1

فوالد غير استاندارد-آلومينيمهاي اثرات مخرب كاربرد هادي هاي توزيع فشار متوسطدر شبكه

1 محمدنقي گلرخ2 احمد غالمي2و1 محمدعلي طالبي1منصور رجبي

شركت توزيع نيروي برق جنوبغرب تهران. 1

علم و صنعت ايراندانشگاه. 2

هاي فشار متوسطفيدر، آزمونهاي استاندارد، ACSRهاي هادي: هاي كليدي واژه

چكيدهي سيستم قدرت بعنوان مسير انتقال انرژي الكتريكي، از هاديها

. شـوند محسوب مـي توزيع نيرو و خطوط انتقال مهمترين اجزاء هاديها عالوه بر اينكه بايد از نظر الكتريكـي داراي ويژگـي هـا و

دن بستر انتقال انـرژي الكتريكـي خواص مناسبي براي فراهم آور باشند، براي قرار گرفتن در ساختار شبكه هاي هـوايي و تحمـل نيروها و تنش هاي مكانيكي در شرايط مختلف محيطي و جـوي

.بايست خواص مكانيكي قابل قبولي را دارا باشندنيز ميدر سالهاي اخير سرمايه گذاريهاي قابل توجهي براي اسـتفاده

فوالد در فيـدرهاي فشـار متوسـط توزيـع –لومينيم از هاديهاي آ ACSR/GS1علي رغـم آنكـه هاديهـاي . صورت پذيرفته است

الكتريكي و مكانيكي مطلـوبي جهـت اسـتفاده در خواص دارايفيدرهاي فشار متوسط توزيع مي باشند، با توجه به سهولت توليد آنها، سازندگان فاقد صالحيتي در عرصة توليد ايـن محصـول در كشور ظهور كرده اند كـه ايـن امـر بـا توجـه بـه بـرون سـپاري

تواند لطمات جبران ناپذيري را بـه فعاليتهاي شركتهاي توزيع مي .هاي توزيع وارد آوردشبكه

1 - Aluminum Conductor Steel Reinforced / Galvanized Steel

، رونـد ACSRهـاي هاديهـاي اين مقاله بـه بررسـي ويژگـي . استاندارد توليد و آزمونهاي الزم جهت تائيد كيفي آنها مي پردازد

هايي از تجربه بكارگيري نوع غيـر اسـتاندارد ايـن نمونههمچنين هاديها و نتايج آزمايشگاهي بدست آمده از تست آنها تشريح مي

در نهايت تاثير مخـرب اسـتفاده هاديهـاي غيـر اسـتاندارد . شودACSR فيدرهاي فشار متوسط توزيع از نظر اقتصادي بررسي در

هـد كـه حتـي نتـايج مطالعـات اقتصـادي نشـان مـي د . شودميجايگزيني هاديهاي غير استاندارد بكـار رفتـه در شـبكه بـا نـوع

.باشداستاندارد آن از نظر اقتصادي مقرون به صرفه مي مقدمه -1

هــايهاديجهـت اسـتفاده از هـاي توزيـع شـركت امـروزه فيـــدرهاي فشـــار متوســـط توزيـــع در فـــوالد –آلومينيـــوم

تهيـة گذشته ساليان در . دانفراواني را انجام داده گذاري سرمايههاي بـرق و ها به صورت انبوه از طريق تداركات شركت هادي

امـا در ، اسـت گرفتـه معتبـر صـورت مـي هـاي توليد كننده از هـاي توزيـع، هاي شـركت سپاري فعاليت اخير با برون هايسال

تهيه هادي و احداث شبكه توسط پيمانكاران كليـد در دسـت

98-F-PDS-776

هاي توزيع فشار متوسط فوالد غير استاندارد در شبكه-آلومينيمهاي اثرات مخرب كاربرد هادي

المللي برق بيستمين كنفرانس بين

2

ـ . پذيرد صورت مي هـاي ه سـهولت سـاخت هـادي با توجـه بACSR، ســازندگان فاقــد صــالحيت در عرصــه توليــد ايــن

هاي انجـام بر اساس بررسي كه ظهور كرده اند محصول كشور هاي شـبكه از هادي قابل توجهي سهم شده اين توليد كنندگان

اين امر لطمات زيادي را بـه .اند را در ساليان اخير تأمين نموده .ت آن كماكان در شبكه باقي خواهد بودشبكه وارد ساخته و تبعا

ابتدا به بررسـي . باشداين مقاله شامل قسمتهاي مختلفي مي پرداختـه و خـواص ACSRخواص و ويژگي هاي هاديهـاي

استاندارد و پارامترهاي كيفي مفتولهاي فـوالدي و آلومينيـومي در قسـمت ديگـر آزمونهـاي موجـود . شـود هادي تشريح مي

بر اسـاس اسـتانداردهاي ACSRاديهاي جهت تعيين كيفيت ه در ادامه به چنـد نمونـه از . گيردموجود مورد بررسي قرار مي

فيـدرهاي فشـار تجربيات كاربرد هاديهـاي غيـر اسـتاندارد در سرانجام اثرات بكارگيري نوع غير . متوسط توزيع اشاره مي گردد

ات استاندارد اين هاديها در افزايش تلفات انرژي الكتريكـي، تلفـ .شودتوان و افزايش انرژي توزيع نشده تشريح مي

