كابل مقوى بالفولاذ ذو موصل من الألومنيوم

📅 آخر تحديث: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة
مقطع عرضي نموذجي لخط نقل الطاقة عالي التوتر (البرج)، يظهر خيطًا واحدًا (7 أسلاك) من الفولاذ محاطًا بـ 4 طبقات متحدة المركز من الألومنيوم.

كابلات ACSR ( الموصلات المصنوعة من الألومنيوم والمقواة بالفولاذ ) هي نوع من الموصلات المجدولة عالية السعة والقوة، وتُستخدم عادةً في خطوط نقل الطاقة الهوائية . تتكون الأسلاك الخارجية من ألومنيوم عالي النقاء ، تم اختياره لموصليته الجيدة، وخفة وزنه، وانخفاض تكلفته، ومقاومته للتآكل، ومقاومته الجيدة للإجهاد الميكانيكي. أما السلك المركزي فهو من الفولاذ لزيادة قوته ودعم وزن الموصل. يتميز الفولاذ بقوة أعلى من الألومنيوم، مما يسمح بتطبيق شد ميكانيكي أكبر على الموصل. كما يتميز الفولاذ بانخفاض التشوه المرن وغير المرن (الاستطالة الدائمة) الناتج عن الأحمال الميكانيكية (مثل الرياح والجليد)، بالإضافة إلى انخفاض معامل التمدد الحراري تحت تأثير التيار الكهربائي . هذه الخصائص تجعل كابلات ACSR أقل ترهلاً بشكل ملحوظ من الموصلات المصنوعة بالكامل من الألومنيوم. وفقًا لاتفاقية التسمية الخاصة باللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) ومجموعة CSA (المعروفة سابقًا باسم جمعية المعايير الكندية أو CSA)، يُرمز لكابلات ACSR بالرمز A1/S1A. [ 1 ]

تصميم

عادةً ما تكون سبيكة الألومنيوم المستخدمة في الأسلاك الخارجية في الولايات المتحدة وكندا من نوع 1350-H19، بينما تكون في أماكن أخرى من نوع 1370-H19، وكلاهما يحتوي على نسبة ألومنيوم تزيد عن 99.5%. تُحدد درجة صلابة الألومنيوم من خلال لاحقة النوع، حيث يشير H19 إلى صلابة فائقة. ولإطالة عمر أسلاك الفولاذ المستخدمة في قلب الموصل، تُجلفن عادةً، أو تُغطى بالزنك لمنع التآكل. وتختلف أقطار الأسلاك المستخدمة في كل من أسلاك الألومنيوم والفولاذ باختلاف موصلات ACSR.

لا يزال كابل ACSR يعتمد على قوة شد الألومنيوم، إذ يُدعّم بالفولاذ فقط. ولهذا السبب، تقتصر درجة حرارة تشغيله المستمرة على 75 درجة مئوية (167 درجة فهرنهايت) ، وهي درجة الحرارة التي يبدأ عندها الألومنيوم بالتلدين والتليين تدريجيًا. [ 2 ] في الحالات التي تتطلب درجات حرارة تشغيل أعلى، يمكن استخدام كابل ACSS ( موصل ألومنيوم مدعوم بالفولاذ ).  

قلب فولاذي

يُستخدم الفولاذ المجلفن كقلب فولاذي قياسي في فولاذ ACSR، ولكن تتوفر أيضًا أنواع أخرى مطلية بالزنك، أو سبائك الألومنيوم بنسبة 5% أو 10%، أو آثار من المعادن المختلطة (يُعرف أحيانًا بالأسماء التجارية Bezinal أو Galfan )، أو الفولاذ المغلف بالألومنيوم (يُعرف أحيانًا بالاسم التجاري Alumoweld). كما يمكن استخدام أنواع فولاذ ذات مقاومة أعلى.

في الولايات المتحدة، يُصنف الفولاذ الأكثر استخدامًا برمز GA2، وهو الفولاذ المجلفن (G) ذو طبقة طلاء الزنك من الفئة A بسماكة (A) وقوة عادية (2). أما طبقات طلاء الزنك من الفئة C فهي أكثر سمكًا من الفئة A، وتوفر حماية أكبر ضد التآكل على حساب انخفاض قوة الشد. ويُصنف قلب الفولاذ المجلفن ذو القوة العادية وسماكة طلاء الفئة C برمز GC2. أما درجات الفولاذ ذات القوة الأعلى فتُصنف برموز عالية القوة (3)، وعالية القوة جدًا (4)، وعالية القوة للغاية (5). ويُصنف قلب الفولاذ المجلفن عالي القوة للغاية ذو سماكة طلاء الفئة A برمز GA5. ويؤدي استخدام قلوب الفولاذ ذات القوة الأعلى إلى زيادة قوة شد الموصل، مما يسمح بتحمل شد أعلى، وبالتالي تقليل الترهل.

