ما هي المسافة بين برجي الإرسال؟

كثيراً ما نرى أبراج نقل الطاقة الكهربائية متباعدة على مسافات منتظمة، أحياناً متقاربة وأحياناً متباعدة. هل المسافة بين أبراج النقل عشوائية؟ مع أن المسافة بين أبراج النقل (المسافة بين الأبراج) ليست ثابتة، إلا أنها تُحدد بناءً على اعتبارات دقيقة. تشرح هذه المقالة كيفية تحديد المسافة بين أبراج النقل.

أهمية تباعد أبراج الإرسال

يُعد تصميم تباعد أبراج النقل من أهم المعايير في هندسة خطوط الطاقة، إذ يُحدد ظروف الإجهاد على الموصلات، وهامش أمان الخط، والجدوى الاقتصادية للمشروع.

من منظور السلامة الإنشائية، تؤثر مسافات الأبراج على ترهل الموصلات وشدها. فإذا كانت المسافة بين الأبراج كبيرة جدًا، ستتعرض الموصلات لترهل مفرط تحت وطأة وزنها، مما يؤدي إلى عدم وجود خلوص كافٍ من الأرض، ويشكل مخاطر محتملة على السلامة مع الأشجار أو المباني. وعلى العكس، إذا كانت مسافات الأبراج صغيرة جدًا، سيزداد عدد قواعد الأبراج بشكل كبير، مما يزيد من تكاليف الاستثمار والصيانة في المشروع.

من منظور السلامة الكهربائية، تضمن المسافة المعقولة بين الأبراج خلوصًا آمنًا بين كل موصل طور وبين الموصلات والأرض، مما يمنع حوادث القوس الكهربائي والوميض الكهربائي ويضمن تشغيل النظام بشكل موثوق.

من منظور اقتصادي، يُقلل تحسين تباعد الأبراج عدد قواعدها واستخدام المواد، ويُحسّن المظهر الجمالي العام للخط، ويرفع كفاءة الأسلاك، ويُقلل تكاليف الصيانة طويلة الأمد. لذلك، تُراعى المسافة بين أبراج النقل بعناية.

العوامل الرئيسية التي تحدد المسافة بين أبراج النقل

إن تحديد تباعد الأبراج ليس تقديرًا تجريبيًا، بل هو نتيجةٌ توصل إليها المهندسون من خلال عددٍ كبيرٍ من الحسابات والتقييمات المعيارية. ويتأثر هذا التحديد بشكل رئيسي بالعوامل الأربعة التالية:

نوع الموصل والتوتر

يُعدّ هيكل الموصل وخواصه الميكانيكية من العوامل الرئيسية المؤثرة على تباعد الأبراج. تختلف المسافات المسموح بها بشكل كبير بين الموصلات ذات المقاطع العرضية والأوزان والشد المختلفة.

على سبيل المثال، يُمكن لموصلات ACSR (موصلات الفولاذ المجدولة بالألمنيوم) وAAAC (موصلات سبائك الألومنيوم بالكامل) الشائعة الاستخدام تحقيق تباعد أكبر بين الأبراج مع الحفاظ على خلوص آمن بفضل خفة وزنها ومتانتها العالية. يتناسب شد الموصل عكسيًا مع الترهل. عادةً ما يُحدد المصممون أقصى تباعد مسموح به بين الأبراج بحساب ظروف إجهاد الموصل تحت درجات حرارة وأحمال رياح وأحمال جليدية مُختلفة.

على سبيل المثال:

• تبلغ المسافة بين أبراج الموصلات العادية من النوع A حوالي 250 إلى 350 مترًا؛
• يمكن للموصلات عالية القوة أن تصل إلى مسافة 400 إلى 500 متر؛
• عند استخدام موصلات ذات قلب مركب أو ألياف كربونية، يمكن أن تتجاوز المسافة بين الأبراج 600 متر (في المناطق ذات التضاريس المسطحة).

لذلك، فإن نوع الموصل والشد يحددان "الحد الأعلى" لتصميم مسافة البرج.

مستوى الجهد

مع ارتفاع مستويات الجهد، تزداد المسافة بين أبراج النقل عمومًا. ويرجع ذلك إلى أن خطوط الجهد العالي تتطلب مسافات كهربائية أعلى، مما يتطلب هوامش أمان أكبر لتباعد الموصلات، وتباعد الأطوار، والخلوص الأرضي.