و خواص آنها فوالد–آلومينيوم هاديهاي -2

سيسـتمهاي قـدرت در فراوانـي ، كاربرد ACSRي ها هادي در شـبكه انتقـال مورد استفاده ترين نوع هادي و متداول داشته باشد كـه عمـدتا در منـاطق غيرآلـوده بكـار گرفتـه ميكشور

هاي آلومينيوم خـالص را از تركيب رشته ها هاديين ا .شود ميسازند كـه در بافـت مركـزي از هاي فوالد گالوانيزه مي و رشته

هـاي و قسمتهاي بيروني آن از رشته فوالدي گالوانيزه هاديهاي هـاي فـوالدي كـه جهـت مفتـول . گـردد آلومينيوم استفاده مـي

ــ اجتنــاب از خورنــدگي داراي روكــش روي مــي ه باشــند و ب بـه عنـوان هسـته مركـزي هـادي و ،انـد يكديگر تابيده شـده

هاي مختلف به دور هسته مركـزي هاي آلومينيوم در اليه مفتوليكي از اشكاالت عمده اين هاديها ايـن اسـت . شوند تابيده مي

هاي فـوالد گـالوانيزه و مرطوب عمر رشته كه در مناطق آلوده زم به ذكر اسـت كـه البته ال ). خوردگي گالوانيكي (باشد كم مي

ي به عمـر ودتوان تا حد رگيري انواع مختلف گريس، مي ابا بك خطوطي كه بر مبناي استفاده از هـادي . اضافه كرد هاديمفيد

ACSR ها بـه علـت شوند، در مقايسه با سايرهادي طراحي ميوجود مغزي فوالدي در سـاختمان هـادي، در كشـش معـادل

هـادي مقايسـة ن هنگـام بنـابراي .داراي فلش كمتـري هسـتند ACSR دمـاي تـوان حـداكثر با هاديهاي استاندارد ديگـر مـي

مجازهادي را كه تحمل حرارتي باالتري را امكـان مـي دهـد، برشـي مقطعـي از انـواع هاديهـاي ) 1(شـكل ].3[افزايش داد

ACSR در منـاطقي تـوان اين هاديها را مـي . دهدرا نمايش مي .ويخ زياد مورد استفاده قرار داد هاي شديد و باربرف با طوفان

كمتر به علت حوادث طبيعي نظيـر شكسـتن و ACSRادي ه . شوند افتادن شاخه درختان روي آنها دچار پارگي مي

بنا به مزاياي ذكر شده و همچنين با توجه ACSRهاي اديهتوزيـع، هاديهـاي كيلوولـت 20هـاي شبكهبه اين نكته كه در

يهاي مسي داراي وزن بسـيار كمتـري مذكور در مقايسه با هاد . انداي قرار گرفتهباشند، در سالهاي اخير مورد توجه ويژهمي

ACSR برش مقطعي انواع هاديهاي -1شكل ACSR پارامترهاي كيفي هاديهاي -3

براي اينكه كيفيت هادي مناسب باشد الزم است كه بخـش و بخـش فوالدي از نظر خواص مكانيكي و پوشش گـالوانيزه

مكـانيكي مـورد توجـه الكتريكي و آلومينيومي از نظر خواص .قرار گيرند

]9][3][2[فوالدي هاي مفتولكيفيت -3-1

ــاي ــراي ايجــاد ACSRدر هاديه ــوالدي ب ــاي ف ــته ه ، رش. قرار داده مي شـوند مقاومت مكانيكي مناسب در مركز هادي

ــتانداد ــول IEC888اس ــتفاده در مفت ــورد اس ــوالدي م ــاي ف ه فوالد را با توجه به ميزان كربن موجـود –هاي آلومينيوم اديه

هاي توزيع فشار متوسط فوالد غير استاندارد در شبكه-آلومينيمهاي اثرات مخرب كاربرد هادي

المللي برق بيستمين كنفرانس بين

3

به سه دسته معمولي، كشش زياد و كشش خيلي زيـاد تقسـيم ميـزان پوشـش روي الزم را بـراي دو 1جـدول . نموده است

الزامـات 2و جدول ) براي نقاط آلوده 2كالس (2 و 1كالس بـر .دهـد هاي فوالدي را نمايش مـي مكانيكي مورد نياز مفتول

آزمونهاي ارائـه شـده بـراي مفتولهـاي IECاساس استاندارد ].6][5][2[فوالدي به اختصار به شرح ذيل مي باشد

در ايـن آزمـون : افزايش طول % 1 آزمون تنش در -الف

ميليمتـر بـه 250مفتول فوالدي بـه طـول معمـوال اي از نمونهدرصد شود تا يك دستگاه كشش بسته شده و آنقدر كشيده مي

ميـزان كشـش را از دسـتگاه قرائـت و . افزايش طول پيدا كند تقسيم بر سطح مقطع مفتول نموده تا تنش محاسـبه شـود كـه

كمتر مقادير مجاز استاندارد بايستي از ميزان به دست آمده نمي )ستون پنجم. (آمده است) 2( مقادير مجاز در جدول .باشد

اي فوالديه جرم پوشش روي مفتول- 1جدول شماره

(mm)قطر مفتول (g/m2)حداقل جرم پوشش روي بيش از تا و شامل 1كالس 2كالس 370 400 430 460 490 520 550 580

