overhead power lines and towers: प्रकारहरू डिझाइन र सुरक्षा

उच्च वोल्टेज एसी सबस्टेशनहरू भण्ड अधिक बारम्बार पाइने छन् त्यो विद्युत आपूर्ति र वितरण लाइनहरू हुन्। उच्च टावरहरूले नेपाली खामाका र महासागरहरूलाई लाँघ्यो र दूरको शहरहरू र गाउँहरूमा पुग्दछन्। यो पनि एक रुचिकर विषय हो—आज हामी लाइनहरू र उनीहरूलाई समर्थन गर्ने टावरहरूको बारेमा जान्ने गइँदैछौं।

विद्युत आपूर्ति र वितरण

पहिले, विद्युत कसरी पुग्छ त्यो बुझाउँदै गइँदैछौं। विद्युत उद्योग अन्यतम चार चरणहरू सँग गठित छ: ऊर्जा उत्पादन, आपूर्ति, (सबस्टेशन) वितरण, र उपभोग।

• उत्पादन शहीद जस्ता अग्निशाला र जलविद्युत संयन्तहरू र आधुनिक स्रोतहरू जस्ता पावर र सौर ऊर्जा समावेश गर्दछ। यी सबै उत्पादन श्रेणीमा आउँछन्।

• आपूर्ति आपूर्ति लाइनहरू र टावरहरूले निर्भर छ।

• सबस्टेशन (या परिवर्तन) मुख्यतया ट्रान्सफार्मरहरूलाई प्रयोग गर्दछ। ऊर्जा उत्पादन स्थानमा ट्रान्सफार्मरहरूले वोल्टेज बढाउँछन् जसले दूरी आपूर्ति लाई सुविधाजनक बनाउँछ, र वितरण तिर ट्रान्सफार्मरहरूले वोल्टेज घटाउँछन् जसले क्षेत्रीय वितरण नेटवर्क र अन्तिम उपभोक्ताहरूको लागि उपयुक्त बनाउँछ।

• वितरण उपभोक्ताहरूको तिर विभिन्न विधिहरूको ट्रान्सफार्मर, मध्यम र निम्न वोल्टेज उपकरण, स्विचगियर, र वायरिङ समावेश गर्दछ।

• उपभोग घरहरूमा विद्युत उपकरणहरू, र नगरीय ढाँचाहरू, इमारतहरू, औद्योगिक संस्थाहरू, र अन्य अनुप्रयोगहरूमा विद्युत उपयोग जस्ता विषयहरू समावेश गर्दछ।

रचनात्मक रूपमा, आपूर्ति लाइनहरू दुई मुख्य प्रकारमा विभाजित छन्: ओवरहेड आपूर्ति लाइनहरू र केबल लाइनहरू। यहाँ विद्युत आपूर्ति प्रणालीको एक योजनात्मक चित्र छ:

दूरी आपूर्ति लाई उपयुक्त बनाउने वोल्टेज स्तर के हुन्छ? आपूर्ति नुकसान घटाउन र दक्षता बढाउन ५०० किलोवोल्ट वा उससँध्याउँ एसी वोल्टेज आमतौरले आपूर्ति लाइनमा प्रयोग गरिन्छ। ५०० किलोवोल्ट देखि ७५० किलोवोल्ट विशेष उच्च वोल्टेज (EHV) एसी आपूर्ति र १००० किलोवोल्ट एसी प्रणालीलाई अत्यधिक उच्च वोल्टेज (UHV) एसी आपूर्ति भनिन्छ। त्यसकिन्तु, मध्यम वोल्टेज देखि ११० किलोवोल्ट–३३० किलोवोल्ट तिर आपूर्ति लाइनहरूलाई आमतौरले वितरण लाइनहरू भनिन्छ। यी वर्गीकरण बढेको ऊर्जा माग, प्रणाली क्षमता, र क्षेत्रीय ऊर्जा वितरण प्रणालीको साथ बदल्न सक्छ।

