استفاده از تیر برق کامپوزیتی در خطوط شبکه توزیع برق

خطوط شبکه توزیع برق از مراحل رسیدن برق از تولید به مصرف کننده است که طراحی اصولی آن موجب پایداری شبکه و جلوگیری از تحمیل هزینه اضافی می شود.
تیر برق در صنعت توزیع برق جهان و نیز کشور ایران کاربردهای زیادی دارد و با استفاده از مواد مختلفی ساخته می شود. تیر چراغ برق در گذشته از موادی مانند چوب، بتن و فولاد ساخته می شد؛ اما حالا تیربرق کامپوزیت نوع جدیدی از تیرهای برق است که به دلیل مزایای زیادی که نسبت به تیرهای سنتی دارد در صنعت برق کشور مورد توجه قرار گرفته است. محصولات کامپوزیتی به دلیل عایق الکتریسیته و حرارت، سبکی، مقاومت به خوردگی بالا و ... در صنعت برق به طور گسترده بکار میروند.

مواد اولیه و ماهیت کامپوزیت

تیر برق کامپوزیتی از رزین های گرما سختِ تقویت شده با الیاف شیشه به نحوی طراحی و ساخته می شود که یکپارچگی سازی آنها با انواع فولادی و آلومینیومی رقابت می کند با این تفاوت که مشکلات خوردگی، سنگینی و هدایت الکتریکی آنها را ندارند. این محصولات در برابر نمک، اسید، قلیایی ها و محدوده وسیعی از محیط ها و مواد شیمیایی خورنده که بر آلومینیوم، فولاد و گالوانیزه اثرات شدیدی دارند مقاومند. حتی محصولات آلومینیومی و فولاد پوشش داده شده نیز ممکن است به علت خراش های کوچک ایجاد شده حین نصب یا پس از آن در معرض آسیب باشند.
محصولات کامپوزیتی در مقایسه با فولاد، آلومینیوم، دارای نسبت استحکام به وزن بسیار بالا هستند در حالی که یکپارچگی سازه ای مشابهی با آنها دارند. 

در مقاله کامپوزیت چیست؟ می توانید اطلاعات جامع تری در این زمینه کسب کنید.

مشخصات تیر برق

تیر برق ستونی است که برای نگهداری خطوط انتقال هوایی، کابل برق فیبر نوری و تجهیزات مرتبط مانند ترانسفورماتورها و چراغ برق های خیابان بکار میرود و بر اساس کاربرد آن با نام های ستون برق، تیر چراغ برق و ستون تلفن هم شناخته می شود.
مقطع تیرها معمولا از پایین به بالا به طور یکنواخت باریک می شود (بین 10 تا 20 میلی متر در هر متر). تیرهایی که به روش سنتی ساخته می شوند (فلزی- چوبی- بتنی) روی تیرها سوراخ هایی به قطر 20 میلی متر برای نصب لوازم خطوط انتقال هوایی و فراهم آوردن مکان مناسب برای بالا رفتن از تیر در نظر گرفته می شود. این در حالی است که در روش تولید تیر برق کامپوزیتی هیچگونه سوراخی روی بدنه تیر انجام نمی شود و برای بالا رفتن از تیر از حلقه های خاصی که رکاب نام دارد استفاده می گردد.

تیر برق کامپوزیتی

بکارگیری تیرهای کامپوزیتی موضوع جدیدی در خدمات برق رسانی نیست. در دنیای امروز که تقاضا برای انرژی برق هر روز بیشتر از قبل احساس می شود، تیرهای برق ساخته شده از مواد کامپوزیتی دارای کارایی و طول عمری بیشتر نسبت به محصولات مشابه ساخته شده با مواد سنتی هستند و این امر سبب محبوبیت زیاد تیرهای برق کامپوزیتی گردیده است و در واقع حالا از بهترین نوع تیر برق بشمار می آید.

کاربرد تیر برق کامپوزیتی

کراس آرم کامپوزیتی
سینی کابل کامپوزیتی
مقره های کامپوزیتی
پایه های روشنایی، دکل یا تیرهای انتقال برق کامپوزیتی
تیر برق روشنایی کامپوزیتی
بازوهای عرضی کامپوزیتی
تونل تاسیساتی و لوله های عبور کابل کامپوزیتی
توجه داشته باشید که خطوط شبکه توزیع برق یکی از مراحل رسیدن برق از تولید به مصرف کننده است که طراحی اصولی آن موجب پایداری شبکه و جلوگیری از تحمل هزینه اضافی می شود.

