: كلا التصنيفين مهمان على كل رسم، ولا يعوض أحدهما عن الآخر.
كلا الوظيفتين تعملان لعقود في الخارج، ولهذا تستحق أنماط الفشل الاحترام. صُممت العوازل بحيث تمر الومضة السطحية قبل اختراق الجسم، لأن الومضة تترك الوحدة قابلة لإعادة الاستخدام بينما يدمر الاختراقها. عندما ينخفض جهد الومضة بأكثر من النصف على سطح مبتل، يصبح شكل الوحدة مهماً مثل المادة المصنوعة منها.
كيف يظل مسار التسريب طويلاً وجافاً
سطح العمل لأي عازل عمود هو المسار الذي سيتبعه التيار لو تسرب من المعدن الحي إلى المعدن المطابق. يمد المصممون ذلك المسار بأضلع، تسمى أغطية المطر أو الزنابيك، والتي تزيد مسار التسلل من السلك المشحون إلى دبوس التثبيت مع الحفاظ على السطح الداخلي جافاً. المزيد من حواف الغطاء يعني مسافة جافة أكثر بين الموصل والعمود.
تعمل الزنابيك كالمظلات فوق السطح أسفلها، مما يضمن أن جزء مسار التسلل تحت كل كوب يبقى جافاً في الطقس الماطر. يهم ذلك لأن فيلم الرطوبة يحول السطح إلى موصل، وجهد الومضة لوحدة مبللة بالكامل يمكن أن ينخفض بأكثر من النصف مقارنة بتقييمها الجاف.
مسار التسلل يُقاس كمياً، لا يُخمن. القيم التصميمية الدنيا تتراوح حول 20 إلى 25 ملم لكل كيلو فولت من جهد الخط، ويجب زيادة الرقم حيث يتسبب التلوث أو ملح البحر المحمول جوًا في تغطية السطح. يساعد العمود أيضاً. يتم توصيله بأرض بسلك نحاسي أو نحاسي مغلف بالفولاذ يمتد إلى الأرض، مربوط بدبوس المعدن الذي يدعم كل عازل. يعطي ذلك السلك لتيارات التسريب مساراً منظماً بدلاُ من مسار يحرق الخشب.
وحدات النوع الدبوسي المثبتة بالبرغي على العضادة العرضية
عازل الدبوس هو أقدم عضو في الفئة, ، تم تطويره أولاً ولا يزال مستخدماً على نطاق واسع في شبكات الطاقة حتى 33 كيلو فولت. تثبت الوحدة على دبوس فولاذي ملولب مثبت في العضادة العرضية أو أعلى العمود. يستقر الموصل في أخدود على الغلاف، ويثبت سلك الربطه ضد الرياح والاهتزاز.
تصمد الفئات الأعلى في التصميم. تميل أنواع التثبيت ذات النوع المسامي المُصنَّعة لخدمة تتراوح بين 33 ك.ف و69 ك.ف إلى أن تكون ضخمة وأصبحت غير اقتصادية . يجب أن يزداد الغلاف ليحتوي على مسافة تسرب كافية بينما يظل الساق المثقوب يتحمل حمل رافعة متزايد. تظل مواقع التوزيع عند أو أقل من 33 ك.ف الموطن الطبيعي للعائلة.. ثلاثة مواد تهيمن على الفئة.
لا يزال معظم عمل التوزيع يبدأ هنا، وتفاصيل مستوى الموضع موجودة في دليل الموقع الخاص بالـ[[G1]] pole insulator عازل العضادة العرضية, ، الذي يغطي واجهة العضادة جزءاً بجزء. ما يهم على مستوى العمود أبسط: تمسك وحدات الدبوس بأحمال خفيفة إلى متوسطة في المواقع المستقيمة والمفصلية، وتنتهي حيث ترتفع الفئات.
وحدات النوع العمودي المثبتة بمسامير على العمود
يجيب العازل القائم على نقطة ضعف العازل ذو الدبوس بتركيب مختلف. بدلاً من الساقالملفوفة، تشبك القاعدةالمبولتة الوحدة على الذراع أو وجه العمود. ثم يمر حمل الانحناء الكابولي من خلال عمود صلب بدلاً من الخيط اللولبي. ظهر هذا الأسلوب في ثلاثينيات القرن الماضي كبديل أكثر كثافة ومتانة. وحل بسرعة محل العديد من الوحدات ذات النوعية الدبسية على الخطوط حتى 69 كيلو فولت، مع بناء بعض التكوينات للعمل حتى 115 كيلو فولت.