تُصنّف طبقات الزنك-5% ألومنيوم المختلطة بالرمز "M". توفر هذه الطبقات حمايةً معززةً ضد التآكل ومقاومةً للحرارة مقارنةً بالزنك وحده. يُرمز للفولاذ العادي ذي القوة العادية والمطلي بطبقة من الزنك-ألومنيوم المختلطة بالرمز MA2.

يُرمز للفولاذ المُغلّف بالألومنيوم بالرمز "AW". يوفر هذا النوع من الفولاذ حمايةً مُعززة ضد التآكل وموصليةً كهربائيةً أعلى، على حساب انخفاض قوة الشد. ويُستخدم عادةً في التطبيقات الساحلية.

تستخدم كل من اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) والهيئة الكندية للمواصفات القياسية (CSA) اصطلاح تسمية مختلفًا. يُعدّ الفولاذ S1A الأكثر شيوعًا، وهو فولاذ عادي القوة من فئة S1 مع طلاء من الفئة A. يتميز فولاذ S1 بقوة شد أقل قليلًا من الفولاذ العادي المستخدم في الولايات المتحدة. وفقًا لمعايير CSA الكندية، يُصنّف الفولاذ S2A ضمن فئة الفولاذ عالي القوة. أما المادة المكافئة له وفقًا لمعايير ASTM فهي الفولاذ GA2، ويُطلق عليه الفولاذ العادي. يُصنّف الفولاذ S3A وفقًا لمعايير CSA ضمن فئة الفولاذ فائق القوة. أما المادة المكافئة له وفقًا لمعايير ASTM فهي الفولاذ GA3، ويُطلق عليه الفولاذ عالي القوة. لا تعترف معايير CSA الحالية للموصلات الكهربائية العلوية رسميًا بعد بالفئتين GA4 أو GA5 المكافئتين لها وفقًا لمعايير ASTM. كما لا تعترف معايير CSA الحالية رسميًا بعائلة طلاء سبائك الزنك "M" من ASTM. تستخدم شركات الكهرباء الكندية موصلات مصنوعة من الفولاذ عالي القوة مع طلاء سبائك الزنك "M".

يضع

يُحدد اتجاه لف الموصل بواسطة أربعة أصابع ممتدة؛ ويُحدد اتجاه اللف "اليمين" أو "اليسار" بناءً على ما إذا كان يتطابق مع اتجاه الأصابع من اليد اليمنى أو اليسرى على التوالي. تُصنع موصلات الألمنيوم العلوية (AAC، AAAC، ACAR) وموصلات ACSR في الولايات المتحدة الأمريكية دائمًا بطبقة خارجية ملفوفة باتجاه اليمين. وبالاتجاه نحو المركز، تتناوب اللفات في كل طبقة. تختلف بعض أنواع الموصلات (مثل موصلات النحاس العلوية، OPGW ، وموصلات الصلب EHS) حيث يكون اللف الخارجي للطبقة الخارجية للطبقة الخارجية للطبقة الخارجية للطبقة الخارجية. تُحدد بعض دول أمريكا الجنوبية اللف الخارجي للطبقة الخارجية للطبقة الخارجية في موصلات ACSR الخاصة بها باتجاه اليسار، لذا تُلف هذه الموصلات بطريقة مختلفة عن تلك المستخدمة في الولايات المتحدة الأمريكية.

المقاسات

تتوفر موصلات ACSR بأحجام محددة متعددة، مع سلك فولاذي مركزي واحد أو عدة أسلاك، وعادةً ما تحتوي على كميات أكبر من خيوط الألومنيوم. على الرغم من ندرة استخدامها، إلا أن هناك بعض الموصلات التي تحتوي على خيوط فولاذية أكثر من خيوط الألومنيوم. يمكن تحديد موصل ACSR جزئيًا من خلال عدد خيوطه، فعلى سبيل المثال، يُطلق على موصل ACSR الذي يحتوي على 72 خيطًا من الألومنيوم مع قلب من 7 خيوط فولاذية اسم موصل ACSR 72/7. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] تتراوح أحجام الكابلات عمومًا من #6 AWG ("6/1" - ستة موصلات خارجية من الألومنيوم وموصل فولاذي واحد للتقوية) إلى 2167 kcmil ("72/7" - اثنان وسبعون موصلًا خارجيًا من الألومنيوم وسبعة موصلات فولاذية للتقوية).

