تصميم خطوط نقل القدرة الكهربائية

أهمية تصميم خطوط نقل القدرة الكهربائية حسب المتطلبات الهندسية:

غالبية خطوط النقل الرئيسية، إما أن تكون 230 (kV) أو 500 (kV)، وهي تمثل خطوط التيار المتناوب، وفي بعض الحالات، يتم استخدام خطوط 115 (kV)، حيث تعد “الفولتية المنخفضة” أقل كفاءة بكثير في نقل الكهرباء عبر مئات أو آلاف الأميال إلى حيث هو مطلوب دون فقدان قدر كبير من الطاقة.

ولأسباب تتعلق بالسلامة، كلما زاد الجهد؛ زادت المسافة المطلوبة بين الموصلات والأشياء الأخرى مثل الأشجار أو المباني أو الأرض، وذلك على الرغم من أنها تعتمد إلى حد كبير على التضاريس المحيطة ومستوى الجهد لخط النقل، وبشكل عام؛ فإن خطوط النقل ذات الجهد العالي عادةً ما تكون على بعد 30 قدماً على الأقل من الأرض.

أصناف الأبراج التي تدخل في عملية التصميم:

بالنسبة لخطوط الجهد العالي، يوجد بشكل عام خياران للبرج لأبراج خطوط النقل العلوية (الأبراج الفولاذية الشبكية) والأبراج الفولاذية الأنبوبية، كما تعتبر “الأبراج الفولاذية الشبكية” أكثر انتشاراً وشيوعاً، وتأتي في العديد من الأشكال والأحجام المألوفة.

كما يمكن دعمها بأربعة قواعد خرسانية، أو مجموعة من القواعد الخرسانية وأسلاك التوجيه، حيث يعتمد عدد الموصلات التي تمر بين كل برج على ما إذا كان خط النقل عبارة عن دائرة مفردة (ثلاثة أسلاك) أو دائرة مزدوجة (ستة أسلاك).

حيث أن “الأبراج الفولاذية الأنبوبية” جديدة نسبياً، كما أنها تتكون من عمود فولاذي واحد مثبت في الأرض، ويمكن أن تكون هذه أكثر جاذبية بصرياً من نظيراتها المصنوعة من “الصلب الشبكي”، وذلك على الرغم من أنها كانت أكثر تكلفة في الإنشاء، ويمكن أن تؤدي إلى زيادة تكاليف ومتطلبات الصيانة.

كما تتعلق متطلبات التخليص (الجانب المادي) بعدد قليل من القضايا، وفي المقام الأول ارتفاع الأسلاك من الأرض والهياكل الدائمة الأخرى والمسافة التي يجب أن تكون بين برجين في خط نقل واحد (أو المسافة بين الأبراج من خطي نقل منفصلين أو أكثر مبنيان في الداخل ممر نقل واحد) وقرب خطوط النقل من الطرق السريعة.

تصميم خطوط النقل تحت الأرض:

من الممكن دفن خطوط النقل تحت الأرض بدلاً من بناء نظام علوي متصل بسلسلة من الأبراج الفولاذية، ولكن هناك مقايضات ومتطلبات للسلامة العامة والبيئة، وذلك بالإضافة إلى التكلفة المتزايدة لخطوط النقل تحت الأرض (10 إلى 30 مرة أكبر من الإنشاءات العلوية اعتمادًا على الجهد)؛ فإن القضايا الرئيسية هي الحرارة والتأثيرات البيئية.

وعندما تتدفق طاقة الجهد العالي عبر موصل؛ فإن المقاومة في الموصل تولد حرارة مهدرة (أو خسائر في النقل)، وكلما زادت الطاقة المنقولة؛ زادت الحرارة المتولدة مع خطوط النقل العلوية، حيث يعمل الهواء المحيط بالخطوط كعازل ويمتص هذه الحرارة الضائعة، وفي خطوط النقل تحت الأرض؛ يجب استخدام وسائط أخرى لتبديد هذه الحرارة، والتي حتى الآن قيدت خطوط النقل تحت الأرض إلى جهد أقل من 500 كيلوفولت باستثناء المسافات القصيرة جداً.

وهناك اعتبار آخر لخطوط مترو الأنفاق هو الاضطراب الأرضي الناجم عن الأنفاق التي يمر من خلالها خط النقل، وذلك بدلاً من التأثير على الأرض فقط عند قواعد البرج، حيث يتطلب إنشاء ناقل الحركة تحت الأرض حفراً مكثفاً ويمكن أن يعطل الموائل أو موارد المياه.

بالإضافة إلى ذلك؛ فقد يتطلب الوصول إلى خط النقل تحت الأرض، وهو اللازم للصيانة والإصلاحات، مثل إنشاء “أقبية”، كما أنه عادةً ما تكون هذه الخزانات (20 × 30) بوصة، والتي يجب دفنها في الأرض كل (750-1000) قدم، حيث يتم تقطيع الموصلات معاً، كما يمكن أن تتجاوز تأثيرات التعطل البيئي والأرض لخطوط النقل تحت الأرض بشكل كبير تلك الناتجة عن النقل فوق الأرض وهي عوامل يتم وزنها في عملية التخطيط.

إرشادات سلامة خط النقل والمحطات الفرعية التابعة له:

• حافظ على مسافة آمنة من أسلاك النقل بغض النظر عن إمكانية نزع الطاقة لأنها عارية وغير معزولة.

• لا تلمس أو تتسلق أو تعبث بسياج المحطة الفرعية، وألزم الحاجز الواقي من أجل سلامتك.

• ابق بعيداً عن أي مرافق كهربائية؛ فقد تؤدي هياكل التسلق أو الأنشطة ذات الصلة إلى حدوث إصابة وتعطل المعدات.

• لا تحاول أبداً جمع النحاس أو أي مادة أخرى من محطة فرعية، لأن النحاس موصل يستخدم لتوصيل الكهرباء.

• لا تتسلق برج الكهرباء أبداً وتجنب الاتصال بالمعدات الكهربائية أو خطوط الطاقة الأخرى ذات الجهد العالي.

وأخيراً يمكن أن يؤدي تخريب المنشآت والمنشآت الكهربائية ذات الجهد العالي إلى حدوث إصابات خطيرة أو الوفاة، كما يمكن أن تؤثر إزالة المعدات من المحطات الفرعية أو مواقع الاتصالات أو مرافق خطوط الطاقة على الشبكة والعمليات غير الآمنة، ويمكن أن يؤدي الضرر المتعمد لمنشآت النقل أو الممتلكات المرتبطة إلى المقاضاة بموجب قوانين الولاية والقوانين المعمول بها.