دانلود تحقیق سیستم توزیع انرژی الکتریکی

انرژی الکتریکی در مقایسه با سایر انرژی ها از محاسن ویژه ای برخوردار است و همین محاسن است که ارزش و اهمیت و کاربرد آنرا فوق العاده روز افزون ساخته است .

بعنوان نمونه می توان خصوصیات زیر را نام برد:
1.

هیچگونه محدودیتی از نظر مقدار در انتقال و توزیع انرژی وجود ندارد.

2.

عمل انتقال این انرژی برای فواصل زیاد بسهولت امکان پذیر است .

3.

تلفات این انرژی در طول خطوط انتقال و توزیع کم و دارای راندمان نسبتا بالایی است.

4.

کنترل و تبدیل و تغییر این انرژی بسیار انرژی ها به آسانی انجام پذیر است .

بطور کلی هر سیستم انرژی الکتریکی دارای سه قسمت اصلی می باشد:
1.

مرکز تولید نیرو (نیروگاه)
2.

خطوط انتقال نیرو
3.

شبکه های توزیع نیرو
معلولا نیروگاهها با توجه به جوانب ایمنی و اقتصادی و بخصوص با توجه به نوعشان (آبی،بخاری،گازی) در مسافتی دور از مصرف کننده ها ساخته می شوند.

وظیفه خطوط انتقال نیرو با تجهیزات مختلف مربوطه این است که انرژی تولید شده را به شبکه های توزیع منتقل نماید.

عمل انتقال نیروی برق با فشار الکتریکی کم امکان پذیر نیست ، بلکه جهت انتقال از فشار الکتریکی زیاد استفاده می شود.

که بعدا در نزدیکی محل مصرف به فشار الکتریکی کم تبدیل شده و توزیع خواهد شد.

اگر چه جهت مصرف کنندگان عمده نیز امکان تغذیه با فشار کم وجود دارد ولیکن در اینگونه موارد بهتر است که مستقیما انشعاب فشار قوی (زیاد)داد.

خلاصه اینکه در هر مجتمع بزرگ صنعتی و یا درهرشهری حداقل یک شبکه فشار قوی بایستی وجودداشته باشدتادر نقاط مختلف شبکه های فشار ضعیف (شبکه های توزیع) را تغذیه نمایند و انتخاب این فشار تابع بزرگی محل و بار شبکه خواهد بود.

برای اینکه بتوان سیستمهای مختلف انتقال و توزیع برق را بسهولت به یکدیگر مرتبط نمود ،از فشارهای استاندارد شده ای استفاده می شود که عبارتند از :
(400-230)KV (132-63) KV (20-6) KV (400) V
فشار ضعیف فشار متوسط فشار قوی فشار خیلی قوی
در ایران جهت تغذیه مصرف کننده ها عموما از جریان متناوب سه فازه فشار ضعیف ولتی از فشار متوسط (اکثرا 20kv ) و جهت تغذیه پستهای فشار متوسط از فشار قوی (اکثرا 63kv ) استفاده می شود.

از فشار خیلی قوی جهت ارتباط نیروگاهها بهره برداری می گردد.

نقش شبکه توزیع (فشار ضعیف و فشار متوسط) یک مجتمع (یا یک شهر) را چه از نظر حجم و چه از نظر وسعت و چه از نظر ارزش و اهمیت می توان به مویرگهای بدن تشبیه نمود که آخرین و مهمترین وظیفه یعنی تغذیه مصرف کننده ها را عهده دار می باشد.

لذا به منظور تامین انرژی مورد نیاز مصرف کننده ها شبکه های توزیع (فشار ضعیف و متوسط) دربخشهای مختلف صنعتی و کشاورزی و مسکونی و عمومی (تجاری) دارای شرایط و خصوصیات معینی می باشد.

این شرایط که در هر شبکه توزیع می باید مورد توجه قرار گیرد عبارتند از :
1.

شرط اول جهت تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز مشترکین (بعنوان مصرف کننده) این است که شرکتهای برق موظفند بطور دائم در طول شبانه روز آن مقدار قدرتی که مشترک درخواست نموده و مورد توافق قرار گرفته در اختیارش قرار دهند .

بنابراین در انتخاب میزان قدرت و نوع شبکه و سیم کشی و اجرای عملیات آن بایستی دقت زیادی شود.

شرط دوم جهت تامین انرژی مصرف کننده ها این است که وضعیت شبکه ها باید طوری باشدتادر مواقع خرابی یک قسمت از شبکه در تغذیه مصرف کننده ها وقفه ای حاصل نشود.

عیب یابی سریع ناشی از عایق بندی (ایزولاسیون) شرط سومی می باشد که در توزیع انرژی الکتریکی بایستی مورد نظر باشد، شبکه ها باید طوری باشند که بتوان معایب ناشی از عایق بندی و پاره گی خطوط و سایر معایب را فوری و بطور مطمئن پیدا کرده و به سرعت آنها را برطرف نمود.