فيما يلي نطاقات التباعد النموذجية للأبراج لمستويات الجهد الشائعة:

• خطوط 110 كيلو فولت: 200-300 متر
• خطوط 220 كيلو فولت: 300-400 متر
• خطوط 500 كيلو فولت: 400-600 متر
• الجهد العالي جدًا (الجهد العالي جدًا ±800 كيلو فولت / 1000 كيلو فولت): 600-800 متر أو حتى أطول

لا يؤثر مستوى الجهد على تباعد البرج فحسب، بل يحدد أيضًا ارتفاع البرج وطول سلسلة العازل وتخطيط طور الموصل. لذلك، يعد مستوى الجهد عاملًا كهربائيًا رئيسيًا في تحديد تباعد برج النقل.

التضاريس والظروف البيئية

تحدد الظروف الطبوغرافية بشكل مباشر مرونة وضع البرج وتوزيع المسافات بين الأبراج.

• المناطق السهلية: تسمح التضاريس المسطحة وأحمال الرياح المنخفضة بمسافة أكبر بين الأبراج لتقليل عدد قواعد الأبراج.
• المناطق الجبلية أو التلية: تتطلب فروق الارتفاع الكبيرة والتضاريس المعقدة وجود مسافات أقصر بين الأبراج لضمان وجود مساحة خالية من الأرض للموصلات وضمان السلامة الهيكلية.
• المناطق التي تعبر الأنهار والوديان: هناك حاجة إلى أبراج نقل عالية للغاية أو ممتدة، مع مسافة بين الأبراج تتراوح من 600 إلى 1000 متر أو حتى أكثر.

علاوة على ذلك، تؤثر الظروف المناخية بشكل كبير على تباعد الأبراج:

• في المناطق ذات الرياح الشديدة، يتم تقصير المسافة بين الأبراج لتقليل الاهتزاز والتأرجح بسبب الرياح.
• في المناطق الجليدية، يتم تقليل المسافة بين الأبراج لمنع ترهل الموصل المفرط وكسره بعد تكوين الجليد.
• في المناطق الساحلية ذات الملوحة العالية، يؤدي تقصير المسافة بين الأبراج إلى تقليل خطر التآكل وإطالة عمر الأبراج والموصلات.

لذلك، يجب حساب المسافة بين أبراج النقل بدقة بناءً على المعايير الجغرافية والجوية لضمان تشغيل الخط بشكل آمن في ظل هذه الظروف القاسية.

معايير تصميم الخطوط والتحميل

يجب أن يتوافق تصميم خط النقل مع المعايير المحلية والدولية ذات الصلة، مثل:

• IEC 60826: معيار القوة الميكانيكية والحمل لخطوط النقل الهوائية ذات الجهد العالي؛
• IEEE 605: دليل التحميل والتصميم الميكانيكي لخطوط النقل؛
• GB 50545 (المعيار الوطني الصيني): رمز التصميم لخطوط النقل العلوية.

من خلال تحليل تركيبات الأحمال هذه، واستخدام منحنيات الانفعال والترهل وعوامل السلامة، يُمكن تحديد المسافة الأكثر اقتصادًا وأمانًا بين الأبراج. في مشاريع الجهد العالي أو البيئات القاسية، غالبًا ما يستخدم المصممون نمذجة التضاريس ثلاثية الأبعاد وبرامج تحليل العناصر المحدودة لتحسين وضع الأبراج وتحقيق التوازن الأمثل بين التكلفة والسلامة.

نطاقات التباعد النموذجية لأنواع مختلفة من أبراج النقل

أبراج نقل الجهد العالي

تُستخدم أبراج نقل الجهد العالي عادةً في خطوط نقل الطاقة بجهد 110-220 كيلو فولت، بمسافة نموذجية تتراوح بين 250 و350 مترًا تقريبًا. يُستخدم هذا النوع من الأبراج على نطاق واسع في توزيع الطاقة في المناطق الحضرية أو شبكات الطاقة الضواحي. يتميز بهيكل خفيف الوزن، وتكلفة تصنيع منخفضة، ومرونة وسهولة في التركيب. يركز تصميمه على الموازنة بين الاقتصاد في استهلاك الطاقة واستغلال المساحة لتحقيق نقل طاقة آمن وفعال في البيئات الحضرية المحدودة. تُستخدم غالبًا الهياكل الملحومة بالصلب الزاوي أو الأنابيب الفولاذية لضمان الاستقرار والموثوقية في ظل ظروف أحمال الرياح المعتدلة، مع تلبية متطلبات الجماليات الحضرية وسهولة البناء.

