p-electric
عضو جدید
افزایش عمر هادیهای آلومینیومی خطوط انتقال و توزیع هوایی در نواحی ساحلی و صنعتی
مقاومت بسیار مناسب آلومینیوم در برابر خوردگی بخاطر تشکیل یک لایه اکسیدی بسیار نازک و مقاوم روی سطح آن است. علاوه بر این برخی آلیاژهای آلومینیوم نظیر آلیاژهای سری 5XXX (منیزیم‌دار) به منظور بهبود مقاومت در برابر خوردگی در محیطهای نمک‌دار (محیطهای ساحلی نزدیک دریا) و برخی آلیاژهای سری 6XXX به منظور کاربردهای دریایی، صنعتی و شیمیایی توسعه یافته‌اند، هر چند که با توجه به تاثیر عناصر آلیاژی بر روی خواص الکتریکی و لزوم محدود کردن میزان این عناصر در هادیهای برق، معمولاً درصد عناصر آلیاژی جهت بهبود مقاومت دربرابر خوردگی را نمی‌توان در آلیاژهای با کاربرد به عنوان هادی الکتریکی از حدی بالاتر گرفت و لذا مقاومت به خوردگی آلیاژهای موجود جهت استفاده در ساخت هادیهای الکتریکی بهتر از آلومینیوم الکتریکی 1350 نیست. با توجه به این امر برای بهبود رفتار خوردگی هادیهای هوایی آلومینیومی و افزایش عمر آنها باید از روشهای دیگری استفاده کرد که در مقاله حاضر به آنها پرداخته می‌شود.هادیهای هوایی آلومینیومی را بر اساس رفتار خوردگی آنها در برابر آتمسفرهای مختلف می‌توان به دودسته اصلی تقسیم‌بندی کرد. دسته اول هادیهایی هستند که به طور کامل از آلومینیوم یا آلیاژهای آن ساخته شده‌اند (شامل هادیهای ACAR, AAAC, AAC و …). در این دسته از هادیها، با توجه به یکسان بودن پتانسیل الکتروشیمیایی تمامی اجزاء سازنده، هیچگونه خوردگی گالوانیکی به وجود نمی‌آید ودر نتیجه این نوع سیمها تنها در معرض خوردگی‌های آتمسفری (آتمسفرهای صنعتی، ساحلی و …)قرار می‌گیرند. با توجه به آنکه مقاومت در برابر خوردگی هیچ یک از آلیاژهای آلومینیومی مورد استفاده در ساخت هادیهای خطوط انتقال نیرو بهتر از هادیهای آلومینیومی خالص نیست،لذا برای بهبود رفتار خوردگی هادیهای آلومینیومی نمی‌توان از هادیهای آلیاژی استفاده کرد، هر چند که با در نظر گرفتن مقاومت در برابر خوردگی بسیار مناسب (تقریباً در حد هادیهای آلومینیومی) هادیهای آلیاژی سری 5005 و 6201 و در نظر داشتن استحکام مطلوب این نوع هادیهای آلیاژی، استفاده از آنها بجای هادیهای آلومینیومی1350 میتواند مزایای فنی – اقتصادی مناسبی به همراه داشته باشد. با توجه به این موارد مناسب‌ترین راه بهبود مقاومت در برابر خوردگی این هادیهای تمام آلومینیومی (یا تماماً آلیاژ آلومینیومی) استفاده از پوشش‌های مقاوم به خوردگی و یا استفاده از هادیهای کمپکت است که البته استفاده از هادیهای کمپکت تنها مقاومت به خوردگی لایه‌های درونی کابل را بهبود می‌بخشد و سیمهای سطحی موجود در کل هادی که در معرض آتمسفر قرار دارند، به این وسیله محافظت نمی‌شوند. لازم به ذکر است که میزان خوردگی آلومینیوم درآتمسفرهای معمولی با مقادیر کم نمک‌ها یا آلاینده‌های سولفوری بسیار زیاد است. حتی در آتمسفرهای خورنده نیز عمر هادیهای آلومینیومی بسیار بیشتر از اکثر مواد مهندسی (بخصوص هادیهای مسی یا انواع فولادهای کربنی) است. به عنوان مثال با بررسی‌هایی که بر روی کاهش وزن نمونه‌های مختلف در کنار دریا صورت گرفته است، مشخص شده که پس از 8 سال نگهداری کاهش وزن آلومینیوم در حدود 15 درصد کاهش وزن مس و 1 درصد کاهش وزن فولاد معمولی است، ضمن آنکه با افزایش فاصله از نواحی ساحلی دریا، مقاومت به خوردگی نمونه‌های آلومینیومی تا حد زیادی افزایش می‌یابد. با توجه به این مطالب به نظر می‌رسد که خوردگی هادیهای تمام آلومینیومی عملاً راه‌‍حل خاصی در صنعت‌برق ندارد و در صورت لزوم می‌توان با استفاده از روشهای متداول حفاظت مواد (نظیر گریس کاری یا استفاده از پوشش‌های مقاوم در برابر خوردگی)، مقاومت به خوردگی این هادیها را بهبود بخشید.