با برقراری شرایط بالا، چهارمین شرط انتخاب شبکه ایست که مناسب ترین و ارزانترین روش توزیع انرژی را در بر داشته باشد.

عدم رعایت موارد فوق سبب می شود که اشکالات زیادی در شبکه های توزیع بوجود آید؛ از افت و ولتاژهای فوق العاده زیادتر از حد مجاز گرفته تا تلفات زاد انرژی و از اضافه بار روی ترانسفورماتورها گرفته تا خاموشیهای طولانی در سطوح وسیع.

شبکه و هادیهای آن ارتباط مولد و مصرف کننده فقط از طریق اجسام هادی (فلزات) امکان پذیر می باشد.

بین فلزاتی که بعنوان هادی انتخاب می شوند، مس از همه آنها بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد زیرا که ؛ 1.

بعد از طلای سفید و نقره (که بندرت یافت می شوند) مس بهترین هادی جریان الکتریکی می باشد .

(مقاومت ویژه الکتریکی آن کم است.) 2.

فراوان و ارزان است.

3.

استحکام مکانیکی خوبی دارد.

4.

براحتی انعطاف پذیراست.لذاباخم و راست شدن درسرپیچیهای مسیر نمی شکند.

5.

در برابر تاثیرات جوی (مثل رطوبت) پایدارتر است و اکسید نمی شود.

بعد از مس ،آلومینیوم بعنوان هادی الکتریکی در شبکه ها بکار می رود.

اگرچه ضریب هدایت آن کمتر از مس است ،ولیکن وزن آن هم کمتر است .برای آنکه هادی آلومینیومی از نظر هدایت الکتریکی معادل هادی مسی گردد، باید مقطع آنرا (6/1) برابر مقطع هادی مسی انتخاب نمود که باز هم در این صورت وزن آن فقط نصف وزن هادی مسی خواهد شد.

سیم آلومینیومی بخاطر سبک بودنش بیشتر در سیم کشی هوائی بکار می رود و هادی مسی مخصوصا بخاطر قابلیت انعطاف پذیریش در کابل کشی زمینی خیلی بیشتر از هادی آلومینیومی مورد استفاده قرار می گیرد.

استحکام مکانیکی هادی آلومینیومی به مراتب کمتر از هادی مسی است .

برای افزایش استحکام مکانیکی هادی آلومینیومی (مخصوصا در خطوط هوائی ) عموما آنرا بصورت آلیاژ بکار می برند.مانند آلدرای که آلیاژی است از آلومینیوم و منیزیم و سیلیسیم و آهن.

راه دیگر افزایش استحکام مکانیکی هادی آلومینیومی استفاده آن بصورت آلومینیوم فولاد می باشد که در وسط آن یک یا چند رشته سیم فولادی (stell) جای می دهند.

برای بالا بردن قابلیت انعطاف پذیری هادیها (آلومینیوم و مس ) آنها را مخصوصا در در مقاطع بزرگ بصورت چند رشته ای می سازند.جهت چرخش هرلایه درهادی های چند رشته ای بر خلاف لایه های مجاور می باشد تا از باز شدن رشته ها جلوگیری شود.تعدادرشته هادرهادیهای چند رشته ای که از فرمول زیر قابل محاسبه می باشد، معمولا 61 و 37 و 19 و 7 خواهد شد.

A = 3 – 3K +1 تعداد لایه ها = K تعداد رشته ها = A تاثیر رطوبت بر هادی آلومینیومی به مراتب بیشتر از هادی مسی است .

بطوری که درهوای مرطوب بسرعت اکسیده می شود.

لذا اتصالات الکتریکی با هادی آلومینیومی باید با دقت فراوان همراه باشد .

مخصوصا چنانچه با مس باشد در این صورت در اثر تاثیر رطوبت یک پیل برقی با مدار بسته ای بوجود خواهد آمدکه قطب مثبت آنرا مس و قطب منفی آن را آلومینیوم می سازد در این وضعیت پس از مدتی در نتیجه عبور جریان هادی آلومینیومی خورده می شود.

اگرچه برای رفع این اشکال معمولا سیم آلومینیومی راقبل از وصل کردن صیقلی کرده و روی آن روغن مالی می کنند ولیکن بهتر است در اینگونه موارد از کمپلت های مخصوصی که برای اتصال قسمت آلومینیومی به قسمت مسی درست شده اند استفاده نمود (کمپلتهای بی متال) نحوه انتقال و توزیع انرژی الکتریکی یکی از مزیتهای مهم انرژی الکتریکی بر سایر انرژیها سادگی قابلیت انتقال و توزیع آن برای مسافتهای طولانی می باشد.

تحقق بخشیدن به چنین امری نیاز به وسائلی دارد تا به کمک آنها بتوان انرژی الکتریکی را از یک محل به محل دیگر انتقال داد و یا در یک حوزه وسیع توزیع نمود بدون آنکه هیچگونه خطری شبکه و عوامل جانبی آنرا تهدید نماید.

وسائلی که می توان جهت امر فوق از آنها استفاده نمود دو نوع هستند: 1.

سیم های هوایی با متعلقات مربوطه 2 .

کابلهای زمینی با متعلقات مربوطه انتخاب یکی از دو وسیله فوق به عنوان متعدد بستگی دارد که پس از جمع بندی آن عوامل یکی از دو وسیله فوق جهت انتقال و توزیع انتخاب می شود.

تعدادی از این عوامل عبارتند از : 1.

مسیر خط انتقال (توزیع ) مسیر انتقال یکی از عوامل مهمی است که در انتخاب نوع شبکه زمینی یا هوایی دخالت می کند .

1-1 طول مسیر : اگر فاصله از پست (یا مرکز تولید) تا محل مصرف کم باشد کابلهای زمینی به سیم کشی هوائی ارجعیت دارد مخصوصا در مواردی که این طول کم با پیچ و خم های متوالی همراه باشد.

ولی اگر فاصله زیاد باشد و مخصوصا فشار الکتریکی شبکه هم قوی باشد، از سیم کشی هوایی استفاده می شود.

2-1 نوع مسیر: در بعضی از نقاط اجبارا از شبکه زمینی استفاده می شود.

مانند حریم باند فرودگاه .

در بعضی از نقاط دیگر اجبارا از شبکه هوایی استفاده می شود مانند حریم عرضی راه آهن .

3-1 محدودیت عرضی مسیر: در بسیاری از موارد بعلت کم بودن عرض مسیر و در نتیجه بعلت عدم تامین حریم خطوط هوائی کابل کشی زمینی جایگزین سیم کشی هوائی خواهد شد مخصوصا در مورد خطوط 400 ولتی و 20 کیلوولتی در داخل شهرها و در داخل مجتمع های صنعتی این وضعیت زیاد به چشم می خورد.

2.

ولتاژ خط انتقال: هر اندازه که ولتاژ خطوط انتقال (یا خطوط ارتباطی پستهای برقی ) قوی تر باشد، سیم کشی هوایی به کابل سیم کشی زمینی ارجعیت می یابد عموما شبکه های فشار ضعیف را (با توجه به سایر عوامل) از کابلهای زمینی می سازند.

در شبکه های 20 کیلو ولتی نیز با توجه بسیار عوامل کابل کشی زمینی به چشم می خورد ولی برای خطوط 63 کیلوولتی به بالا کابل کشی زمینی اصولی نمی باشد.

3.تراکم جمعیت: اگر در محل توزیع و مصرف تراکم جمعیت زیاد باشد و بار در کیلومتر مربع از 1000 کیلو وات به بالا باشد، کابل کشی زیمین به سیم کشی هوایی برتری دارد.

البته در مورد خیابان هایی که ساختمان هایش بهم چسبیده و از دو طبقه به بالا هستند در هر صورت باید شبکه ها از طریق کابل کشی زمینی مورد اجرا و بهره برداری قرار گیرند.

عامل اقتصادی: طرحی مقبول و مناسب است که هم به لحاظ فنی و از شرایط نسبتا خوبی برخوردار باشد و هم به لحاظ اقتصادی به بودجه و تامین اعتبار کمتری نیازمند باشد.

در این مورد سیم هوایی به کابل زمینی برتری دارد.

مخصوصا هر اندازه ولتاژ خط انرژی قویتر باشد،این افزایش قیمت چشمگیرتر است.

حدودا می توان گفت که در شبکه های فشار ضعیف 400 ولتی هزینه شبکه زمینی دو برابر هزینه شبکه هوایی می شود.

ولی این نسبت افزایش در شبکه های 63 کیلو ولت و به ترتیب 7 و 11 برابر می شود.

زیبائی محیط: اگر خطوط توزیع سبب بهم زدن آرایش طبیعی محیط گردد و احیانا خواسته باشیم ضمن حفظ زیبایی محیط انرژی الکتریکی را نیز توزیع کرده باشیم، کابل کشی زمینی را انتخاب می کنیم.مثلادرشهرها به منظور حفظ زیبایی خیابانها معمولا از شبکه های زمینی استفاده می شود.

علاوه بر عوامل فوق عومل متعدد دیگری نیز وجود دارند که کابلهای زمینی را به سیمهای هوایی و سیمهای هوایی را به کابلهای زمینی تبدیل کرده اند.

مثل هوامل جوی،عوامل اطمینان مصرف عوامل عیب یابی سریع بهنگام اتصالی و پاره گی خطوط.

البته کابل کشی زمینی دارای مزایای منحصر بفرد است.