اتفاقية التسمية

لتجنب الالتباس الناتج عن تعدد تركيبات أسلاك الفولاذ والألومنيوم، تُستخدم رموزٌ لتحديد نوع الموصل. في أمريكا الشمالية، تُستخدم أسماء الطيور كرموز، بينما تُستخدم أسماء الحيوانات في أماكن أخرى. على سبيل المثال، في أمريكا الشمالية، يُعدّ طائر غروسبيك رمزًا لـموصل ACSR بمساحة 322.3  مم² (636  كيلو ميل) مع 26/7 من أسلاك الألمنيوم/الفولاذ، بينما موصل Egret له نفس الحجم الكلي للألمنيوم (يبلغ قطر الموصل 322.3  مم² ( 636  كيلو ميل)، ولكنه مُجدَّل بنسبة 30/19 من الألومنيوم/الفولاذ. على الرغم من اختلاف عدد خيوط الألومنيوم بين نوعي Grosbeak وEgret، إلا أنه يتم استخدام أحجام مختلفة من خيوط الألومنيوم لتعويض هذا الاختلاف، بحيث تبقى الكمية الإجمالية للألومنيوم ثابتة. يؤدي اختلاف عدد خيوط الفولاذ إلى اختلاف أوزان الجزء الفولاذي، وبالتالي اختلاف أقطار الموصل الكلية. تُوحِّد معظم شركات الكهرباء استخدام نوع مُحدد من الموصل عند وجود أنواع مختلفة من نفس كمية الألومنيوم، وذلك لتجنب المشاكل المتعلقة باختلاف أحجام الأجهزة (مثل الوصلات). ونظرًا لتعدد الأحجام المتاحة، غالبًا ما تتجاهل شركات الكهرباء بعض الأحجام لتقليل مخزونها. وتؤدي أنواع التجديل المختلفة إلى خصائص كهربائية وميكانيكية مُتباينة.

تصنيفات سعة التيار

عادةً ما يُقدّم مُصنّعو موصلات التيار المتردد (ACSR) جداول سعة التيار الكهربائي بناءً على مجموعة مُحدّدة من الافتراضات. وتُطبّق شركات الكهرباء عادةً تصنيفات مُختلفة نتيجةً لاستخدامها افتراضات مُتباينة (مما قد يُؤدّي إلى تصنيفات تيار كهربائي أعلى أو أقل من تلك التي يُقدّمها المُصنّعون). تشمل المُتغيّرات الهامة سرعة الرياح واتجاهها بالنسبة للموصل، وشدة أشعة الشمس، والانبعاثية، ودرجة الحرارة المُحيطة، وأقصى درجة حرارة للموصل.

الخصائص الموصلة

في توزيع الطاقة الكهربائية ثلاثية الأطوار ، يجب تصميم الموصلات بحيث تتمتع بمقاومة كهربائية منخفضة لضمان الحد الأدنى من فقد الطاقة أثناء التوزيع. تتكون المقاومة من عنصرين: المقاومة والمفاعلة. تُدرج قيم مقاومة موصلات ASCR في جداول خاصة بتصاميم الموصلات المختلفة من قِبل الشركة المصنعة عند ترددات التيار المستمر والتيار المتردد، بافتراض درجات حرارة تشغيل محددة. يعود تغير المقاومة مع التردد بشكل رئيسي إلى تأثير السطح ، وتأثير التقارب ، وفقدان التخلف المغناطيسي . وبحسب هندسة الموصل، كما هو موضح في اسمه، تتفاوت درجات تأثير هذه الظواهر على المقاومة الكلية للموصل عند ترددات التيار المستمر والتيار المتردد.

غالبًا ما لا تُدرج المفاعلة الكهربائية للموصل في جداول موصلات ACSR ، ويعود ذلك في الغالب إلى المسافة بين الموصلات الأخرى التي تحمل التيار ونصف قطر الموصل. تُسهم مفاعلة الموصل بشكل كبير في إجمالي التيار الذي يجب أن يمر عبر الخط، وبالتالي تُسهم في الفقد المقاومي في الخط. لمزيد من المعلومات حول محاثة وسعة خطوط النقل، راجع قسم نقل الطاقة الكهربائية وخطوط الطاقة الهوائية .