185 200 215 230 245 260 275 290

50/1 75/1 25/2 00/3 50/3 25/4 75/4 50/5

24/1 50/1 75/1 25/2 00/3 50/3 25/4 75/4

هاي فوالدي معمولي هاي پيچش و پوشش در سيم هاي آزمون ي، نيازمندي خواص مكانيك- 2جدول شماره

حداقل تعداد (mm)قطر نامي سيم دورها براي آزمون پيچش

قطر محور براي آزمون پوشش

)OD× X(

حداقل ازدياد طول نهايي

%

حداقل تنش كشش نهايي

(MPa)

حداقل تنشافزايش % 1 در

طول (MPa)

تلرانس قطر (mm) بيش از تا و شامل

1دار كالس فوالد روپوش1340 1310 1310 1290 1290 1290 1290

1170 1140 1140 1100 1100 1100 1100

2دار كالس فوالد روپوش

18 16 16 14 12 12 12 18 16 16 14 12 12 12

1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1

0/3 0/3 5/3 5/3 0/4 0/4 0/4

0/4 0/4 0/4 0/4 0/4 0/4 0/4

1240 1210 1210 1190 1190 1190 1190

1100 1070 1070 1000 1000 1000 1000

03/0± 04/0± 05/0± 05/0± 06/0± 06/0± 07/0±

05/0± 06/0± 06/0± 07/0± 09/0± 10/0± 11/0±

25/2 75/2 00/3 50/3 25/4 75/4 50/5

25/2 75/2 00/3 50/3 25/4 75/4 50/5

24/1 25/2 75/2 00/3 50/3 25/4 75/4

24/1 25/2 75/2 00/3 50/3 25/4 75/4

هاي توزيع فشار متوسط فوالد غير استاندارد در شبكه-آلومينيمهاي اثرات مخرب كاربرد هادي

المللي برق بيستمين كنفرانس بين

4

در اين آزمـون نمونـه : آزمون تنش در كشش نهايي -بشـود كـه مقـادير مورد آزمايش تا گسيختگي كامل كشيده مي

.كمتر گردد مقادير تعيين شده در استاندارد بايستي از تنش نمي )، ستون پنجم2جدول (

در ايـن آزمـون، سـيم : آزمون ازديـاد طـول نهـايي -جگسيخته شده آزمون قبل از نقطه گسيختگي به هم اتصال داده

شود كه درصد نسـبت طـول گيري مي شده و طول سيم اندازه بايستي از مقدار سـتون پس از گسيختگي به قبل از كشش نمي

.ششم كمتر باشدفتول فوالدي به در اين آزمون م : آزمون استقامت تاب -د

دور يك مفتول فوالدي هم قطـر خـود بـه تعـداد هشـت دور اي به بايستي صدمه شود كه در اين فرآيند نمي پيچيده و باز مي

.مفتول و روكش آن وارد آيدطي اين آزمون نمونه مفتول فـوالدي از : آزمون پيچش -ه

ها دو سر به دو گيره بسته شده است به طوري كه يكي از گيره ستون هشـتم جـدول . ابت و گيره ديگر قابليت چرخش دارد ث .دهد ها را نمايش مي حداقل تعداد چرخش) 2(

نسبت اليه از تقسيم طـول محـوري :نسبت اليه آزمون -وآيـد گام هر اليه هادي بر قطر خارجي اليه متناظر به دست مي

ن در مشخصات الكتريكي و مكـانيكي هـادي مـؤثر و ميزان آ هـاي مقادير مجاز نسبت اليـه را بـراي هـادي 3جدول . است

ACSRدهد نمايش مي.

]8[ ]3][1[آلومينيومي هاي مفتول كيفيت -3-2 روند استاندارد توليد -

هاي مخصوص سـاخت سـيم در روش استاندارد، از شمش كه از درجه خلوص بااليي برخـوردار اسـت جهـت سـاخت

ها پس از آنكـه شاين شم . شود آلومينيوم استفاده مي مفتولهايبـا ناخالصي هايشـان هاي مخصوصي ذوب گرديدند در كوره

شـوند و سـپس بـه مـي زدودههـا ها و كاهنده افزودن افزاينده هاي آلومينيومي به قطـر دستگاه نورد خورانده شده و به مفتول

تبـديل ،شـود اطالق مي Rod اصطالحا ميليمتر كه به آنها 8/8 تهيـه شـده بـا اسـتفاده از Rodدر مراحـل بعـدي . گردنـد مي

هـاي مخصـوص بـه هـاي كشـش و عبـور از حديـده دستگاهقطرهاي مورد نظر اسـتاندارد تبـديل و بـه دور قرقـره تابيـده

هـاي آلومينيـومي بعـدا بـا هاي محتوي مفتـول قرقره .شوند مياستفاده از دستگاه استرندر به دور مغزي فوالدي تابيده و سيم

.آيد دست ميآلومينيوم فوالد به هاي آلومينيومي كيفي مفتول آزمونهاي استاندارد -

هـاي هاي آلومينيومي با درجة خلوص بـاال در هـادي رشتهACSR افزايش هدايت الكتريكي استفاده مي شـوند به منظور .

