دنیای صنعتی

در سیستم‌های قدرت، از مقره الکتریکی (Electrical Insulator) برای جلوگیری از گذر جریان‌های ناخواسته به زمین استفاده می‌شود. مقره نقش مهمی در سیستم‌های الکتریکی ایفا می‌کند. در حقیقت، مقره یک مسیر بسیار مقاومتی است که عملاً جریانی از آن عبور نمی‌کند. در سیستم انتقال و توزیع، هادی‌های هوایی عموماً روی دکل‌ها یا تیرها قرار می‌گیرند. دکل‌ها و تیرها، هر دو، به طور مناسب زمین می‌شوند. بنابراین، مقره باید بین دکل یا تیر و هادی‌های حامل جریان قرار گیرد تا از عبور جریان هادی‌ها به زمین (از طریق بدنه دکل‌ها یا تیرها) جلوگیری شود. در واقع، برای نگه داشتن هادی‌های الکتریکی فشارقوی که دارای ولتاژ‌های بسیار بزرگی هستند از مقره‌های فشار قوی استفاده می‌شود.

مقره‌ها دو وظیفه مهم برعهده دارند:

وظیفه مکانیکی: مقره‌ها دارای استقامت مکانیکی بوده و قادرند بارها و نیروهای مکانیکی را تحمل کنند.

وظیفه الکتریکی: مقره‌ها می‌توانند ولتاژهای بزرگ کاری و نیز ولتاژ های ضربه و رعد و برق را تحمل کنند؛ به طوری که در بدترین شرایط رطوبت، باران و آلودگی و بروز صاعقه با ولتاژ های بالا، دچار شکست الکتریکی نمی‌شوند.

مقره‌های فشارقوی باید ویژگی‌هایی از قبیل استقامت الکتریکی و مکانیکی بالا، نداشتن ناخالصی و حفره‌های داخلی، استقامت در برابر تغییرات درجه حرارت و عدم تغییر شکل، ضریب اطمینان بالا، ضریب تلفات عایقی کم و مقاومت در برابر نفوذ آب و آلودگی‌ها داشته باشند.

شکست الکتریکی مقره ممکن است در اثر تخلیه الکتریکی در هوای اطراف مقره، تخلیه الکتریکی سطحی از طریق گرد و غبار و یا تخلیه الکتریکی از داخل مقره ایجاد شود. عجیب نیست اگر گفته شود که ضریب اطمینان سیستم‌های قدرت، به ضریب اطمینان مقره‌ها و کیفیت آن‌ها بستگی دارد. علت اصلی خرابی مقره‌های هوایی، تخلیه الکتریکی است که بین خط و زمین در شرایط غیرعادی ولتاژ سیستم رخ می‌دهد. در طول تخلیه الکتریکی، گرمای زیاد ناشی از قوس الکتریکی، سبب سوراخ شدن بدنه مقره می‌شود. با توجه به این پدیده، موادی که در مقره‌ها به کار می‌روند باید ویژگی‌های خاصی داشته باشند.

موادی که برای اهداف عایقی به کار می‌روند، ماده عایق‌کننده نامیده می‌شوند. برای آنکه از این ماده‌ها به صورت بهینه استفاده کنیم، باید ویژگی‌های خاصی داشته باشند که عبارتند از:

از نظر مکانیکی به اندازه کافی قوی باشند تا تنش و وزن هادی را تحمل کنند.

برای مقاومت در برابر فشارهای ولتاژ در سیستم ولتاژ قوی باید از قدرت دی الکتریک بسیار بالایی برخوردار باشند.

برای جلوگیری از نشت جریان در زمین، باید از مقاومت عایق بالایی برخوردار باشد.

خصوصیات فیزیکی و الکتریکی آن‌ها باید کمترین تأثیرپذیری را از تغییرات دما داشته باشد.

