تحقیق مقره ها و انواع آنها

مقره
– مقدمه
فصل اول:
انواع مقره ها از نظر شکل ظاهری و مواد ساختمانی
1-1- انواع مقره ها از نظر مواد ساختمانی
1-1-1- مقره های چینی
2-1-1- مقره های شیشه ای
3-1-1- مقره های سرامیکی با لعاب نیمه هادی
4-1-1- مقره های کامپوزیت
2-1- انواع مقره ها از نظر شکل ظاهری
1-2-1- مقره های خطوط هوایی
2-2-1- مقره های اتکایی
3-2-1- مقره های عبوری(بوشینگ ها)

فصل دوم:
آزمایش مقره ها
1-2- انواع آزمایشات مقره ها
1-1-2- آزمایش نوعی
2-1-2- آزمایش های نمونه
3-1-2- آزمایش های سری
2-2- مراحل انجام آزمایش طبق استاندارد
1-2-2- آزمایش نوعی بر طبق استاندارد بین المللی
2-2-2- آزمایش هایی که بر روی مقره های نمونه انجام می گیرد
3-2-2- تست های معمول مقره ها
آزمون های الکتریکی و مکانیکی مقره های کامپوزیتی:
1- آزمون های الکتریکی:
2- آزمون های فیزیکی و مکانیکی:
3- ارزیابی و آزمایشات کیفی مقره های لاستیکی:
1-3- آزمایش مه نمکی مقره های لاستیکی سیلیکونی:
2-3- آزمایش پیری مقره های لاستیکی سیلیکونی:

فصل سوم:
محاسبات و تاثیر عوامل محیطی بر عملکردمقره ها
1-3- تقسیم بندی درجه آلودگی محیط
1-1-3- منطقه با آلودگی خیلی کم (تمیز)
2-1-3- منطقه با آلودگی کم
3-1-3- منطقه با آلودگی زیاد
4-1-3- منطقه با آلودگی خیلی زیاد
2-3- انواع آلودگی
1-2-3- آلودگی دریایی
2-2-3- آلودگی صنعتی
3-2-3- آلودگی صحرائی
4-2-3- سایر آلودگی ها
3-3- عوامل موثر در آلودگی مقره ها
4-3- روش اندازه گیری هدایت سطحی
1-4-3- تعیین شدت آلودگی محیط بر اساس اندازه گیری جریان نشتی
5-3- مدل سازی شکست الکتریکی در مقره ها
1-5-3- مدل شکست الکتریکی ابنیوس
2-5-3- مدل استاتیکی شکست الکتریکی
3-5-3- مدل دینامیکی انتشار قوس
4-5-3- مدل بهبود یافته مدل دینامیکی
6-3- اهمیت اندازه گیری آلودگی محیط موثر بر ایزولاسیون
7-3- کرونا و تاثیر آن بر عملکرد مقره ها
1-7-3- کرونا
2-7-3- انواع کرونا
3-7-3- اثرات کرونا بر مقره ها
8-3- محاسبه شکست اختلاف سطح جانبی در تکیه گاههای داخلی
9-3- محاسبه اختلاف سطح شکست جنبی در پایه های خارجی
10-3- اصول طراحی الکتریکی مقره های کامپوزیت

مقدمه:
انرژی الکتریکی در حدود یکصد سال پیش از طریق شبکه های کوچک توزیع مورد استفاده قرار گرفت و به علت خصوصیات جالب توجه آن خیلی سریع توسعه یافت و علارغم تمام محاسنی که انرژی الکتریکی دارد در صورتی که تحت کنترل صحیح نباشد خطرات و خرابی های زیادی به بار می آورد.
جریان برق در عبور از سیم و کلید ها و دیگر تجهیزات برقی تولید حرارت می کند این حرارت در شرایط عادی به محیط اطراف داده می شود اما در صورتی که وساسل و عایق بندی آن به درستی انتخاب نشده باشد ممکن است درجه حرارت وسایل برق رسانی از حد مجاز تجاوز کند. این افزایش درجه حرارت سبب فرسوده شدن و از بین رفتن عایق های سیم ها و دیگر تجهیزات می گردد . از بین رفتن عایق ها باعث اتصال سیم ها و جرقه الکتریکی می شود و حرارت ناشی از جرقه می تواند شرایط مساعد به سهولت سبب بروز حریق گردد.
از طرف دیگر برق گرفتگی در اثر اتصال قسمتی از بدنه به سیم فاز یا سیم گرم صورت می گیرد و لذا برای جلوگیری از برق گرفتگی ، سیم ها و دیگر تجهیزات فلزی را که در شرایط عادی حامل الکتریسیته هستند عایق بندی می کنیم که دست زدن به آن به طور سهوی ممکن نباشد.
بنابراین در هر جایی که جریان الکتریکی برقرار باشد نیاز به عایق بندی مناسب جهت حفاظت در مقابل برق گرفتگی و حریق داریم به طوری که وسیله ای را نمی توان نام برد که از انرژی الکتریکی استفاده و یا در تماس با آن باشد و در آن مواد و وسایل عایقی در نظر گرفته نشده باشد.
به عنوان مثال می توان از یک کلید ساده فشار ضعیف گرفته تا وسایل و تجهیزات فشار قوی مانند ترانس ها ، برقگیرها ، کلیدهای قدرت و دیگر تجهیزات را نام برد.
به طوری که در ترانس بوشینگ به عنوان جدا سازی بدنه و در برقگیرها مقره هم کار جدا سازی و ایزوله کردن را به عهده دارد و هم شکل دهی به تجهیز ، طوری که تمام اجزاء برقگیر داخل مقره یا بوشینگ جای می گیرد در ترانس های جریان و ولتاژ و کلیذهای قدرت مقره نقش پایه نگه دارنده و ایزوله کردن و شکل دهی به تجهیز را به عهده دارد.
با توجه به رشد روز افزون جمعیت و استفاده همگانی از این انرژی بحث انتقال آن بسیار حائز اهمیت است و چون انتقال انرژی الکتریکی به فواصل طولانی دارای تلفات زیادی است برای کاهش تلفات سطح ولتاژ را افزایش می دهیم و هر اندازه که ولتاژ بیشتر گردد نقش عایقی بیشتر نمایان می شود ، بنابراین بحث عایقی خطوط انتقال و توزیع از اهمیت ویژه ای برخوردار است که این وظیفه عایقی را مقره ها به عهده دارند.
مقره ها به عنوان یکی از اجزاء شبکه های فشار قوی نقش عایقی و ایزوله کردن را به عهده دارند که بر حسب ولتاژ مورد استفاده و شرایط محیطی از نظر آلودگی و رطوبت شکل خاصی به خود می گیرند .
وظایف مقره ها در شبکه ها را می توان به صورت زیر بیان نمود:
1) تحمل وزن هادی های خطوط انتقال و توزیع برای نگهداری سیم های هوایی روی پایه ها و دکل ها در بدترین شرایط ( یعنی موقعی که ضخامت یخ و برف تشکیل شده روی سیم ها در حداکثر مقدار باشد) را داشته باشد و اصولاً باید بتوانندبیشترین نیروهای مکانیکی وارد شده بر آنها را تحمل کنند.
2) عایق بندی هادی ها و زمین و بین هادی ها با یکدیگر به عهده مقره است. یعنی مقره ها باید از استقامت الکتریکی کافی برخوردار باشند تا بتوانند بین فازهای شبکه و دکل ها که متصل به زمین هستند ایزولاسیون کافی برای تحمل ولتاژ فازها را داشته باشند . استقامت الکتریکی آنها باید در حدی باشد که در بدترین شرایط (یعنی در حضور رطوبت ، باران ، آلودگی و بروز صاعقه با ولتاژ بالا) دچار شکست الکتریکی نشوند.
به طور کلی مقره ها باید دارای خصوصیات زیر باشند:
1) استقامت الکتریکی بالا
2) استقامت مکانیکی بالا
3) عاری از ناخالصی و حفره های داخلی
4) استقامت در برابر تغییرات درجه حرارت و عدم تغییر شکل در اثر تغییر دما ( با توجه به ضریب انبساط حرارتی که بایستی کم باشد).
5) ضریب اطمینان بالا
6) ضریب تلفات عایقی کم
7) در برابر نفوذ آب و آلودگی ها مقاوم باشد
بنابراین نیاز به مطالعه دقیق و حساب شده جهت طراحی ، انتخاب و استفاده بهینه از مقره می باشد تا شبکه به پایداری لازم رسیده و آماده ارائه خدمات بدون وقفه به مشترکین باشد.

فصل اول
انواع مقره ها از نظر شکل ظاهری و مواد ساختمانی

جنس مقره ها
جنس مقره ها معمولاً از چینی ، شیشه یا مواد کامپوزیت است.

الف) مقره های چینی
مقره های چینی از سه ماده مختلف تشکیل شده است:
1) کائولین یا خاک چینی AL2O3-2SIO2-2H2O به مقدار 40 تا 50 درصد.
2) سیلیکات آلومینیوم ( فلد اسپات) K2O-AL2O3-6SIO2 به مقدار 25 تا 30 درصد.
3) خاک کوارتز SIO 2 به مقدار حداکثر 25 درصد.
این سه نوع به ترتیب برای بالا بردن استقامت حرارتی ، الکتریکی و مکانیکی به کار می روند. به عبارت دیگر خواص الکتریکی ، مکانیکی و حرارتی چینی بستگی به درصد فراوانی این سه جزء دارد. هر چه فلد اسپات بیشتر باشد استقامت الکتریکی آن زیادتر می شود و هر چه مقدار کوارتز بیشتر شود ، استقامت مکانیکی آن بیشتر شده و با افزایش کائولین ، استقامت حرارتی آن بیشتر می شود.

برای تهیه چینی ، مواد فوق را با کمی آب خالص مخلوط می کنند تا به صورت گل و خمیر در آید . سپس این گل را در قالب های معینی شکل داده و در کوره حرارت می دهند تا پخته شود و رطوبت آن نیز گرفته شود . البته قبل از قالب گیری ، درصد رطوبت گل را پایین می آورند و تحت خلاآن را پرس می کنند ، پس از ریخته شدن آن را سرد می کنند. ولی سرد کردن آن به طور ناگهانی انجام نمی شود و با ملایم این کار صورت می گیرد تا ترکی در آن ایجاد نشود. پس از این مرحله یک لایه لعاب شیشه ای روی آن می ریزند تا سطح آن کاملا خالی از وجود حباب ها و ترک های مویین گردد. لعاب شیشه ای علاوه بر افزایش استقامت مکانیکی مقره قدرت چسبندگی گرد و غبار و نفوذ گرد و غبار و رطوبت را کاهش می دهد همچنین باعث ایجاد یک سطح کاملا صاف می شود که باعث افزایش مقاومت سطحی عایق می شود.
درجه حرارت پختن در کوره نیز در تعیین استقانت الکتریکی و مکانیکی مقره چینی موثر است که هر چه در درجه حرارت بالاتری قرار داده شود ، حباب های هوا در آن کمتر به وجود می آیند و استقامت الکتریکی آن زیاد می شود اما در عوض عایق خیلی ترد و شکننده می شود و هر چه درجه حرارت پختن در کوره کمتر شود استقامت مکانیکی آن بیشتر می شود و هر چه درجه حرارت پختن در کوره کمتر می شود ، استقامت مکانیکی آن بیشتر می شود ، ولی حفره های بیشتری در آن باقی می ماند و استقامت الکتریکی آن بیشتر می شود ولی حفره های بیشتری درآن باقی می ماند و استقامت الکتریکی آن کاهش می یابد.
معمولا درجه حرارت پخت در کوره را بین1200 تا 1500 درجه نگه می دارند . در نتیجه ، استقامت الکتریکی چینی بین (kv/cm) 120 تا (kv/cm) 280 می باشد. همچنین استقامت مکانیکی چینی در برابر نیروی فشاری (MNt/m2)690 ( در مقاطع بزرگتر(MNt/m2 )275 ) و در برابر نیروی کششی(MNt/m2) 48 ( در مقاطع بزرگتر (MNt/m2)20) و در برابرنیروی خمش(MNt/m2) 95 می باشد.
از خواص بسیار مهم چینی می توان به شکل گیری آسان آنها و استقامت در برابر مواد شیمیایی و تغییرات جوی را نام برد.
الف-1) مقره های سرامیکی با لعاب نیمه هادی :
انواع مقره های پرسلانی به طور فراگیر در رده های ولتاژی مختلف سیستم های انتقال و توزیع نیرو استفاده می شود و به تازگی خانواده جدیدی از آنها که دارای لعاب نیمه هادی می باشند نیز به کار گرفته شده اند . اشکال مختلف مقره ها اغلب به منظور پاسخگویی در شرایط جوی ، الکتریکی و مکانیکی متفاوت ، مختلف می باشند .بر اساس میزان آلودگی از یک سو و ولتاژ خط از سوی دیگر ، فاصله خزشی و مشخصه های فیزیکی بر اساس IEC815,IEC71-1,2,3 معین می گردد. در این میان از مقره های سوزنی برای ولتاژهای پایین به دلیل فاصله خزشی کمتر استفاده می شود و انواع لعاب نیمه هادی این مقره به دلیل مزایای ویژه ای که دارند ضمن آنکه تداخل امواج رادیویی ممانعت به عمل می آورند ، عملکرد مطلوبی نیز از خود بخصوص تحت شرایط جوی آلوده و ولتاژهای بالا نشان می دهند. این قابلیت در خطوط توزیع که در نزدیکی مصرف کنندگان قرار دارد حائز اهمیت بیشتری می گردد. با عبور جریان الکتریکی از لعاب نیمه هادی ، سطح مقره گرم شده و این امر باعث خشک شدن آلودگی مرطوب روی مقره می شود .در شکل زیر مقره با لعاب نیمه هادی نشان داده شده است:

همچنین با استفاده از لعاب نیمه هادی بر روی مقره ها ، گرادیان های ولتاژ روی سطح مقره شدت کمتری خواهند داشت در نتیجه در مساله باعث کاهش معایب ناشی از جرقه تحت شرایط آلودگی می گردد.
این لعاب باعث می شود تقسیم ولتاژ روی سطح مقره یکنواخت تر شده و ولتاژ شکست زیادتر شود. در حقیقت یک مسیر دائمی جریان نشتی وجود دارد که از تشکیل قوس در ناحیه خشک که مقدمه شکست الکتریکی است ،خودداری می کند.
یکی از محدودیت های این نوع مقره افزایش جریان نشتی است که موجب تلفات دائمی و نیز ناپایداری حرارتی می شود.

ب) مقره های شیشه ای:
معمولا شیشه را در درجه حرارت بالا با مخلوطی از مواد مختلف از جمله آهک و پودر کوارتز ذوب می نمایند و سپس به طور ناگهانی آن را سرد نموده و قالب ریزی می کنند این عمل (Toughening)) باعث سفت شدن شیشه می شود).
ب-1) تشریح مراحل ساخت مقره های شیشه ای :
استفاده از شیشه های چغرم ( سفت) شده امکان اعمال بارهای کششی بیشتری را بر روی مقره ها ایجاد می نماید.
به صورت کلی این عملیات به شرح زیر بر روی شیشه انجام می شود:
شیشه چغرم شده1 :
با وارد کردن تنش پسماند در سطح ، تمام سطوح بدنه تحت فشار قرار می گیرند. بدین ترتیب منطقه تحت کشش درونی به وسیله یک پوسته فشرده محافظت می گردد این عمل در واقع با سریع سرد کردن شیشه پس از شکل دادن آن صورت می پذیرد که شیشه چغرم خالص می شود. با این روش سطح خارجی مقره سخت شده موجب افزایش استقامت مکانیکی مقره می شود. زیرا سطح خارجی مقره دائماً تحت فشار نیروی داخلی مقره می باشد و با کوچکترین ضربه مستقیم ، مقره کاملاً خرد می شود.
نمونه ای از خواص فیزیکی ، الکتریکی و مکانیکی شیشه سخت شده در جدول (1-1) درج شده است. خواص مربوط به خواص پرسلان سیلیسی و آلومینایی لعابدار مورد مقایسه قرار گرفته است.
جدول(1-1) مقایسه خواص شیشه سخت شده با پرسلان سیلیسی و آلومینایی لعابدار
خاصیت
واحد
شیشه تمپر شده
پرسلان سیلیسی لعاب دار
پرسلان آلومینایی لعاب دار
دانسیته
gr/cm 3
2.3-2.6
2.26-2.42
2.6-3.25
استحکام کششی
MPa
100- 120
26-58
60-80
استحکام فشاری
MPa
700
380- 690
500- 700
استحکام خمشی
MPa
200- 250
56- 120
120- 170
ضریب انبساط100
×10-6 /K
9.5-10.8
3.1-9.1
3.5-9.1
نفوذ پذیری(HZ60 – 50 )
هوا=1
7.3
4.8-5.6
5-6.5
تانژانت اتلاف (HZ60 – 50 )
×10-3
15-50
5-40
5-12
استحکام شکست الکتریکی
KV/mm
بیش از 25
10-20
10-20
مقاومت حجمی(C 20 (
G .cm
1000
1000-100
1000-100

شکل(1-4) : فرآیند مراحل ساخت مقره شیشه ای
در فرآیند تولید مقره شیشه ای مواد خام مورد نیاز شامل ، نمک های قلیایی2 فلداسپات ، ضایعات شیشه ، و کمی ذوب و مواد تصفیه کننده می باشند که در سیلوهای مواد خام ذخیره می شوند . مواد اولیه بعد از آسیاب شدن و پودر شدن دانه بندی می شوند و توسط نوارهای نقاله به سمت سیلوهای بچ سوق داده می شوند و پس از آن برای ترکیب شدن در کوره ذوب شیشه بارگیری می شوند.
پس از فرآیند ذوب و تصفیه شیشه مذاب در یک درجه حرارت حدود C1400 مواد به انتهای کوره فرستاده می شوند و مواد مذاب برای شکل دهی آماده می شود ، شکل دهی به روش پرس می باشد. در این روش لقمه به داخل قالب آهنی می افتد و یک استوانه (سنبه) که حرکت به سمت بالا و پایین دارد به لقمه فشار می آورد و مواد مذاب ما بین سنبه و قالب شکل می گیرد.
مرحله بعدی مرحله تافنینگ می باشد . عملیات تافنینگ یا مقاوم کردن شیشه بدین جهت است که اولاً شیشه استحکامش زیاد شود و ثانیاً اگر در شیشه شکستی ایجاد شود در اثر این شکست ذرات ریزتر به وجود آید تا صدمات جانبی ناشی از شکست شیشه محدود شود .
اساس فرآیند سخت شدن بر تنش حرارتی پسماند در داخل ماده است . بعد از شکل دادن بدنه شیشه ای تا درجه حرارت حدود ناحیه تبدیل و قبل از نقطه انجماد گرم می شود و سریعاً سطح با جت هوای سرد خنک می شود، سطوح بیرونی شیشه که در ابتدا با سرعت بیشتری از درون سرد شده اند سخت می شوند در حالی که درون هنوز مذاب است.
درون با سرعت بیشتری از بیرون منقبض می شود و یک تنش فشاری در سطح و تنش کششی در داخل تولید می گردد که به این فرآیند مقاوم شدن شیشه گفته می شود.
بعد از عملیات تافنینگ شیشه تست شوک حرارتی اجرا می شود . بدنه ای که مراحل ساخت را با موفقیت گذرانده باشد و درست تمپر شده باشد و یا حتی بدنه ای که محتوی عیوب باشد معمولاً در حین تست های شوک حرارتی تفکیک می گردند.
بعد از این تست نمونه ها تحت بازرسی ظاهری قرار می گیرند و در صورت عدم مشاهده نقض یا عیب به مرحله مونتاژ یا سوار کردن قطعاتمقره فرستاده می شود . معمولاً از سیمان های آلومینایی برای اتصال یراق آلات به بدنه شیشه ای استفاده می شود.با اتصال یراق آلات به مقره و انجام تست های مکانیکی مقره ها به قسمت سورت و بسته بندی می روند و برای ارسال به محل سرویس آماده می شوند. تست هایی که در حین تولید روی مقره ها انجام می شوند مطابق با استانداردهای IEC,ANSI,BSI می باشند. تجربه های به دست آمده از محل های سرویس نشان می دهد که انواع مقره های پرسلانی و شیشه ای میانگین عمری بالاتر از 30 سال در دو کاربردAC وDC دارند. اما این امر در مورد همه مقره های پرسلانی و شیشه ای صادق نمی باشد کیفیت مواد خام ، کنترل کیفیت در مرحله تولید ، طراحی و پروسه تولید مقره ها در این مقوله تاثیر گذار است.
بدین ترتیب مقره شیشه ای با استقامت مکانیکی خیلی زیاد به دست می آید که در مقابل لب پریدگی از چینی مقاوم تر است و استقامت مکانیکی فشاری آن 5/1 برابر چینی است و استقامت مکانیکی آن در برابر نیروهای خمشی اندک ، کمتر از چینی است.

همچنین استقامت الکتریکی آن هم خیلی بیشتر از عایق های چینی است ( بین 500 تا 1000 کیلو ولت بر سانتی متر).
مزیت دیگر شیشه این است که ضریب انبساط حرارتی آن کوچک است و در نتیجه شکل نسبی آن در اثر تغییر درجه حرارت خیلی کم است. همچنین در مقره های شیشه ای قبل از بروز ترک کاملاً خرد می شوند و لذا از روی زمین به راحتی می توان مقره معیوب را تشخیص داد . بر خلاف مقره های چینی ، در واقع ساخت مقره های شیشه ای ، معمولاً حفره در آن به وجود نمی آید و اگر ترک یا حفره ای هم باشد به راحتی قابل مشاهده است. به علاوه به علت عبور نور خورشید از آن در اثر شفاف بودن مقاومت آن در برابر نور خورشید بیشتر است.
اما معایب شیشه آن است که:
1) اولاً رطوبت به راحتی در سطح آن تقطیر نمی شود.
2) به علت تغییر شکل نسبی داخلی پس از سرد شدن نمی توان مقره های بزرگی از آن ها ساخت.
3) گرد و خاک را بیشتر به خود جذب می کند.
ج) مقره های کامپوزیت :
واژه کامپوزیت (composite) از کلمه انگلیسی (to compose) به معنای ترکیب کردن ، ساختن و مخلوط کردن مشتق شده است که به آن مواد مرکب نیز گفته می شود ، کامپوزیت ها از ترکیب و اختلاط چند ماده حاصل می شوند.

در حقیقت منظور از کامپوزیت ، ترکیب و اختلاط فیزیکی است نه شیمیایی ، یعنی این که اجزاء تشکیل دهنده ماهیت شیمیایی و طبیعی خود را کاملاً حفظ می کنند.
امروزه به سبب مزایایی که کامپوزیت های زمینه پلیمری دارند در بسیاری از کاربردها مورد استفاده قرار می گیرند. معمولاض این کامپوزیت ها از مواد ترموست ( گرما سخت) و ترمو پلاستیک ( گرما نرم) تشکیل شده اند که اغلب توسط الیاف شیشه تقویت می شوند.
تاریخچه پلیمرها :
اواخر دهه 1950 مقره های غیر سرامیکی سبک الزاماً برای خطوط 1000 کیلو ولت در نظر گرفته شده بودند . در سال 1959 جنرال الکتریک اولین مقره غیر سرامیکی را توسعه می دهد اما مشکلات تجربی همراه با ردیابی و ضعف چترهای رزینی بود ه است. اوائل دهه 60 اروپائیها اولین نسل پلیمرهای مدرن را معرفی می کنند ( میله فایبر گلاس با پوششی از انواع مختلف چترهای پلیمری و ابزار آلات).
مزیت پلیمرها بر سرامیک ها:
1) سبک بودن این نوع مقره ها که حدوداً کمتر از یک سوم انواع معادل پرسلانی می باشد که باعث کاهش هزینه های نصب آنها گردیده است.
2) منطعف بودن این نوع مقره ها سبب گردیده تا ضایعات آنها در حین حمل و نقل تا حدود زیادی کاهش یابد.
3) به علت خواص عایقی مواد پلیمری مورد استفاده در روکش مقره های کامپوزیتی سبب گردیده تا بتوان در طراحی این نوع مقره ها از مساحت سطحی و فاصله نشتی کوچکتری استفاده نمود.
4) عملکرد بهتر و طول عمر طولانی تر مقره های کامپوزیتی در محیط های آلوده و شرایط بد آب و هوایی که ناشی از آب گریزی سطحی مواد پلیمری و افزایش مقاومت در برابر Track به علت بکارگیری افزودنی های مناسب در ساخت روکش می باشد.
5) مرتفع شدن نیاز به شستشوی این مقره ها در حین کارکرد که ناشی از خواص ویژه سطحی مواد پلیمری روکش این نوع مقره ها است و باعث کاهش محسوس هزینه های تعمیرات و نگهداری این مقره ها می شود.
6) ضایعات کمتر پروسه تولید مقره های کامپوزیتی در مقایسه با انواع پرسلانی .
7) پایین تر بودن حجم سرمایه گذاری اولیه به منظور ساخت مقره کامپوزیتی نسبت به نوع پرسلانی .
علیرغم مجموعه مزایای فوق ، عوامل زیر سبب محدود شدن مصرف گسترده این نوع مقره ها گردیده است :
1) حساسیت مواد پلیمری بکار رفته در روکش این مقره ها در برابر پیر شدگی و عدم اطلاع کافی از مکانیزم های پیر شدگی مقره کامپوزیتی در کارکردهای طولانی مدت.
2) گران تر بودن این نوع مقره ها در مقایسه با مقره های پرسلانی که عمدتاً ناشی از هزینه های مواد به کار رفته در ساخت مقره های کامپوزیتی و همچنین عدم وجود تقاضای کافی جهت ساخت این نوع مقره ها است که به نظر می رسد با افزایش میزان این تقاضا بتوان این نوع مقره ها را نیز با هزینه های قابل رقابت با مقره های پرسلانی تولید کرد.
از میان انواع مختلف کامپوزیت ها ، کامپوزیت های پلیمری به طور گسترده ای در صنعت برق به خصوص در ساخت نسل جدید مقره ها موسوم به مقره های پلیمری ( مقره کامپوزیت ) مورد استفاده قرار گرفته اند.
اکنون مقره های کامپوزیت پس از گذشت بیش از سه دهه از عرضه آنها به صنعت برق و انجام اصلاحات در طراحی و مواد مصرفی آنها به عنوان محصولاتی کاملاً شناخته شده و مناسب در خطوط فشار قوی مورد استفاده قرار می گیرند .بر خلاف مقره های سرامیکی رایج که تنها از یک ماده عایقی تشکیل می شوند و این ماده هم مسئول عملکرد الکتریکی مقره و هم مسئول عملکرد مکانیکی آن است ، مقره های کامپوزیت حداقل از دو ماده عایقی تشکیل می شوند ، یکی برای تامین خواص الکتریکی ( روکش پلیمری مقره Housing ) و دیگری برای تامین خواص مکانیکی آن ( هسته کامپوزیت) .
قرار گرفتن این دو قسمت در کنار هم مزیت هایی چون وزن سبک و مقاومت در برابر تخریب انسانی (Vandalism ) را برای این نوع مقره ها به خصوص در کاربردهای فشار قوی موجب شده است.
با توجه به موارد بیان شده می توان سه جزء اصلی برای یک مقره کامپوزیت در نظر گرفت:
هسته (میله) کامپوزیت :
هسته کامپوزیت میله FRP (Fiber Reinforced Polymeric Rod) : نیز نامیده می شود و وظیفه تحمل بار کششی وارد شده از طرف هادی به آن به دکل را بر عهده دارد و استقامت الکتریکی لازم را نیز تامین می نماید .
چنان که در شکل مشخص است هسته یک مقره کامپوزیتی شامل یک میله کامپوزیتی است که متشکل از دو جزء اصلی ماتریس و فایبر های تقویت کننده است . ماتریس از جنس رزین های اپوکسی و یا پلی استر و نیز فایبرهای تقویت کننده از نوع E می باشند که این فایبرهای شیشه به طور موازی و هم جهت در تمام طول میله قرار گرفته اند و در صدهای وزنی 70 تا 75 از درصد کل میله را تشکیل می دهند. میله هسته به وسیله فرآیند پولتروژن ساخته می شود. قطر میله کامپوزیتی هسته مقره بستگی به طراحی مقره و بار کششی که می بایست تحمل کند دارد و در قطر های مختلفی ساخته می شود ولی محدوده آن را با توجه به اعداد ذکر شده توسط سازندگان مختلف می توان بین 70 – 14 میلی متر تعیین کرد.
طول این میله ها که در اصل طول مقره به جز قسمت یراق آلات است کاملاً بستگی به طراحی الکتریکی مقره از لحاظ رده و کلاس مورد مصرف دارد . الیاف در هسته یک مقره کامپوزیتی دو وظیفه عمده دارند : یکی این که به عنوان اصلی ترین جزء عایق عمل کنند و دیگر این که وظیفه تحمل بار نیز بر عهده آنها است.
نام گذاری شیشه E-glass به خاطر کاربرد این نوع شیشه در تجهیزات و کاربردهای الکتریکی است . اغلب شیشه های نوع E ، شیشه های آهک ، آلومینا ، بوروسیلیکاتی با درصد قلیایی های خیلی کم هستند و ترکیب آنها در بین سازنده های مختلف این نوع شیشه ها تفاوت چندانی نمی کند. قطر هر یک از این فایبرهای شیشه بین 5 تا 20 میکرون می تواند تغییر کند.

طرح شماتیک از یک مقره کامپوزیتی

نقش ماتریس در یک هسته کامپوزیتی مقره عبارت است از:
1) انتقال تنش ها بین الیاف
2) محافظت از شرایط محیطی نا مطلوب
3) حفاظت سطح الیاف از سایش مکانیکی
ماتریس نقش کمی را در پذیرش بار کششی وارد بر یک سازه کامپوزیتی بازی می کند ولی ماتریس حفاظت جانبی از کمانش احتمالی الیاف در موقع اعمال بارهای فشاری را نیز به عهده دارد . در این ماتریس های ترموست ، پلیمرهای اپوکسی به علت سهولت فرآیند پذیری و خواص برتر بیشترین کاربرد را به عنوان ماتریس هسته دارند . رزین های اپوکسی پلیمرهایی هستند که حاوی یک حلقه سه عنصری -CH-CH-که به "اپوکساید" معروف است می باشد.
روکش( چتر ) پلیمری: ( Polymeric Housing or Polymeric Sheds) روکش پلیمری مقره به منظور حفاظت هسته از هوا زدگی و اثرات مخرب رطوبت و شرایط جوی و افزایش ولتاژ لازم برای شکست الکتریکی و ایجاد جرقه روی هسته را می پوشاند. روکش پلیمری مقره علاوه بر تامین فاصله خزشی لازم هسته را در مقابل تخریب محیط محافظت می کند و همچنین دارای خاصیت آب گریزی بسیار خوبی است.
از زمان ساخت اولین نمونه از مقره های کامپوزیتی تاکنون مواد پلیمری عایقی بسیاری به منظور استفاده به عنوان روکش مقره مورد توجه و آزمایش و کاربرد قرار گرفته اند که هر یک از آنها ارائه کننده خواص ویژه ای بودند .
امروزه تنها سه دسته از مواد پلیمری برای این منظور عملاً مورد استفاده قرار می گیرند:
1) رزین اپوکسی
2) الاستومرهای کوپلیمر اتیلن – پروپلین (EPR)
3) الاستومرهای سیلیکونی
به هر حال در طی مدت زمان بکار گیری مقره های پلیمری مشخص شد که لاستیک سیلیکونی توانایی بهتری در عایق سازی در محیط های خارجی داشته و کارکرد موفقیت آمیزی از خود نشان داده اند.
لاستیک های سیلیکونی که در روکش کردن مقره ها کاربرد دارند را می توان به سه دسته تقسیم کرد :
(Room temperature valcanizable): RTV (a
(high temperature vulcanizable): HTV (b
(Liquid silicone rubber): LSR (c
ساختمان شیمیایی این مواد در شکل زیر آمده است . در اغلب موارد این لاستیک ها به صورت آمیزه ای همراه با انواع مختلف پر کننده مانندATH و دوده سیلیسی استفاده می شوند.

ساختمان کلی لاستیک های سیلیکون
برخی از خواص منحصر به فرد این ماده عبارت است از :
1) لاستیک سیلیکونی توانایی حفظ خواص آب گریزی و انرژی سطحی کم خود را برای طولانی مدت حفظ می کند و این خاصیت در کارآیی یک ماده به عنوان روکش بسیار موثر است.
2) مقاومت بالای لاستیک سیلیکون در برابر UV و امواج الکترومغناطیس بر خلاف لاستیک های EPR.
3) بازیابی و حتّی بهبود خواص آب گریزی سطح درSR با گذشت زمان و پس از جرقه زدن.
4) این مواد مقاومت در برابر Track زیادی دارند زیرا در ساختار مولکولی آنها اتم کربن کمتری وجود دارد .
5) در صورت تخریب پلیمر مزبور در اثر حرارت یا جرقه خاکستر به جا مانده، خود یک عایق محسوب می شود.
6) از لحاظ تولید و ساخت مقره ها نیز لاستیک به علّت در دسترس بودن فرمولی کامل و اصلاح شده ( از طرف تولید کنندگان ماده مزبور) و همچنین قابلیت فرآیند شدن آن با طیف وسیعی از دستگاه ها دارای مزیت نسبی می باشد.
یراق آلات (End-Fittings ) :
هسته مقره کامپوزیتی از دو انتها توسط یراق آلات حمایت می گردد که این یراق آلات مسئول برقراری ارتباط مکانیکی و انتقال بار از هادی ولتاژ بالا به هسته مقره و از آنجا به برج می باشد. با توجه به کاربرد یراق آلات باید چنان طراحی شوند که تغییرات تنش و بارهای وارده را در طول خطوط تحمل کنند و در صورت استفاده از مواد فلزی مختلف واکنش های الکترو شیمیایی بین مواد فلزی به حداقل برسد و با اندازه گیری دقیق تنش های داخلی از شکست آنها جلوگیری شود در طراحی و ساخت یراق آلات باید ظرفیت حرارتی ، مکانیکی و الکتریکی آنها را در نظر گرفت.
روند کلی تولید مقره کامپوزیتی در فلو چارت شکل 7 نمایش داده شده است.
1) ساخت هسته مقره :
میله کامپوزیتی ( رزین تقویت شده با الیاف شیشه ) که هسته مقره کامپوزیتی است به وسیله فرآیند پولتروژن ساخته می شود. به طور کلی می توان گفت پولتروژن فرآیندی است که برای تولید قطعات پیوسته کامپوزیتی مانند میله ها (Rods) ، لوله ها ، تیرهای I شکل و قوطی ها ، نبشی ها و غیره به کار می رود. اصولاً با این فرآیند هر نوع پروفیلی را می توان تولید نمود به شرطی که سطح مقطع پروفیل در طول آن ثابت باشد و به علاوه شیار عمود بر جهت کششی و یا حفره ( سوراخ) نیز در پروفیل وجود نداشته باشد بخش های اصلی فرآیند پولتروژن به صورت شماتیک در شکل نشان داده شده است.

نمایش طرح واره ای یک خط پولتروژن
در این فرآیند الیاف تقویت کننده از بخش تغذیه الیاف به ناحیه آغشته سازی با رزین هدایت می شود و پس از عبور از حدیده های پیش شکل ده ، وارد قالب اصلی می گردد . در قالب با استفاده از حرارت عمل شبکه ای شدن رزین صورت گرفته و پروفیل شکل سطح مقطع قالب را به خود می گیرد.
2) ساخت روکش :
به طور کلی روش های تولید روکش پلیمری را می توان به دو دسته اصلی تقسیم کرد :
تولید روش یکپارچه و دیگری تولید چترها به صورت جداگانه.
برای روکش های پلیمری قواعد کلّی زیر وجود دارد :
برای روکش های یکپارچه طراحی باید به گونه ای باشد که شکل ساده و بدون زوایای منفی باشد برای روکش های مجزا و چند تکّه مسیر خزشی یا سطح روکش را باید مشتمل بر دو ماده پلیمری دانست. قسمت های قالب گیری شده یا چترها و لایه واسط و پیوند دهنده چترها به هم و به هسته کامپوزیتی ، بنابراین در نظر گرفتن یکپارچه آنها در محاسبات مربوط به خواصّ الکتریکی و مکانیکی توصیه نمی شود.
یکی از بهترین تکنیک های ابداع شده ترکیبی است از یک لایه محافظت کننده استوانه ای تسبتاً ضخیم از جنس الاستومر قابل پخت شدن که به کمک اکسترودر یا روش های دیگر بر روی هسته کامپوزیتی اعمال می شود و تعداد مناسبی چترهای قالب گیری شده که بر روی این لایه جا زده می شوند.
شکل های ( 5 و 4) روش های ارائه شده برای نشاندن روکش روی هسته را نشان می دهند.

شکل(4) روش های مختلف نشاندن روکش روی هسته

شکل(5) گونه ای از مقره کامپوزیتی با واسطه گریس میان روکش و هسته

3) ساخت یراق آلات :
یراق آلات توسط فرآیند های ریخته گری ، فرج و ماشین کاری ساخته شده و به روش های مختلفی به هسته وصل می گردند تا بتوانند استحکام مکانیکی لازم را فراهم سازند و وسیله ای جهت ارتباط با مقره باشند. در طی سالیان روش های گوناگونی برای اتصال یراق آلات به هسته به وجود آمده است که به صورت زیر می باشد :
1) گوه ای مخروطی
2) مخروطی چسبی اپوکسی
3) فشاری
طرحی از سه سیستم اتصال ساز فوق در شکل (6) نشان داده شده است که در شکل (الف) حالت اتصال مخروطی چسبی اپوکسی را نشان می دهد و شکل (ب) طراحی سیستم فشاری و شکل (ج) اتصال گوه ای مخروطی را نشان می دهد.

شکل(6) سه سیستم اتصال ساز مخروطی چسبی ، فشاری ، گوه ای مخروطی

(شکل 7 )

4) سر هم بندی اجزای مقره کامپوزیتی :
همان طوری که از فلوچارت تولید ( شکل (7)) مشخص گردیده است پس از ساخت اجزای مقره کامپوزیتی سر هم بندی صورت می پذیرد. چترک های ساخته شده بر روی هسته مقره کامپوزیتی روکش داده شده توسط چسب های مناسب و با استفاده از اعمال فشار قرار داده می شوند. سپس یراق آلات گالوانیزه شده توسط چسب و با استفاده از فرآیند سویج روی هسته مقره متصل گردید . در نهایت کل مقره کامپوزیتی جهت پخت کامل تحت عملیات حرارتی در دمای 200 – 150 درجه سانتی گراد قرار گرفته و پس از انجام بازرسی بسته بندی خواهد شد .
در جداول زیر مقره های سرامیکی با مقره های کامپوزیتی در شرایط مختلف مقایسه شده است.
مقایسه رفتار مقره های سرامیکی و کامپوزیتی در شرایط کار خطی :
شرایط
مقره های سرامیکی
مقره های کامپوزیتی
علّت ها
آلودگی های سنگین
رسوب بیشتر در سطح مقره به ویژه در لابلای شیارها
رسوب کمتر
به دلیل دارا بودن سطوح صاف در بالا و زیر بشقاب ها و کوچک تر بودن قطر و ضخامت آنها در مقره های کامپوزیت
میزان خیس شدن سطح مقره در هنگام وجود مه و تشکیل شبنم در سطح مقره
کم
قشذ مرطوب و پیوسته در سطح مقره تشکیل نمی شود
دارا بودن خاصیت دفع آب ماده پلیمری به کار رفته در پوشش میله و بشقاب ها
میزان تمیز شدن آلودگی ها به وسیله باد و باران
کم
زیاد
به دلیل دارا بودن سطوح صاف و چسبندگی ناچیز آلودگی ها به سطح مقره
نیاز به شستن در مناطق با آلودگی سنگین
لازم است در دوره های زمانی معیّن و به طور مستمر شسته شود
نیاز به شستن در حدود 7 تا8 سال پس از نصب در صورت عدم بارندگی های سالیانه
به دلیل انتقال خاصیت دفع آب به لایه آلودگی سطح به لحاظ حرکت مولکولی
شکستن بر اثر زنگ زدگی کوپلینگ های فلزی مقره
اتفاق می افتد
تاکنون گزارش نشده است
به لحاظ طرح و مواد به کار رفته در مقره های کامپوزیت
ایجاد ترک و یا پنچری در عایق مقره بر اثر رشد قارچی سیمان پرتلند
در مقره های چینی اتفاق می افتد
پیش نمی آید
به لحاظ طرح و مواد به کار رفته در مقره های کامپوزیت
گسیختگی پین بر اثر زنگ زدگی و کاهش تحمل مکانیکی آن
اتفاق نمی افتد
تاکنون گزارش نشده است
به لحاظ طرح و مواد به کار رفته در مقره های کامپوزیت
گسیختگی مقره بر اثر شکستن عایق
در مقره های چینی نامرغوب اتفاق می افتد
پیش نمی آید
عایق مقره های کامپوزیت نشکن است
پنچر شدن بر اثر توسعه ترک ها یا اصابت صاعقه
در مقره های چینی اتفاق می افتد
پنچر ناشدنی
به دلیل ساختار میله ای شکل و ارتفاع زیاد مقره
انباشت برف و یخ گرفتگی و تشکیل قندیل یخ بر روی مقره
پیش می آید
به ندرت اتفاق می افتد
به دلیل شکل ، اندازه ها و جنس مقره های کامپوزیت که به صورت میله ای ساخنه می شود
در مقره های پلیمری گسیختن وقتی اتفاق می افتد که میله فایبر گلاس بر اثر نفوذ رطوبت اسیدی دچار فساد و خوردگی شود

مقایسه تلفات و آسیب پذیری مقره های سرامیکی و کامپوزیتی در طی مراحل مختلف کار
درصد آسیب
علّت ها
آسیب های وارده
مقره های سرامیکی
مقره های کامپوزیت
علّت ها
شکستن در مراح مختلف حمل و نقل
تا 3% درصد
0
ضربات وارده به هنگام بارگیری و تخلیه های مکرر
شکستن در مرحله نصب
تا2% درصد
0
افتادن – ضربه
شکستن توسط اشخاص
در بعضی از خطوط تا 5% درصد
0
پرتاب سنگ – تیر اندازی
ترک برداشتن یا شکستن و پنچر شدن
تا 4% درصد
0
تنش های کاری – برخورد صاعقه
کاهش قابلیت عایقی سطحی
تا 60% درصد
تا10% درصد
آلودگی های مختلف – رطوبت زیاد
تنش های کاری عبارتند از: استرس های الکتریکی ناشی از توزیع غیر یکنواخت ولتاژ در زنجیر مقره ، اضافه ولتاژهای حاصل از اصابت صاعقه ، عملیات کلید زنی در خطوط فشار قوی ، تغییرات زیاد و ناگهانی دما ، ازدیاد جرقه های سطحی حاصل از آلودگی مقره ها و رطوبت محیط
شکست الکتریکی در مقره ها :
دو نوع شکست در مقره ها ممکن است رخ دهد :
1) سوراخ شدن مقره ( شکست الکتریکی داخل بدنه مقره ) :
این شکست بستگی به جنس مقره ، ضخامت بدنه مقره و ناخالصی های آن دارد که غالباً اتفاق نمی افتد ؛ مگر در هنگام صاعقه های بسیار خطرناک و امواج سیّار روی خط رخ می دهد . ضخامت بدنه مقره را طوری طراحی می کنند که برای ولتاژهای ضربه صاعقه ای و امواج سیّار ناشی از سوئیچینگ سوراخ نشود.
2) جرقه سطحی مقره:
به علّت این که سطح مقره ها با هوا در ارتباط است و با توجه به این که استقامت الکتریکی هوا خیلی کمتر از مقره ها است لذا قبل از سوراخ شدن در روی سطح مقره ها جرقه زده می شود . معمولاً اگر بر روی سطح مقره ها گرد و غبار و رطوبت و آلودگی بنشیند به سطح آن رسانا می شود و یک جریان نشتی روی سطح مقره بین هادی و پایه فلزی آن برقرار می گردد و باعث پایین آمدن ارزش عایقی سطح مقره می شود . لذا اولاً سطح عایق ها را طویل می سازند تا مسیر جریان نشتی طولانی تر شود و ارزش عایقی سطحی زیاد از دست نرود . دیگری آن که سطح عایق را به صورت چتری می سازند تا باران از آن ریخته شده و ابعاد مقره نیز بزرگ نشود و بالاخره جای خشک هم داشته باشد . شیب چترها باید طوری باشد که روی سطوح هم پتانسیل یعنی عمود بر خطوط میدان بین هادی و میله قرار گیرند . زیرا اگر بین دو نقطه ای که دارای اختلاف پتانسیل باشند ، سطح رسانای ناشی از گرد و غبار تشکیل می شود ، جریان زیادتری جاری شده و جرقه سطحی زودتر زده می شود.

جرقه سطحی روی مقره

انواع مقره ها از نظر کاربرد و شکل ظاهری:
بر حسب کاربرد این نوع مقره ، مقره ها را به سه دسته تقسیم می کنند:
1) مقره های خطوط هوایی: برای عایق کردن هادی ها نسبت به پایه (دکل) و نسبت به یکدیگر و نگهداری هادی ها بر روی پایه ها از این نوع مقره استفاده می شود.
2) مقره های اتکایی: برای عایق کاری باس بارها در پست ها و تابلوها نسبت به زمین و نگهداری آنها از این نوع مقره ها استفاده می شود.
3) مقره های عبوری یا بوشینگ ها: از این نوع مقره ها برای عبور باس بارها از دیواره ها یا ورود به تجهیزات استفاده می شود . همچنین برای ایزوله کردن خطوط یا باس بارها نسبت به دیوارها یا بدنه تجهیزات هم به کار می رود.
اکنون به توضیح تک تک این نوع مقره ها خواهیم پرداخت . البته درصد بسیار زیادی از مقره های مورد استفاده از نوع مقره های خطوط هوایی می باشد.

انواع مقره های خطوط هوایی:
الف) مقره های سوزنی (میخی):
از این مقره ها برای نگهداری خطوط توزیع 11 و 20 و 33 کیلو ولت استفاده می شود که بیشتر به صورت یکپارچه ساخته می شوند و معمولاً به شکل ناقوس کلیسا هستند و هادی خط روی شیار بالایی مقره قرار می گیرد و توسط یک سیستم به مقره محکم می شود . مقره توسط یک پیچ فولادی که در داخل مقره محکم شده است به بازوی دکل بسته می شود .اطراف پیچ فولادی را با فلز نرم مانند سرب یا سیمان پر می کنند تا چینی مقره با فولاد سخت در تماس نباشد و در اثر گشتاور خمشی شکسته نشود.
امروزه مقره های سوزنی کامپوزیتی نیز ساخته شده و مورد استفاده قرار می گیرد.
در شکل زیر نمونه یک مقره سوزنی سیلیکونی آورده شده:

چترهای روی مقره هم به خاطر ایجاد مسیر طولانی و همچنین ایجاد نقاط خشک در هنگام بارندگی و هم لغزان بودن سطح مقره برای باقی نماندن باران بر روی سطح مقره ایجاد می شود. به عبارت دیگر در حالت مرطوب بودن مقره فاصله جرقه برابر مجموع کوتاه ترین فاصله از لبه یک چتر به نزدیک ترین نقطه روی چتر پایینی به اضافه فاصله از لبه چتر پایینی تا پایه فلزی مقره می باشد. همچنین در حالت خشک بودن مقره کوتاه ترین فاصله از هادی تاپایه فلزی مقره است. به این منظور ضریب اطمینان مقره را به صورت زیر تعریف می کنند:
ولتاژ نامی مقره/ ولتاژ لازم برای جرقه سطحی = ضریب اطمینان مقره
در شبکه های 20 کیلو ولت ضریب اطمینان هوای خشک مقره های میخی برابر 6 و برای هوای مرطوب به مقدار 4 است. همچنین در شبکه های 11 کیلو ولت این ضریب در هوای خشک برابر 2/8 و برای هوای مرطوب به مقدار 5 است.
ب) مقره های آویزان ( در مقره های خطوط هوایی) : در ولتاژهای بالاتر از 50 کیلو ولت که در سیستم های انتقال و فوق توزیع استفاده می شود ، استفاده از مقره های سوزنی به علّت نیاز به ضخامت زیادتر و پیچیده تر شدن ساختمان مقره ها و گران تر شدن و غیر اقتصادی بودن آنها امکان پذیر نیست.
لذا در ولتاژهای بالا از مقره های آویزان استفاده می شود و هادی خط به وسیله کلمپ فلزی به پایین ترین مقره بشقابی زنجیره متصل می گردد.
مقره های آویز خود به سه دسته تقسیم می شوند:
1) مقره های آویز بشقابی
2) مقره های کششی
3) مقره های استوانه ای
1) مقره های آویز بشقابی:
هر مقره بشقابی از یک دیسک بشقاب از جنس چینی یا شیشه تشکیل شده است که در قسمت بالایی آن یک کلاهک چدنی گالوانیزه توسط سیمان مخصوصی به نام Alumina ( که مقاومت الکتریکی بالا و از استقامت مکانیکی و چسبندگی بالایی برخوردار است) به شیشه یا چینی متّصل شده است و در قسمت پایین مقره نیز یک پین (pin) فولادی گالوانیزه که آن هم به وسیله سیمان مخصوص Alumina به مقره متّصل شده است . همچنین مسیر زیر بشقاب ها به صورت چین دار است تا طول مسیر جریان نشتی افزایش یابد. پین فولادی هر مقره در داخل حفره کلاهک مقره پایینی قرار گرفته و با زدن گیره اطمینان (اشپیل Split-Pin ) اتّصال می یابد.
مزایای استفاده از مقره های بشقابی را می توان به صورت زیر بیان نمود :
1) چون هر واحد مقره بشقابی برای یک ولتاژ نامی پایینی ( در حدود 11 کیلو ولت) طراحی می شود. متناسب با ولتاژ خط می توان به تعداد دلخواه از این بشقاب ها را به هم متّصل نمود تا یک زنجیره آن بتواند ولتاژ خط را تحمل کند ( قابلیت انتخاب تعداد بشقاب ها).
2) اگر هر کدام از بشقاب های یک زنجیره مقره آویزان ، معیوب یا صدمه ببیند فقط لازم است همان یک بشقاب عوض شود و نیازی به تعویض کل زنجیره نیست ( اقتصادی بودن مقره).
3) چون زنجیره مقره به کراس آرم خط آویزان است و می تواند به صورت آزادانه حرکت نماید حداقل فشار مکانیکی بر مقره های آویزان وارد می شود ( تنش های مکانیکی کمتری به مقره وارد می شود).
4) اگر به دلیلی بخواهند ولتاژ نامی خط را افزایش دهند به راحتی می توان با اضافه نمودن چند تا بشقاب قدرت عایقی مناسب را به دست آورد و نیازی به تعویض زنجیره مقره نیست ( قابلیت انعطاف در افزایش ولتاژ خط).
5) چون هادی خط به زنجیره آویزان می گردد و پایین تر از بازوی کراس آرم ( صلیبی) دکل خط انتقال قرار می گیرد در نتیجه هنگام برخورد صاعقه به خط ، صاعقه ابتدا به بازوی کراس آرم خط برخورد می نماید تا حدود زیادی از خط حفاظت می شود ( حفاظت خط در برابر صاعقه به وسیله بازوی کراس آرم دکل انجام می شود).
6) اگر بار مکانیکی خط زیاد باشد مثلاً : در اسپان های بلند هنگام عبور خطوط انتقال از روی رودخانه ها ، درّه ها و اتوبان ها می توان از زنجیره های دوبل یا بیشتر استفاده نمود ( قابلیت استفاده از زنجیره هایدوبل یا بیشتر).

2) مقره های کششی :
مقره های کششی در جاهایی که نیروی کشش افقی زیادی به مقره وارد می شود استفاده می شود. از این مقره ها در پایه های ابتدا و انتهایی خطوط انتقال ، توزیع و در پایه هایی که در مسیر خط از حالت مستقیم خارج شده و یا نسبت به افق زاویه پیدا می کنند استفاده می شوند. مقره های مدکور همان مقره های بشقابی هستند که به صورت افقی نصب می شوند و باید نیروی کششی خط را در پایه ها تحمل نمایند و چون نیروی زیادتری را باید تحمل کنند فقط استقامت مکانیکی آن ها بسبت به مقره های آویزان بیشتر است.

3) مقره های استوانه ای :
این مقره ها به صورت یک زنجیره استوانه ای و به صورت یکپارچه از جنس چینی یا اخیراً از مواد ترکیبی ( که استقامت مکانیکی بسیار بالایی داشته و آب بر روی سطح آنها پخش نمی شود و برای مناطق صحرایی مناسب هستند) ساخته می شوند و به دو طرف انتهایی آنها دو کلاهک فلزی با سیمان مخصوص اتّصال داده شده است . قطر استوانه عایق متناسب با قطر مکانیکی نیاز انتخاب می شود. این مقره ها در مقایسه مقره های آویزان بشقابی از وزن بسیار کمتری برخوردارند ( وزن مقره های آویزان در یک زنجیره بیشتر به خاطر وزن کلاهک های فلزی آن است) و لذا از نظر اقتصادی ارزان تر هستند . ولی نقطه ضعف اصلی آنها امکان خراب شدن کامل مقره در اثر یک قوس الکتریکی یا ضربه مکانیکی بیرونی بر آن است. در صورتی که در مقره های بشقابی تمام زنجیره از بین نمی رود . در زنجیره های بشقابی اگر یک مقره دچار ترک شود تا مدت زیادی بقیه آنها می توانند ولتاژ خط را تحمّل کنند و همچنین بار مکانیکی خط را تحمل نمایند.
در ولتاژهای بالا می توان دو یا سه مقره استوانه ای را به هم متّصل نمود نوع ساخته شده از مواد ترکیبی (Composite Material) این نوع مقره ها دارای خاصیت آب گریزی بوده و آلودگی بر روی سطح مقره پخش نمی شود بلکه این آلودگی و رطوبت در یک نقطه روی سطح باقی می ماند و چون تمام سطح مرطوب نمی شود می توان مسیر خزشی آن را کوتاه نمود. جریان نشتی این نوع مقره ها خیلی کم است و در مناطق با آلودگی زیاد روی سطح آنها جرقه زده نمی شود و نیازی به تمیز کردن هم ندارند. این مقره ها ضمن داشتن استقامت مکانیکی بالا از وزن بسیار کمی نیز برخوردارند.
ج) مقره های مهار :
در خطوط توزیع برای پایه هایی که در ابتدا و انتهای خط قرار می گیرند و یا برای پایه هایی قرار گرفته در زاویه برای خنثی کردن نیروی کششی که از یک طرف به پایه وارد می شود از سیم مهار استفاده می شود. این سیم مهار از یک طرف به راس تیر محکم می شود و از طرف دیگر به وسیله مهار و صفحه مهار در داخل زمین محکم می شود. برای ایمنی و حفاظت بیشتر که احتمالاً سیم مهار در بالا از طریق میلگرد تیر برق دار گردید ، سیم مهار در نزدیکی زمین برق دار نشود ، در وسط سیم مهار از مقره مهار استفاده می شود و سیم های مهار از دو طرف به مقره مهار متّصل می شود . این مقره به گونه ای است که اگر شکسته شود سیم مهار رها نمی شود و البته بایستی تحمل نیروی کششی سیم مهار را داشته باشند.

د) مقره چرخی :
از این مقره ها در خطوط فشار ضعیف 400 ولت استفاده می شود این مقره ها توسط تسمه فلزی U شکل به نام اتریه و پین و اشپیل به پایه های خطوط توزیع هوایی بسته می شوند و سیم هوایی شبکه بر روی شیار چرخی مانند مقره قرار می گیرد و از آن به عنوان مقره کششی نیز استفاده می شود و در دو نوع یک شیاری و دو شیاری استفاده می شود.

مقره های اتکایی :
این مقره ها برای نگه داشتن شین های فشار قوی و دیگر تجهیزات به کار برده می شوند. این مقره ها به شکل استوانه ای چینی توپر یا توخالی ساخته می شوند که برای تاسیساتی که مقره باید نیروی مکانیکی بیشتری را تحمل کند از نوع توخالی آن استفاده می شود . زیرا نوع توپر آن فقط با یک قطر معین و محدودی قابل ساخت است ولی برای افزایش استقامت الکتریکی نوع توخالی آن سوراخ داخل مقره ها به صورت افقی یا عمودی نصب می شوند.

مقره های عبوری (بوشینگ ها) :
برای سرهای خروجی و ورودی دستگاه های فشار قوی برای جلوگیری از ایجاد جرقه بین ولتاژ آن خط عبوری و بدنه دستگاه به کار می روند مثل بوشینگ ترانس ها. این مقره ها به صورت لایه های استوانه ای به کار می روند و نسبت به محیط مورد استفاده قرار می گیرند شکل مقره های عبوری متفاوت است . ساده ترین آنها استوانه های در هم است. فضای داخل این استوانه های مابقی معمولاً توسط گازها یا مایع های عایق پر می شود در ترانسفورماتورها ، بوشینگ ها حاوی روغن هستند . ارتفاع آنها بر حسب میزان ولتاژ و ارتفاع از زمین متفاوت است .
به منظور جلوگیری از ازدیاد حرارت در بوشینگ ها از فیبرهای عایقی در سر بوشینگ ها استفاده می شود زیرا فیبر هدایت حرارتی بهتری نسبت به چینی دارد.

فصل دوم:
آزمایش مقره ها
آزمایش مقره ها :
به طور کلّی سه دسته آزمایش روی مقره ها انجام می گیرد :
1) Type Test (آزمایش نوعی) :
که فقط روی سه عدد مقره انجام می گیرد و صرفاً به خاطر بررسی مشخصات الکتریکی یک مقره است که اساساً بستگی به شکل مقره ، جنس و ابعاد آن به طور کلّی به طراحی مقره بستگی دارد این آزمایش ها را فقط یک بار برای تایید صحت طراحی مقره ها و مقایسه نتایج حاصل با مقادیر تعیین شده توسط استانداردها انجام می دهند به این آزمایش ها ، آزمایش های تخلیه یا آزمایش های جرقه نیز می گویند.(Flashover Test)
2) Sample Test (آزمایش های نمونه) :
این آزمایش ها بر روی تعدادی از مقره ها که به صورت کاملاً اتفاقی انتخاب می شوند انجام می گیرد و به منظور بررسی مشخصات مقره و کیفیت مواد مورد استفاده در آنها است و در حقیقت معیاری برای پذیرش کیفیت مقره های تولیدی یک تولید کننده است .
3) Routine Test (آزمایش های سری):
این آزمایش ها بر روی تک تک تمام مقره های تولید شده در خط تولید شده درخط انجام می گیرد و به منظور خارج شدن مقره هایی که احتمالاً در جریان ساختن آن اشکالی به وجود آمده می باشد بدین طریق مقره های کاملاً معیوب از خط تولید خارج می شوند.

Type Test بر طبق استاندارد بین المللی IEC
گروه اول آزمایش ها شامل آزمایش های زیر است :
1) آزمایش استقامت در برابر ولتاژ ضربه ای ، صاعقه در هوای خشک : این آزمایش در دو حالت انجام می شود :
الف) با موج ضربه ای مقاوم :
برای هر مقره ای حداکثر دامنه موج ضربه ای استاندارد ( که برای امواج صاعقه مدل می شود ) باعث ایجاد جرقه بر روی سطح مقره نمی شود را استاندارد مشخص کرده است . البته مقادیر برای شرایط جوی استاندارد داده می شود. حالا اگر شرایط آزمایش از نظر فشار و درجه حرارت و میزان رطوبت متفاوت با شرایط استاندارد باشد باید مقادیر فوق را تصحیح نمود . در این آزمایش 15 بار موج ضر به ای استاندارد 1.2/50 μsec به مقره به دفعات متوالی اعمال می شود. فاصله زمانی بین هر بار باید به اندازه کافی باشد تا اثر قبلی از بین رود. دامنه موج ضربه ای همان مقدار مشخص شده در استانداردها با ضریب تصحیح مربوطه است . اگر این آزمایش در هیچ دفعه ای جرقه سطحی روی مقره زده نشود یا تعداد دفعات جرقه سطحی کمتر از 2 بار باشد و سطح مقره ها آسیب کلّی نبیند این آزمایش جواب مثبت داده است . البته اثر جزئی جرقه روی سطح مقره (مثل خش انداختن) مجاز است.
ب) با موج ضربه ای با احتمال 50% جرقه سطحی :
دامنه موج ضربه ای استاندارد که با احتمال 50% بر روی سطح مقره جرقه زده می شود در استانداردها با دامنه Vk نزدیک به سطح تقریبی دامنه ولتاژ جرقه 50% انتخاب می شود همچنین یک دامنه متغیر ولتاژکه تقریباً 3% از ولتاژ V است انتخاب می گردد . حالا یک موج ضربه ای استاندارد با دامنه VKبه مقره اعمال می شود اگر این موج سبب بروز جرقه سطحی روی مقره نگردید دامنه موج ضربه ای بعدی باید انتخاب شود که اگر حدود 30 بار و چون ممکن است Vk اولیه خیلی کوچک یا خیلی بزرگ انتخاب شده باشد 1 تا 9 آزمایش اول را 30 بار محسوب نمی کنند . اگر هر ولتاژ UV در این آزمایش nV بار تکرار شده باشد ولتاژ جرقه سطحی 50% از رابطه زیر به دست می آید :

مقره به شرطی این قسمت را جواب می دهد که U% 50 به دست آمده از رابطه بالابرای آن از 04/1 برابر ولتاژ جرقه مقاوم آن کمتر نباشد و مقره ها در اثر جرقه سطحی روی آنها آسیب کلّی نبیند.
2) آزمایش استقامت در برابر ولتاژ ضربه ای سوئیچینگ در هوای مرطوب :
موج ضربه ای برای مدل کردن سوئیچینگ یک موج ضربه ای 250/2500μsec است که با موج ضربه ای صاعقه متفاوت است و زمان رسیدن به یک مقدار 5/1 موج پشت آن خیلی بیشتر از موج ضربه ای صاعقه می باشد . در این حالت مقره تحت آزمایش زیر بارش یک باران مصنوعی قرار می گیرد. شدّت بارش باران باید حاقل بین 1 میلی متر بر دقیقه تا 2 میلی متر بر دقیقه باشد و به صورت مورّب با زاویه 45 درجه بارش نماید . درجه حرارت محیط هم بین 15- درجه سانتی گراد تا 15 درجه سانتی گراد باشد و مقاومت مخصوص آن در 20 درجه سانتی گراد باید
باشد. مقره باید به مدت 15 دقیقه قبل از شروع تست تحت بارش باران قرار گیرد ، البته این زمانمی تواند کمتر هم باشد مخصوصاً زمانی که تست های متوالی انجام می گیرد . در اینجا نیز این آزمایش در دو حالت مختلف می تواند انجا گیرد :
الف) با موج ضربه ای با احتمال 50 % جرقه سطحی :
طریقه آزمایش مانند حالت هوای خشک است ( با موج ضربه ای صاعقه) ولی دامنه موج ضربه ای 50 % به دست آمده از رابطه نباید کمتر از 085/1 برابر دامنه موج ضربه ای مقاوم تعیین شده در استاندارد برای موج ضربه ای مقاوم تعیین شده در استاندارد مربوط به شرایط جوی استاندارد است که برای شرایط آزمایشگاهی باید در ضرایب تصحیحی ، اصلاح شود.
ب) با موج ضربه ای مقاوم : این آزمایش نیز با دامنه موج ضربه ای مقاوم تعیین شده در استاندارد برای 15 بار تکرار می شود و اگر تعداد دفعاتی که جرقه سطحی روی مقره زده می شود بیشتر از 2 بار نباشد این آزمایش جواب مثبت داده است . در این آزمایش نیز نباید سطح مقره ها آسیب کلّی ببیند ( اثرهای جزئی روی سطح مقره قابل پذیرش است ).
3) آزمایش استقامت در برابر ولتاژ با فرکانس صنعتی در هوای مرطوب
Wet Power – Freuency Test :
در این لحظه مقره نیز تحت آزمایش در یک شرایط باران مصنوعی مانند حالت قبل قرار می گیرد. متناسب با شرایط جوّی زمان آزمایش از نظر فشار و درجه حرارت مقدار ولتاژ قابل استفاده مقره را بر اساس مقدار تعیین شده آن در استاندارد ها به دست می آوریم ( با استفاده از ضرایب تصحیح) .سپس یک ولتاژ در حدود 75 % ولتاژ فوق را به مقره اعمال می کنیم و سپس به تدریج و به آرامی با یک شیب در حدو 2 % ولتاژ فوق بر ثانیه ، ولتاژ را افزایش می دهیم تا به مقدار 100 % فوق برسد. سپس این ولتاژ را در حدود یک دقیقه بر روی مقره نگه می داریم . طی این آزمایش هیچ گونه جرقه سطحی یا سوراخ شدن مقره نباید اتّفاق بیفتد. در این آزمایش می توان افزایش ولتاژ را ادامه دهیم تا جرقه سطحی حاصل شود. این آزمایش را 5 بار تکرار می کنیم و مقدار متوسط ولتاژهای جرقه سطحی را به عنوان ولتاژ جرقه هوای مرطوب در ولتاژ سینوسی با فرکانس های صنعتی تعیین می کنیم . فرکانس موج سینوسی بین kv15 تا kv100 باشد.
هر واحد مقره ، نام تولید کننده و سال تولید آن نوشته می شود همچنین حداکثر قدرت مکانیکی مقره نیز بر روی آن نوشته می شود . مثلاً 300U مقره 300 کیلو نیوتنی است. شرایط استاندارد به صورت:
P = 760mmHy_ T = 20°c رطوبت119 water/m3 = است. قبل از پرداختن به آزمایش هایی که بر روی مقره های نمونه انجام می گیرد، ساختمان ساختمان ها را بیان می کنیم که به دو دسته تقسیم می شوند :
1) نوع A : مقره هایی که طول یا ضخامت کوتاه ترین مسیر موجود در داخل آنها برای سوراخ شدن داخل بدنه مقره حداقل برابر با نصف طول کوتاه ترین مسیر جرقه در هوای روی سطح مقره است .
2) نوع B : مقره هایی که ضخامت داخل آنها برای مسیر سوراخ شدن مقره کمتر از نصف طول کوتاه ترین مسیر جرقه بر روی سطح مقره در هوا است .

آزمایش های روی مقره های نمونه طبق استاندارد (Sample Test) IEC :
برای یک محموله ای از مقره های یک نوع با مشخصات یکسان از همه نظر که به وسیله خریدار از تولید کننده مقره خریداری می شود تعدادی مقره به صورت کاملاً اتفاقی و تصادفی از بین محموله آماده انتخاب می شود و تعدادی آزمایش های نمونه های انتخابی انجام می شود . در صورتی که نتایج آزمایش ها مثبت باشند کیفیت محصول آن ها از ظرف خریدارتایید می شود . تعداد نمونه های انتخابی بر اساس استاندارد IEC به صورت زیر است :
با فرض P تعداد مقره های انتخابی به عنوان نمونه و N تعداد کل مقره ها باشند آنگاه :
1) اگر N < 500 باشد P با توافق طرفین تعیین می شود.
2) اگر 500 < N < 2000 باشد P = 4 + (1/5N ÷ 1000) است.
3) اگر N > 2000 باشد P = 14 + (0/75N ÷ 1000) است.

آزمایش هایی که بر روی مقره های نمونه انتخاب شده انجام می گیرند عبارتند از :
1) بررسی سیستم قفل و بست
2) کنترل مقدار وزن مقره ها و ابعاد قسمت های مختلف آنها
3) آزمایش سیکل حرارتی
4) آزمایش حداکثر تحمل بار الکترومکانیکی ( فقط روی مقره های شیشه ای).
5) آزمایش حداکثر تحمل بار مکانیکی
6) آزمایش شوک حرارتی (فقط برای مقره های شیشه ای)
7) آزمایش تحمل ولتاژ در برابر سوراخ شدن (فقط برای مقره های نوع B )
8) آزمایش تخلخل (وجود حفره) ( فقط برای مقره های چینی)
9) آزمایش میزان گالوانیزه بودن قسمت های فلزی مقره.

مقره های نمونه انتخاب شده را طبق استاندارد IEC به دو گروه تقسیم می کنند :
گروه اوّل شامل دو سوم تعداد مقره های انتخاب شده و گروه دوم شامل یک سوم تعداد مقره های انتخاب شده است . بر اساس نوع A یا B مقره ها و نوع بشقابی یا اتکایی آزمایش های نمونه فوق تعدادی برای گروه اوّل بر روی هر دو گروه انجام می شود :
مقره های اتکایی
مقره های بشقابی

نوع B
نوع A
نوع B
نوع A

2و3و5و8
2و3و5و8
5و8 یا 2و3و4
2و3و5و8
گروه اوّل
2و3و6و7و9
2و3و6و9
1و2و3و6و7و9
1و2و3و6و9
گروه دوّم

مقره هایی که بر روی آنها آزمایش های نمونه صورت می گیرد نباید در سرویس از آنها استفاده شود.
شرح آزمایش:
1) بررسی سیستم قفل و بست :
در اینجا چند آزمایش مختلف برای اطمینان از مکانیزم قفل و بست انجام می گیرد :
الف) با اتصال بشقاب ها به همدیگر و تشکیل یک یا چند زنجیره حرکت های افقی شبیه به حرکت هایی که در حالت سرویس ممکن است پیدا شود به آن ها داده می شود که اتصال زنجیره ها باید باز شود.
ب) اشپیل (Split – Pin ) تمام بشقاب ها در موقعیت قفل قرار داده می شود و به وسیله یک دستگاه که نیروی کششی وارد می کنند بار کششی برای حرکت کردن اشپیل هر بشقاب اعمال می شود . برای هر بشقاب این عمل 3 بار تکرار می شود مقدار این نیرو طبق استاندارد بین 50 تا 500 نیوتن بایستی اعمال شود.
ج) اشپیل هر مقره یا نیروی کششی حداکثر 500 نیوتن کشیده می شود ( به وسیله دستگاه کشنده) اشپیل ها در اثر این نیرو نباید از محل قفل به طور کامل خارج شوند.
2) کنترل ابعاد مقره (Verification Of Dimensions) :
این کنترل ابعاد عبارتند از :
الف) اندازه گیری وزن مقره های نمونه و متوسط گیری به عنوان وزن مقره
ب) اندازه گیری قطر خارجی مقره از بالاترین نقطه تا پایین ترین نقطه
ج) اندازه گیری ارتفاع مقره از بالاترین نقطه تا پایین ترین نقطه
د) اندازه گیری فاصله خزشی مقره (Creep Age Distance )
ه) کنترل قطر حفره کلاهک و قطر پین فلزی مقره با اشل های استاندارد ( اشل هایی که باید داخل حفره بروند یا از قطر پین بگذرند و اشل هایی که نباید بگذرند) .
3) آزمایش سیکل حرارتی ( Temperature Cycle Test ):
در این آزمایش یک مخزن آب سرد و یک مخزن آب گرم تهیه می شود در جه حرارت مخزن آب گرم باید 70 درجه سانتی گراد بیشتر از درجه حرارت مخزن آب سرد باشد و به وسیله یک سیستم اتوماتیک درجه حرارت مخزن ها ثابت نگه داشته شوند مقره های نمونه به مدّت T دقیقه در مخزن آب گرم قرار داده می شوند .
مقره نوع A ، T = 15 + 0/7 m , m = kg جرم مقره بر حسب
مقره نوع B ، T = 15 min
بعد از طی زمان فوق ، سریعاً بدون هیچ تاخیری (حداکثر تاخیر 30 ثانیه ) و برای مدت زمان T دقیقه نیز در مخزن آب سرد غوطه ور می شوند این سیکل گرما و سرما 3 بار تکرار می شود.
برای مقره های اتکایی به جای مخزن آب سرد باید آن را بعد از خارج کردن از مخزن آب گرم ( برای مدت 15 دقیقه در مخزن آب گرم قرار گرفته است ) به مدت 15 دقیقه در معرض باران مصنوعی با شدت 3 میلی متر بر دقیقه قرار می دهیم و این سیکل را 3 بار تکرار می کنیم .
شرط پذیرش این آزمایش این است که در پایین هیچ یک از مقره های نمونه ترک خوردگی پیدا نکرده باشند .
4) آزمایش تحمل بار الکترومکانیکی
(Test Electromechanical Failing Load ) :
در این آزمایش همزمان با اعمال ولتاژ با فرکانس صنعتی به مقره یک بار مکانیکی کششی نیز به مقره اعمال می شود تا اگر تخلیه الکتریکی داخلی ذر اثر تخلیه های داخل مقره اتفاق می افتد در اثر نیروی کششی اعمال شده به صورت عیب مکانیکی ( مثلاً ترک خوردن مقره ) مشخص می شود ولتاژ اعمالی به مقره همان ولتاژ مقاوم با فرکانس صنعتی در هوای مرطوب است . چون در مقره های شیشه ای تخلیه های موضعی داخل مقره کاملاً پیدا است لذا این آزمایش برای مقره های شیشه ای انجام نمی شود .
5) آزمایش تحمل حداکثر بار مکانیکی
( Mechanical Failing Load Test ) :
در این آزمایش مقره نمونه تک تک و به نوبت در داخل دستگاه مخصوص اعمال نیروی کششی قرار گرفته و نیروی کششی اعمالی به آنها از صفر به طور سریع به مقدار 75 % حداکثر تحمل بار مکانیکی نامی مقره افزایش داده می شود سپس به آرامی در یک مدت زمان معین بین 15 تا 45 ثانیه بار کششی اعمالی را به 100 % داکثر بار مکانیکی می رسانیم . شدت این افزایش به مقدار 35 % حداکثر بار مکانیکی نامی در هر دقیقه می باشد .
در این آزمایش مقره باید بتواند بار مکانیکی کششی اعمال شده را تحمل کند و دچار شکست مکانیکی لازم برای شکست مقره دست یابیم لازم به ذکر است که برای مقره های اتکایی (سوزنی) بار مکانیکی خمشی به جای کشش اعمال می شود .
6) آزمایش شوک حرارتی ( فقط برای مقره های شیشه ای) :
در این آزمایش یک مخزن آب که درجه حرارت کمتر از 50 درجه سانتی گراد را دارد مهیّا می شود سپس مقره های نمونه را در داخل یک کوره هوای گرم که درجه حرارت آن حداقل 100 درجه سانتی گراد بالاتر از درجه حرارت مخزن آب است به مدت 20 دقیقه قرار می دهند سپس مقره ها را به طور ناگهانی وارد مخزن آب می نمایند و حداقل 2 دقیقه در مخزن آب نگه می دارند مقره ها نباید دچار ترک یا شکستگی شوند .
7) آزمایش تحمل ولتاژ در برابر سوراخ شدن مقره (Pun Chore Test) :
این آزمایش می تواند با یک موج ولتاژ سینوسی با فرکانس صنعتی و یا با یک موج ضربه ای انجام گیرد معمولاً این کار با فرکانس صنعتی انجام می شود . مقره های نمونه در این آزمایش کاملاً خشک و تمیز می شوند و در داخل یک محفظه روغن شناور می شوند که روغن باید عاری از رطوبت و ناخالصی باشد و استقامت الکتریکی بالایی داشته باشد .
اگر محفظه روغن فلزی باشد باید ابعاد آن خیلی بزرگ باشد که جرقه بین قسمت فلزی مقره و بدنه محفظه روغن زده نشود . ولتاژ با فرکانس صنعتی بین قسمت های فلزی مقره اعمال می شود همچنین روغن برای این منظور استفاده می شود که استقامت الکتریکی خیلی بالاتری نسبت به هوا دارد و از بروز جرقه سطحی روی مقره در اثر اعمال ولتاژ بالا جلوگیری می کند .
برای آزمایش ولتاژ اعمالی را سریعاً به مقدار حداکثر ولتاژ نامی قابل تحمل مقره می رسانیم که در استانداردها مشخص شده است که بر اثر این ولتاژ نباید در مقره شکست الکتریکی و سوراخ شدن به وجود آید. اگر میزان استقامت مقره مورد نظرباشد بایستی ولتاژ را آنقدر افزایش داد تا مقره سوراخ شود ک
8) آزمایش تخلخل ( فقط برای مقره های چینی) Porosity Test :
در این آزمایش قطعات شکسته شده یک مقره چینی در یک محلول الکل یک درصد که مقداری جوهر قرمز نیز به آن اضافه شده ( 1 گرم جوهر قرمز در 100 گرم الکل ) و تحت فشار 15 مگا نیوتن بر متر مربع برای چندین ساعت ( حدود 24 ساعت ) قرار داده می شود سپس قطعات بیرون آورده شده و تمیز و خشک می شوند و دوباره شکسته شده و به قطعات کوچک تری تبدیل می شوند .
در سطوح شکسته شده نباید هیچ اثری از نفوذ الکل مشاهده شود.
این آزمایش برای لعاب (glaze ) مقره است ( برای اطمینان از عدم وجود ترک های مویین در لعاب مقره ) لذا می توان مقره را پس از آزمایش وزن کرد و سپس برای 24 ساعت در آب تحت فشار قرار داده و سپس مجدداً مقره را وزن نمود اگر افزایش وزن داشته باشیم نشان دهنده نفوذ آب در خلل و فرج ( تخلخل) مقره است .
9) آزمایش میزان گالوانیزاسیون قسمت های فلزی (Galvanizing Test ):
در این آزمایش اولاً وضعیت ظاهری پوشش سطحی روی قسمت های فلزی مقره های نمونه از نظر یکنواختی و هموار بودن بررسی می گردد . همچنین به وسیله یک دستگاه مخصوص جرم فلز ( روی) بر روی سطوح فلزی در واحد تعیین می گردد. دستگاه مخصوص فوق ضخامت فلز روی را می تواند در یک نقطه هم اندازه گیری کند برای این منظور 10 نقطه به طور تصادفیبر روی کلاهک و 10 نقطه بر روی پین انتخاب می شوند سپس با داشتن جرم حجمی روی ، مقدار جرم فلز روی در واحد سطح مشخص می شود . در هر مقره نمونه جرم روی در واحد سطح نباید کمتر از 500 گرم بر متر مربع باشد و برای تمام نمونه ها به طور متوسط از مقدار 600 گرم بر متر نباید کمتر باشد.
تست های معمول مقره ها (Routine Test ) :
این آزمایش ها به تک تک مقره ها در خط تولید اعمال می شود که شامل آزمایش های زیر هستند:
1) بررسی وضعیت ظاهری مقره ها از نظر شکل و ابعاد و رنگ ظاهری آن ها.
2) آزمایش های مکانیکی:
برای مقره های نوع A : یک زنجیره از مقره ها به مدت 1 دقیقه تحت یک بار کششی معادل 60% حداکثر تحمل بار مکانیکی قرار می گیرند.
برای مقره های نوع B : یک زنجیره از مقره ها برای مدت 10 ثانیه تحت یک بار کششی معادل 40% حداکثر تحمل بار مکانیکی قرار می گیرند.
مقره هایی که در این آزمایش دچار شکست و ترک خوردگی شوند از خط تولید خارج می شوند.
3) آزمایش الکتریکی :
مقره های بشقابی یا مقره های اتکایی (سوزنی) در این آزمایش به آنها یک ولتاژ سینوسی با فرکانس صنعتی اعمال می شود. دامنه ولتاژ باید به حدی باشد که هر چند ثانیه یک بار جرقه سطحی روی مقره زده می شود. زمان اعمال ولتاژ باید حداقل 5 دقیقه باشد . اگر مقره ها دچار سوراخ شدگی شوند از خط تولید خارج می شوند.

آزمون های الکتریکی و مکانیکی مقره های کامپوزیتی:
بدیهی است که مقره های کامپوزیتی را در صورتی می توان با اطمینان استاندارد دانست و مورد بهره برداری قرار داد که آزمون های خاص مربوطه را با موفقیت پشت سر گذارده باشند. در اینجا به مهمترین این آزمون ها پرداخته می شود:
1) آزمون های الکتریکی :
الف) آزمون ولتاژ، فرکانس قدرت در شرایط خشک IEC60060 :
این آزمون برای سنجش میزان کیفیت طراحی ، مواد و روش تولید انجام می گیرد. در این آزمون مقره ها باید قبل از شروع آزمون تمیز و خشک شوند. معمولاً آزمون بر روی سه نمونه انجام شده و میانگین گیری صورت می پذیرد و سپس ضریب تصحیح که وابسته به شرایط آزمون ( دما ، فشار و رطوبت ) می باشد در عدد به دست آمده اعمال می گردد. در اینجا ولتاژی مساوی با ولتاژ ایستادگی در برابر فرکانس قدرت برای شرایط جوی در زمان آزمون معیّن شده است ولتاژ اعمالی از 75% ولتاژ آزمون شروع شده سپس با افزایش تدریجی 2% در هر ثانیه به مقدار ولتاژ آزمون می رسد . ولتاژ آزمون در این مقدار برای مدّت 1 دقیقه ثابت باقی می ماند . این مقدار از 90% uref نباید کمتر باشد . ضمناً نمونه ها در شرایط 80% uref تحت زمان 30 دقیقه قرار می گیرند . در صورتی نمونه های ساخته شده قابل قبول است که هیچگونه تخلیه و شکست الکتریکی خارج یا سوراخ شدگی عایقی رخ ندهد.

ب) آزمون ولتاژ فرکانس قدرت در شرایط تر :
در این آزمون لازم است شرایط رطوبت بر طبق استاندارد برآورد شود . مشخصه های باران مصنوعی در استاندارد IEC60060-1 آمده است که در اینجا باران مصنوعی به کمک آب پاش افقی یا عمودی با نرخ پاشش 2- 5/1 میلی متر در دقیقه ایجاد می گردد و نمونه ها تحت آزمایش باید ابتدا به مدّت 15 دقیقه تحت این شرایط قرار گیرند . پس از اندازه گیری ، ضریب تصحیح محیطی اعمال می گردد.

ج) آزمون ضربه صاعقه در شرایط خشک با پلاریته مثبت و منفی :
از جمله آزمون های نوعی است که شرایط روش آزمون در IEC60383مشخص شده است. شرایط محیطی آزمون اعم از دما ، فشار و رطوبت مورد سنجش قرار می گیرد.
چرا که شرایط استاندارد آزمون چنین است :

°C20
دما t0=

فشار N/m2 1/013×105b0 =
رطوبت gr/m3 11 h0=
هر گاه ارتفاع فشارسنج، h میلی متر جیوه باشد ، فشار اتمسفر بر حسب میلی بار برابر با را در رابطه قرار می دهیم تا ضریب تصحیح به دست آید . سپس ولتاژ ضربه را با مشخصه 1.2/50 μs و طبق استاندارد اعمال کرده ، اندازه گیری لازم انجام می شود . این آزمون در دو پلاریته مثبت و منفی قابل انجام است .