Jeśli poświęcisz chwilę i wyjrzysz teraz przez okno, istnieje bardzo duża szansa, że dostrzeżesz w tle słup energetyczny. Większość ludzi przechodzi obok nich każdego dnia, nie zastanawiając się nad nimi, ale te konstrukcje to w zasadzie ciche mięśnie naszego współczesnego świata. Stanowią główny szkielet naszych napowietrznych linii dystrybucyjnych, a ich praca jest o wiele bardziej złożona niż samo stanie w miejscu. Muszą podtrzymywać ciężkie poprzeczki, podtrzymywać izolatory i utrzymywać przewody-wysokiego napięcia wysoko nad naszymi głowami, gdzie są bezpieczne.
Kiedy inżynierowie rozpoczynają pracę nad siecią energetyczną, mają bardzo szczegółową listę kontrolną dotyczącą wybranych słupów. Przede wszystkim konstrukcja potrzebuje wystarczającej wytrzymałości mechanicznej, aby utrzymać się w pozycji stojącej, gdy nadejdzie potężna burza. Jednocześnie koszt musi być rozsądny, ponieważ są one produkowane w ogromnych ilościach, a w idealnym przypadku tyczka powinna wytrzymać w elementach przez dziesięciolecia bez konieczności wymiany.
Jeśli nie pracujesz w branży, wszystkie prawdopodobnie wyglądają jak podstawowe filary, ale w rzeczywistości są to specjalistyczne narzędzia wykonane z bardzo różnych materiałów, w zależności od lokalnego środowiska i poziomów napięcia, które muszą przenosić. Zwykle dzielimy je na trzy główne kategorie w zależności od tego, z czego są zbudowane, czyli drewno, żelbet i metal.
Słupy drewniane
Słupy drewniane
Drewno jest pierwotnym materiałem używanym do budowy linii energetycznych i istnieje od samego początku telegrafu. W początkach elektryfikacji lasy zapewniały niemal nieskończoną ilość wysokich, prostych drzew, które były naturalnie elastyczne. Ta elastyczność jest właściwie jedną z ich najlepszych cech, ponieważ drewniany słup może się lekko kołysać podczas wichury, zamiast pękać jak kruchy patyk. Większość tych tyczek zbiera się z drzew iglastych, takich jak sosna lub cedr, a następnie poddaje się działaniu-silnych chemicznych środków konserwujących, takich jak kreozot, aby zapobiec zniszczeniu rdzenia przez robaki i gnicie.
To powiedziawszy, naprawdę nie obserwuje się ostatnio instalowania wielu nowych drewnianych słupów z kilku bardzo praktycznych powodów. Po pierwsze, podaż-idealnie prostego drewna wysokiej jakości nie jest już taka, jak dawniej, co spowodowało, że cena osiągnęła poziom, który nie zawsze miał sens finansowy. Istnieje również rzeczywistość, że drewno jest materiałem organicznym, więc zasadniczo toczy ciągłą walkę ze środowiskiem. Nawet jeśli zastosujesz najlepsze dostępne środki chemiczne, wilgoć w glebie ostatecznie doprowadzi do gnicia u podstawy, a szkodniki, takie jak termity czy dzięcioły, mogą zniszczyć idealnie solidny słup znacznie szybciej, niż mogłoby się wydawać. Z powodu problemów związanych z konserwacją drewno w większości odchodzi w przeszłość i można je spotkać głównie w starszych dzielnicach lub odległych obszarach wiejskich, gdzie obciążenia energetyczne nie są tak wymagające. Nadal sprawdzają się dobrze, zapewniając szybką i niedrogą-koszt naprawy, ale rzadko są pierwszym wyborem w przypadku nowoczesnych sieci zaprojektowanych tak, aby przetrwały następne sto lat.
Słupy żelbetowe
Jeśli spacerujesz po nowoczesnej dzielnicy podmiejskiej lub ruchliwej ulicy miasta, słupy, które widzisz, są prawie na pewno wykonane ze zbrojonego betonu. Stały się one absolutnym standardem w nowoczesnej dystrybucji energii, ponieważ oferują fantastyczny środek. Są znacznie wytrzymalsze niż drewno, ale nie są tak drogie jak specjalistyczne wieże stalowe.