هر واحد یا بشقاب از مقره برای ولتاژ پایین (معمولاً 11 کیلوولت) طراحی می‌شود. بسته به ولتاژ کاری، تعداد بشقاب‌های مطلوب را می‌توان با یکدیگر سری کرد. آسیب‌دیدگی هر کدام از بشقاب‌ها منجر به آسیب دیدن کل رشته نخواهد شد، زیرا می‌توان بشقاب آسیب دیده را جایگزین کرد. چند مورد از اصطلاحات مربوط به مقره‌ها به شرح زیر است:

خط فراری (فاصله خزش) یا مسیر خزشی: کوتاه‌ترین مسیر روی سطح مقره که ارتباط هادی را با بدنه برقرار می‌کند.

شکست الکتریکی در مقره‌ها: تخلیه بین هادی و بدنه از طریق هدایت سطحی (به علت کثیف بودن، آلودگی و مرطوب بودن)  شکست الکتریکی نام دارد.

ولتاژ شکست مقره: مقدار ولتاژی است که باعث شکست در مقره خواهد شد.

انواع مقره ها از نظر کاربرد

انواع مقره‌ها از نظر کاربرد، عبارتند از: مقره‌های اتکایی برای عایق‌کاری باس بارها در پست‌های برق و تابلوها، مقره‌های عبوری یا بوشینگ‌ها برای عبور باس بارها، از دیواره ها یا بدنه تجهیزات الکتریکی نظیر ترانسفورماتورها، کلیدها، خازن‌ها، مقره‌های مهار و مقره‌های کششی.

مقره اتکایی

مقره‌های اتکایی به صورت استوانه‌هایی بلند هستند که فرورفتگی‌ها و برآمدگی‌هایی روی سطح استوانه دارند و از نظر ساخت می‌توانند به صورت توپر و توخالی باشند. نوع توپر این مقره دارای استقامت مکانیکی و الکتریکی بیشتری در مقابل سوراخ شدن است.

امروزه مقره‌های پُست بیشتر به صورت توپر ساخته می‌شوند. از نوع توخالی در مواردی استفاده می‌شود که مقره باید نیروی مکانیکی بیشتری تحمل کند. البته برای افزایش استقامت الکتریکی مقره اتکایی، آن را با گاز خشک ازت پر می‌کنند.

در پست‌های فشار قوی، این مقره‌ها برای نگهداری شین‌های فشار قوی بر روی پایه‌های بتنی به کار می‌روند و شین‌های فشار قوی روی شیار بالایی مقره بسته می‌شوند. از این مقره‌ها همچنین در تابلوهای فشار قوی استفاده می‌شود. شمش‌های فشار قوی داخل تابلو از مقابل این مقره‌ها عبور می‌کنند و به مقره بسته می‌شوند و یا شمش‌ها روی مقره قرار می‌گیرند.

مقره عبوری

مقره‌های عبوری برای سرهای خروجی و ورودی دستگاه‌های فشار قوی و برای جلوگیری از ایجاد جرقه بین خط عبوری و بدنه دستگاه استفاده می‌شوند. این نوع مقره‌ها به صورت لایه‌های استوانه‌ای به کار می‌روند. با توجه به محیط کاری، شکل مقره‌های عبوری متفاوت است. معمولاً فضای داخل این استوانه‌های عایقی، توسط گازها یا مایع‌های عایق پر می‌شود.

مقره کششی

مقره‌های کششی در برج‌های کششی، به صورت زنجیره مقره‌ای، وظیفه اتصال هادی به برج را بر عهده دارند. این زنجیره مقره‌ها می‌توانند به صورت دوتایی یا سه‌تایی و یا بیشتر مورد استفاده قرار گیرند که انتخاب آن‌ها به تعداد هادی‌های هر فاز و همچنین شرایط بارگذاری و نوع مقره بستگی دارد.

از مقره‌های کششی در پایه‌های ابتدا و انتهایی خطوط انتقال، توزیع و در پایه‌هایی که در مسیر خط از حالت مستقیم خارج شده و یا نسبت به افق زاویه پیدا می‌کنند، استفاده می‌شود.