مدونة حول العوامل الرئيسية للموصلات العارية في سلامة نقل الطاقة

تعتمد التشغيل المستقر لأنظمة نقل الطاقة بشكل كبير على الموصلات العارية، وهم الأبطال المجهولون لتوزيع الكهرباء. تلعب هذه الأسلاك المكشوفة دورًا حاسمًا في خطوط النقل العلوية، ولكن إلى أي مدى نفهم هذه المكونات الأساسية؟ يفحص هذا التحليل الشامل هيكل الموصلات العارية وخصائص أدائها وتطبيقاتها، ويوفر إرشادات تفصيلية للاختيار وبروتوكولات السلامة.

الموصلات العارية، كما يوحي الاسم، هي أسلاك كهربائية بدون طبقات عازلة. عادة ما يتم تصنيعها من النحاس أو الألومنيوم أو الفولاذ (إما بشكل فردي أو مجتمعة)، وتستخدم على نطاق واسع في خطوط النقل العلوية وأنظمة التأريض. بالمقارنة مع الأسلاك المعزولة، توفر الموصلات العارية تبديدًا حراريًا فائقًا، مما يمكنها من حمل تيارات أكبر بنفس مساحة المقطع العرضي. ومع ذلك، فإن عدم وجود عزل يتطلب تدابير سلامة صارمة أثناء التركيب والتشغيل، بما في ذلك الحفاظ على مسافات أمان كافية.

تتكون الموصلات العارية من عنصرين أساسيين:

• القسم الموصل: مسؤول في المقام الأول عن نقل التيار، وعادة ما يكون مصنوعًا من النحاس أو الألومنيوم. لتعزيز المرونة، يتكون هذا القسم عادةً من خيوط نحاسية أو ألومنيوم صلبة متعددة ملتوية معًا في 1-3 طبقات، مع عدد خيوط شائع يبلغ 7 أو 19 أو 37. يسهل هذا التكوين المجدول التثبيت مع تقليل تأثير الجلد وتحسين الموصلية.
• القسم الحامل للحمل: يوفر قوة ميكانيكية، وعادة ما يتم بناؤه من الفولاذ. قد يتكون القلب الفولاذي من تكوينات مفردة أو 7 خيوط، مما يضمن صلابة كافية وقوة شد للحفاظ على الترهل المناسب على مدى فترات طويلة.

تشمل المعايير الرئيسية التي تحكم الموصلات العارية:

• المعايير الصينية: GB/T 1179-2017 (موصلات علوية مجدولة متحدة المركز)، GB/T 3956-2018 (موصلات الكابلات المعزولة)
• المعايير الدولية: IEC 60228 (موصلات الكابلات المعزولة)، ASTM B231/B232 (موصلات الألومنيوم، المقواة بالفولاذ)

يمكن تصنيف الموصلات العارية حسب المادة والبنية والمساحة المقطعية، ولكل منها خصائص وتطبيقات مميزة.

• النحاس العاري: يوفر موصلية فائقة لتطبيقات كهربائية عالية الأداء
• الألومنيوم العاري: يوفر وزنًا أخف وتكلفة أقل للنقل لمسافات طويلة

• الموصلات المجدولة: أسلاك صلبة متعددة ملتوية من أجل المرونة والقوة
• ACSR (موصل الألومنيوم المقوى بالفولاذ): يجمع بين قوة القلب الفولاذي وموصلية الألومنيوم للنقل على مدى طويل

• صغير (أقل من 50 مم²): تطبيقات الجهد المنخفض
• متوسط (50-240 مم²): دوائر التوزيع والمعدات الصناعية
• كبير (أكثر من 240 مم²): خطوط النقل الرئيسية والمحطات الفرعية

الألومنيوم العاري: خيار اقتصادي للتطبيقات الحساسة للوزن مع متطلبات تيار معتدلة.

النحاس العاري: الأمثل للعقد الحرجة التي تتطلب أقصى موصلية مثل المحطات الفرعية.

ACSR: مثالي للنقل على مدى طويل عبر التضاريس الصعبة والظروف الجوية القاسية.

الفولاذ المجلفن: يستخدم في المقام الأول لأسلاك التأريض العلوية في الأنظمة عالية الجهد.

تهيمن موصلات ACSR على النقل العلوي، حيث تقوم بتوصيل الطاقة بكفاءة من مصادر التوليد إلى شبكات التوزيع.

تتفوق موصلات النحاس العارية في تطبيقات التأريض، مما يوفر مسارات تيار خطأ موثوقة إلى الأرض.

اعتبارات رئيسية لاختيار الموصل العاري:

• سعة التيار: يجب أن تتجاوز الحد الأقصى للحمل المتوقع بعوامل تخفيض مناسبة
• الظروف البيئية: تختلف متطلبات مقاومة التآكل حسب الموقع
• القوة الميكانيكية: يحدد طول الامتداد وتحميل الرياح قوة الشد المطلوبة
• مؤهلات المورد: تحقق من الامتثال للمعايير والشهادات الدولية

نظرًا لطبيعتها غير المعزولة، تتطلب الموصلات العارية إجراءات سلامة صارمة:

• تطبيق إجراءات السلامة الكهربائية الشاملة بما في ذلك الإغلاق/التعليق
• تتطلب معدات الوقاية الشخصية المناسبة: القفازات المعزولة، وخوذات السلامة، والأحذية غير الموصلة
• إجراء عمليات تفتيش منتظمة مع التركيز على حالة الموصل والوصلات وصيانة الخلوص

يتراوح العمر الافتراضي النموذجي من 20 إلى 30 عامًا، ويتأثر بما يلي:

• اختيار المواد (يتفوق النحاس على الألومنيوم في مقاومة التآكل)
• التعرض البيئي (المناطق الساحلية/الصناعية تسرع التدهور)
• ظروف التشغيل (تجنب التحميل الزائد يطيل العمر الافتراضي)
• جودة التصنيع وممارسات الصيانة