دسته دوم هادیها که مطالعه رفتار خوردگی آنها در آتمسفرهای مختلف حائز اهمیت فراوان است، هادیهایی هستند که در آنها سیمهای آلومینیومی به عنوان هادی در جوار یک یا چند سیم فولادی (و یا مواد و آلیاژهای دیگر نظیر Invar) به عنوان تقویت‌کننده قرار گرفته باشند (ACSR). محیط‌ها و آتمسفرهای اصلی خورنده برای هادیهای ACSR شامل محیطهای صنعتی آلوده و نیز نواحی ساحلی دریا هستند. آلودگی‌های صنعتی خورنده عموماً از طریق بارش باران، برف یاهمراه رطوبت بر روی هسته فولادی تقویت‌کننده هادیهای ACSR رسوب می‌کنند. بدین صورت پوشش گالوانیزه اعمالی روی این سیمهای فولادی که نقش آند فداشونده را ایفا می‌کند، بتدریج مصرف می‌شود. در این شرایط تقریباً هیچگونه تخریب خوردگی روی سیمهای آلومینیومی اتفاق نمی‌افتد. در این نوع نحوه تخریب هادیها ACSR، کاهش خواص مکانیکی سیمهای تقویت‌کننده فولادی فاکتور اصلی تعیین‌کننده عمر مفید کل هادی خواهد بود. در این حالت هیچ علامت مشخصه خارجی تا لحظه تخریب کامل هادی مشاهده نمی‌شود و این نحوه خوردگی را می‌توان خوردگی عمومی آتمسفری هادیهای ACSR به حساب آورد.
در نواحی ساحل دریا، مکانیزم خوردگی کاملاً متفاوت است. نمک‌های موجود در این محیط‌ها با رطوبت موجود روی کابلها ترکیب شده و یک الکترولیت حاوی یونهای کلریدی بین هسته فولادی و سیمهای آلومینیومی هادی ایجاد می‌کند. در این شرایط با توجه به نوع الکترولیت موجود و پتانسیل شیمیایی نسبی آلومینیوم و روی نسبت به یکدیگر، ابتدا پوشش گالوانیزه روی سیم فولادی شروع به خوردگی می‌کند. معمولاً قبل از آنکه کل این پوشش گالوانیزه مصرف شود، حفره‌های کوچکی در آن ایجاد می‌شود که به سرعت تا مغز فولادی این سیم تقویت‌کننده پیشروی می‌کنند. در اثر این پدیده یک سل الکترولیتی بین فولاد و آلومینیوم ایجاد می‌شود و با توجه به پتانسیل الکتروشیمیایی این دو عنصر نسبت به یکدیگر، اینبار آلومینیوم نقش آند فداشونده را ایفا می‌کند. این امر باعث خوردگی شدید الومینیوم شده و در نتیجه آن مقاومت الکتریکی در این ناحیه از هادی به مرور افزایش می‌یابد. در صورت ایجاد این نوع خوردگی در خطوط ACSR، عمر مفید آنها بسیار کمتر از حالتی خواهد شد که آنها را تنها در محیطهای آلوده صنعتی قرار داد چرا که در نواحی صنعتی خوردگی هسته فولادی بسیار آهسته‌تر پیشروی می‌کند. نکته مهم دیگر در مورد خوردگی گالوانیکی سیمهای ACSR در آتمسفرهای ساحلی، قابل تشخیص بودن چشمی این نوع خوردگی است به طوری که به مرور زمان قسمتهای خورده شده از هادی به صورت پودرهای سفید‌رنگی که اغلب با افزایش حجم همراهند، روی سطح دیده می‌شوند. عمر مفید کابلهای ACSR که در معرض این نوع خوردگی قرار گیرند، به وسیله سرعت خوردگی الکترولیتی آلومینیوم مشخص می‌شود.