वोल्टेज स्तर लाइन-लाइन वोल्टेजलाई जनाउँछ—यानी, तीन फेजहरू (A, B, र C) बीचको वोल्टेज। घरहरूमा प्रयोग गरिने २२० वोल्ट फेज वोल्टेज हो, यो एक फेज र धरातल बीचको वोल्टेज हो। वास्तवमा, निवासी विद्युत आपूर्ति ३८० वोल्ट लाइन वोल्टेज प्रणालीबाट आउँछ। इमारतको प्रवेश द्वारमा तीन फेजहरू (A, B, र C) अलग गरिन्छ—प्रत्येक फेज एक भिन्न इकाईलाई आपूर्ति गर्छ। शहरहरू वा निवासी समुदायहरूमा आमतौरले देखिने एक वर्गाकार, बक्साको रूपमा संरचना—यो एक पडमाउन्टेड (या बक्साको) सबस्टेशन हो (चित्र देखाउँदै छ)।

बक्साको सबस्टेशन मध्यम वोल्टेज उपकरण, ट्रान्सफार्मर, र निम्न वोल्टेज वितरण उपकरणहरूलाई समावेश गर्दछ। यो शहरी मध्यम वोल्टेज वितरण नेटवर्क (आमतौरले १० किलोवोल्ट वा २० किलोवोल्ट) लाई निवासी वा शहरी उपयोगको लागि ३८० वोल्ट विद्युतमा परिवर्तन गर्दछ। तपाईं वायरिङ देख्न सक्दैन, किनकि चीनमा आजकलको शहरी वितरण नेटवर्क अधिकांश भागमा भूमिगत केबल प्रयोग गर्दछ। तर, केही पुराना निवासी क्षेत्रहरू वा ग्रामीण क्षेत्रहरूमा, तपाईं अझै ओवरहेड लाइनहरू ट्रान्सफार्मरहरूलाई जोड्दा र त्यसपछि इमारतहरू वा व्यक्तिगत उपभोक्ताहरूसँग जोड्दा देख्न सक्नुहुन्छ।

खुला क्षेत्रहरूमा, हामी आमतौरले देख्ने ओवरहेड आपूर्ति लाइनहरू टावरहरू र चालकहरू बनेका छन्। यहाँ विभिन्न प्रकारका टावरहरू छन्, र आपूर्ति लाइनहरू डायरेक्ट करेन्ट (DC) वा एल्टरनेटिङ करेन्ट (AC) मा विभाजित गरिन्छ।

चीनको ऊर्जा उत्पादन र उपभोगमा भौगोलिक असंतुलन छ। कोयला, पावर, सौर, र जलविद्युत जस्ता धनी ऊर्जा स्रोतहरू पश्चिमी क्षेत्रहरूमा सान्द्रित छन्, तर मुख्य लोड केन्द्रहरू हजारो किलोमिटर दूर उत्तरी र पूर्वी क्षेत्रहरूमा छन्। यो भौगोलिक असंगति दूरी आपूर्ति लाई आवश्यक बनाउँछ।

हालको दिनहरूमा, ठूलो पावर र सौर ऊर्जा आधारहरूको शीघ्र विकाससँग, दूरी आपूर्ति लाई लागि माग लगातार बढ्दै गएको छ। विद्युत आपूर्तिको राखिलो रूपमा, अत्यधिक उच्च वोल्टेज (UHV) ग्रिडहरूको निर्माण तेजीले अगाडि बढेको छ, जसले चीनको ऊर्जा परिवर्तन र टिकाउ विकासको लागि मजबूत शक्ति प्रदान गर्छ। यी सबै दूरी आपूर्ति प्रणालीहरू टावरहरू र ओवरहेड लाइनहरूलाई ग्रिडमा जोड्ने लागि निर्भर छन्।

ओवरहेड आपूर्ति लाइनहरू

ओवरहेड आपूर्ति लाइन टावरहरूबाट टेक्स्चर र हार्डवेयर प्रयोग गरेर चालकहरूलाई झुकाउँदै छ, जसले चालकहरू र धरातल वा इमारतहरू बीचको सुरक्षित दूरी निश्चित गर्छ। आपूर्ति लाइनको प्रमुख कार्य विद्युत ऊर्जा आपूर्ति गर्न, ऊर्जा उत्पादन स्थान र सबस्टेशनहरूलाई जोड्न, समान्तर ऑपरेशन गर्न, र विद्युत प्रणालीलाई एकीकृत नेटवर्कमा एकीकृत गर्न हो।

ओवरहेड लाइनहरू निम्न निवेश खर्च, तेजीले निर्माण, साधारण र सुविधाजनक स्थापना, दोष र खतरोंको आसान पहिचान, र सरल रखरखाउ र मरम्मत जस्ता लाभहरू छन्। दूरी आपूर्ति लाई लागि, ओवरहेड लाइनहरू उच्च शक्ति क्षमताको कारण अधिक उपयोग गरिन्छ। आपूर्ति दूरी लामो हो, त्यसो भने आवश्यक वोल्टेज स्तर उच्च हुन्छ।

तर, ओवरहेड लाइनहरू व्यापक रूपमा वितरित छन् र बाहिरी वातावरणमा लगातार संचालन गर्छन्, जसले विभिन्न आसन्न अवस्थाहरू र प्राकृतिक कारकहरूले प्रभावित हुन्छ। यसले विभिन्न संचालन दोषहरू, जस्ता बिजुली चाम्की, हावाको नुकसान, बर्फ जम्न, प्रदूषण फ्लैशओवर, बाहिरी हस्तक्षेप, चालकहरूको गलिप, र पक्षी जस्ता घटनाहरू पैदा गर्छ।

अत्याधिक वोल्टेजको स्विचगियरसँग काम गर्दा, अभियान्तरीहरू सामान्यतया उच्च वोल्टेज (HV), अतिउच्च वोल्टेज (EHV) र अत्याधिक उच्च वोल्टेज (UHV) प्रणालीसँग काम गर्छन्, जुन बहुधा ओवरहेड लाइनहरूद्वारा एकसम्बन्धित हुन्छन्। त्यसैले, उच्छ वोल्टेज उपकरणका लागि तकनीकी आवश्यकताहरू लाइनको स्थितिहरू—जस्तै संचालन वातावरण र सेवा स्थितिहरू—सँग घनिष्ठ रूपमा जोडिएको छन्। ओवरहेड लाइनको विशेषताहरू र फँटो व्यवहारहरूको बारेमा जानकारी लिने उच्च वोल्टेज उपकरणको तकनीकी विवरणहरूको बारेमा बुझ्नका लागि आवश्यक छ।

ओवरहेड प्रसारण लाइनका घटकहरू

ओवरहेड प्रसारण लाइनका मुख्य घटकहरू भित्तिहरू, टावरहरू, चालक, अन्तरालकर्ता, हार्डवेयर (फिटिङ्गहरू), बिजली टेढाको रक्षाकर्ता (जस्तै ओवरहेड ग्राउंड वायर र सर्ज आरेस्टरहरू), र ग्राउंडिङ व्यवस्थाहरू समावेश गर्दछन्। आधुनिक लाइनहरूमा ऑप्टिकल ग्राउंड वायर (OPGW) र पावर लाइन कैरियर कम्युनिकेशन व्यवस्थाजस्तै अनुकूलक घटकहरू पनि समावेश गरिन सक्छ।

(१) चालकहरू

चालकहरू विद्युत धारा प्रसारण गर्छन् र विद्युत ऊर्जा प्रदान गर्छन्। प्रत्येक फेजको लागि एक चालक सामान्य लाइनहरूमा आम छ। तर, EHV र उच्च क्षमता वाले प्रसारण लाइनहरूको लागि, दो, तीन, चार वा अधिक उपचालकहरू (सामान्यतया गोलाकार रूपमा व्यवस्थित) लागि बन्डल चालकहरू व्यापक रूपमा अपनाइएको छ। यो कोरोना डिस्चार्ज घटाउँछ, शक्ति नाश न्यूनीकरण गर्छ र रेडियो, टेलिभिजन र अन्य संचार सिग्नलहरूसँग व्यवधान घटाउँछ।

