كاربرد كامپوزیت در صنعت برق


حدود 20 سال است كه كامپوزیتهای پلیمری تقویت شده با الیاف FRP در كاربردهای الكتریكی مصرف می شوند. این مواد در ساخت قطعات گوناگون صنعت برق به كار می روند ؛ از جمله لوله های عبور كابل ، سیستم های حمل كابل در تونل ها و پل ها ، تیرهای انتقال برق ، بازوهای عرضی ( كراس آرم ها ) ، مقره ها ، برج های ارتباطی و جز آن .

لوله كامپوزیتی عبور كابل 
یكی از موارد كاربرد كامپوزیت در صنعت برق ، ساخت لوله های عبور كابل است . لوله های پلیمری تقویت شده با الیاف شیشه GRP را می توان در تركیب با اتصالات و متعلقات ویژه ای به كاربرد و آن ها را به شكل یك سیستم عبور كابل چندلایه و چند ردیفی شكل داد . این لوله ها برای كابل های شبكه برق شهری و كابل های مخابراتی زیرزمینی مورد استفاده قرار می گیرند . علاوه بر این در موارد زیر نیز كاربرد دارند :

1) برای كابل هایی كه از زیر ریل جرثقیل های سقفی و یا راه های اصلی شهری عبور می كنند . 
2) برای كابل هایی كه از روی پل ها و رودخانه ها عبور می كنند . به ویژه برای كابلهایی كه از روی پل عبور می كنند ، به كارگیری لوله های GRP ، بار وارده بر پل را كاهش داده و ساخت و ساز پل را تسهیل خواهد كرد . 

سیستم حمل كابل كامپوزیتی 
سیستم های حمل كابل كامپوزیتی ، یك محصول سازه ای برای حل بسیاری از مشكلات مهندسی و طراحی در شبكه های برق رسانی و مخابراتی هستند كه برای نگهداری كابل های گرانبها و اغلب حساس و استراتژیك در دراز مدت قابل اعتمادند . این سیستم ها ویژگی های منحصربه فردی دارند كه آن ها را قادر به تحمل بسیاری از محیط های خورنده می كند ؛ به ویژه شرایطی كه مواد سنتی در آن ها عمر كاری مفید و اقتصادی ندارند . این محصولات از رزین های گرما سخت تقویت شده با شیشه و به نحوی طراحی و ساخته می شوند كه یكپارچگی سازه ای آنها با انواع فولادی و آلومینیمی رقابت می كند ؛ با این تفاوت كه مشكلات خوردگی ، سنگینی وزن و هدایت الكتریكی آنها را ندارند . 
این محصولات در برابر اسیدها ، نمك ها ، قلیاها و محدوده وسیعی از محیط ها و مواد شیمیایی خورنده كه بر آلومینیم و فولاد گالوانیزه اثرات شدیدی دارند ، مقاومند . حتی محصولات آلومینیمی یا فولادی پوشش داده شده نیز ممكن است به علت خراش های كوچك ایجاد شده حین نصب یا پس از آن ، در معرض آسیب باشند . 
این محصولات در مقایسه با فولاد یا آلومینیم ، دارای نسبت استحكام به وزن بسیار بالایی هستند درحالی كه یكپارچگی سازه ای مشابهی با آنها دارند . 
پروفیل های كامپوزیتی پالترود شده كه در این سیستم ها به كارگرفته می شوند دارای وزن مخصوصی حدود یك چهارم فولاد و یك سوم آلومینیم هستند كه این امر حمل و نقل و برپا كردن آن ها را تسهیل می كند . برخلاف فولاد زنگ نزن این قطعات را می توان در محل و با وسایل دستی برید و سوراخ كرد . از آنجاییكه سینی و نردبان های این سیستم نارسانا هستند ، از بابت انتقال برق به سیستم حمل كابل از كابل های آسیب دیده هیچ نگرانی وجود ندارد . علاوه بر آن احتیاجی به جلوگیری از خوردگی الكترولیتی در شرایط ویژه نیست . ویژگی های نارسانایی و مغناطیسی نبودن به معنی سیستم حمل كابل ایمن ترند . 
در بزرگترین پروژه مهندسی انجام شده با سرمایه خصوصی – تونلی كه بریتانیا را به اروپا متصل می كند – بیش از 63/3 هزارتن FRP پالترود شده ، 1260كیلومتر كابل الكتریكی و فیبر نوری را بر روی خود نگه داشته اند . این كابل ها ، روشنایی ، تهویه و ارتباطات درون تونل را كنترل می كنند . كابل های 25 كیلو ولتی تأمین كننده انرژی قطارها نیز با این كامپوزیت های پالترود شده حمل می شوند . این محصولات با شرایط زیر سازگارند : 
· محدوده دمایی 5 تا 40 درجه سانتی گراد 
· رطوبت 100 درجه 
· سرعت باد km/h 359 
· پاشش مداوم آب نمك و حتی غوطه وری در آن 
· نصب آسان 
· حداقل تعمیرات 
· هزینه كلی كمینه 
· مقاومت در برابر بارگذاری استاتیك كابل ها 

بازوهای عرضی كامپوزیتی
هر تیر انتقال برق فشار متوسط ( 20 و 33 كیلوولت ) از سه قسمت اصلی یعنی تیر ، بازوهای عرضی و مقره ها تشكیل شده است . بازو های عرضی معمولا ً از جنس فولاد ساخته می شوند . با این وجود در بعضی از كشورها نظیر آمریكا ، استرالیا ، كانادا و بخشهایی از اروپا این محصولات از مواد كامپوزیتی ساخته می شوند . به كارگیری بازوهای عرضی كامپوزیتی به جای نمونه فلزی دارای برتری هایی است ؛ از جمله : 
· كاهش وزن : سنگینی وزن بازوهای عرضی فلزی ( حدود 20 كیلوگرم ) یكی از مشكلات شركتهای انتقال و توزیع برق است . در مناطقی كه به دلایل گوناگون از جمله ناهمواری سطح زمین ، امكان استفاده از ماشین های بالابر در آن ها وجود ندارد ، حمل بازوهای عرضی فلزی تا بالای تیر بسیار سخت و خطرناك است ؛ درصورتی كه كامپوزیت ها وزن نسبتا ً كمی دارند و حمل آنها آسان است . 
· مقاومت در برابر خوردگی : بازوهای عرضی فلزی در آب و هوای مرطوب و خورنده ، عمر نسبتا ً كمی دارند . یكی از برتری های مواد كامپوزیت ، مقاومت بسیار مناسب آنها در برابر خوردگی است كه این مواد را برای این مناطق مطلوب می سازد . 
· نارسانایی الكتریكی : كامپوزیت ها را می توان به صورت موادی عایق طراحی كرده و ساخت . این ویژگی خطر برق گرفتگی و اتصال كوتاه را كاهش می دهد . شاید بتوان با به كارگیری بازوهای عرضی كامپوزیتی از كاربرد مقره های حامل كابل – كه در واقع نقش عایق را بین كابل و پروفیل بازی می كنند – جلوگیری كرد .
· زیبایی : در ساخت بازوهای عرضی فلزی همیشه محدودیت هایی وجود دارد كه طراح را مجبور به استفاده از قطعات استاندارد نبشی می كند . با به كارگیری كامپوزیت ها می توان به سراغ طرح هایی رفت كه علاوه بر بهینه بودن ، زیبا نیز باشند . 
· عمر بیشتر : عمر بازو های عرضی كامپوزیتی حدود سه برابر طول عمر نمونه فلزی است . به دلیل عمر بیشتر و عدم