مقره سیلیکون رابر
برای بزرگنمایی روی تصویر کلیک کنید
مقره هاي سيليكون رابر چيست و چه مزايايي دارد؟مقره‌هاي سيليكون رابر از جمله ابزارها و تجهيزاتي هستند كه كاربردهاي مناسبي را در شبكه توزيع كشور دارند.
در مقاله علمي زير كه به وسيله رضا امامي تهيه شده و ويژگيهاي مقره‌هاي سيليكون رابر و امتيازات آن مطرح شده است. تا چندي قبل مقره‌هاي كامپوزيت به خاطر نشكن‌بودن جايگزين مقره‌هاي نسل قبل از خود شد، اما رفته رفته در حين بهره‌برداري خواص مختلفي از خود نشان داد كه باعث شد بازار تقاضا مقره‌هاي سيليكون رابر افزايش چشمگيري پيدا كند. سيليكون به خاطر خاصيت منحصر به فرد Hydrophobic خود قابليتهاي بهتري را در شرايط مختلفي از خود نشان مي‌هد. پوشش سيليكون در مقايسه با انواع ديگر مقره‌هاي كامپوزيتي مورد استفاده بيشتري قرار گرفته است. خاصيت Hydrophobic از تشكيل يك نوار آب بر روي سطح سيليكون جلوگيري مي‌كند و آب بر روي آن به صورت قطره قطره باقي مي‌ماند. به همين دليل مقاومت سطحي آن كاهش پيدا نمي‌كند و احتمال ايجاد آرك در اين نوع مقره‌ها به حداقل مي‌رسد.
پيوند قوي مولكولي سيليكون باعث مي‌شود كه اگر لايه‌اي از آلودگي يا غبار بر روي سطح آن بنشيند مولكولهاي سيليكون به سمت بالا حركت كرده و لايه زايد را دربربگيرند به خاطر همين طرح خارجي پوشش همواره سيليكوني است به اين عمل خاصيت بازيافت (RECOVERY) مي‌گويند.
در مقاله علمي زير كه به وسيله رضا امامي تهيه شده و ويژگيهاي مقره‌هاي سيليكون رابر و امتيازات آن مطرح شده است. تا چندي قبل مقره‌هاي كامپوزيت به خاطر نشكن‌بودن جايگزين مقره‌هاي نسل قبل از خود شد، اما رفته رفته در حين بهره‌برداري خواص مختلفي از خود نشان داد كه باعث شد بازار تقاضا مقره‌هاي سيليكون رابر افزايش چشمگيري پيدا كند. سيليكون به خاطر خاصيت منحصر به فرد Hydrophobic خود قابليتهاي بهتري را در شرايط مختلفي از خود نشان مي‌هد. پوشش سيليكون در مقايسه با انواع ديگر مقره‌هاي كامپوزيتي مورد استفاده بيشتري قرار گرفته است. خاصيت Hydrophobic از تشكيل يك نوار آب بر روي سطح سيليكون جلوگيري مي‌كند و آب بر روي آن به صورت قطره قطره باقي مي‌ماند. به همين دليل مقاومت سطحي آن كاهش پيدا نمي‌كند و احتمال ايجاد آرك در اين نوع مقره‌ها به حداقل مي‌رسد.
پيوند قوي مولكولي سيليكون باعث مي‌شود كه اگر لايه‌اي از آلودگي يا غبار بر روي سطح آن بنشيند مولكولهاي سيليكون به سمت بالا حركت كرده و لايه زايد را دربربگيرند به خاطر همين طرح خارجي پوشش همواره سيليكوني است به اين عمل خاصيت بازيافت (RECOVERY) مي‌گويند.
با توجه به نكات بالا بهترين انتخاب براي مناطق با آلودگيهاي مختلف و زياد و يا غبارآلود استفاده از پوششهاي سيليكوني است.
استفاده از مقره‌هاي سيليكوني باعث كم شدن هزينه شست‌وشو
و نگهداري مي‌شود.
برتري ديگر مقره‌هاي سيليكوني نسبت به ساير مقره‌هاي كامپوزيت مقاومت بسيار خوب در برابر اشعه ماوراء بنفش خورشيد است كه باعث شده عمر مفيد پوششهاي سيليكوني در مقايسه با ساير پوششها طولاني‌تر باشد.
قابل انعطاف‌بودن مقره‌هاي سيليكوني از شكستگي و پارگي آنها و آسيب‌پذير بودن در برابر ضربات مكانيكي جلوگيري مي‌كند.
يكي ديگر از ويژگيهاي اين نوع مقره‌ها وزن بسيار كم آنها در مقايسه با ساير مقره‌ها است كه اين مساله باعث مي‌شود كه مقدار و وزن دكلها به همين نسبت كم شود كه در كل باعث صرفه‌جويي در هزينه‌ها مي‌شود.
وزن كم مقره‌هاي سيليكوني باعث كم شدن هزينه حمل و نقل و آسان شدن آن مي‌شود. مقره‌هاي سيليكون رابر توليدي از نوع يكپارچه و بدون درز بوده كه اين تكنيك در حال حاضر پيشرفته‌ترين روشن ساخت مقره‌ها در دنيا است.
توليدكنندگان با بكارگيري متخصصان مختلف و استفاده از ابزارهاي مورد نياز و آزمايشهاي لازم طي چندين سال به دانش فني ساخت اين نوع مقره‌ها دست يافته‌اند.
اجزاي تشكيل دهنده مقره‌هاي سيليكون رابر
اجزاي تشكيل دهنده مقره‌هاي سيليكون رابر شامل موارد زير است:
1- مواد بكار رفته در اينگونه مقره‌ها از نوع كراسلينگ شده الكتريكي مطابق با استاندارد IEC1109-92 بدون هيچگونه فيلتر و افزودني اضافي است.
2- ميله‌هاي عايق از جنس فايبرگلاس (اپوكسي تقويت شده با الياف فيبر شيشه) و نوع ECR (مخصوص كاربرد الكتريكي و مقاوم در برابر اسيد) و از سازندگان معتبر و براساس استاندارد IEC1109 تهيه مي‌شود.
3- فيتينگهاي دو سر مقره براســاس استــانــدارد IEC 120 با بهترين كيفيت ساخته مي‌شود. فيتينگهاي مورد استفاده در مقره‌ها به صورت تانگ- اووال است كه اين نوع فيتينگها باعث كم شدن يراق‌آلات خط و در نتيجه باعث كاهش هزينه‌ها مي‌شود. اما برحسب درخواست مشتري ساير فيتينگها نيز مورد استفاده قرار خواهد گرفت. در ضمن تمامي مقره‌ها در مراحل ساخت مورد آزمايش روتين قرار مي‌گيرند. اين آزمايشها، شامل مواردي نظير آزمايشهاي مكانيكي و الكتريكي هستند.
توليد مقره‌هاي سيليكوني به روش قالب‌ريزي يكپارچه
براي توليد مقره‌هاي سيليكوني به روش قالب‌ريزي يكپارچه موارد زير را بايد مورد توجه قرار داد:
الف- استفاده از حلقه‌هاي پلاستيكي جهت قرار دادن ميله در مركز قالب ضروري است و اين ضرورت عوارض زير را دربر دارد:
1- به منظور حفاظت ميله مقره در مقابل ميدان الكتريكي كه باعث خوردگي و سوراخ شدن (puncher) ميله خواهد شد بايد ضخامت لايه سيليكوني بر روي ميله مقره حداقل
3 ميليمتر باشد. بديهي است در اطراف حلقه‌هاي لاستيكي مذكور ضخامت لايه سيليكوني كمتر از سه ميليمتر بوده و در نتيجه ميله در محل حلقه‌هاي اضافي داراي ضعف خواهد بود. بدين معني كه در اين نقطه خوردگي و سوراخ شدن (Puncher) خواهيم داشت.
2- جنس (مواد) حلقه‌هاي پلاستيكي در مقايسه با سيليكون رابر و اپوكسي رزين از طرح عايقي متفاوتي برخوردار است كه اين اختلاف
سطح باعث پلاريزاسيون بر روي
سطح مي‌شود كه اين خود باعث ايجاد گرماي الكتريكي موضعي شده
و در نتيجه تخليه ناقص
(Partial discharge) انجام‌مي‌گيرد و در نهايت باعث پوسيدگي در محل قرار گرفتن حلقه‌ها خواهد شد.
ب- وجود درزها و رگه‌هائي (Seams) در طول مقره كه با ميدان الكتريكي موازي است خط قالب و ريخته‌گري بر روي سطح مقره حاوي مواد اضافه‌اي است كه از محل بين دو قسمت قالب بيرون زده است. اين مواد اضافي بايد به دقت پاك شود تا از آسيب بدنه جلوگيري شد.