تأثير الجلد

يؤدي تأثير السطح إلى تقليل مساحة المقطع العرضي التي يمر فيها التيار عبر الموصل مع زيادة تردد التيار المتردد. في حالة التيار المتردد ، يتدفق معظم التيار (63%) بين السطح وعمق الاختراق (δ)، الذي يعتمد على تردد التيار والخصائص الكهربائية (التوصيلية) والمغناطيسية للموصل. يؤدي انخفاض مساحة المقطع العرضي إلى زيادة المقاومة نظرًا للعلاقة العكسية بين المقاومة ومساحة المقطع العرضي للموصل. يُفيد تأثير السطح في التصميم، حيث يُركز التيار نحو الألومنيوم ذي المقاومة المنخفضة على السطح الخارجي للموصل. ولتوضيح تأثير السطح، يتضمن معيار الجمعية الأمريكية لاختبار المواد (ASTM) توصيلية القلب الفولاذي عند حساب مقاومة التيار المستمر والمتردد للموصل، بينما لا يتضمنها معيارا اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) ومجموعة CSA.

تأثير القرب

في موصل (مثل موصلات ACSR وغيرها) يحمل تيارًا مترددًا، إذا كانت التيارات تمر عبر موصل أو أكثر مجاورة، فإن توزيع التيار داخل كل موصل سيقتصر على مناطق أصغر. يُطلق على هذا التكدس الناتج للتيار اسم تأثير التقارب. يؤدي هذا التكدس إلى زيادة المقاومة الفعالة للتيار المتردد في الدائرة، ويكون التأثير عند تردد 60 هرتز أكبر منه عند تردد 50 هرتز. وتُعد الهندسة والتوصيلية والتردد من العوامل التي تحدد مقدار تأثير التقارب.

ينتج تأثير التقارب عن تغير المجال المغناطيسي الذي يؤثر على توزيع التيار الكهربائي المتدفق داخل موصل كهربائي بفعل الحث الكهرومغناطيسي . فعندما يمر تيار متردد عبر موصل معزول، فإنه يُنشئ مجالًا مغناطيسيًا مترددًا حوله. ويُحفز هذا المجال المغناطيسي المتردد تيارات دوامية في الموصلات المجاورة، مما يُغير التوزيع الكلي للتيار المتدفق عبرها.

والنتيجة هي أن التيار يتركز في مناطق الموصل الأبعد عن الموصلات القريبة التي تحمل التيار في نفس الاتجاه.

فقدان التخلف

تُعزى ظاهرة التخلف المغناطيسي في موصلات ACSR إلى تغير اتجاه ثنائيات الأقطاب الذرية في قلب الفولاذ نتيجةً للحث الناتج عن تيار متردد بتردد 60 أو 50 هرتز في الموصل. تُعدّ خسائر التخلف المغناطيسي في موصلات ACSR غير مرغوب فيها، ويمكن تقليلها باستخدام عدد زوجي من طبقات الألومنيوم في الموصل. ونظرًا لتأثير إلغاء المجال المغناطيسي الناتج عن الموصلات المتقابلة (اليمنى واليسارية) في حالة وجود طبقتين من الألومنيوم، فإن خسائر التخلف المغناطيسي في قلب الفولاذ تكون أقل بكثير مما لو كانت هناك طبقة واحدة أو ثلاث طبقات من الألومنيوم حيث لا يُلغى المجال المغناطيسي.

يكون تأثير التخلف المغناطيسي ضئيلاً في موصلات ACSR ذات عدد زوجي من طبقات الألومنيوم، لذا لا يُؤخذ في الاعتبار في هذه الحالات. أما في موصلات ACSR ذات عدد فردي من طبقات الألومنيوم، فيُستخدم عامل مغنطة لحساب مقاومة التيار المتردد بدقة. وتختلف طريقة تصحيح ACSR أحادي الطبقة عن تلك المستخدمة في الموصلات ثلاثية الطبقات. وبسبب تطبيق عامل المغنطة، تكون مقاومة التيار المتردد للموصل ذي العدد الفردي من الطبقات أعلى قليلاً من مقاومة موصل مماثل ذي عدد زوجي من الطبقات.

بسبب ارتفاع خسائر التخلف المغناطيسي في الفولاذ وما يصاحب ذلك من تسخين للقلب، فإن تصميم الطبقات الفردية سيكون له تصنيف سعة تيار أقل (يصل إلى 10٪ انخفاض في التصنيف) من تصميم الطبقات الزوجية المكافئ.

جميع موصلات ACSR القياسية أصغر من موصلات بارتردج (135.2  مم 2 {266.8  kcmil} 26/7 ألومنيوم / فولاذ) لها طبقة واحدة فقط بسبب أقطارها الصغيرة لذلك لا يمكن تجنب خسائر التخلف المغناطيسي.

تصاميم غير قياسية

يُستخدم موصل ACSR على نطاق واسع نظرًا لتصميمه الفعال والاقتصادي. وتُستخدم أنواع مختلفة من موصل ACSR القياسي (الذي يُسمى أحيانًا بالموصل التقليدي) في بعض الحالات نظرًا لخصائصه المميزة التي تُبرر تكلفته الإضافية. قد تكون الموصلات الخاصة أكثر اقتصادية، أو توفر موثوقية أعلى، أو تقدم حلًا فريدًا لمشكلة تصميم صعبة أو مستحيلة.

تشمل الأنواع الرئيسية للموصلات الخاصة "موصل الأسلاك شبه المنحرف" (TW) - وهو موصل ذو أسلاك ألومنيوم ذات شكل شبه منحرف بدلاً من الشكل الدائري - و"الموصل ذاتي التخميد" (SD)، والذي يُسمى أحيانًا "الموصل ذاتي التخميد" (SDC). كما يتوفر موصل مماثل مصنوع من الألومنيوم المُلدّن، ويتحمل درجات حرارة أعلى، ويُسمى "موصل الألومنيوم المدعوم بالفولاذ" (ACSS). [ 6 ]

سلك شبه منحرف

يمكن استخدام الأسلاك ذات الشكل شبه المنحرف (TW) بدلاً من الأسلاك المستديرة من أجل "ملء الفراغات" ويكون لها قطر إجمالي أصغر بنسبة 10-15% لنفس مساحة المقطع العرضي أو مساحة مقطع عرضي أكبر بنسبة 20-25% لنفس القطر الإجمالي.

قدمت شركة أونتاريو هايدرو (هايدرو ون) في ثمانينيات القرن الماضي تصميمات موصلات ACSR ذات الأسلاك شبه المنحرفة لتحل محل تصميمات ACSR ذات الأسلاك الدائرية (أطلقوا عليها اسم الموصلات المدمجة؛ وتُعرف هذه الأنواع من الموصلات الآن باسم ACSR/TW). استخدمت تصميمات الأسلاك شبه المنحرفة (TW) من أونتاريو هايدرو نفس القلب الفولاذي، ولكن مع زيادة محتوى الألومنيوم في الموصل ليتناسب مع القطر الكلي لتصميمات الأسلاك الدائرية السابقة (مما سمح باستخدام نفس تجهيزات التثبيت لكل من الموصلات الدائرية وTW). تستخدم تصميمات هايدرو ون لموصلات ACSR/TW شبه المنحرفة عددًا زوجيًا فقط من طبقات الألومنيوم (طبقتان أو أربع طبقات). ولا تستخدم تصميمات ذات عدد فردي من الطبقات (ثلاث طبقات) نظرًا لتسببها في خسائر تخلف مغناطيسي أعلى في القلب الفولاذي. وفي ثمانينيات القرن الماضي أيضًا، قدمت إدارة بونفيل للطاقة (BPA) تصميمات TW حيث تم زيادة حجم القلب الفولاذي للحفاظ على نفس نسبة الألومنيوم إلى الفولاذ.

التخميد الذاتي

تُعدّ تقنية الموصلات ذاتية التخميد (ACSR/SD) تقنيةً شبه منقرضة، ونادرًا ما تُستخدم في التركيبات الجديدة. وهي عبارة عن موصل مجدول متحد المركز، ذاتي التخميد، مصمم للتحكم في الاهتزازات الناتجة عن الرياح ( الاهتزازات الإيولية ) في خطوط النقل الهوائية عن طريق التخميد الداخلي. تتكون الموصلات ذاتية التخميد من قلب مركزي من سلك فولاذي دائري واحد أو أكثر، محاط بطبقتين من أسلاك ألومنيوم شبه منحرفة الشكل. ويمكن إضافة طبقة أو أكثر من أسلاك الألومنيوم الدائرية حسب الحاجة.

يختلف موصل SD عن موصل ACSR التقليدي في أن أسلاك الألومنيوم في الطبقتين الأوليين ذات شكل شبه منحرف وحجم محددين بحيث تُشكل كل طبقة أنبوبًا مجدولًا لا ينهار على الطبقة التي تحته عند تعرضه للشد، بل يحافظ على فجوة حلقية صغيرة بين الطبقات. وتفصل فجوتان حلقيتان صغيرتان بين طبقات الأسلاك شبه المنحرفة، وبينها وبين القلب الفولاذي، مما يسمح بالحركة بين الطبقات. أما طبقات أسلاك الألومنيوم الدائرية، فهي متصلة بإحكام ببعضها البعض وبطبقة الأسلاك شبه المنحرفة التي تحتها.

تحت تأثير الاهتزاز، يهتز القلب الفولاذي وطبقات الألومنيوم بترددات مختلفة، مما ينتج عنه تخميد للصدمات. هذا التخميد كافٍ للحد من أي اهتزازات هوائية. كما أن استخدام الأسلاك شبه المنحرفة يقلل من قطر الموصل لمقاومة تيار متردد محددة لكل ميل.

تتمثل المزايا الرئيسية لتقنية ACSR/SD فيما يلي:

  • يسمح التخميد الذاتي العالي باستخدام مستويات شد أعلى بدون تحميل مما يؤدي إلى تقليل أقصى هبوط وبالتالي تقليل ارتفاع الهيكل و/أو عدد أقل من الهياكل لكل كيلومتر [أو لكل ميل].
  • يؤدي انخفاض القطر لمقاومة التيار المتردد المحددة إلى تقليل أحمال الرياح والجليد العرضية على الهيكل.

تتمثل العيوب الرئيسية لـ ACSR/SD فيما يلي:

  • من المرجح أن تكون هناك زيادة في تكاليف التركيب والقص بسبب متطلبات الأجهزة الخاصة وطرق التثبيت المتخصصة.
  • يتطلب تصميم الموصل دائمًا استخدام قلب فولاذي حتى في المناطق ذات الأحمال الخفيفة.

موصل من الألومنيوم مدعوم بالفولاذ

يبدو الموصل المدعوم بالفولاذ والمُغطى بموصلات ألومنيوم (ACSS) مشابهًا ظاهريًا لموصل ACSR القياسي، إلا أن أسلاك الألومنيوم فيه مُعالجة حراريًا بالكامل. يُقلل هذا المعالجة من قوة الموصل المركب، ولكن بعد التركيب، يؤدي استطالة أسلاك الألومنيوم الدائمة إلى زيادة نسبة تحمل الشد في قلب الفولاذ بشكل ملحوظ مقارنةً بموصل ACSR القياسي. وهذا بدوره يُقلل من الاستطالة الحرارية للموصل المركب ويزيد من التخميد الذاتي.

تتمثل المزايا الرئيسية لنظام ACSS فيما يلي:

  • بما أن خيوط الألومنيوم "ناعمة للغاية" في البداية، يمكن تشغيل الموصل في درجات حرارة تزيد عن 200 درجة مئوية (392 درجة فهرنهايت) دون فقدان القوة.  
  • بما أن الشد في أسلاك الألومنيوم يكون منخفضًا عادةً، فإن التخميد الذاتي للموصل للاهتزازات الهوائية يكون عاليًا ويمكن تركيبه عند مستويات شد عالية بدون تحميل دون الحاجة إلى مخمدات منفصلة من نوع ستوكبريدج.

تتمثل العيوب الرئيسية لنظام ACSS فيما يلي:

  • في المناطق التي تتعرض لأحمال جليدية ثقيلة، قد تجعل القوة المنخفضة لهذا الموصل مقارنة بموصل ACSR القياسي استخدامه أقل استحسانًا.
  • قد تؤدي ليونة أسلاك الألمنيوم المعالجة حرارياً والحاجة المحتملة إلى إجهاد مسبق قبل القص والترهل إلى زيادة تكاليف التركيب.

زوج ملتوي

يتكون الموصل المزدوج المجدول (TP) (ويُعرف أحيانًا بالأسماء التجارية T-2 أو VR) من موصلين فرعيين ملتفين (عادةً باتجاه اليسار) حول بعضهما البعض، ويبلغ طول اللفة عادةً حوالي ثلاثة أمتار (تسعة أقدام). [ 7 ] [ 6 ]

المقطع العرضي للموصل في جهاز TP هو شكل دوار على هيئة الرقم 8. يمكن أن تكون الموصلات الفرعية من أي نوع من موصلات ACSR القياسية، ولكن يجب أن تتطابق الموصلات مع بعضها البعض لتحقيق التوازن الميكانيكي.

