خطوط نقل القدرة الكهربية

خطوط نقل القدرة الكهربية

خطوط نقل القدرة الكهربية وظيفتها الرئيسية هي نقل القدرة من مكان إلى آخر والعنصر الرئيسي في خطوط نقل القدرة هو الموصل و هو الناقل الفعلي للطاقة الكهربية وخطوط النقل الكهربي غالبا ما تكون في صورة خطوط نقل هوائية و تسمى  الخطوط الهوائية بسبب أن الهواء هو العازل الرئيسي بين المواصلات و بعضها وبين الموصلات و الأرضي حيث تكون الموصلات محمولة على أبراج لرفع هذه الموصلات عن سطح الأرض بمسافة كافية لتوفير الأمان بعيدا عن المجال الكهرومغناطيسي و تلك المسافة تختلف مع مقدار جهد الخط المحول حيث أذا كان جهد فائق(220 او 500) كف تكون المسافة أكبر و بالتالي تحتاج الى برج اكبر لحمل الموصلات وإذا كان جهد الخط عالي مثل (66) كف فتحتاج إلى مسافة أقل و بالتالي تحتاج الى برج أصغر من أبراج الجهد الفائق و أبراج الجهد المتوسط تكون بالتالي أصغر من أبراج الجهد العالي وذلك لأن المجال الكهرومغناطيسي كلما قل الجهد قل شدة المجال و مسافة تأثير هذا المجال و تكون الموصلات معزولة عن جسم البرج باستخدام عازل من البورسلين أو المطاط.

المواد المستعملة في صناعة الموصل

 الموصل هو العنصر الرئيسي في خطوط نقل الكهرباء حيث هو العنصر المسئول عن نقل الطاقة في خطوط نقل القدرة الكهربية و هناك الكثير من المواد التي من الممكن أن تدخل في صناعة هذا الموصل مثل النحاس او الالمونيوم حيث يعرف عن هذه المواد أنها جيدة التوصيل للكهرباء ولكن يجب اخذ في الاعتبار عوامل أخرى غير القدرة على التوصيل للكهرباء مثل العوامل الميكانيكية حيث يتعرض الموصل لما يعرف باسم الإجهاد الميكانيكي الناتج عن الشد بسبب وزن الموصل لاسفل او الاهتزاز الشديد الناتج عن الرياح و قد يتعرض الى الارتفاع الشديد في درجة الحرارة بسبب الفقد في الطاقة مما قد يتسبب في تغير خواص مادة الموصل و لذلك عند اختيار نوع الموصل يجب اخذ في الاعتبار العوامل الآتية

الموصلية

الموصلية هي مدى قدرة الموصل على نقل القدرة الكهربية ويجب أن يكون الموصل المستخدم في خطوط نقل القدرة الكهربية ذات موصلية عالية حتى يقل الفقد في القدرة الكهربية مما يزيد من التكاليف والخسائر بسبب الطاقة المهدرة من دون الأستفادة منها حيث تلك الطاقة تنتج من محطات التوليد عن طريق حرق الوقود و الذي قد يكون مازوت أو غاز طبيعي أو غيرها من أنواع الوقود المستخدمة لإدارة التوربينات في محطات التوليد.

المتانة الميكانيكية

المتانة الميكانيكية هي أقصى إجهاد تتحمله المادة و يتم أختيار مادة الموصل عن طريق نسبة المتانة الي الوزن و كلما كانت النسبة كبيرة كلما أمكن زيادة خطوة البرج وبالتالي التقليل في عدد أبراج الخط و التقليل في التكاليف.

معامل المرونة

معامل المرونة هي نسبة الإجهاد الواقع على المادة الى الانفعال الحادث لها. بمعنى قدرة المادة على الحفاظ على أبعادها دون تغيير بسبب الإجهاد الواقع عليها بسبب قوة الشد لأسفل الناتج من وزن الموصل و تراكم الثلوج على الموصل أو الاهتزاز الشديد للموصل الناتج من الرياح و العواصف و غيرها ، وكلما زاد معامل المرونة كلما زادت قدرة مادة الموصل على الاحتفاظ على أبعادها.

معامل التمدد الحراري

تتعرض موصلات خطوط النقل الكهربي لارتفاع شديد في درجات الحرارة ناتجة عن نقل القدرة الكهربية و الظروف المناخية لذا يجب الأخذ في الاعتبار عند اختيار نوع مادة الموصل المستخدم في الخطوط الهوائيه لنقل الكهرباء معامل التمدد ، حيث يجب أن يكون معامل التمدد لمادة الموصل صغير جدا حتى يكون التأثير الحراري على الموصل صغير قدر المستطاع حتى نتلاشى تمدد الموصل واقترابه الى الأرض مما ينذر بحدوث كوارث و تعريض حياة الكثيرين الى الخطر.