خط قالب به طور خفيف موج‌دار است كه سبب نامتجانسي و بدفرمي ميدان الكتريكي مي‌شود. اين امر موجب افزايش ميزان آلودگي و در نتيجه افزايش تخليه (discharge) در طول خط قالب خواهد شد كه در نهايت موجب فرسايش و زوال ماده و شكنندگي محيط اطراف خط قالب خواهد شد.
براي اينكه سيليكون رابر در شرايطي كه استفاده مي‌شود از عملكرد بهتري برخوردار باشد از بتونه (fillers) اضافي استفاده مي‌شود.
با افزودن آلومينيوم تري‌هيدرات (ATH)، ميزان مقاومت در برابر فرسايش افزوده خواهد شد. ميزان صحيح استفاده از بتونه (fillers) نقش بسيار مهمي در بالابردن عملكرد درست و صحيح مواد دارد. چنانچه ميزان ATH بيش از حد لازم باشد موجب شكنندگي سطح بشقاب (Shed) خواهد شد. (براي مثال زمانيكه بخواهد بيش از 90 درجه خم شود). يكي از نشانه‌ها و اثرات استفاده زياد ATH، سفيدشدن خط خميدگي درطول سطح بشقاب (shed) است.
ج- موضوع مهم بعدي درمورد مقره‌هاي كامپوزيت، طراحي اتصال بين مواد پلي مريك و فيتينگهاي انتهائي است. بدنه (hausing) بايد دربرابرقوسهاي جزئي (partial arcs) كه بيشتر و ترجيحاً در محل اتصال بين بدنه (hausing) و فلز فيتينگ انتهائي صورت مي‌گيرد، محافظت شود.
طراحهاي فيتينگ انتهائي و تركيب آن با وضعيت اولين بشقاب (Shed) هم چنين پركردن حفره بين قسمتهاي فلزي و بدنه از عواملي هستند كه بر روي طول عمر مقره‌هاي كامپوزيت تاثير خواهند داشت.
پركردن حفره بين بدنه و فيتينگ
براي پركردن حفره بين بدنه (hausing) و فيتينگ ازمواد مختلفي استفاده مي‌شود. سه ماده متفاوت (فلز، سيليكون رابر، تركيب اپوكسي رزين و فايبر گلاس)
با سه ظرفيت گرمائي متفاوت با يكديگر در محلي كه پيوند سه گانه (triple junction) ناميده مي‌شود در تماس هستند. در زمان استفاده از مقره، با افزايش و كاهش دما اين مواد به ترتيب و با سرعتهاي متفاوت منقبض و يا منبسط خواهندشد.
نحوه Sealing بايد بگونه‌اي باشد كه خاصيت تطابق با اين حالتها را (انقباض- انبساط) داشته باشد بدون اينكه بر روي سطح فشار مكانيكي وارد آيد.
چنانچه بدنه در تماس مستقيم با قسمت فلزي باشد، وجود فشار مكانيكي بر روي سطح امري اجتناب‌ناپذير است. تحقيقات بر روي اين مقره‌ها نشان داده است كه پس از چند سال استفاده، سيليكون رابر از فيتينگ جدا شده و آب از طريق حفره‌ها به ميليه FRP نفوذ كرده و به ناحيه فشرده شده و متراكم آسيب رسانده است. در نتيجه ميله از فيتينگ جدا شده و موجب قطع خط مي‌شود.
به منظور جلوگيري از آنچه ذكر شد بايد از سيليكون رابر با خاصيت الاستيكي كه از خاصيت چسبندگي
(به فلز، سيليكون و ميله FRP) خوبي برخوردار باشد استفاده كرد و در برابر آب 100درصد چگال‌تر باشد.
خواص مكانيكي مواد بكاررفته در فيتينگها و نوع اتصال آن به ميله از اهميت بالائي برخوردار است.
يكي از مواردي كه بايد به آن
اشاره شود اين است كه استفاده از cast iron futtings در مقايسه با forged steel fittings يك عامل منفي و نامساعد محسوب شود. با استفاده از روشهاي تحليلي موجود وجود حفره هوائي در داخل مواد تقريباً امري غيرممكن است چون در شرايط عادي استفاده، وجود حفره‌هاي هوائي باعث ايجاد تركهاي فرسايشي مي‌شوند.
استفاده از مقره‌هاي سيليكوني باعث كم شدن هزينه شست‌وشو
و نگهداري مي‌شود.
برتري ديگر مقره‌هاي سيليكوني نسبت به ساير مقره‌هاي كامپوزيت مقاومت بسيار خوب در برابر اشعه ماوراء بنفش خورشيد است كه باعث شده عمر مفيد پوششهاي سيليكوني در مقايسه با ساير پوششها طولاني‌تر باشد.