تتمثل المزايا الرئيسية لموصل TP فيما يلي:

  • يقلل استخدام موصل TP من احتمالية حدوث اهتزازات ناتجة عن تراكم الجليد والرياح على الخط. ففي العواصف الجليدية، عندما تبدأ رواسب الجليد بالتراكم على طول الموصل، يمنع شكل الموصل الملتوي تشكل شكل انسيابي منتظم. أما مع الموصل الدائري القياسي، فيؤدي الشكل الانسيابي إلى رفع الموصل وبدء حركة الاهتزاز. ويمنع شكل موصل TP، بالإضافة إلى غياب الشكل الانسيابي المنتظم، بدء هذه الحركة. ويساعد انخفاض الحركة أثناء تساقط الجليد على منع تلامس موصلات الطور، مما قد يتسبب في حدوث عطل وانقطاع في الدائرة الكهربائية. ومع انخفاض حركات السعة الكبيرة، يمكن استخدام مسافات أطوار أقرب أو أطوال امتداد أطول، مما قد يؤدي بدوره إلى خفض تكلفة الإنشاء. وعادةً ما يتم تركيب موصل TP فقط في المناطق المعرضة لسرعة الرياح ودرجات الحرارة المتجمدة المرتبطة بتراكم الجليد.
  • يقلل الشكل غير الدائري لهذا الموصل من سعة الاهتزازات الهوائية وما يصاحبها من إجهاد وإجهاد بالقرب من نقاط التوصيل ومثبتات الموصل. ويمكن لموصلات TP الدوران برفق لتبديد الطاقة. ونتيجة لذلك، يمكن تركيب موصلات TP عند مستويات شد أعلى مع تقليل الترهل.

تتمثل العيوب الرئيسية لموصل TP فيما يلي:

  • يؤدي المقطع العرضي غير الدائري إلى أحمال الرياح والجليد التي تزيد بنسبة 11٪ تقريبًا عن الموصل القياسي ذي نفس مقاومة التيار المتردد لكل ميل.
  • قد يكون تركيب هذا الموصل ومعداته أكثر تكلفة إلى حد ما من الموصل القياسي.

التوصيل

تتجاوز أطوال العديد من الدوائر الكهربائية طول الموصل الذي يمكن لفه على بكرة واحدة. لذا، غالباً ما يكون من الضروري وصل الموصلات لتوفير الطول المطلوب. من المهم ألا تكون الوصلة نقطة ضعف، بل يجب أن تتمتع بقوة ميكانيكية عالية وقدرة تحمل تيار كهربائي عالٍ. ضمن حدود المعدات المستخدمة لتركيب الموصل من البكرات، يُشترى عادةً طول كافٍ من الموصل يتناسب مع سعة البكرة لتجنب الحاجة إلى وصلات أكثر من اللازم.

صُممت الوصلات لتكون درجة حرارتها أقل من درجة حرارة الموصل. ويُحافظ على انخفاض درجة حرارة الوصلة بفضل مساحة مقطعها العرضي الأكبر، وبالتالي مقاومتها الكهربائية الأقل مقارنةً بالموصل. كما تُبدد الحرارة المتولدة عند الوصلة بشكل أسرع نظرًا لقطرها الأكبر.

تُعدّ أعطال الوصلات مصدر قلق، حيث أن عطل وصلة واحدة فقط يمكن أن يتسبب في انقطاع التيار الكهربائي الذي يؤثر على كمية كبيرة من الحمل الكهربائي.

معظم الوصلات هي وصلات ضغط ( وصلات تجعيد ). هذه الوصلات غير مكلفة وتتمتع بقوة جيدة وخصائص توصيل جيدة.

تستخدم بعض الوصلات، التي تسمى الوصلات الأوتوماتيكية، تصميمًا من نوع الفك أسرع في التركيب (لا يتطلب معدات ضغط ثقيلة) وغالبًا ما تستخدم أثناء عمليات إعادة تأهيل المناطق المتضررة من العواصف عندما تكون سرعة التركيب أكثر أهمية من الأداء طويل المدى للوصلة.

تتعدد أسباب فشل وصلات الأسلاك. وتتعلق بعض أنماط الفشل الرئيسية بمشاكل التركيب، مثل: عدم كفاية تنظيف الموصل (باستخدام فرشاة سلكية) لإزالة طبقة أكسيد الألومنيوم (التي تتميز بمقاومة عالية، أي أنها موصل كهربائي رديء)، أو استخدام الشحم الموصل بشكل غير صحيح، أو قوة الضغط غير المناسبة، أو مواقع الضغط غير المناسبة، أو عدد مرات الضغط غير المناسبة.

