أنواع أبراج النقل الكهربائية

وظيفة أبراج خطوط الضغط العالي (الجهد العالي) الهوائية هي تثبيت الموصلات الناقلة للتيار الكهربائي، وتصنع الأبراج في الجهود العالية عادة من الصلب المجلفن. ويتحدد نوع البرج من طريقة تركيب العازل المركب عليه أو الوظيفة التي يؤديها، فإذا كان العازل معلقًا يصبح نوع البرج برج تعليق وإذا كان العازل مشدودًا يصبح نوع البرج برج شد، كما أن البرج الذى يعبر مانع مائي مثلًا يسمى برج عبور، وهكذا. وفيما يلي شرح لأنواع أبراج الضغط العالي المختلفة.

أبراج التعليق

برج التعليق (Suspension Towers) وهو البرج الذي يستخدم لحمل الموصلات فقط ولا يقع عليها أي قوى شد أفقية وتعتمد في ثباتها على وجود قوتين للشد متساويتين على جانبي البرج فلو حدث و سقط موصل من إحدى الجهتين فسيتأثر الموصل وكذلك الموصلات على كافة أبراج التعليق المجاورة.

يطلق على أبراج التعليق أيضًا أبراج الاستقامة لأنها تمر بمسار مستقيم على طول الخط في حالة أن الأرض مستوية، وغالبية الأبراج الموجودة في مسار الخط هي أبراج تعليق حيث تشكل هذه الأبراج حوالى 80% من إجمالي عدد الأبراج في الخط، ويمكن تمييز هذا البرج بوجود عازل واحد لكل موصل.

وتتوقف المسافة بين كل برج تعليق واخر على نوع الموصل وغالبًا تتراوح المسافة بين الأبراج ما بين 300 متر إلى 350 متر وتكون هذه الابراج ذات اطوال مختلفة حسب متطلب التصميم وغالبُا حتى 50 متر واحيانُا تصل إلى 200 متر عندما تمر بممر مائي كبير .

أبراج الشد

الهدف الاساسي من أبراج الشد (Tension Towers) هو العمل على تخفيف حمل وزن الاسلاك عن أبراج التعليق وقد يتطلب مسار الخط وجود اكثر من برج شد وفقًا لطبيعة الأرض التي يمر فوقها الخط، يمكن تمييز برج الشد بوجود عازلين عند كل نقطة تثبيت، يكون الموصل بينه وبين البرج الذي يسبقه مربوطًا بأحد العازلين والموصل بينه وبين البرج الذي يليه مربوطًا بالعازل الثاني.

ويوضع برج شد بعد كل عدة أبراج تعليق، كل عشرة أبراج في المتوسط وذلك لتفادي سقوط السلك من على الأبراج حالة حدوث قطع فيه، لأنه إذا كان جميع الأبراج على مسار الخط أبراج تعليق، وحدث قطع في الموصل، فإن الموصل سيسقط من على جميع الأبراج وسيلزم إعادة تركيب الموصلات على الأبراج، وما يلزم ذلك من وقت طويل ومجهود كبير وتكلفة عالية. ولكن في وجود أبراج الشد لن يسقط إلا السلك في المسافة بين برجي الشد الذي حدث بينهما القطع في الموصل. ويكون هذا البرج معرضا لشد متساو من كلتا جهتيه.

يتم تركيب هذا النوع من ابراج الشد غالبا بعد كل 10 أبراج تعليق وذلك لتفادي سقوط السلك من على الأبراج بسبب حدوث قطع فيه كما وضحنا سابقًا، أو في حالة وجود ارتفاع للبرج مثل المناطق الجبلية فيتم تركيب ابراج الشد، او عند المرور تحت طرق السكة الحديدية، أو عبور الانهار يتم تركيب برج شد.

وأيضًا تركب أبراج الشد في بداية أو نهاية الخط حيث انها تتحمل قوى الشد الأفقية وأيضًا تتحمل وزن الموصلات كما يجب أن تتحمل قوى الشد في حالة قطع موصلين مرة واحدة في جهة واحدة لدائرة واحدة، وتتراوح المسافة بين كل برجي شد من 1 كم إلى 1.5 كم لخطوط الجهد المتوسط وتتراوح بين 2 كم و 3 كم لخطوط الجهد العالي.

ويراعى في التصميم أن تكون المسافة بين كل برجي شد تتراوح ما بين 2 إلى 3 كم أو يفضل ألا يزيد عدد أبراج التعليق عن 10 أبراج بين برجين شد حتى يسهل عمليات تنظيم الصيانة فيما بعد، وكذلك في التغيير والتجديد للموصلات مستقبلًا.