برج نقل الجهد العالي جدًا

تُستخدم أبراج نقل الطاقة فائقة الجهد (UHV) عادةً في خطوط جهد تتراوح بين 330 و500 كيلو فولت، بمسافة 350-500 متر بين كل برج. تتميز هذه الأبراج بهيكلها العالي، ومقاومتها القوية للرياح، وبنيتها المستقرة. غالبًا ما تُصنع من أنابيب فولاذية أو أبراج فولاذية ذات زوايا ثقيلة. يتطلب تصميم هذا النوع من الأبراج دراسة شاملة للتحكم في ترهل الموصلات، وخلوص السلامة الكهربائية، لضمان صلابة هيكلية كافية ومسافة عزل كافية تحت الامتدادات الكبيرة. وهي مناسبة لعبور المناطق ذات التضاريس المعقدة وأحمال الرياح القوية، وتُعدّ هياكل داعمة مهمة لخطوط الشبكة الكهربائية الإقليمية.

برج نقل الجهد العالي

تخدم أبراج نقل الجهد الفائق (UHV) بشكل رئيسي مشاريع نقل لمسافات طويلة جدًا بجهد ±800 كيلو فولت أو 1000 كيلو فولت، بمسافة مشتركة تتراوح بين 500 و800 متر. يهدف تصميمها إلى تحقيق التوازن بين الجهد العالي، والامتداد الكبير، والثبات العالي. ولتقليل عدد قواعد الأبراج وتكاليف صيانة الخطوط، تُستخدم عادةً فولاذ عالي القوة، وأساسات عميقة، وهياكل تجميع معيارية. يُستخدم هذا النوع من الأبراج غالبًا في المشاريع الكبرى، مثل عبور الوديان والأنهار. فهو يُقلل بشكل كبير من معاوقة الخطوط وفقدان الطاقة، ويُعدّ عنصرًا أساسيًا لا غنى عنه في أنظمة نقل الجهد الفائق الحديثة.

دراسات الحالة ومعايير الصناعة

المراجع القياسية الدولية

• IEC 60826: يوفر إرشادات بشأن أحمال التصميم وعوامل السلامة لخطوط النقل العلوية؛
• IEEE 605: يحدد طرق التحكم في الضغوط في الموصلات والأبراج في ظل ظروف الرياح والجليد والزلازل؛
• تقرير CIGRÉ: يجمع الخبرة الهندسية في تحسين امتدادات وأبراج النقل من بلدان مختلفة.

أمثلة المشاريع

• خط نقل الطاقة عبر النهر 500 كيلو فولت (قسم نهر اليانغتسي): تتجاوز المسافة بين الأبراج 800 متر، باستخدام هيكل برج معلق متخصص مع ارتفاعات أبراج تتجاوز 200 متر.
• خط نقل الطاقة الجبلية 220 كيلو فولت (سيشوان): المسافة المتوسطة بين الأبراج هي 150-200 متر، وهي مختصرة بسبب التضاريس المعقدة وأحمال الرياح العالية.
• خط تيار مستمر فائق الجهد ±800 كيلو فولت (الصين - المنطقة الوسطى والشرقية): تتراوح المسافة المتوسطة بين الأبراج بين 600 و750 مترًا. يُقلل استخدام موصلات عالية القوة وتصميم أساس مُحسّن بشكل كبير من عدد أساسات الأبراج.

وتوضح هذه الحالات أن تباعد الأبراج يجب أن يأخذ في الاعتبار بشكل شامل معلمات الخطوط وخصائص التضاريس والظروف الجوية، ويجب ضمان ذلك من خلال حسابات دقيقة والتحقق الميداني لضمان السلامة والموثوقية.

خاتمة

باختصار، المسافة بين برجين للإرسال ليست قيمة ثابتة؛ بل هي نتيجة شاملة مستمدة من الحسابات الهندسية والمعايير والتحليل البيئي.

بصفتنا شركة متخصصة في تصنيع أبراج النقل ، ندرك في JOISYNC أن متطلبات تباعد الأبراج تختلف اختلافًا كبيرًا باختلاف المناطق ومستويات الجهد. بفضل برامج التصميم المتطورة، والحسابات الهيكلية الدقيقة، والخبرة الواسعة في التصنيع، نوفر لعملائنا تصاميم مُحسّنة لأنواع الأبراج وتباعدها، مما يضمن تحقيق كل خط نقل التوازن الأمثل بين السلامة والفعالية من حيث التكلفة والموثوقية.