هاي آلومينيومي استاندارد جهت احراز اطمينان از كيفيت مفتول IEC 8896][3[نمايدمي هاي زير را توصيه آزمون[. هـاي دسـتگاه نمونه آزمون به فـك : آزمون كشش -الف

100 و كمتـر از 25كشش بسته شـده و بـا سـرعتي بـيش از بايستي از شود كه ميزان كشش نمي ميليمتر بر دقيقه كشيده مي

. كمتر باشد4مقادير ارائه شده جدول نمونه مفتول آلومينيومي هشت : آزمون استقامت تاب -ب

ــه ــر قطــر مفتــول ددور ب ور يــك محــوري كــه قطــر آن برابشود كه پس از آلومينيومي است پيچيده و شش دور آن باز مي

.بايستي دچار شكستگي گردد اين عمل سيم نمي

ACSRهاي يزان مجاز نسبت اليه در هادي م– 3جدول شماره هاي آلومينيومي نسبت اليه براي اليه

مفتول6اليه با مفتول12اليه با هاي هادي مفتولتعداد نسبت اليه براي هسته فوالدي

آلومينيوم فوالد حداقل حداكثر حداقل حداكثر حداقل حداكثر ــ ــ14

ــ ــ10

14 14 ــ

10 10 ــ

ــ28 28

ــ13 13

1 7 7

6 6 12

هاي توزيع فشار متوسط فوالد غير استاندارد در شبكه-آلومينيمهاي اثرات مخرب كاربرد هادي

المللي برق بيستمين كنفرانس بين

5

بــر اســاس اســتاندارد : آزمــون مقاومــت الكتريكــي -جIEC889 آلومينيومي مـورد هاي مقاومت ويژه الكتريكي مفتول

بايستي از نمي ، درجه سانتيگراد 20دماي در استفاده در هاديها . نانواهم متر بيشتر باشد664/28قطر مفتول با دقت دو رقم اعشار و : آزمون قطر مفتول -ه

گيـري شـود كـه تلـرانس انـدازه گيـري مـي به ميليمتـر انـدازه در اسـتاندارد مجـاز تعيـين شـده بايستي بـيش از مقـادير نمي ) 5جدول (.باشد

اسـت الزمهاي آلومينيـومي نكته ديگري كه در مورد مفتول هـاي تعـداد نقـاط جـوش در مفتـول ،مورد توجه قـرار گيـرد

خـاص شـرايط تحـت پس از مرحله كشش . ومي است آلومينيتوان با استفاده از دستگاه جوش سر به سر سرد يا گـرم دو مي

شرايط مـذكور بـه .]7[ي نمود سر گسيخته مفتول را جوشكار :باشندشرح ذيل مي

. كيلوگرم باشد500وزن مفتول بر روي قرقره بيش از •تـوان بـيش از يـك نقطـه نمـي 1در قرقره با شرايط بنـد •

.جوشكاري داشتبايستي داراي جوشكاري بـا ها مي حداكثر ده درصد قرقره •

. باشند2 و 1شرايط بند .ردندهاي داراي جوش، مشخص گ قرقره • ،در صورتي كه از جوش سر به سـر گـرم اسـتفاده شـود •

.زدايي شود بايستي دو طرف نقطه جوش تنش ميهـاي هـاي آلومينيـومي بـه دور مفتـول ز اينكه مفتـول پس ا

. شود فوالدي تابيده شدند هادي آلومينيوم فوالد ساخته مي پرمصـرف ACSRهاي هادياز صات استاندارد دو نمونه مشخ .باشد مي6 كيلوولت ايران به شرح جدول 20اي ه در شبكه

هاي آلومينيومي روي كشش مفتول حداقل ني– 4جدول حداقل قدرت كشش قطر نامي

(MPa) تا و شامل(mm) بيشتر از(mm) 200 195 190 185 180 175 170 165 160

25/1 50/1 75/1 00/2 25/2 50/2 00/3 50/3 00/5

ــــ25/1 50/1 75/1 00/2 25/2 50/2 00/3 50/3

گيري قطر مفتول مجاز در آزمون اندازه تلرانس– 5جدول mmقطر مفتول

تلرانس بيش از تا و شامل

mm 03/0 ± %1 ±

3 ــ

ــ3

خصات استاندارد دو نمونه هادي مورد استفاده مش– 6جدول حداقل نيروي

كشش(kgf)

كلسطح مقطع (mm2)

سطح مقطع ي بخش فوالد(mm2)

سطح مقطعبخش آلومينيومي

(mm2)

قطر هرفوالدي مفتول

(mm)

تعداد مفتول فوالدي

قطر هر Al مفتول

(mm)

تعداد مفتول

آلومينيوميقطر هادي

mm نام هادي

داگ 17/14 6 72/4 7 57/1 16/105 56/13 80/118 3311 هاينا 57/14 7 39/4 7 93/1 20/106 51/20 7/126 4152

هاي توزيع فشار متوسط فوالد غير استاندارد در شبكه-آلومينيمهاي اثرات مخرب كاربرد هادي

المللي برق بيستمين كنفرانس بين

6

حداقل نيروي كشش هادي از مجموع كشـش 4ل در جدو هاي آلومينيومي و كشش بـه ازاء يـك درصـد افـزايش مفتول

هايي كه در يكي از آزمون. آيد طول بخش فوالدي به دست ميبايستي مورد توجه قرار گيـرد آزمـون نسـب اين مرحله مي

.باشد ش آلومينيومي و فوالدي ميخاليه دو ب هاي توزيعدر شبكهاستاندارد اربرد هاديهاي غير ك-4