بعلت دفن بودن در زیر خاک از خطراتی مانند طوفان و یخ زدگی و رعد و برق در امان است.

از این رو قطع جریان کمتر پیش می آید.

اما اگر کابل صدمه ببیند تعمیر و تعویض آن مستلزم وقت و هزینه زیادی است .

همین اشکال در مورد انشعاب گیری نیز وجود دارد.

در صورتی که گرفتن انشعاب ازخطوط هوایی بدون زحمت وبا مخارج کم وباسرعت انجام می پذیرد.ناگفته نماندکه ازنظراصلاح ضریب قدرت تااندازه ای استفاده از شبکه های زمینی بهتر است.

شبکه های هوایی و متعلقات آن: شبکه های هوایی و لوازم آن باید بر اساس خواص الکتریکی و خواص مکانیکی مورد بررسی ومطالعه قرارگیرند.شبکه ازلحاظ خواص الکتریکی باید از شرایطی برخوردار باشد که : 1.

قادر به انتقال قدرت مورد نیاز باشد.

جهت انتقال یک توان مشخص افت ولتاژ زیادی در آن پدید نیاید.

لوازم شبکه مخصوصا مقره ها متناسب با ولتاژ آن باشد.

4.فاصله بین هادی هر فاز متناسب با ولتاژ شبکه از حد معینی کمتر نباشد.

بعد از خواص الکتریکی ، باید شرایط مکانیکی شبکه را در نظر گرفت.

بعنوان نمونه پایه ها وسیمها باید طوری باشند که در مقابل نیروهای مختلف وارده (نیروهای کششی و عوامل جوی) مقاوم بوده و بتواند مدت زیادی در خدمت شبکه قرار گیرد و بدون آنکه احتیاج به تعمیراتی داشته باشد.به بیان دیگرنیروی کششی وارده به سیمها نباید ازحد مجاز داده شده تجاوز نماید که سبب پارگی آن گردد و احتمالا سبب خوابیدن تیر و یا شکستگی آن شود.

حداکثر نیروی کششی برای چند نمونه سیم هوایی عبارتند از : سیم مسی تک رشته ای معادل 12 کیلوگرم برای هر میلیمتر مربع سیم مسی چند رشته ای معادل 19 کیلوگرم برای هر میلیمتر مربع سیم آلومینیومی چند رشته ای معادل 8 کیلوگرم برای هر میلیمتر مربع سیم آلومینیوم فولاد معادل 12 کیلوگرم برای هر میلیمتر مربع بطور کلی از نظر شرایط مکانیکی شبکه ها باید طوری طراحی و اجرا شوند که برای بدترین حالتهای احتمالی مقاوم باشند.

علاوه بر خواص فوق شبکه های هوائی باید از لحاظ ایمنی محیط واشخاص تابع قوانین برق منطقه ای (استانداردهای برق منطقه ای) باشند.

فاصله بین سیمها مجموع تاثیرات الکتریکی و مکانیکی سبب تعیین فاصله بین سیمها خواهد شد.از نقطه نظر الکتریکی هر چه فاصله بین سیمها زیادتر باشد، افت ولتاژ در شبکه نیز زیادتر خواهد شد.

از طرف دیگر فاصله بین سیمها را نمی توان از حد معینی کمتر انتخاب نمود.زیرا مخصوصا با توجه به ولتاژ شبکه ممکن است که سیمها به همدیگر بخورند و در شبکه اتصال کوتاه بوجود آید.

از نقطه نظر مکانیکی این فاصله باید طوری باشد که در اثر وزش باد و یخبندان روی سیم ،مقدارش از حد مجاز کمتر نگردد.

البته هر چه فاصله بین پایه ها زیادتر باشد، امکان جابجائی سیمها نیز زیادتر می شود.

لذا متناسب با افزایش فاصله بین پایه ها باید فاصله بین سیمها را نیز افزایش داد.

نتیجه اینکه فاصله بین سیمها تابعی است از ولتاژ شبکه و فاصله بین دو پایه حداقل این فاصله را می توان از رابطه تجربی برای شبکه های افقی بدست آورد.

D = 50 +01.78 u + (004I) 2 در این رابطه I طول بین دو پایه بر حسب متر و u ولتاژ شبکه بر حسب کیلو ولت و d فاصله بین سیمها بر حسب سانتیمتر می باشد.

برای شبکه های هوایی که به صورت قائم باشند، کافی است که مقدار d بدست آمده از رابطه فوق در 3/2 یا 4/3 ضرب شود.

مثال : حداقل فاصله بین سیمها را در یک شبکه 20 کیلوولتی که فاصله بین هر دو پایه متوالی 70 متر کی باشد، بدست آورید.

طبق فرمول داریم: D = 50 + (1.78)(20) + (0.04 70)2 = 93.5 cm بنابراین فاصله بین سیمها باید از 5/93 سانتیمتر بیشتر باشد.