يغير العمود الصلب أيضاً سلوك الخط. يحمل العازل القائم الموصل على ارتفاع ثابت وإزاحة بدون محور دوران، مما يناسب المباني الضيقة للممرات والهياكل الزاوية المدمجة. تأتي القمم بأشكال الرباط العلوي والمشابك العلوية، لذا لا يزال إرفاق الموصل مرناً حسب الطريقة المفضلة لمهندس الخط.
من جانب المعدات، فإن دبوس قمة العمود يستحق الذكر بجانب العمود. إنه ساق أطول يقف فوق عمود النوع الدبوسي أعلى العمود حيث لا توجد عضادة عرضية، دور يغطيه مسمار عازل رأس العمود الصفحة بالتفصيل. الوحدة والساق بنود خطية منفصلة، تُطلب معاً.
سلاسل التعليق المعلقة أسفل الهيكل
فوق 33 كيلو فولت، يتحول الممارسة المعتادة إلى عوازل تعليق: أقراص زجاجية أو سيراميكية متصلة على التوالي بروابط معدنية لتكوين سلسلة. تتدلى السلسلة من العضادة العرضية أو أعلى العمود، مع تعليق الموصل في الطرف السفلي. يعتمد عدد وحدات القرص في السلسلة على تصنيف الجهد للخط.
كل قرص هو وحدة بناء معيارية، بعرض حوالي 25 سم، وتدعم وحدة واحدة حملاً ميكانيكياً يتراوح بين 80 و 120 كيلو نيوتن. تكسب السلاسل قدرة جهد بإضافة أقراص، ولهذا يمكن أن تتشارك بناءة 69 كيلو فولت وبناءة 138 كيلو فولت نفس عائلة المعدات مع أعداد مختلفة. القبعات والقلاع المصبوبة هي الروابط المعدنية بين تلك الأقراص، مصنفة بنفس فئة الشد.
ترتيب التعليق يخفف أيضاً الهيكل من إجهاد الانحناء. بسبب دوران السلسلة، يبقى سحب الموصل قريباً من الشد الخالص على طول محور السلسلة، وتمتص أرجحة الرياح كحركة بدلاً من رافعة. لذلك تنتهي المضائق الطويلة والموصلات الثقيلة تقريباً بشكل افتراضي على مواقع التعليق.
واجب الشد عند النقاط النهائية والزوايا
عندما ينتهي الخط أو ينحرف بشدة، لا يدعم العمود وزن السلك فحسب. من تجربتنا، تكون مواقعه التثبيت النهائي هي المكان الذي تظهر فيه أوامر العوازل غير المُحدّدة المواصفات بدقة أولاً. يجب أن يتحمل التثبيت النهائي الشد الجانبي لكل جزء يمسكه، والعازل المثبت في ذلك الموضع يُسحب في خط مستقيم بدلاً من الضغط. تجيب عوازل الشد على تلك الحالة، حيث تٌركب في الخط نفسه أو في أسلاك الشد التي تدعم العمود.
يجب أن يكون لعازل الشد قوة ميكانيكية كبيرة بالإضافة إلى خصائص العزل الكهربائي الضرورية، لأنه يعيش داخل مسار الشد. يمكن لسلاسل التعليق أن تؤدي هذا الواجب عندما تُركب أفقياً، بينما تستخدم بناءات الجهد الأقل أنماط شد مدمجة أو قيود، بما في ذلك وحدات النهاية الشائعة على المواقع الثانوية والخدمات.
مقارنة السيراميك والزجاج والبوليمر لخدمة الأعمدة
| الخاصية | خزف | الزجاج | بوليمر |
|---|---|---|---|
| الدور النموذجي للعمود | أصداف النوع الدبوسي والعمودي | أقراص التعليق | سلاسل الدبوس والعمود والعصا الطويلة |
| وزن التداول | ثقيل | ثقيل | ملوثة خفيفاً |
| تحتاج إلى تسرب إضافي | تساعد الزغابات الكارهة للماء | تساعد الزغابات الكارهة للماء | تشقق أو تصدع كهربائي |
| نمط الفشل | يتحطم الطبق، وهو مرئي | شيخوخة النواة أو الواجهة | السطح السيليكوني الكاره للماء في مواد البوليمر |
سطح السيليكون الكاره للماء للبوليمر يناسب البيئة الساحلية والصناعية، والتوفير في الوزن يهم أي طاقم يتسلّق حاملًا الوحدات على حقيبة كتفية. الحد المفتوح هو سجل الأداء. هذه المواد ليس لديها بعد عمر خدمة طويل مثبت مثل الزجاج والبورسلين. يوازن المشترون مزايا سهولة التعامل ومقاومة التلوث مقابل تاريخ ميداني أقصر. للعمق على مستوى المادة، شاهد موقع الـ على المعالجة الكاملة. تصنف الجهد والموقع كامل فئة عوازل الأعمدة. عادةً ما تحمل خطوط التوزيع الأمريكية الشمالية جهوداً تتراوح من 4.6 إلى 33 ك.ف، وهو بالضبط النطاق الذي تعيش فيه أغلفة المسامير والأوتاد الصغيرة. مع صعود الفئات نحو النقل الفرعي، تتولى الأوتاد المواقع المستقيمة وتأخذ سلاسل التعليق المنافذ الثقيلة، في حين تحتفظ وحدات الشد بكل نهاية ميتة بغض النظر عن الفئة.
مطابقة الوحدة مع فئة الخط
يضيق البيئة الاختيار أكثر. يدفع الهواء الملوث رقم التسرب للأعلى ويفضل زغابات السيليكون. تفضيل المسارات الجبلية انقلاب السلاسل المعلقة، والتجهيزات الحضرية الضيقة تفضل الأوتاد الصلبة التي تثبت الموصلات بفواصل ثابتة. تمتد خط العوازل لتغطية.
عوازل الخطوط الهوائية والتجهيزات المطابقة منظمة وفقاً لمنطق الموقع نفسه المستخدم في هذا الدليل. توصيلات العوازل هل تحتاج وحدات مُطابقة لكل موقع على العمود؟.
الملخص لفرق العمل الميداني
- تخدم وحدات المسامير حتى حوالي 33 ك.ف، وتستبدلها الأوتاد نحو 69-115 ك.ف، وتحمل سلاسل التعليق الفئات الأعلى، وتمسك وحدات الشد النهايات الميتة.
- تمتد الزغابات مسار التسرب؛ قُرّب الميزانية بـ20-25 مم لكل ك.ف، والمزيد حيث تستقر التلوثات أو الأملاح.
- توفر راكس باور الوحدات والمسامير والأوتاد والتجهيزات المثبتة عليها، مُطابقة لكل موقع.
- تحافظ على موصل مشحون بعيداً عن العمود المأهووس وتحمل وزن الموصل وأحمال الجليد والرياح داخل المنشأة. يأتي العزل والدعم الميكانيكي دائماً كحزمة واحدة.
عازل مثبت على العمود يمسك بالمواسير الرأسية على مسافة ثابتة من سطح العمود، مما يحمي الكابلات ويحافظ على الفصل عن الموصلات والمعدات الأخرى.
ما هي الوظيفة الفعلية لعازل العمود؟
يحمل الموصل المُشغَّل بعيداً عن العمود الموصول بالأرض، وينقل وزن الموصل وأحمال الجليد والرياح إلى الهيكل. يأتي العزل والدعم الميكانيكي دائماً كحزمة واحدة.
ما هي الأنواع المستخدمة على عمود المرافق؟
عوازل الدبابيس على دبابيس الأذرع المقابضة، والعوازل العمودية المثبتة بالأذرع أو قمم الأعمدة، وسلاسل التعليق المعلقة أسفل الهيكل، ووحدات الشد عند نقاط نهاية الخط والزوايا. تتولى وحدات البكرة مواقع الطور الثانوي والمحايد.
لماذا تتميز هذه الوحدات بتنورات مجنبة؟
تعمل الدرابيز (الأغلفة الموجَّهة) كمظلات تحافظ على جفاف جزء من مسار التسرب وطول المسار الكريمبي بين الجزء الحي والجزء الموصول بالأرض. يُحتسب مسار كريمبي إضافي بنحو 20-25 ملم لكل كيلوفولت.
ما هو أعلى جهد يمكن أن تصل إليه الوحدة من نوع دبوس؟
لا يزال التركيب الدبسي شائعاً في الشبكات حتى 33 كيلو فولت. وتصاميم نطاق 33-69 كيلو فولت تصبح ضخمة وغير اقتصادية، وهنا تتولى الدعامات الخطية المثبتة بالبراغي مهام التموضع الاستقامة.
أي مادة تناسب خطاً ساحلياً أو ملوثاً؟
يدافع المطاط السيليكوني عن خاصية كره الماء حيث تترسب أملاح البحر والرواسب الصناعية، مما يقلل خطر التسرب. والبورسلين يظل معتمداً بزيادة مسافة الزحف، في حين تناسب الأقراص الزجاجية مواقع التعليق الأعلى.