قابل انعطاف‌بودن مقره‌هاي سيليكوني از شكستگي و پارگي آنها و آسيب‌پذير بودن در برابر ضربات مكانيكي جلوگيري مي‌كند.
يكي ديگر از ويژگيهاي اين نوع مقره‌ها وزن بسيار كم آنها در مقايسه با ساير مقره‌ها است كه اين مساله باعث مي‌شود كه مقدار و وزن دكلها به همين نسبت كم شود كه در كل باعث صرفه‌جويي در هزينه‌ها مي‌شود.
وزن كم مقره‌هاي سيليكوني باعث كم شدن هزينه حمل و نقل و آسان شدن آن مي‌شود. مقره‌هاي سيليكون رابر توليدي از نوع يكپارچه و بدون درز بوده كه اين تكنيك در حال حاضر پيشرفته‌ترين روشن ساخت مقره‌ها در دنيا است.
توليدكنندگان با بكارگيري متخصصان مختلف و استفاده از ابزارهاي مورد نياز و آزمايشهاي لازم طي چندين سال به دانش فني ساخت اين نوع مقره‌ها دست يافته‌اند.
اجزاي تشكيل دهنده مقره‌هاي سيليكون رابر
اجزاي تشكيل دهنده مقره‌هاي سيليكون رابر شامل موارد زير است:
1- مواد بكار رفته در اينگونه مقره‌ها از نوع كراسلينگ شده الكتريكي مطابق با استاندارد IEC1109-92 بدون هيچگونه فيلتر و افزودني اضافي است.
2- ميله‌هاي عايق از جنس فايبرگلاس (اپوكسي تقويت شده با الياف فيبر شيشه) و نوع ECR (مخصوص كاربرد الكتريكي و مقاوم در برابر اسيد) و از سازندگان معتبر و براساس استاندارد IEC1109 تهيه مي‌شود.
3- فيتينگهاي دو سر مقره براســاس استــانــدارد IEC 120 با بهترين كيفيت ساخته مي‌شود. فيتينگهاي مورد استفاده در مقره‌ها به صورت تانگ- اووال است كه اين نوع فيتينگها باعث كم شدن يراق‌آلات خط و در نتيجه باعث كاهش هزينه‌ها مي‌شود. اما برحسب درخواست مشتري ساير فيتينگها نيز مورد استفاده قرار خواهد گرفت. در ضمن تمامي مقره‌ها در مراحل ساخت مورد آزمايش روتين قرار مي‌گيرند. اين آزمايشها، شامل مواردي نظير آزمايشهاي مكانيكي و الكتريكي هستند.
توليد مقره‌هاي سيليكوني به روش قالب‌ريزي يكپارچه
براي توليد مقره‌هاي سيليكوني به روش قالب‌ريزي يكپارچه موارد زير را بايد مورد توجه قرار داد:
الف- استفاده از حلقه‌هاي پلاستيكي جهت قرار دادن ميله در مركز قالب ضروري است و اين ضرورت عوارض زير را دربر دارد:
1- به منظور حفاظت ميله مقره در مقابل ميدان الكتريكي كه باعث خوردگي و سوراخ شدن (puncher) ميله خواهد شد بايد ضخامت لايه سيليكوني بر روي ميله مقره حداقل
3 ميليمتر باشد. بديهي است در اطراف حلقه‌هاي لاستيكي مذكور ضخامت لايه سيليكوني كمتر از سه ميليمتر بوده و در نتيجه ميله در محل حلقه‌هاي اضافي داراي ضعف خواهد بود. بدين معني كه در اين نقطه خوردگي و سوراخ شدن (Puncher) خواهيم داشت.
2- جنس (مواد) حلقه‌هاي پلاستيكي در مقايسه با سيليكون رابر و اپوكسي رزين از طرح عايقي متفاوتي برخوردار است كه اين اختلاف
سطح باعث پلاريزاسيون بر روي
سطح مي‌شود كه اين خود باعث ايجاد گرماي الكتريكي موضعي شده
و در نتيجه تخليه ناقص
(Partial discharge) انجام‌مي‌گيرد و در نهايت باعث پوسيدگي در محل قرار گرفتن حلقه‌ها خواهد شد.