مناسب‌ترین روشهای بهبود مقاومت در برابر خوردگی هادیهای آلومینیومی هوایی
با توجه به کلیه اطلاعات ذکر شده تاکنون در مورد انواع هادیهای آلومینیومی و مکانیزم خوردگی آنها در محیطهای مختلف، مناسب‌ترین روشهای مقابله با خوردگی این هادیهای هوایی را می‌توان به صورت زیر خلاصه کرد. بدیهی است که بر اساس نوع هادی مورد نظر
ACSR, AAC) یا …)، شرایط و آتمسفر احاطه‌کننده سیمها و پارامترهای فنی و اقتصادی مختلف، هر یک از روشهای ارایه شده میتواند انتخاب شود، اما استفاده از برخی روشها به تنهایی قادر نیست تا مقاومت به خوردگی اینگونه سیمها را تا حد بسیار زیادی افزایش دهد، بلکه تنها به عنوان یک روش اولیه برای بهبود نسبی مقاومت به خوردگی آنها مطرح است.
استفاده از گریس‌های مقاوم در برابر خوردگی
در آتمسفرهای خورنده‌ای نظیر نواحی ساحلی یا صنعتی، جهت بهبود مقاومت به خوردگی هادیهای آلومینیومی می‌توان از گریس اندود کردن سیمهای تشکیل‌دهنده این هادیها استفاده کرد. این روش که هم میتواند برای هادیهای تمام آلومینیومی و هم برای هادیهای ACSR بکار رود، باعث می‌شود تا تماس بین محیط خورنده و سیمهای هادی کاهش یابد و بعلاوه با جلوگیری از تماس هادیهای آلومینیومی با سیم فولادی در هادیهای ACSR، از خوردگی گالوانیکی آنها نیز ممانعت بعمل می‌آورد. عملیات گریس اندود کردن سیمهای هادی میتواند بر روی کلیه سیمها اعمال شود و یا تنها بخشی از آنها را شامل شود. به عنوان مثال شکل (2) نمایانگر انواع روشهای گریس‌اندود کاری هادیهای ACSR را نشان می‌دهد.
نکته بسیار مهم درمورد مواد مورد استفاده جهت گریس‌اندود کردن سیمهای آلومینیومی آن است که گریس مورد نظر باید پایداری حرارتی مناسبی داشته باشد و بعلاوه حداقل اشکالات را حین پیچاندن و ساخت هادی مورد نظر داشته باشد. به نظر می‌رسد که با اضافه کردن برخی مواد شیمیایی مناسب بتوان ویژگیهای ضد‌خوردگی و پایداری حرارتی گریس‌ها را بهبود بخشید.
استفاده از پوشش‌های مقاوم در برابر خوردگی
در برخی موارد هنگامی که کابلهای توزیع هوایی در محیطهای خورنده قرار بگیرند، می‌توان آنها را با یک پوشش محافظ برای جلوگیری از خوردگی حفاظت کرد. استفاده از این هادیهای هوایی پوشش‌دار معمولاً برای خطوط توزیع ودر ولتاژهایی تا حد 33 کیلوولت پیشنهاد و عرضه شده است. پوشش این هادیها حاوی کربن سیاه با کیفیت بسیار بالا است تا پایداری مناسبی در برابر اشعه UV داشته باشد، ضمن آنکه پایداری این پوشش‌ها در برابر ولتاژهای بالا نیز ضروری است. این پوشش‌ها معمولاً به عنوان عایق الکتریکی محسوب نمی‌شوند و می‌توان از آنها برای
بهبود مقاومت به خوردگی هادیهای
AAAC, AAC یا ACSR استفاده کرد. شکل زیر نمونه‌ای از چنین هادیهای پوشش‌داری را نشان می‌دهد.
استفاده از هادیهای کمپکت
در این نوع هادیها با توجه به تراکم فراوان هادی و عدم نفوذ عوامل خورنده به داخل کابل، مقاومت در برابر خوردگی بهبود می‌یابد.
منبع
آخرین ویرایش توسط مدیر: