إذا أخذت ثانية لتنظر من نافذتك الآن، فهناك فرصة جيدة جدًا أن تكتشف عمود كهرباء يقف هناك في الخلفية. يمر معظم الناس بجانبها كل يوم دون أن يفكروا فيها مرة أخرى، لكن هذه الهياكل هي في الأساس العضلات الصامتة لعالمنا الحديث. إنها العمود الفقري الأساسي لخطوط توزيع الطاقة العلوية لدينا، ووظيفتها أكثر تعقيدًا بكثير من مجرد الوقوف ساكنًا. يجب عليهم دعم أذرع متقاطعة ثقيلة، وإمساك العوازل، وإبقاء أسلاك الجهد العالي-أعلى بكثير من رؤوسنا حيث تكون آمنة.
عندما يبدأ المهندسون العمل على شبكة كهرباء، تكون لديهم قائمة مرجعية محددة جدًا للأعمدة التي يختارونها. أولاً وقبل كل شيء، يحتاج الهيكل إلى ما يكفي من القوة الميكانيكية الخام ليظل واقفاً عندما تضرب عاصفة ضخمة. في الوقت نفسه، يجب أن تكون التكلفة منطقية نظرًا لأنه يتم إنتاجها بكميات ضخمة، ومن الناحية المثالية، يجب أن يكون العمود قادرًا على البقاء في العناصر لعقود من الزمن دون الحاجة إلى استبدال.
إذا لم تكن في الصناعة، فمن المحتمل أن تبدو جميعها كركائز أساسية، ولكنها في الواقع أدوات متخصصة مصنوعة من مواد مختلفة جدًا اعتمادًا على البيئة المحلية ومستويات الجهد التي تحتاج إلى حملها. عادة، نقوم بتجميعها في ثلاث فئات رئيسية بناءً على المادة التي يتم بناؤها منها، وهي الخشب والخرسانة المسلحة والمعادن.
أعمدة خشبية
أعمدة خشبية
الخشب هو المادة الأصلية المستخدمة في خطوط الكهرباء، وهو موجود منذ بداية التلغراف. في الأيام الأولى للكهربة، كانت الغابات توفر إمدادات لا نهاية لها تقريبًا من الأشجار الطويلة المستقيمة التي كانت مرنة بشكل طبيعي. هذه المرونة هي في الواقع واحدة من أفضل ميزاتها لأن العمود الخشبي يمكن أن يتمايل قليلاً أثناء العاصفة بدلاً من أن ينكسر مثل العصا الهشة. يتم حصاد معظم هذه الأعمدة من الأشجار الصنوبرية مثل الصنوبر أو الأرز ثم تتم معالجتها بمواد حافظة كيميائية ثقيلة - مثل الكريوسوت لمنع الحشرات والتعفن من تدمير القلب.
ومع ذلك، فإنك لا ترى حقًا أنه يتم تركيب العديد من الأعمدة الخشبية الجديدة مؤخرًا لعدة أسباب عملية للغاية. فمن ناحية، لم يعد توريد الأخشاب عالية الجودة-المستقيمة تمامًا كما كان من قبل، مما أدى إلى ارتفاع السعر إلى نقطة لا يكون فيها دائمًا منطقيًا من الناحية المالية. هناك أيضًا حقيقة مفادها أن الخشب مادة عضوية، لذا فهو في الأساس في صراع مستمر ضد البيئة. حتى عند استخدام أفضل المعالجات الكيميائية المتاحة، تؤدي الرطوبة الموجودة في التربة في النهاية إلى تعفن القاعدة، ويمكن للآفات مثل النمل الأبيض أو نقار الخشب أن تدمر عمودًا صلبًا تمامًا بشكل أسرع بكثير مما قد تعتقد. وبسبب مشاكل الصيانة هذه، أصبح الخشب في الغالب شيئًا من الماضي، ويوجد بشكل رئيسي في الأحياء القديمة أو المناطق الريفية النائية حيث لا تتطلب أحمال الطاقة نفس القدر من الطلب. وهي لا تزال تعمل بشكل جيد من أجل إصلاح سريع ومنخفض التكلفة-، ولكنها نادرًا ما تكون الخيار الأول لشبكة حديثة مصممة لتظل شامخة على مدى المائة عام القادمة.
الأعمدة الخرسانية المسلحة
إذا كنت تسير في أحد أحياء الضواحي الحديثة أو في أحد شوارع المدينة المزدحمة، فمن المؤكد تقريبًا أن الأعمدة التي تراها مصنوعة من الخرسانة المسلحة. لقد أصبحت هذه هي المعيار المطلق لتوزيع الطاقة الحديثة لأنها توفر أرضية وسطى رائعة. إنها أكثر صلابة من الخشب ولكنها ليست باهظة الثمن مثل الأبراج الفولاذية المتخصصة.
إن الطريقة التي تم بها بناء هذه الأشياء رائعة حقًا من منظور هندسي. يصب المصنعون خرسانة عالية القوة-في قالب يحتوي بالفعل على قفص معقد من حديد التسليح. يمنحك هذا منتجًا نهائيًا يستخدم أفضل خصائص كلتا المادتين. تعتبر الخرسانة رائعة في التعامل مع الوزن الثقيل للمعدات، بينما يوفر حديد التسليح قوة الشد لمنع العمود من التشقق عندما تضغط الرياح على الأسلاك. على عكس الخشب، فإن الخرسانة لا تتعفن، ولا يمكن أن تشتعل فيها النيران، وتتجاهلها الحشرات الجائعة تمامًا.
في الإعداد النموذجي لهذه الأعمدة، أذراع متقاطعة من الصلب مستطيلةيتم تثبيته بالقرب من الجزء العلوي لتثبيت العوازل في مكانها. يجب أن تكون هذه الأجهزة المحددة قوية بشكل لا يصدق لأنها تتحمل التوتر الكامل للموصلات. نظرًا لأن هذه الأعمدة ثقيلة للغاية، فإنها تتطلب الكثير من العضلات والآلات الثقيلة لتثبيتها، ولكن المقايضة- تستحق العناء. بمجرد غرس العمود الخرساني في الأرض، يمكن أن يستمر بسهولة لمدة خمسين أو ستين عامًا دون أي صيانة تقريبًا. إن طبيعة "ضبطها ونسيانها" تجعلها الخيار الأكثر اقتصادا لغالبية شبكات الطاقة المحلية لدينا.
VICTORY ذراع متقاطع فولاذي مستطيل الشكل
أعمدة معدنية
ثم لدينا الأعمدة المعدنية، والتي عادة ما تكون مصنوعة من الفولاذ المجلفن. هذه ليست أعمدة حيك اليومية. ستجد عادةً هذه الأبراج واقفة على طول الطرق السريعة أو تقطع الحقول المفتوحة، وتعمل كأبراج نقل للخدمة الشاقة-لشبكة الكهرباء. ونظرًا لأن المعدن أقوى بكثير من الخشب أو الخرسانة، فيمكن بناء هذه الأعمدة بشكل أطول بكثير ويمكن أن تمتد لمسافات أطول بكثير بين كل هيكل.
ومع ذلك، الأعمدة المعدنية هي استثمار جدي. المادة في حد ذاتها باهظة الثمن، ولا يمكنك حفر حفرة وإسقاطها فيها. تتطلب معظم الأعمدة المعدنية أساسًا خرسانيًا ضخمًا ومخصصًا-مصبوبًا ومعززًا بمسامير تثبيت ثقيلة. يتم بعد ذلك رفع العمود بواسطة رافعة وتثبيته على هذه القاعدة. وفي حين أن هذا يجعلها مستقرة بشكل لا يصدق، فإن التكلفة العالية للصلب والتركيب المكثف-لليد العاملة يعني أنها عادةً ما تكون مخصصة لخطوط الجهد العالي-التي تبلغ 35 كيلو فولت وما فوق.
عندما تتعامل مع تلك الامتدادات الضخمة حيث تمتد الأسلاك لمئات الأقدام بين الدعامات، فإنك تحتاج حقًا إلى ذراع متقاطع فولاذي مستطيل مصمم خصيصًا للتعامل مع هذا النوع من الضغط الميكانيكي الشديد. تم تصميم هذه المكونات المعدنية لتتحمل أسوأ الظروف الجوية التي يمكنك تخيلها، بما في ذلك الرياح القوية-الإعصار وتراكم الجليد الثقيل الذي قد يؤدي بسهولة إلى كسر عمود خشبي أو انهيار عمود خرساني. على الرغم من أنها تتطلب بعض الاهتمام على المدى الطويل-لحماية الصدأ على مر العقود، إلا أن قوتها الميكانيكية المطلقة تجعلها الخيار المنطقي الوحيد للعمود الفقري لنقل الطاقة لمسافات طويلة-.
اتخاذ الاختيار الصحيح للشبكة
فلماذا نستخدم ثلاثة أنواع مختلفة بدلاً من اختيار الأقوى فقط؟ كل ذلك يعود إلى الاحتياجات المحددة للمشروع. إذا كنت تقوم بتشغيل خط جهد منخفض-عبر غابة حيث يتوفر الخشب بكثرة والميزانية صغيرة، فقد يكون العمود الخشبي مناسبًا تمامًا. ولكن إذا كنت تقوم ببناء بنية تحتية جديدة لمدينة تحتاج إلى أن تكون آمنة وموثوقة للأجيال الثلاثة القادمة، فعليك استخدام الخرسانة المسلحة في كل مرة. وبالنسبة للخطوط الكبيرة التي تنقل الكهرباء عبر البلاد، فأنت بحاجة إلى الطاقة الخام من الفولاذ.
يلعب كل من هذه الأقطاب الثلاثة دورًا فريدًا في الشبكة الضخمة والمعقدة التي تحافظ على أضواءنا مضاءة. بمجرد أن تفهم المواد والهندسة الصعبة التي تدخل فيها، فمن السهل أن ترى أن هذه ليست مجرد "عصي في الأرض"، بل هي في الواقع جزء متطور للغاية من العالم الحديث. قد تكون هادئة وثابتة، ولكن بدون نقاط القوة المحددة التي يجلبها الخشب والخرسانة والمعادن إلى الطاولة، فسوف يُترك مجتمعنا بأكمله في الظلام.