مزایای تیر برق کامپوزیتی

تیرهای کامپوزیتی با بیشترین ممان اینرسی، بهترین جایگزین برای تیرهای فولادی، چوبی و بتنی در خطوط انتقال برق است. شرکت های خدمات برق رسانی در حال کشف برترهای تیر کامپوزیت نسبت به تیرهای ساخته شده از مواد سنتی هستند.
تیرهای کامپوزیتی سبک، محکم و دارای ویژگی های هدایتی خیلی کمی هستند. این تیرها در برابر خوردگی، پوسیدگی پرتوهای فرابنفش، نفوذ آب، حشرات و موریانه ها هم مقاومت بسیار بالای دارند.
مهمترین مزیت تیر برق کامپوزیتی نسبت به انواع تیر برق بتنی و چوبی، تو خالی بودن آن است که سبب پایین آمدن چشمگیر ماده اولیه مصرفی می شود. ضمناً مقاومت شیمیایی تیرهای کامپوزیت در شرایط مختلف جوي بیش از انواع رایج می باشد.
محققان ثابت کرده اند که استفاده از مواد کامپوزیت از نوع (پلیمر-الیاف) بهترین گزینه برای جایگزینی تیرهای کامپوزیتی به جای تیر برق های فولادی است. یک ماده کامپوزیت که ماده زمینه ای آن پلیمری از خانواده پلیمرهای ترموست (مانند پلی استر یا اپوکسی) بوده و این ماده زمینه به‌وسیله درصد بالایی (در حدود 50 تا 70 درصد) از رشته های بسیار نازک الیاف صنعتی (نظیر الیاف شیشه با قطری در حدود 10 میکرون) تقویت شده باشد، میتواند دارای مدول الاستیسیته در حدود 40 گیگا پاسگال و تنش شکستنی در حدود 1000مگا پاسکال باشد. نوع قرار گرفتن رشته های الیاف در امتدادهای مختلف مشخص کننده خواص میکانیکی محصول است؛ همچنین به دلیل پایین بودن چگالی پلیمر زمینه (در حدود 2/1 کیلوگرم در لیتر) و چگالی الیاف تقویت کننده ( حدود 5/2 کیلوگرم در لیتر) تیرهای برق ساخته شده از کامپوزیت دارای وزن کمی نسبت به فولاد خواهد بود. این امر پارامتر بسیار مهمی در سهولت نصب و جابه جایی تیر برق می باشد.
ماده کامپوزیت دارای ثبات خوبی در تغییرات شدید دما می باشد که این امر به دلیل پایین بودن ضریب انبساط حرارتی کامپوزیت است؛ همچنین کامپوزیت با پوشش پلیمری دارای مقاومت خوبی در برابر رطوبت میکرواگاسم ها و جمع شدن آلودگی بر روی سطح می باشد.

مزیت تیر برق کامپوزیتی به تیر برق بتنی

تیرهای بتنی از تیرهای پر کاربرد در شبکه توزیع برق است که از ترکیبات سازنده مختلفی تشکیل شده است و در آب و هوای گوناگون مقاومت متفاوتی از خود نشان می دهند که در بسیاری از موارد شاهد خوردگی آنها هستیم. تیر برق بتنی در شرایط عادی مقاومت قابل قبولی در برابر فرسودگی و تخریب دارند، اما تخریب و فرسودگی تیرهای بتنی اساسا از آلودگی محیط اعم از آب و خاک است که با نفوذ به داخل بتن به سمت بالا به دلیل خاصیت موئینگی سبب زنگ زدگی و خوردگی میله گردها شده و در اثر انبساط، آرماتورها نمایان شده و بتن پایه کاملا جدا و کنده می شود. هرگونه ترک سطحی روی پایه در اثر دمای بالای محیط حمل نامناسب، دپوی غیر استاندارد و یا بادهای گرم هنگام بتن ریزی پایه ها سبب تسریع در تبخیر آب و ایجاد ترک های سطحی می شود. بعد از ترک پایه راه نفوذ رطوبت و آلوگی ایجاد شده که در نهایت زنگ زدگی میلگرد را باعث می شود.
ترکیبات سولفات و کلر از مهمترین عوامل خوردگی سیمان بتن هستند که این ترکیبات در مواجه با رطوبت هوا تاثیر بیشتری داشته وجود بادهای گرم خوردگی را تشدید می کند و سبب آسیب به تیر برق می شود. خوردگی میلگردهای موجود در تیرهای بتنی معضل بزرگی برای سازه های بتنی در مناطق مرطوب همانند سازه های دریایی، اسکله ها و تاسیسات نیروگاهی در مجاورت دریا است، چراکه باعث حمله نمکی به میلگرد ها و خوردگی آن ها می شود و این شکل سالانه هزینه سنگینی را بر صنایع مختلف تحمیل می کند. این در حالی است که تیرهای کامپوزیتی به علت مقاومت در برابر خوردگی و پوسیدگی، نفوذ آب و حشرات و موریانه ها مقاومت بسیار بالایی دارند.
میله گردهای کامپوزیت پلیمری دارای ویژگی های خاصی بوده که آن ها را به عنوان تقویت کننده برای سازه های بتنی مطرح می کند. این میله ها در برابر یون کلرید مقاوم بوده، استحکام کششی آنها نسبت به فولاد 5/1 تا 2 برابر بیشتر و وزن آن یک چهارم فولاد است. خاطر نشان میگردد تیرهای برق بر اساس اقلیم هر منطقه ساخته می شود.