أبراج التبديل

برج التبديل يقوم بعملية تغيير اتجاه الأسلاك في الخطوط ذات المسارات الطويلة ليحدث عندها تبديل أماكن الفازات لتحل كل فازة مكان الأخرى في عدة اماكن بطول الخط حتى تتعرض كل الفازات لظروف متساوية من حيث الممانعة والمحاثة على طول الخط لجعل الفقد متساوي على الفازات الثلاثة على طول مسار الخط. وينتج عن هذا التبديل ان يكون الجهد الواصل إلى نهاية الخط متساوي تقريبًا على الفازات الثلاثة.

فكما نعلم ان الانخفاض في الجهد يعتمد بشكل كلي على تساوي المسافة بين الفازات وبعضها وايضًا لطول مسار الخط ونظرًا لأن خطوط الجهد العالي تكون المسافات بين الفازات وبعضها غير متساوية بالإضافة أن تلك الخطوط تسير الى مسافات كبيرة تصل إلى مئات الكيلو مترات فينتج اختلاف قيمة المحاثة للخط وبالتالي تختلف قيمة للمانعة للخط ونتيجة لذلك تختلف قيم التيارات على الفازات وبعضها مما يؤدي الي حدوث انخفاض في قيم الجهد بين الفازات وبعضها من جهد الارسال إلى جهد الاستقبال ولهذا السبب نستخدم ابراج التبديل.

يتم تركيب برج تبادل عند كل ثلث من الخط بالنسبة إلى الخطوط التي تزيد عن 100 كيلو متر فلو مثلًا كان طول الخط 300 كيلو متر في تلك الحالة يتم قسمة طول الخط على 3 فيتم بعد كل 100 كيلو متر تركيب برج تبادل أما لو كان الخط طويل جدًا فتستعمل اكثر من برج تبديل حسب طول الخط.

أبراج الزاوية

برج الزاوية يشبه إلى حد كبير برج الشد إلا أنه يستخدم عند حدوث تغير في اتجاه خط النقل ويكون طرفا السلك المربوطان به ليسا على استقامة واحدة مما يجعله معرضا لقوة شد تساوي محصلة الشد في الموصلين المربوطين فيه.

ونلجأ الي هذا النوع من الابراج عندما يوجد عائق بمسار الخط ويلزم تغير المسار بزاوية كبيرة تصل الي 90 درجة ويوجد على كل نقطة تعليق عازلين بينهما زاوية

وغالبًا يتم التفريق بين برج الزاوية وبرج الشد عندما تزيد درجة انحراف الخط عن استقامته بزاوية أكبر من 5 درجات يكون برج زاوية،
و هذه الأبراج تتحمل القوى الرأسية المؤثرة عليه نتيجة أوزان الموصلات وكذلك القوى الأفقية الناتجة من مركبة شد الموصلات عليها في اتجاه منتصف الزاوية الداخلية وهناك عدة انواع من ابراج الزاوية ويكون ذلك تبعًا لزاوية تغيير المسار، برج زاوية 30، أو برج زاوية 60، أو برج زاوية 90، تبعًا لزاوية انحراف المسار.

أبراج العبور

أبراج العبور (Crossin Towers) هذه الابراج يمكن أن تكون أبراج تعليق أو أبراج شد ذات ارتفاع تصميمي كبير قد تصل الى 200 متر تستعمل لأغراض عبور الانهار والوديان العريضة والعميقة أو عبور طرق المرور السريع وخطوط السكك الحديثة وغيرها من الحواجز والمنشئات.

ويوجد نوعين لأبراج العبور وهما:

1- ابراج العبور العلوية: تستعمل لأغراض عبور الانهار والوديان العريضة والعميقة أو عبور طرق المرور السريع وخطوط السكك الحديثة وغيرها من الحواجز والمنشئات التي يتطلب عبورها تحقيق سماحات كهربائية أفقية كبيرة.

2- ابراج العبور الارضية: وهذا النوع من الابراج يستخدم عندما يوجد عائق من استخدام الاسلاك العلوية وفي تلك الحالة يتم ربط الابراج بواسطة كوابل ارضية، ولهذا فان البرج يكون له تصميم مختلف حيث يحتوي على عوازل اضافية بالإضافة الى مانعة صواعق لربط أطراف الكوابل بها.

أبراج الطوارئ

ابراج الطوارئ (Emargancy Tower) تستخدم عند حدوث انهيار لأحد أبراج الشبكة أو عند تحويل أو إزاحة برج من مكان إلى مكان حتى يمكننا من إرجاع التيار الكهربائي إلى الخدمة خلال فتره قصيره ليسهل لفريق العمل القيام بإعادة تركب البرج المنهار ثم ترجع الاسلاك مرة أخرى.

أبراج الطوارئ لا تحتاج إلى وقت ولا جهد كبير لتركيبها حيث لا يستغرق تركيبها زمن طويل لأنها عبارة عن مقاطع من الحديد يتم ربطها مع بعضها البعض على قاعدة خاصة ومن ثم يتم توقيفة بواسطة الرافعة (الكرين) كما بالشكل القادم