طبق استاندارد شماره (221-20) وزارت نیرو این فاصله 112 سانتیمتر تعیین شده است.

(شکل1) فاصله بین پایه ها : فاصله بین دو پایه متوالی را اسپان می نامند هرچه این فاصله زیادتر باشد تعداد پایه و متعلقات آن کمتر باشد در نتیجه هزینه شبکه کاهش خواهد یافت اما این فواصل نباید آنقدر زیاد شود که شکم (فلش) سیم از حد مجازش عبور نماید اسپان متداول در ایران مطابق استاندارد وزارت نیرو برای شبکه فشار ضعیف بین 30 تا 100 متر و برای شبکه فشار متوسط بین 70 تا 150 متر می باشد در شکل زیر اسپان با پارامتر l نشان داده شده است .

شکم ( فلش ) سیم : دریک شبکه هوایی فاصله بین راس تیرتاپایینترین نقطه سیم را شکم یا فلش می نامند در طرح و اجرای شبکه های هوایی محاسبه و حفظ حدود تعیین شده شکم سیم حائز اهمیت است از یک طرف اگر شکم سیم از حد مجازش کمتر باشد، بخصوص در فصل سرما و یخبندان که از طول سیم کاسته می شود نیروی باد و یخبندان روی سیم باعث می شود که کشش مکانیکی سیم زیادتر شده و سبب پاره گی آن شود.

از طرف دیگی اگر شکم سیم ازحد مجازش بیشتر باشد ،مخصوصا در فصل گرما طول سیم زیادتر می شود احتمال نزدیک شدن سیمها و بوجود آمدن اتصالی و در نتیجه قطع جریان برق در هنگام وزش باد وجود خواهد داشت.

بعلاوه زیاد شدن شکم باعث کم شدن فاصله آزاد سیم از زمین و احتمال وقوع خطرات دیگری می گردد برای محاسبه شکم سیم می توان ازدیاگران های استاندارد شده وزارت نیرو استفاده نمود در شکل 2 فلش با پارامتر s مشخص شده است.

فاصله آزاد سیمها فاصله پائین ترین نقطه سیم هوایی تا سطح زمین را فاصله آزاد می نامند.

در شکل 2 این فاصله با پارامتر h مشخص شده است با داشتن طول پایه و شکم سیم و عمق زمینی که پایه در آن محکم شده می توان این فاصله را محاسبه نمود.

همان طوری که گفته شد چون سیمهای هوایی بدون روپوش هستند باید دور از دسترس قرار گیرند.

یعنی دارای حداقل فاصله ای نسبت به زمین باشند.

به طوری که هر چه ولتاژ شبکه قویتر باشد این فاصله نیز متناسب با آن بایستی زیادتر شود.

در شکل 3 که بر اساس استاندارد شماره 10 وزارت نیرو ترسیم شده مینیموم فواصل آزاد سیم از زمین مشخص شده است.فواصل آمده درشکل فوق برای اسپان تا 140 متر می باشد.

به ازاء هر یک متر ازدیاد اسپان باید به مقادیر فواصل آزاد به اندازه یک سانتیمتر اضافه شود.

ناگفته نماند که فواصل آزاد سیم از زمین هنگام عبور از راه آهن مطابق استاندارد شماره 7 وزارت نیرو زیادتر می باشد، که در شکل (4) مشخص شده است.

این مقادیر برای اسپان تا 50 متر ذکر شده است.

موقعی که اسپان بیش از 50 متر باشد باید به ارقام فواصل آزاد فوق به ازاء هر متر افزایش اسپان به اندازه 5/1 سانتیمتراضافه گردد.

حریم مجاز شبکه های هوایی فاصله افقی هر شبکه هوایی از شبکه هوایی مجاور یا از ساختمان مجاور یا دیوار پیاده روها و یا درختان اطراف نباید از حداقل استاندارد شده کمتر باشد.

در شبکه های هوایی جهت حفاظت خطوط و اشخاص دو حریم داریم که اندازه های مجاز هر یک عبارتند از: حریم مجاز درجه یک : فاصله افقی یک شبکه از شبکه مجاورش می باشد که تا ولتاژ 20 کیلو ولت باید 5 متر باشد.

حریم مجاز درجه دو: فاصله افقی یک شبکه از ساختمانها یا دیوار پیاده روها یا درختان اطراف می باشد که حداقل باید 30/1 متر برای شبکه فشار ضعیف و حداقل 3 متر برای شبکه فشار متوسط 20 کیلو ولت باشد.

در شکل (5) و (6) حریم مجاز شبکه های فشار ضعیف و فشار متوسط نشان داده شده است.

در شکل (6) ملاحظه می شود که محل مناسب نصب پایه باید دور از دسترس (مقابل پنجره) باشد.

متعلقات سیمهای هوایی 1.