هـاي اخيـر عنوان شد در سال اي قبل در قسمته همچنان كه هـاي فوالد بـه وفـور در شـبكه –هاي غيرمجاز آلومينيوم سيم

شناسايي هاهاديدو نمونه از اين . اند توزيع به كار گرفته شده ي ها به آزمايشگاه ارسال گرديد كه نتايج آزمون و جهت تست

:باشدميبه شرح زير انجام شدهبراي هر دو نمونه هادي ارسالي : آناليز كوانتومتري -4-1

ــاز ــولپــس از ب ــردن مفت ــادي، ك ــول قســمتي از هــاي ه مفت بر اساس دهنده آن آلومينيومي ذوب و نتايج آناليز مواد تشكيل

.ارائه گرديده است 7 به شرح جدول BS233-97استاندارد شـود عـالوه مالحظه مـي ده بر اساس نتايج نتايج بدست آم

بر اينكه درصد خلوص آلومينيوم كمتر از ميزان استاندارد يعني دهنده مفتول نيـز از عناصر ديگر تشكيل ،باشد درصد مي 5/99

باشند كـه ايـن امـر بـه دليـل اسـتفاده از ميزان مجاز بيشتر مي و همچنـين هـادي هاي آلومينيومي نامناسب براي توليد شمش

هـا ايـن هـادي پروسـه توليـد افزودن ضايعات آلومينيومي در .باشد مي

بـر اسـاس : آزمون مربوط به مفتـول آلومينيـومي -4-2، بـراي هـر دو نمونـه هـادي 3آزمونهاي ذكر شده در قسمت

از هر كدام يك مفتول آلومينيـومي مـورد زمايشگاه ارسالي به آ .باشد مي8رح جدول آزمون قرار گرفت كه نتايج آن به ش

شود كه در هر دو نمونه مقـادير قطـر، حـداقل مالحظه مي كشش نهـايي و مقاومـت الكتريكـي از مقـادير مـورد توصـيه

بـا توجـه بـه اينكـه هـم . داردقابل توجهي ف استاندارد انحرا هـا و هـم قطـر آنهـا از مقـادير اسـتاندارد مقاومت ويژه نمونه

منجر به تشديد تلفـات تـوان و تواند انحراف دارد اين امر مي . كيلوولت گردد20انرژي در خطوط

بـراي ايـن بخـش : هاي مشخصات ابعادي آزمون -4-3آزمون نسبت اليه فقط براي بخش آلومينيومي انجام گرفـت و

.مي باشند 9دست آمده به شرح جدول شماره مقادير به

هاي نمونه لومينيوم هاديدهنده بخش آ نتايج آناليز نوار تشكيل– 7جدول شماره

نمونه Mg Mn Cu Fe Si Al نتيجه 1 22/96 29/0 9/1 38/0 49/0 22/0 مردود 2 79/96 51/0 33/1 36/0 3/0 04/0 مردود

هاي مورد آزمايش هاي ابعادي نمونه نتايج آزمون– 8ه جدول شمار

نتيجه الكتريكيويژه مقاومت

(Ω × mm2) / km

درصد ازدياد طول%

اقل كشش نهاييحد(MPa)

قطر(mm)

نمونه

1 16/4 131 2/12 82/30 مردود 2 16/4 133 2/17 368/32 مردود

هاي مورد آزمايش مشخصات ابعادي بخش آلومينيومي نمونه– 9 جدول شماره

طول گام نسبت اليه نتيجه(mm)

كل هاديقطر(mm)

نمونه

1 1/14 139 85/9 مردود 2 14 162 57/11 تأييد

هاي توزيع فشار متوسط فوالد غير استاندارد در شبكه-آلومينيمهاي اثرات مخرب كاربرد هادي

المللي برق بيستمين كنفرانس بين

7

هـر مقاومـت الكتريكـي 6با توجه بـه اطالعـات جـدول بـه درجـه سـانتيگراد 20در دمـاي Hyenaهادي نوع كيلومتر

:گردد شرح زير محاسبه مي

هـادي ارسـالي بـه و اين در حالي است كه در نمونـه دوم اه، بر اساس نتايج بدست آمده از آزمون مقاومت ويژه آزمايشگ

مقاومت الكتريكـي بـراي يـك ، مفتولقطر الكتريكي و آزمون : است بابرابر درجه سانتيگراد 20در دماي كيلومتر هادي

شود كه مقاومت بدست آمده براي ايـن بنابراين مالحظه مي باشـد كـه درصد باالتر از مقدار استاندارد خود مي 25,7نمونه

صورت اسفاده از اين هادي در شبكه، تلفات انرژي و توان در .يكي نيز متناسبا افزايش خواهد يافتالكتر

شـود كـه مالحظـه مـي همچنين با توجه به نتـايج حاصـله هاي انجـام يافتـه فاقـد كيفيـت هاي نمونه حسب آزمون هادي

باشند و علـت عمـده آن در بكارگيري در شبكه مي الزم براي هاي توليدكننـده در كارگاه . ها است پروسه توليد اينگونه هادي

شـود كـه جهـت هايي استفاده مـي رمجاز از شمش هاي غي سيمهاي سـاده و ها در كوره اين شمش . اند توليد سيم ساخته نشده

گري ذوب شده و به صورت اسـتوانه هاي ريخته ابتدايي در بته ها ابتدا پيش گرم شده و به تنـاوب بـه استوانه. گيرند شكل مي

تگاه شوند كه خروجي دس يك دستگاه تزريق ساده خورانده ميRod هـاي ذوب و در ايـن روش از كـوره . باشـد آلومينيوم مي

هـا و شـود و افـزودن افزاينـده هاي نورد استفاده نمـي دستگاه پيوستگي Rodچون فرايند توليد . پذيرد ها صورت نمي كاهنده

هاي به مفتول Rod لذا در مراحل مختلف تبديل ،الزم را ندارد شوند كه اغلب با روش مي ها دچار بريدگي آلومينيومي، مفتول

ضمنا اينگونه . شود غيراستاندارد دو سر بريدگي جوشكاري مي سازندگان اغلب از ضايعات آلومينيـومي نظيـر در و پنجـره و

هـاي هاي آلومينيومي ضـايعاتي در مرحلـه تهيـه اسـتوانه سيمنمايند كه نتيجه اين موارد سود فراوانـي آلومينيومي استفاده مي

ــه اين ــت ك ــول اس ــل محص ــازندگان در ازاء تحوي ــه س گون .آورند غيراستاندارد به دست مي

ت كاربرد هاديهاي غير استاندارد در افـزايش اثرا -5

تلفات فيدرهاي توزيعبا توجـه بـه نتـايج بدسـت آمـده از تسـت هاديهـاي غيـر

ها فاقـد كيفيـت استاندارد، مالحظه مي شود كه اين نوع هادي زم براي بكارگيري در فيـدرهاي فشـار الكتريكي و مكانيكي ال

ها عمده ترين اثرات مخرب اين هادي . باشدمتوسط توزيع مي در شبكه توزيع، افزايش تلفات انرژي الكتريكي، تلفات تـوان به دليل نامناسب بودن سطح مقطع هادي و مقاومت الكتريكي

هـاي آن و احتمال گسيختگي هادي تحت تاثير نيروها و تـنش .باشديمكانيكي م

خطي فيدر تمونه مورد مطالعه دياگرام تك -2شكل

kmADR /2707.0

7)2/1039.4(110664.28.

239 Ω=

××××==

−−

πρ

kmR /3402.07)2/1016.4(

110368.32 239 Ω=

××××= −

−

π

ó û ú ù ø ÷ ö õ ô ó ôó

óõ óô óó ô÷ ôö ôõ

ąĎ ąč óø ąČ ą ôú Ćč

Ć ôø Ć ą

Ćą ĆĆ

هاي توزيع فشار متوسط فوالد غير استاندارد در شبكه-آلومينيمهاي اثرات مخرب كاربرد هادي

المللي برق بيستمين كنفرانس بين

8

مطالعات شبيه سازي-5-1در اين قسمت به منظور بررسي ميـزان افـزايش تلفـات در

هـاي غيـر اسـتاندارد، فيدرهاي توزيع بواسطه استفاده از هادي يك فيدر بعنوان فيدر نمونه انتخاب شده و در دو حالت مورد

فيدر نمونه، يكي از فيدرهاي توزيع فشار . گيردر مي مطالعه قرا باشـد كـه متوسط شركت توزيع نيروي جنوبغرب تهـران مـي

و مقادير پارامترهاي شبكه ) 2(دياگرام تك خطي آن در شكل ]. 10[در پيوست الف آمده است

رگيري هادي استاندارد در فيدر بكا-الف

فته شـده در در اين حالت فرض مي شود كه هادي بكار گر -و با مشخصات استاندارد آن مـي Hyenaفيدر، از نوع هادي

بـه . آمـده اسـت 6باشد كه مقادير پارامترهـاي آن در جـدول منظور بررسي تلفات انرژي الكتريكي، تلفات تـوان و پروفيـل

تهيـه Matlabولتاژ فيدر در اين حالت نرم افـزاري در محـيط ر فشار متوسـط را شـبيه شده است كه قادر مي باشد رفتار فيد

اطالعات مـورد اسـتفاده بـراي شـبيه سـازي بـر . سازي نمايد اساس اطالعات بار جمـع آوري شـده بـراي فيـدر مـذكور و

ضـريب . باشد مي 6اطالعات هادي استاندارد بر اساس جدول :اندبار و ضريب تلفات فيدر بصورت زير درنظر گرفته شده

467.07.03.063.0

2 =+=

=

LFLFLSFLF

نمـايش داده 10شبيه سازي در اين حالت در جدول نتايج .شده است

نتايج شبيه سازي در حالت بكارگيري هادي استاندارد-10جدول

مقدار واحد پارامتر 4,58 % حداكثر افت ولتاژ kWh 106*1,221 )ساالنه(تلفات انرژي الكتريكي kVA 298,49 تلفات توان

ارگيري هادي غير استاندارد بك-بر اين حالت فرض مي شود كه هادي بكار گرفته شـده در د

باشـد كـه غيـر ارسالي به آزمايشگاه مي 2شماره شبكه، هادي

استاندارد بوده و مقادير پارامترهاي هادي بر اسـاس اطالعـات . ميباشد 4بدست آمده از نتايج آزمايشگاه و محاسبات قسمت

شبيه سـازي نتايج . باشدساير اطالعات همانند قسمت الف مي .باشد مي11در اين حالت مطابق جدول