يمكن أن تحدث حالات فشل الوصلات أيضًا بسبب أضرار الاهتزازات الهوائية حيث أن الاهتزازات الصغيرة للموصل بمرور الوقت تسبب تلفًا (انقطاعًا) في خيوط الألومنيوم بالقرب من نهايات الوصلة.

تتطلب الموصلات من النوع SD وصلات خاصة (وصلات ثنائية القطع) نظرًا لأن الفجوة بين طبقة الألومنيوم شبه المنحرفة والقلب الفولاذي تمنع قوة الضغط الكافية على الوصلة. يتكون التصميم ثنائي القطع من وصلة للقلب الفولاذي ووصلة أطول وأكبر قطرًا لجزء الألومنيوم. يجب ربط الوصلة الخارجية أولًا ثم تحريكها على طول الموصل، مع ضغط الوصلة الفولاذية أولًا، ثم تُعاد الوصلة الخارجية فوق الوصلة الأصغر وتُضغط مرة أخرى. قد تؤدي هذه العملية المعقدة بسهولة إلى وصلة رديئة. [ 8 ]

قد تتعرض وصلات الأسلاك للتلف جزئيًا، حيث تكون مقاومتها أعلى من المتوقع، وعادةً ما يحدث ذلك بعد فترة من الاستخدام. يمكن الكشف عن هذه الوصلات باستخدام الكاميرات الحرارية، والمجسات الحرارية، وقياسات المقاومة المباشرة، حتى عندما يكون الخط موصولًا بالتيار الكهربائي. تتطلب هذه الوصلات عادةً استبدالها، إما على خط غير موصول بالتيار الكهربائي، عن طريق إنشاء وصلة بديلة مؤقتة، أو بإضافة وصلة كبيرة فوق الوصلة الموجودة، دون فصل الخط.

طلاءات الموصلات

عندما يكون موصل ACSR جديدًا، يتميز سطح الألومنيوم بلمعانه وانخفاض انبعاثيته للإشعاع الحراري وامتصاصه لأشعة الشمس. مع مرور الوقت، يتحول لون الموصل إلى الرمادي الباهت نتيجة تفاعل الأكسدة الذي يحدث في أسلاك الألومنيوم. في البيئات شديدة التلوث، قد يتحول اللون إلى الأسود تقريبًا بعد سنوات عديدة من التعرض للعوامل الجوية والمواد الكيميائية. بالنسبة للموصلات القديمة، تزداد انبعاثيتها للإشعاع الحراري وامتصاصها لأشعة الشمس. تتوفر طلاءات للموصلات تتميز بانبعاثية عالية للإشعاع الحراري العالي وامتصاص منخفض لأشعة الشمس. تُطبق هذه الطلاءات على الموصلات الجديدة أثناء التصنيع. تتميز هذه الأنواع من الطلاءات بقدرتها على زيادة تصنيف التيار لموصل ACSR. عند نفس شدة التيار، ستكون درجة حرارة الموصل نفسه أقل نظرًا لتبديد الحرارة الأفضل بفضل الطلاء ذي الانبعاثية الأعلى. [ 9 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "دليل موصلات الألمنيوم الكهربائية الصادر عن جمعية الألمنيوم" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 15 ديسمبر 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 مايو 2017 .
  2. ↑ "تلدين موصلات الألومنيوم" (ملف PDF) . شركة استشارات توصيل الطاقة، 6 أبريل 2002. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 11 أكتوبر 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 يناير 2016 .
  3. ↑ "الأسلاك والكابلات | المنتجات | ساوث واير" .
  4. ↑ "شركة جنرال كيبل للكهرباء" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 28-10-2011 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13-09-2011 .
  5. ↑ "نسخة مؤرشفة" . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 9 مارس 2012. تم الاطلاع عليها بتاريخ 13 سبتمبر 2011 .{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title ( link )
  6. 1 2 "موصلات نقل الطاقة ذات الأغراض الخاصة" (ملف PDF) . شركة استشارات توصيل الطاقة، 26 يونيو 2012. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 15 سبتمبر 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 فبراير 2016 .
  7. ↑ "موصل ألومنيوم. مُدعّم بالفولاذ. غير مُغطّى" . southwire.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 1 مايو 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 فبراير 2016 .
  8. ↑ "ClampStar® والموصل ذاتي التخميد" (ملف PDF) . موصلات كلاسيكية .
  9. ↑ "شركة الكهرباء (الولايات المتحدة)" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 11 مارس 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 فبراير 2016 .