پایه ها: وسائلی هستند که سیمهای هوایی را از دسترس دورنگه می دارند.

پایه ها سه نوع هستند .

چوبی، بتونی و فولادی هنگام انتخاب یک نوع پایه باید به دو نکته توجه شود: الف) طول پایه :با در نظر گرفتن فاصله آزاد سیم از زمین طول پایه ها باید طوری انتخاب شوند که این فاصله از مقدار استاندارد شده کمتر نشود..

ب) کشش پایه ها : قدرت کششی پایه ها بستگی به محل و وضعیت استقرار آنها دارد در یک شبکه هوایی پایه ها یا در ابتدا و انتها یا در زاویه مسیر نصب می شوند و یا به عنوان پایه میانی بکار می روند.

پایه های میانی باید قادر به تحمل وزن خود ،وزن سیمها، وزن کنسولها (با بازوهای نگهدارنده آن) وزن مقره ها و وزن سایر لوازمی باشند که بر روی آنها نصب می شوند.

اما پایه های ابتدائی و انتهائی و زاویه ای علاوه بر سنگینی بالا بایستی نیروی کششی سیمها را نیز تحمل نماید.

با بیانی دیگر نیروهای وارد بر هر پایه دو نوع هستند.

1.

نیرو(نیروهای) عمودی 2.

نیرو (نیروهای) افقی در هر پایه برآیند نیروهای عمودی با نیروی عکس العمل زمین صفر می شود.

در مورد پایه های میانی برآیند نیروهای افقی (نیروهای کششی سیمها) نیز صفر است، ولی درموردپایه های ابتدائی وانتهائی وزاویه ای برآیندنیروهای افقی صفر نمی شود.

درنتیجه این دسته پایه هابایدقادربه تحمل نیروهای افقی باشند.خلاصه اینکه پایه های میانی می توانند ضعیف تر از پایه های ابتدائی و انتهائی و زاویه ای انتخاب شوند.

شکل (7) یک پایه میانی 20 کیلو ولتی را نشان می دهد.

در مواردی که یک پایه انتهائی (یا ابتدائی یا زاویه ای) نتواند قدرت کششی سیمها را تحمل نماید، از دو پایه بصورت دوقلو (بهم چسبیده) یا بصورت H و یا ترکیبی از هر دو (دوقلوی H) استفاده می شود.

شکل (8) پایه انتهائی (یا ابتدائی) 20 کیلو ولتی از نوع جفت پایه ای دو قلویی را نشان می دهد.

شکل (9) پایه زاویه ای خط 20 کیلو ولتی را نشان می دهد.

همان طور که از روی شکل مشخص است جهت تحمل نیروی کششی سیمها از دو پایه بصورت H استفاده شده است و بالاخره در شکل (10) پایه ابتدائی (انتهائی) به صورت H دو قلو نشان داده شده است.

عمق چاله ای که پایهع در آن محکم می شود بستگی دارد بطول پایه ، وزن پایه ، قدرت کششی پایه و شرایط خاک .

از روی فرمول تجربی زیر می توان عمق چاله را محاسبه نمود.

L = طول پایه بر حسب سانتیمتر H = عمق چاله بر حسب سانتیمتر بعنوان مثال عمق چاله یک پایه 12 متری طبق فرمول فوق180 سانتیمتر بدست می آید.

انواع پایه ها 1-1 پایه چوبی: این نوع پایه برای شبکه های فشار ضعیف و فشار متوسط تا اسپان 100 متر مناسب می باشد و معمولا در کشورهائی که چوب فراوان باشد، مقرون به صرفه خواهد بود.

سهولت در حمل و نقل و نصب بعلت سبکی وزنشان مخصوصا در مسیرهای ناهموار کوهستانی، یکی دیگر از مزیتهای پایه های چوبی نسبت به سایر پایه ها می باشد.

از معایب پایه های چوبی پوسیدگی آنها مخصوصا در نقاط مرطوب را می توان نام برد.

برای جلوگیری از پوسیدگی و نفوذ رطوبت معمولا پایه ها را با روغنهای مخصوصی آغشته و اشباع می کنند پایه های چوبی را اگر چه از درخت کاج که دارای استحکام زیادی می باشد، انتخاب می نمایند، مع الوصف نمی توان نیروهای کششی زیادی رابه آنها اعمال نمود.

بطور متوسط نیروی کششی که هر پایه چوبی می تواند تحمل کند، 300 کیلوگرم در نظر گرفته می شود.

2-1 پایه بتونی این پایه ها بخاطر آرماتورهائی که در داخلشان هست، بر خلاف پایه های چوبی می توانند دارای استحکام زیادی باشند.

پایه های بتونی برای تحمل کشش های مختلفی ساخته می شوند.

امروزه پایه های بتونی برای کششهای (200-400-600-800-1000-1200) کیلوگرم و برای ارتفاعهای 7-8-9-10-12-14 متر را می توان در بازارهای ایران تهیه نمود.