تکنولوژی ساخت تیر کامپوزیت

تکنولوژی ساخت تیرهای کامپوزیتی به حدود 40 سال قبل بر میگردد اما دو مانع اصلی بر سر راه تولید این محصول وجود دارند؛ یکی هزینه و دیگری عدم مقاومت نسبت به نور UV.
هزینه تولید تیر کامپوزیتی مربوط به تکنولوژي نوارپیچ winding filament و هزینه مواد اولیه می باشد. البته قابل ذکر است که هزینه تیرهاي چوبی و عملیات شیمیایی که روي آن انجام می شود بیشتر از این است.
پارامتر افزایش عمر تیر برق کامپوزیتی را می توان به صورت زیر تقسیم بندی کرد:
الف - سطح محصول توسط پوشش ضد UV مجهز گردد.
ب - خود محصول نیز باید شامل رزین های توام با مواد مقاوم نسبت به UV باشد.

 

پروژهای بین المللی انجام شده با تیر برق کامپوزیتی

شرکت آمریکایی بریستول تنسی الکتریک سیسستم اخیراٌ 144 تیـر کامپوزیتی را در دو خط انتقال نصب کرده است. شرکت استرانگ ول واقع در ایالـت ویرجینیای آمریکا تیرهاي کامپوزیت پالترود شده 28 SE را با بیشترین ظرفیت ممان اینرسـی طراحی و برای جایگزینی تیرهاي چوبی، فولادی و بتنـی در خطـوط انتقـال بـرق تولیـد کرده است.
شرکت های خدمات برق رسـانی در حـال کشـف برتری هـای تیرهای کامپوزیتی، نسبت به تیرهاي ساخته شـده از مـواد سـنتی هسـتند. تیرهـای 28 SE شـرکت اسـترانگ ول، سبک، محکم و داراي ویژگی های هدایتی خیلـی کمـی هسـتند. ایـن تیرهـا همچنـین در برابـر خوردگی، پوسیدگی، پرتوهای فرابنفش، نفوذ آب، حشرات و دارکـوب هـا مقاومـت بسـیار بالایی دارند.

 

اجرای تیر برق کامپوزیت توسط آب صنعت

اغلب تیرهای برق کامپوزیت را مستقیماً در خاک دفن می کنند که ضمن عملکرد خوب هزینه کمی دارد. طولی از تیر که در زیر خاک قرار می گیرد بستگی به مقاومت جانبی خاک دارد ولی به عنوان یک قانون تجربی عمق فنداسیون را برابر %10 طول تیر به علاوه 60 سانتیمتر در نظر میگیرند با این وجود کیفیت مصالح پر کننده و درجه تراکم آنها در مقاومت فونداسون بسیار مهم است.
هزینه رشد و تقاضای جهانی برای انرژی برق فرصت های جدیدی را برای کامپوزیتهای مقاوم به خوردگی ایجاد کرده است که استفاده گسترده از کامپوزیتها در این امر میتواند به کاهش هزینه ها و افزایش قابلیتها منجر شود. تیر برق کامپوزیتی پایه پلیمر انتخاب بسیار جذابی برای اغلب شرکت های خدماتی برق رسانی جهت جایگزینی با تیرهای چوبی، تیرهای فولادی و تیرهای بتنی هستند. این تیرها در برابر خوردگی، پوسیدگی، پرتو فرابنفش، نفوذ آب، حشرات و دارکوب مقاومت بسیار بالای دارند. از آنجا که بتن ماده ای فراوان و ارزان قیمت به شمار می رود قیمت اولیه محصولات سنتی نسبت به محصولات جدید کمتر است؛ اما با در نظر گرفتن همه پارامترها همچون دشواری و هزینه های بالای حمل و نقل، نصب تیرهای بتنی و همچنین مقاومت بالای تیرهای کامپوزیتی در برابر حملات خوردگی، پوسیدگی و ضربه که نهایتاً به عمر مفید بسیار طولانی این تیرها منجر می شود، میتوان دریافت که استفاده از تیر برق کامپوزیتی به مراتب از تیر بتنی راحتر و به صرفه تر است.
آب صنعت تهران شما را از آنالیز پروژه تا نصب تیر برق های کامپوزیتی و سایر محصولات کامپوزیتی موجود در وب سایت پیش رو همراهی می کند. شما می توانید با مراجعه به بخش محصولات آب صنعت با تمامی آنها آشنا شوید. برای کسب مشاوره رایگان و قیمت دقیق محصولات با ما در تماس باشید: 02122553955