نتايج شبيه سازي در حالت بكارگيري هادي غيراستاندارد-11جدول

مقدار واحد پارامتر 5,87 % حداكثر افت ولتاژ kWh 106*1,589 )ساالنه(تلفات انرژي الكتريكي kVA 388,42 تلفات توان

ي شـود كـه بـا با مقايسة نتايج قسمت الف و ب مالحظه م بكارگيري هاديهاي غير استاندارد تلفـات انـرژي الكتريكـي و

همچنين بـا . يابدتلفات توان به ميزان قابل توجهي افزايش مي شود كه حداكثر افـت ولتـاژ بررسي پروفيل ولتاژ مشخص مي

.يابد افزايش مي5,87 درصد به 4,58فيدر از مشـخص با بررسي نتايج بدست آمده در قسمت الف و ب

درصـد 25,7گردد كه با افزايش مقاومت هادي بـه ميـزان مي درصـد 30,1تلفات انرژي الكتريكي بيش از اين مقدار، يعنـي

اي اين امر با توجه به اينكه قسـمت عمـده . افزايش يافته است باشـد، توجيـه پـذير از بار فيدر داراي ماهيتي توان ثابـت مـي

بواسـطة كـاربرد هـادي يميباشد، زيرا با افزايش مقاومت هادنمايـد كـه بـا غير استاندارد، ولتاژ نقطه تغذيه بار نيز افت مـي

توجه به ثابت بودن توان بار، جريان الزم براي تامين توان بـار يابـد و ايـن افـزايش جريـان نيـز مورد نياز بار نيز افزايش مي

عالوه بر افزايش مقاومت هادي، عامـل مضـاعفي در افـزايش تـوان بـا در حالت كلـي مـي . باشدي الكتريكي مي تلفات انرژ

تغيير ميزان مقاومت هادي در يك بـازة دلخـواه رابطـة ميـزان افزاش تلفات انرژي الكتريكي، تلفـات تـوان و افـت ولتـاژ را

).3شكل (باشد مالحظه نمود كه يك رابطة غير خطي مي

هاي توزيع فشار متوسط فوالد غير استاندارد در شبكه-آلومينيمهاي اثرات مخرب كاربرد هادي

المللي برق بيستمين كنفرانس بين

9

ر توان ي و مقاومت هادي در فيدرهاي با با رابطة تلفات اهم-3شكل

ثابت محاسبات اقتصادي-5-2

در اين قسمت به منظور بررسـي اقتصـادي اثـرات كـاربرد هاي غير استاندارد، ارزش اقتصادي افزايش تلفات انرژي هادي

هــاي غيــر الكتريكــي و تلفــات تــوان بواســطة كــاربرد هــاديالزم به ذكر است كـه كـاربرد ايـن . شود استاندارد محاسبه مي

وه بـر افـزايش تلفـات در فيـدرهاي توزيـع، ها عال نوع هادي آسيب پذيري مكانيكي خطوط هـوايي را نيـز افـزايش داده و

بـرق شـدن مشـتركين را نيـز احتمال گسيختگي خطوط و بـي همچنين تشديد افت ولتاژ در فيـدر از جملـه . دهد افزايش مي

نتـايج محاسـبات . باشـد هـا مـي اثرات افزايش مقاومت هادي . نمايش داده شده است12مذكور در جدول

الزم به ذكر است كه براساس دستورالعمل سـازمان تـوانير، ارزش اقتصادي هركيلووات ساعت تلفات انرژي الكتريكي در

ريال و ارزش اقتصادي هر كيلـووات 383سطح فشار متوسط ].10[ باشد ريال مي15725000تلفات توان در اين سطح

تلفات بوسطة كاربرد هادي زش اقتصادي افزايش ار-11جدول

غيراستاندارد

ميزان افزايش )مقايسة الف وب(

ارزش اقتصادي واحد

ارزش اقتصادي كل

تلفات انرژي )ساالنه(الكريكي

368 106* kWh

383 / kWhريال

140,94 ميليون ريال

تلفات توان الكتريكي

89,93

kW

15725000 / kWريال

1414,15 ميليون ريال

وجه به ارزش اقتصـادي بـاالي افـزايش تلفـات انـرژي با ت الكتريكي و تلفات توان در شبكه بواسطة كاربرد اين هاديهـاي غير استاندارد، حتي صرف نظر از ساير اثرات مخـرب كـاربرد

رسد كه جمع آوري اين نوع هاديهاي موجـود آنها، به نظر مي و مقـرون از شبكه و جايگزيني آن با هادي استاندارد اقتصادي

گـذاري توان ميزان سـرمايه براي اين منظور مي . به صرفه باشد .الزم براي اين امر را محاسبه كرد

21,7فيدر مورد مطالعه، فيدر سه فاز تك مـداره بـه طـول براســاس اســتاندارد Hyenaكيلــومتر بــوده و وزن هــادي

451kg/km كيلـوگرم 29360باشد، ميزان هادي مورد نياز مي هزينه الزم براي جـايگزيني هـادي اسـتاندارد در ايـن . ميباشد