بنابراین وقتیکه گفته می شود پایه 1000-12 بعنی پایه ای که ارتفاعش 12 متر است و میتواند نیروی کششی تا 1000 کیلوگرم ناشی از سیمها را تحمل نماید.

پایه های بتونی برای نقاط مرطوب به مراتب مناسب تر از پایه های چوبی می باشند.

عمر این پایه ها نسبتا زیاد می باشند.

اگرچه هزینه نگهداری ندارند ولی به علت سنگینی هزینه حمل و نقل و نصب آنها زیاد است و عموما برای نصب احتیاج به جرثقیل خواهد داشت.

3-1 پایه های فولادی پایه فولادی نسبت به پایه چوبی این مزیت را دارد که اولا در معرض حمله حشراتی مثل موریانه و نیز تحت تاثیر عوامل جوی مثل رطوبت قرار نمی گیرد.

ثانیا استحکام بیشتری می تواند داشته باشد.

پایه فولادی نسبت به پایه بتونی این مزیت را دارد که ارتفاعش را به هر میزانی که مورد نیاز باشد، می توان سفارش داد.

مثلا هنگام عبور خطوط هوائی الکتریکی از حریم راه آهن، چون فاصله آزاد سیمها مطابق استاندارد باید بزرگترین مقدار را دارا باشند.

لذا در طرفین خطوط راه آهن پایه های فولادی نصب می شوند.

(شکل 4) همچنین قابلیت انعطاف پذیری پایه فولادی بیشتراز پایه چوبی و پایه بتونی می باشد.

البته بهتر است که جهت بالا بردن عمر پایه های فولادی فلز مصرف شده به صورت گالوانیزه باشد و ضمنا از رنگ آمیزی نیز دریغ نشود.

مقره ها: چون مقره ها عایق بسیار خوبی می باشند، لذا از آنها برای جداکردن سیم حامل جریان از پایه و کنسول استفاده می شود و در نتیجه پایه و کنسول بدون برق می مانند.

تنها عیبی که مقره ها دارند این است که چون آنها را از چینی و شیشه می سازنددراثربی احتیاطی وضربه ویاعوامل جوی می کشنند و یا ترک بر می دارند.

خصوصیات هرمقره باید طوری باشد که بتواند کشش های ناگهانی یا تغییر حرارتهای ناگهانی را تحمل کرده ، عوامل خارجی از قبیل گرد و خاک و دود و غبار و مواد شیمیایی (که عموما در فضای اطراف کارخانجات پراکنده است) در درجه عایقی آن تاثیر زیادی نگذارد.

مقره ها مانند کابلهای زمینی برای ولتاژهای معینی درست شده اند که هر کدام برای ولتاژ بخصوصی مورد استفاده قرارمی گیرند.درشبکه های توزیع نیرو (با ولتاژ کم و متوسط) سه نوع مقره بکار می رود: 1-2 مقره سوزنی (ثابت یا میخی) عموما در پایه های میانی شبکه های هوایی بکار می رود و ابعاد آن متناسب با ولتاژ شبکه می باشد.

شکل (1-18) یک مقره سوزنی را نشان می دهد.

ولتاژ جرقه(1) سطح خشک این مقره 70 کیلو ولت و ولتاژ جرقه سطحمرطوب آن 40 کیلو ولت می باشد.

این مقره را برای ولتاژ تا 11 کیلوولت بکار می برند.

برای ولتاژهای زیادتر باید مقره ها را بزرگتر بسازند مثلا شکل (2-11) یک مقره سوزنی که برای ولتاژ 20 کیلو ولت ساخته شده را نشان می دهد.

ولتاژ جرقه سطح خشک این مقره 110 کیلو ولت و ولتاژ جرقه سطح مرطوب آن 70 کیلو ولت می باشد.

همانطور که از روی شکل مشخص است هرچه ولتاژ شبکه قوی تر باشد ابعاد مقره نیز بزرگتر می باشد.

از داخل هر یک از این مقره ها میله ای بنام پایه مقره عبور می کند و انها را روی کنسول مربوطه محکم می سازد.

شکل 12 یک پایه میانی بتونی با خط دوبله و مقره سوزنی و پایه مقره و کنسول مربوطه را نشان می دهد.

سیمهائی که از روی این قبیل مقره ها عبور می کنند ، پس از اینکه روی مقره در جای خود قرار گرفتند بوسیله یک تکه سیم بسته می شوند تا از روی مقره خارج نشوند و یا در موقع وزش بادهای سخت از روی مقره نیفتند به این عمل اصطلاحا اصلی کردن سیمها گفته می شود.

2-2 مقره آویز (بشقابی) در شکل 20 مقره بشقابی را می بینید که ولتاژ جرقه سطح خشک آن 78 کیلو ولت و ولتاژ جرقه سطح مرطوب آن 45 کیلو ولت می باشد.