ب- وجود درزها و رگه‌هائي (Seams) در طول مقره كه با ميدان الكتريكي موازي است خط قالب و ريخته‌گري بر روي سطح مقره حاوي مواد اضافه‌اي است كه از محل بين دو قسمت قالب بيرون زده است. اين مواد اضافي بايد به دقت پاك شود تا از آسيب بدنه جلوگيري شد.
خط قالب به طور خفيف موج‌دار است كه سبب نامتجانسي و بدفرمي ميدان الكتريكي مي‌شود. اين امر موجب افزايش ميزان آلودگي و در نتيجه افزايش تخليه (discharge) در طول خط قالب خواهد شد كه در نهايت موجب فرسايش و زوال ماده و شكنندگي محيط اطراف خط قالب خواهد شد.
براي اينكه سيليكون رابر در شرايطي كه استفاده مي‌شود از عملكرد بهتري برخوردار باشد از بتونه (fillers) اضافي استفاده مي‌شود.
با افزودن آلومينيوم تري‌هيدرات (ATH)، ميزان مقاومت در برابر فرسايش افزوده خواهد شد. ميزان صحيح استفاده از بتونه (fillers) نقش بسيار مهمي در بالابردن عملكرد درست و صحيح مواد دارد. چنانچه ميزان ATH بيش از حد لازم باشد موجب شكنندگي سطح بشقاب (Shed) خواهد شد. (براي مثال زمانيكه بخواهد بيش از 90 درجه خم شود). يكي از نشانه‌ها و اثرات استفاده زياد ATH، سفيدشدن خط خميدگي درطول سطح بشقاب (shed) است.
ج- موضوع مهم بعدي درمورد مقره‌هاي كامپوزيت، طراحي اتصال بين مواد پلي مريك و فيتينگهاي انتهائي است. بدنه (hausing) بايد دربرابرقوسهاي جزئي (partial arcs) كه بيشتر و ترجيحاً در محل اتصال بين بدنه (hausing) و فلز فيتينگ انتهائي صورت مي‌گيرد، محافظت شود.
طراحهاي فيتينگ انتهائي و تركيب آن با وضعيت اولين بشقاب (Shed) هم چنين پركردن حفره بين قسمتهاي فلزي و بدنه از عواملي هستند كه بر روي طول عمر مقره‌هاي كامپوزيت تاثير خواهند داشت.
پركردن حفره بين بدنه و فيتينگ
براي پركردن حفره بين بدنه (hausing) و فيتينگ ازمواد مختلفي استفاده مي‌شود. سه ماده متفاوت (فلز، سيليكون رابر، تركيب اپوكسي رزين و فايبر گلاس)
با سه ظرفيت گرمائي متفاوت با يكديگر در محلي كه پيوند سه گانه (triple junction) ناميده مي‌شود در تماس هستند. در زمان استفاده از مقره، با افزايش و كاهش دما اين مواد به ترتيب و با سرعتهاي متفاوت منقبض و يا منبسط خواهندشد.
نحوه Sealing بايد بگونه‌اي باشد كه خاصيت تطابق با اين حالتها را (انقباض- انبساط) داشته باشد بدون اينكه بر روي سطح فشار مكانيكي وارد آيد.
چنانچه بدنه در تماس مستقيم با قسمت فلزي باشد، وجود فشار مكانيكي بر روي سطح امري اجتناب‌ناپذير است. تحقيقات بر روي اين مقره‌ها نشان داده است كه پس از چند سال استفاده، سيليكون رابر از فيتينگ جدا شده و آب از طريق حفره‌ها به ميليه FRP نفوذ كرده و به ناحيه فشرده شده و متراكم آسيب رسانده است. در نتيجه ميله از فيتينگ جدا شده و موجب قطع خط مي‌شود.
به منظور جلوگيري از آنچه ذكر شد بايد از سيليكون رابر با خاصيت الاستيكي كه از خاصيت چسبندگي
(به فلز، سيليكون و ميله FRP) خوبي برخوردار باشد استفاده كرد و در برابر آب 100درصد چگال‌تر باشد.
خواص مكانيكي مواد بكاررفته در فيتينگها و نوع اتصال آن به ميله از اهميت بالائي برخوردار است.
يكي از مواردي كه بايد به آن
اشاره شود اين است كه استفاده از cast iron futtings در مقايسه با forged steel fittings يك عامل منفي و نامساعد محسوب شود. با استفاده از روشهاي تحليلي موجود وجود حفره هوائي در داخل مواد تقريباً امري غيرممكن است چون در شرايط عادي استفاده، وجود حفره‌هاي هوائي باعث ايجاد تركهاي فرسايشي مي‌شوند.