.شدبا محاسبه مي12فيدر بر اساس جدول

هزينه جايگزيني هادي استاندارد در فيدر نمونه-12ل جدو

هزينه مورد )هزار ريال(

675280 )نوع استاندارد(هزينه تهيه هادي مورد نياز 145170 هزينه نيروي اجرايي

65500 ساير هزينه ها -293600 ارزش اسقاطي هادي جمع آوري شده

592350 جمع

مالحظـه 11با مقايسة نتايج بدست آمده و مقـادير جـدول سرمايه گـذاري الزم جهـت جـايگزيني هاديهـاي شود كه مي

استاندارد در شبكه به مراتب كمتر از ارزش اقتصادي افـزايش .تلفات در شبكه بواسطة كاربرد اين هاديها مي باشد

گيري جهنتي -6 اغلـب فيدرهاي فشار متوسط در شبكه هاي توزيع هـوايي

باشند كه بـا توجـه فوالد مي –اي آلومينيوم ه هاديمتشكل از هــاي اخيــر هــا در ســال هــاديبــه ســهولت ســاخت اينگونــه

هـاي در شـبكه قابل توجهي هاي غيراستاندارد در حجم هادي عـوارض كـاربرد ايـن ترين عمده. اند توزيع به كار گرفته شده

انرژي الكتريكي، تلفات توان، افـزايش تلفات افزايش ها هادي شـبكه هـاي هـوايي اسـتقامت مكـانيكي افت ولتاژ و كـاهش

و بـرداري هاي بهـره باشد كه اين امر منجر به افزايش هزينه مي .گردد ميكاهش قابليت اطمينان سيستم

هاي توزيع فشار متوسط فوالد غير استاندارد در شبكه-آلومينيمهاي اثرات مخرب كاربرد هادي

المللي برق بيستمين كنفرانس بين

10

ا هـادي غيـر نتايج بدست آمده از شبيه سازي فيدر نمونه ب استاندارد و مقايسة نتايج آن با حالت كاربرد هـادي اسـتاندارد نشان مي دهد كه كاربرد نوع غير استاندارد اين هاديها تـا چـه اندازه مي تواند اثرات مخربي را در شبكه هـاي توزيـع ايجـاد

بنـابراين پيشـنهاد مـي شـود كـه در شـركتهاي توزيـع . نمايدتاندارد بــراي هاديهــاي مــورد آزمونهــاي توصــيه شــده در اســ

.استفاده در فيدر انجام شودنتايج مطالعات اقتصادي نشان مي دهد كـه تنهـا بـا درنظـر گرفتن ارزش اقتصـادي افـزايش تلفـات انـرژي الكتريكـي و تلفات توان، حتي جايگزيني هاديهاي غير استاندارد موجود در

قـرون بـه شبكه با نوع استاندارد آن از نظر فنـي و اقتصـادي م .صرفه مي باشد

:مراجع -7

[1] IEC 889, "Aluminum conductors for overhead transmission purposes: Part 1 Aluminum stranded conductors", third revision, 2002.

[2] IEC 888, "Zinc-Coated Steel Wires for Stranded", frist revision, 1987.

[3] Mandal, S.; Pahwa, A.; "Optimal selection of conductors for distribution feeders", IEEE Transactions on Power Systems, Volume 17, pp. 192 - 197, Feb. 2002.

[4] Islam, S.J.; Ghani, M.R.A., "Economical optimization of conductor selection in planning radial distribution networks", Transmission and Distribution Conference, IEEE, April 1999.

[5] Springer, P., "Techniques for in-service and laboratory assessment of splices and conductors from overhead lines", Power Engineering Society Summer Meeting, IEEE 2002.

[6] Havard, D.G.; Bellamy, G.; Buchan, P.G.; Ewing, H.A.; Horrocks, D.J.; Krishnasamy, S.G.; Motlis, J.; Yoshiki-Gravelsins, K.S., "Aged ACSR conductors. I. Testing procedures for conductors and line items", Transmission and Distribution Conference, IEEE Power Engineering Society 1991.

[7] Ju-Yong Kim; Sang-Joon Kim; Il-Keun Song; Jae-Hong Han, "Aging characteristics of recycled ACSR wires for distribution lines", Electrical Manufacturing & Coil Winding Conference, IEEE, Sept. 1997.

[8] BS 215, “Specification for Aluminum conductors and Aluminum conductors, Steel- Reinforced for overhead power transmission” , part one and part two, 1970.

[9] BS 4565, “Galvanized steel wire for aluminum conductors, Steel-Reinforced”, 1990.

شركت ،"اطالعات فيدرهاي توزيع فشار متوسط توزيع " -10 .1383توزيع جنوبغرب تهران،

:وست پي

اطالعات توپولوژي فيدر نمونه-1پ جدول طول شاخه

(km) شماره شاخه گره ابتدا گره انتها

0.4 2 1 1 0.45 3 2 2 1.8 4 3 3 0.7 5 4 4 1.5 6 5 5

0.95 7 6 6 1.25 8 7 7 1.4 9 8 8 0.8 10 9 9

0.56 11 2 10 0.63 12 11 11 0.8 13 12 12 0.9 14 2 13

0.65 15 14 14 0.5 16 15 15 0.3 17 16 16 0.4 18 17 17 0.7 19 3 18 0.9 20 4 19

0.48 21 20 20 0.4 22 5 21 0.9 23 7 22

0.95 24 23 23 0.23 25 24 24 0.8 26 7 25 1.2 27 8 26 0.6 28 27 27

0.55 29 9 28