این مقره ها را طوری می سازند که می توان دامنه های آنها را کم و زیاد نمود.به عبارت دیگر می توان دو یا چند مقره را پشت سرهم متصل نمود و مجموع آنها را به زیر کنسول اتصل داد .

هر چه ولتاژ شبکه قویتر باشد تعداد دامنها زیادتر خواهد شد و بالعکس .

مثلا با مقره فوق برای شبکه از 11 کیلو ولت تا 20 کیلو ولت بایستی دو دامن بکار برد (دو مقره بشقابی فوق به طور متوالی به زیر کنسول متصل نمود) ولی برای شبکه 33 کیلو ولتی باید از این مقره به شکل سه دامن استفاده نمود.

در خطوط توزیع معمولا مقره آویز (بشقابی) را برای پایه های انتهایی (ابتدائی) و پایه های زوایا بکار می برند.

(شکلهای 8 و9 و10) ولی در بعضی از خطوط 20 کیلو ولتی مقره آویز (بشقابی) برای پایه های میانی (وسط خط) نیز استفاده می شود.

شکل 13 در مقره های سوزنی (ثابت) سیمهای هوایی بدون هیچ واسطه ای از روی آنها عبور می کنند .

اما مقره های بشقابی (آویز) بواسطه احتیاج دارند که بتوانند سیمها را در خود می کنند اما بتوانند سیمها را در خود نگهدارند.

این واسطه که گیره یا کلمپ نامیده می شود در زیر مقره قرار می گیرد.

اگر پایه مربوط به وسط خط (پایه میانی) باشد، دارای گیره آویز خواهد بود.

اگر پایه مربوط با تنها یا زاویه خط باشد، دارای کلمپ باگیره انتهائی خواهد بود.

(شکل13) توجه شود که مقره های آویز (بشقابی) باید طوری به کنسول متصل شوند که بتوانند آزادانه در جهات مختلف نوسان داشته باشند.

3-2 مقره چرخی یک نوع دیگر از مقره که در شبکه های هوایی فشار ضعیف بکار می رود، مقره چرخی نامیده می شود.

در شکل 23 یک مقره چرخی دیده می شود که ولتاژ جرقه سطح خشک آن 20کیلو ولت و ولتاژ جرقه سطح مرطوبش 8 کیلو ولت می باشد و برای شبکه های سه فاز 380 ولتی مورد استفاده قرار می گیرد.

امروزه در شبکه های فشار ضعیف این نوع مقره را پیش از انواع دیگر بکار می برند و علت آن عمودی بودن شبکه های فشار ضعیف می باشد که در نتیجه استعمال این نوع مقره ، هم کار اجرایی ساده تر می شود و هم شبکه خصوصیات خود را بهتر حفظ می کند.

در گذشته که شبکه فشار ضعیف بطور افقی روی یک کنسول نصب می شد بیشتر از مقره های سوزنی استفاده می شد ولی امروزه با تغییر فرم شبکه از سیستم افقی به عمودی ، مقره چرخی جای مقره سوزنی را گرفته است.

همانطور که در شکل دیده می شود این مقره در وسط دارای سوراخی است که در تمام طول مقره وجود دارد .

از این سوراخ میله ای عبور می کند که مقره را از دو طرف یعنی از بالا و پایین به اتریه می بندد و اتریه توسط پیچ و مهره هائی به پایه محکم می شود.

در شکل 16 پایه بتونی فشار ضعیف با مقره چرخی نشان داده شده است.

پنج سیم هوایی که به پنج مقره چرخی شکل فوق محکم می شوند از بالا به پایین به ترتیب عبارتند از سیم نول، سیم فاز شب، سیم فاز، سیم فاز و سیم مربوط به فاز.

کنسولها برای نگهداری سیمهای هوایی روی پایه ها ع همچنین جهت دور نگهداشتن سیمهای فاز از فازهای دیگر و بالاخره جهت رعایت فواصل استاندارد مقره ها (در نتیجه هادیهای هر فاز) ازکنسول (کراس آرم) استفاده می شود.

کنسولها بر حسب موارد استفاده شان می توانند چوبی یا آهنی (ازنبشی یا ناودانی) ساخته شوند.

چون فواصل سیمها استاندارد می باشند، کنسولها نیز در اندازه های استاندارد ساخته می شوند (استاندارد شماره 211-20 و شماره 212- 20 وزارت نیرو) .

کنسولها که توسط پیچ و مهره هایی به پایه ها محکم می شوند، از لحاظ فرم نصب روی پایه ها به دسته های افقی ، جانبی(پرچمی)، جناقی (کانادائی) تقسیم می شوند.

در هر یک از این کنسولها برای افزایش استحکام ، بازوهای نگهدارنده نیز نقش موثری به عهده دارند.