Sposób ich budowy jest naprawdę fajny z inżynierskiego punktu widzenia. Producenci wlewają-beton o wysokiej wytrzymałości do formy, która zawiera już złożoną klatkę ze stalowych prętów zbrojeniowych. Dzięki temu otrzymujesz gotowy produkt, który wykorzystuje najlepsze właściwości obu materiałów. Beton doskonale radzi sobie z dużym ciężarem sprzętu skierowanym w dół, podczas gdy stalowe wzmocnienie zapewnia wytrzymałość na rozciąganie, dzięki czemu słup nie pęka, gdy wiatr napiera na druty. W przeciwieństwie do drewna beton nie gnije, nie może się zapalić i jest całkowicie ignorowany przez głodne owady.
W typowym ustawieniu tych słupów: aprostokątne stalowe ramię poprzecznejest przykręcony u góry, aby utrzymać izolatory na miejscu. Ten specyficzny sprzęt musi być niezwykle wytrzymały, ponieważ wytrzymuje pełne napięcie przewodów. Ponieważ te słupy są niezwykle ciężkie, do ich montażu potrzeba wielu mięśni i ciężkiego sprzętu, ale kompromis-jest tego wart. Gdy betonowy słup znajdzie się w ziemi, może z łatwością przetrwać pięćdziesiąt lub sześćdziesiąt lat przy prawie zerowej konserwacji. Zasada „ustaw i zapomnij” sprawia, że są to najbardziej ekonomiczne rozwiązania dla większości naszych lokalnych sieci energetycznych.
Poprzeczka ze stali prostokątnej VICTORY
Metalowe słupy
Następnie mamy metalowe słupy, które są zwykle wykonane ze stali ocynkowanej. To nie są zwykłe słupy sąsiedzkie. Zwykle można je znaleźć stojące wysoko wzdłuż autostrad lub przecinające otwarte pola, pełniąc-wieże transmisyjne o dużej wytrzymałości dla sieci energetycznej. Ponieważ metal jest o wiele mocniejszy niż drewno czy beton, słupy te można budować znacznie wyżej i rozciągać na znacznie większe odległości między konstrukcjami.
Metalowe słupy to jednak poważna inwestycja. Sam materiał jest drogi i nie można po prostu wykopać dziury i wrzucić do niej dziury. Większość metalowych słupów wymaga masywnego,-wylanego na zamówienie fundamentu betonowego, wzmocnionego ciężkimi śrubami kotwiącymi. Następnie słup jest podnoszony za pomocą dźwigu i przykręcany do tej podstawy. Chociaż sprawia to, że są one niezwykle stabilne, wysoki koszt stali i-pracochłonna instalacja oznaczają, że są one zwykle zarezerwowane dla linii wysokiego-napięcia 35 kV i więcej.
Ilekroć masz do czynienia z ogromnymi przęsłami, gdzie przewody rozciągają się na setki stóp między podporami, naprawdę potrzebujesz prostokątnego stalowego ramienia poprzecznego, które zostało specjalnie zaprojektowane, aby wytrzymać tego rodzaju intensywne naprężenia mechaniczne. Te metalowe elementy są zbudowane tak, aby przetrwać absolutnie najgorsze warunki pogodowe, jakie można sobie wyobrazić, w tym huragan-wiatr i gęsty lód, który z łatwością złamałby drewniany słup lub spowodowałby kruszenie się betonowego. Mimo że wymagają-długoterminowej uwagi, aby zapobiec rdzewieniu przez dziesięciolecia, ich zwykła wytrzymałość mechaniczna czyni je jedynym logicznym wyborem w przypadku szkieletu-przesyłania energii na duże odległości.
Dokonanie właściwego wyboru dla sieci
Dlaczego więc używamy trzech różnych typów, zamiast wybierać najsilniejszy? Wszystko zależy od konkretnych potrzeb projektu. Jeśli prowadzisz linię niskiego napięcia-przez las, w którym jest dużo drewna, a budżet jest niewielki, drewniany słup będzie w zupełności wystarczający. Jeśli jednak budujesz nową infrastrukturę miejską, która musi być bezpieczna i niezawodna przez następne trzy pokolenia, za każdym razem wybierasz żelbet. A w przypadku dużych linii przesyłających energię elektryczną w całym kraju potrzebna jest surowa moc stali.
Każdy z tych trzech biegunów odgrywa swoją niepowtarzalną rolę w ogromnej, złożonej sieci, która utrzymuje nasze światła. Kiedy już zrozumiesz materiały i związaną z nimi ciężką inżynierię, łatwo zauważysz, że to nie tylko „kije wbite w ziemię”, ale w rzeczywistości wysoce rozwinięta część współczesnego świata. Mogłyby być ciche i nieruchome, ale bez szczególnych zalet, jakie wnoszą drewno, beton i metal, całe nasze społeczeństwo pozostałoby w ciemności.