التكلفة

التكلفة من أهم العناصر التي ينظر لها بعين الاعتبار عند اختيار نوع مادة الموصل لأن تلك الموصلات تمدد لمسافات قد تصل لمئات الكيلومترات مما يكلف ملايين بل مليارات الجنيهات كما أنه يأخذ في الاعتبار اختيار مادة جيدة التوصيل للكهرباء لتقليل الفقد في الطاقة و بالتالي تقليل التكلفة والخسائر ولكن ليس معنى ذلك التغافل عن باقي العناصر لأن التغافل عن باقي العناصر قد يؤدي الى حدوث كوارث و خسارة الكثير من الأرواح و الأموال.

أنواع الموصلات المستخدمة في خطوط النقل الهوائي

الموصلات المستخدمة في خطوط النقل الهوائي تكون عبارة عن جديلة مكونة من قلب من سلك واحد مستقيم محاط بطبقة أو أكثر من الأسلاك المجدولة بطريقة حلزونية حول هذا القلب يكون اتجاه الجدل في كل طبقة مخالف اتجاه الجدل في الطبقة السابقة هناك الوصلات المصنوعة من النحاس او من سبيكة النحاس والكادميوم و بالنظر الى العوامل التي تم طرحها لأختيار نوع مادة الموصل كما سبق ذكرها فأنه سنجد أن أفضل تلك الأنواع هو الألومنيوم حيث يتميز بأنه جيد التوصيل للكهرباء مما يقلل في الفقد الكهربي و يتميز بالمرونة العالية مما يجعله يحافظ على أبعاده و يتميز بصغر معامل التمدد الحراري فيحافظ على خصائصه و يتميز بالمتانة الميكانيكية العالية و رخص ثمنه مقارنة بباقي أنواع الموصلات لذا فإنه الاكثر استخداما وشيوعا في خطوط النقل الكهربي ولكن يوجد منه أنواع حيث يضاف إليه بعض العناصر لتحسين خصائصه و جودته لذا دعونا نعرض لكم أنواع موصلات الألومنيوم.

الألومنيوم ACC

أرخص أنواع الموصلات ويستخدم لمسافات قصيرة حيث خطوة البرج قصيرة وذلك لان متانة هذا الموصل صغيرة.

 الألومنيوم المقوى بالصلب ACSR

يتكون من قلب من الصلب  محاط بطبقة أو أكثر من أسلاك الألومنيوم يتميز هذا الموصل بانه أكثر متانة من موصلات الألومنيوم و يستخدم عندما يكون المسافة بين الأبراج اكبر.

موصلات سبائك الألومنيوم ACAR

تتكون سبيكة الألومنيوم من الألومنيوم المغنيسيوم و السيليكون يتميز هذا الموصل بأنه اكثر متانة وأقل مقاومة كهربية وغير معرض لمشاكل الجلفنة وأقل عرضة للتلف و يعتبر هذا الموصل الأكثر استخداما في الخطوط الحديثة.

سبيكة الألومنيوم المقوى بالصلب

يحتوي علي قلب من الصلب يحاط به أسلاك مصنوعة من سبيكة الالومنيوم و يتميز هذا الموصل بالمتانة العالية جدا و يكثر استخدامه في اسلاك الارضى.

أبراج خطوط النقل

تستخدم الأبراج في الخطوط الهوائية لحمل الموصلات علي مسافات آمنة من الأرض ومن الموصلات و بعضها البعض ، ويمكن تصنيف الأبراج على حسب المادة المصنوع منها البرج و يعتبر الأبراج الحديدية الأكثر استخداما من بين تلك الأنواع وهم:

الأعمدة الخشبية

الأعمدة الخرسانية

 الأعمدة المعدنية

الأبراج الحديدية

ويمكن تصنيف الأبراج على حسب الاستخدام كالآتي

ابراج التعليق

تستخدم لحمل وتعليق الموصل على طول الخط لذلك هي الأكثر استخداما في الخط.

أبراج الشد

تستخدم لكل عدة أبراج تعليق علي طول الخط و الغرض منها هو شد الموصل للحفاظ على انحناء الموصل على طول الخط.

أبراج الزاوية

أبراج الزاوية هي أبراج شد تستخدم عند ربط بين برجين بينهم زاوية.

أبراج النهاية

ابراج النهاية توجد عند بداية ونهاية كل خط و الغرض منها شد الموصل من و الى المحطات الرابط بينهم.

واخيرا 

كانت هذه بعض المعلومات عن خطوط نقل القدرة الكهربية تناولنا فيها وظيفة خطوط نقل القدرة و انواعها و أنواع الموصلات المستخدمة في خطوط نقل القدرة والمواد المصنعة منها تلك الموصلات و انواع الموصلات و انواع الابراج المستخدمة في خطوط نقل القدرة.

وشكرا

والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته