مقره های کامپوزیت
آن دسته از شرکتهای برق که دارای مشکلات جدی محیطی و آب و هوائی هستند ، اولین کسانی بوده اند که به سمت استفاده از مقره های کامپوزیتی سوق داده شده اند ، زیرا این نوع مقره در معرض خوردگی و اشکالات دیگری که عایقهای پرسلینی دچار آن می گردند ، نیستند . با اینحال آن دسته از شرکتهای برق که در معرض شرایط سخت محیطی نیستند در پذیرش مقره های کامپوزیتی به آهستگی جلو رفته اند. با توجه به اینکه مقره های پرسلینی قبلا ارزش خود را اثبات کرده اند ، لذا فهم این نکته آسان است که چرا مهندسین بهره بردار برای پذیرش مقره های کامپوزیت به آهستگی پیش می روند . اما مزایای مقره های کامپوزیتی مانند : وزن سبک ، آسانی نصب ، لوازم نصب قابل انعطاف تر ( که کمتر مستعد آسیب دیدن در اثر کار با آنها طی مراحل نصب هستند ) و قیمت نصب کمتر نیز ، بسیاری از مهندسین بهره بردار را تسلیم خود کرده است . دکتر راوی گرور استاد مهندسی برق در دانشگاه ایالتی آریزونا ، فونیکس میگوید : " سالها آزمایش و تصحیح طراحی منجر به داشتنمحصولات تکامل یافته ای شده که امروزه آنها را نصب شده در شبکه می بینیم" . برای نصب یک مقره معمولی 500 کیلوولت ، نیاز به جرثقیل یا تجهیزات مخصوصی است که می توانند منجر به آسیب دیدن مقره شوند . در ده ساله اخیر ، مواد کامپوزیتی ، یک نسل جدید از محصولات سبک وزن ، با نسبتهای بالاتر(قدرت به وزن) بوجود آورده است که در مقایسه با پرسلین دارای عملکردی برابر یا بالاتر می باشند . یک مقره کامپوزیتی 500 کیلو ولت می تواند بوسیله دو مرد بلند شده و بدون نیاز به تلاش زیاد تا پای کار آورده شود توسعه استانداردهای مرتبط به آزمایشهای الکتریکی برای نسل جدید مقره های کامپوزیتی یک گام مهم در توسعه آنها بوده است . سازمانهای بین المللی مانند مؤسسه مهندسین برق و الکترونیک (IEEE) در نیویورک ، کمیسیون بین المللی الکتروتکنیک ( IEC ) در ژنو سوئیس و سازمان برق کانادا ( CEA ) در مونترالکانادا ، مشوق توسعه روشهای آزمایش استاندارد برای آنها بوده اند انجام آزمایشهای فشار قوی در آزمایشگاههای مربوط به سازندگان و آزمایشگاههای مستقل ، از قبیل مؤسسه تحقیقات انتقال (STRI)سوئد ، به دادن تائیدیه برای استفاده از این مقره ها در فضای باز کمک کرده اند ، آنگونه که اریک گناندت،مدیر STRI در شمال امریکا می گوید :" مابه نسل سوم این محصولات رسیده ایم. خرابیهای بوجود آمده در نسلهای پیشین به سوی پیشرفت های جدیدو طراحی بهینه راهبر شده است . روشهای ساخت بهبود یافته ، منجر به کاهش هزینه ها گردیده و مقره های کامپوزیتی را رقابتی نموده است ". مقره های کامپوزیتی گروه وسیعی از محصولات را در بر می گیرند . مقره های سیلیکون رابر مشهورترین آنها هستند . پلیمرهایی مانند EPDM ) اتیلن پروپیلن دین مونومر ) و آلیاژهای EPDM بعد از آنها هستند. پلیمر مورد استفاده در مراحل ساخت با پرکننده ها ( fillers ) مخلوط می شود تا مشخصه های دلخواه را برای مقره تامین کند . برخی از پر کننده ها ، پایداری در مقابل اشعه ماوراء بنفش را تامین می کنند ، در حالیکه برخی دیگر به بالارفتن مقاومت سطحی در مقابل شکست الکتریکی و فرسودگی کمک می نمایند . بعضی دیگر نیز اضافه می شوند تا به تسهیل پروسه ساخت کمک نمایند ( از قبیل پلاستیک سازها که سیالیت را تامین می کنند یا زمان پخت را کاهش می دهند ) . قابلیت ساخت مقره های کامپوزیتی به ابعاد ، تحمل مکانیکی و قدرت های عایقی متنوع ، غالبا به آنها اجازه می دهد که برای کاربردهای ویژه ، آسانتر از مقره های سرامیکی ، تطبیق داده شوند . اگرچه استفاده از مقره های کامپوزیتی اکنون در شمال آمریکا و اروپا معمول شده است ، اما مهندسین سنت گرا در سراسر دنیا در قبول این فناوری جدید آهسته تر پیش رفته اند . مشخصات محیطی در رابطه با عملکرد یک مقره بسیار تعیین کننده است . مقره های کامپوزیتی ابتدا نه تنها برای خواص عایقی الکتریکی شان ، بلکه بعلت مقاومت آنها در مقابل رطوبت سطحی برگزیده شدند . قدرت دفع آب و تشکیل قطرات شبنم مانند در سطح آنها ، بجای آنکه یک لایه یکنواخت آب ایجاد گردد ، خاصیتی است که بعنوان آب گریزی hydrophobicity ) ) شناخته می شود. با کم شدن قابلیت آب گریزی یک مقره ، مقاومت آن در مقابل تخلیه سطحی نیز کاهش می یابد . در فواصل زمانی طولانی ، جرقه های سطحی می تواند به عبور جریان الکتریکی بر روی سطح مقره، شکست عایق مقره و نهایتا خرابی فاجعه آمیز آن منجر شود قرار گرفتن در معرض نور ماوراء بنفش ، سرما ، گرما یا آلودگی محیطی می تواند سطح یک مقره کامپوزیتی را دچار پیری کند . آلودگیها از قبیل نمک ، رطوبت ، آلودگی صنعتی ، فضولات پرندگان و ماسه می توانند باعث شوند که یک مقره کامپوزیتی ، آب گریزی خود را از دست بدهد . بعلاوه ، هنگامی که نقاط هادی شده بر روی سطح مقره مرطوب شوند ، مکانیزم شکست دیگری بوجود می آید که قوس خشک نامیده می شوند و می تواند به شکست سطحی منجر گردد . لاستیک سیلیکونی برای بسیاری از این شرایط سخت مورد انتخاب قرار می گیرد ، زیرا آب گریزی خود را تحت شرایط آلودگی به نحو بسیار خوبی نگه می دارد . این مشخصه نتیجه ای از انتقال روغنهای سیلیکونی با وزن مولکولی پایین از درون حجم ماده عایقی به سطح آن است . این ترکیبات با وزن مولکولی پایین ، به داخل لایه آلودگی جذب می شوند و طبیعت آب گریزی سطح آن را دوباره برقرار می نمایند .برخی نکات دیگر نیز در رابطه با مقره های کامپوزیتی وجود دارد . شکستن میله فیبرشیشه در برخی از آنها دیده شده که باعث سقوط خط گردیده است . این پدیده همچنان مورد بررسی است ، اما بنظر می رسد که رطوبت و بار مکانیکی دو عامل مهم در این رابطه باشند . نکته دیگر آنکه بسیاری از مقره های نسلهای اولیه هنوز در حال کار هستند . برخی از این مقره های با طراحی قدیم دارای ترک هستند ، بخصوص در جاهائی که قطعات فلزی انتهائی به میله فیبر شیشه درونی متصل بوده و به سیم با کشش بالا جفت گردیده است . طراحی های نخستین که از اپوکسی استفاده می کردند و به میله فیبر شیشه با فشار چسبانده می شدند ، غیر پایدار تشخیص داده شده اند . تشخیص وضعیت این مقره ها و پیش بینی طول عمر باقیمانده آنها یکی از مشکلات فعلی است . عامل تعیین کننده دیگر در عملکرد مقره کامپوزیتی، رعایت دستور العمل سازنده در نصب و کاربرد آن است . تعدد محدودیتها در طراحی و نصب مقره ها می تواند به بروز اشتباهات منجر شود . گنانت گزارش واقعه ای را تشریح می کند که طی آن یک مقره کامپوزیتی پس از دو ماه کار دچار خرابی شده است . در این رابطه شرکت برق ذیربط تصمیم گرفت که یک بررسی مستقل جهت علت یابی واقعه مزبور انجام دهد . در بررسیها معلوم شد که مقره بصورت افقی نصب شده در حالیکه دستورالعمل نصب سازنده بیان می کرد که مقره به علت ویژگیهای مکانیکی آن ، نباید بیش از 15 درجه نسبت به حالت عمودی منحرف شود . یک مسئله رایج دیگر در کاربرد این مقره ها نصب حلقه های کورونا رویخطوط 500 کیلوولت است . هم محور نبودن حلقه کورونا ، نصب حلقه ها بر روی خود مقره ، بجای قراردادن آن روی یک قطعه فولادی و نیز عدم نصب حلقه کورونا ، بعنوان مسائلی گزارش شده اند که میتوانند در حال کار باعث خرابی مقره های کامپوزیتی شوند