(२) शील्ड (ग्राउंड) वायरहरू र ग्राउंडिङ व्यवस्थाहरू

शील्ड वायरहरू प्रसारण टावरहरूको शीर्षमा लटकाइएको छन् र प्रत्येक टावरमा ग्राउंडिङ व्यवस्थासँग डाउन कन्डक्टरहरूद्वारा जोडिएको छन्। बिजली टेढाको लागि, शील्ड वायर—फेज चालकहरूको ऊपर राखिएको—बिजली टेढाको लागि इन्टरसेप्ट गर्छ, र ग्राउंडिङ व्यवस्थाद्वारा धरतीमा सुरक्षित रूपमा विद्युत धारा ले जाने छ। यो चालकहरूमा ठिक टेढाको संभावना घटाउँछ, लाइन अन्तरालकर्तालाई ओवरवोल्टेज नुकसानबाट सुरक्षित राख्छ, र विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित गर्छ। शील्ड वायरहरू सामान्यतया ११० kV वा उससँग बढी रेटिंग भएका लाइनहरूको पूरा लामिटाउँदै रहन्छन् र यी अधिकांश समय गैल्वनाइज्ड स्टील स्ट्रैंडहरूले बनेका छन्।

(३) टावरहरू (पायलनहरू)

टावरहरू चालकहरू र शील्ड वायरहरू र तिनीहरूसँग सम्बन्धित हार्डवेयरहरूलाई समर्थन गर्छन्, चालकहरू, टावरहरू, धरती, र कुनै पनि क्रॉस-ओवर संरचनाहरू वा इमारतहरू बीच विद्युत अन्तराल सुनिश्चित गर्छन्।

(४) अन्तरालकर्ताहरू र अन्तरालकर्ता स्ट्रिंगहरू

अन्तरालकर्ताहरू प्रसारण लाइनको मुख्य अन्तरालकर्ता घटकहरू हुन्। यी चालकहरूलाई समर्थन वा लटकाउँदै रहन्छन् र यी टावरहरूबाट विद्युत रूपमा अलग गर्छन्, यसले विश्वसनीय डाइइलेक्ट्रिक शक्ति सुनिश्चित गर्छ। यी यन्त्रिक तनाव, विद्युत वोल्टेज, र अपघटक वातावरणीय गैसहरूको अन्तर्गत विषय हुन्छन्, अन्तरालकर्ताहरूलाई पर्याप्त यन्त्रिक शक्ति, अन्तरालकर्ता व्यक्तित्व, र अपघटन विरोधी शक्ति हुनुपर्छ।

(५) हार्डवेयरहरू (फिटिङ्गहरू)

प्रसारण लाइन हार्डवेयरहरू चालकहरू र ग्राउंड वायरहरूलाई समर्थन, सुरक्षित, जोडने, र सुरक्षित गर्ने महत्वपूर्ण भूमिका खेल्छन्, यसले मजबूत र विश्वसनीय जोडाउन सुनिश्चित गर्छ। हार्डवेयरहरू फंक्शनको आधारमा पाँच मुख्य प्रकारमा वर्गीकृत गरिएका छन्: लाइन क्लाम्पहरू, कनेक्टर फिटिङ्गहरू, स्प्लाइस फिटिङ्गहरू, सुरक्षित फिटिङ्गहरू, र गाय वायर फिटिङ्गहरू।

(६) भित्तिहरू

भित्तिहरू टावरलाई धरतीसँग जोड्दछ, टावरलाई झुक्न, टप्पापत्तिमा, वा गर्दिने बाट रोक्दछ।

हामी आगामी चर्चाहरूमा यी घटकहरू प्रत्येकको विस्तार सम्बन्धी अध्ययन गर्नेछौं।

(७) टावरहरू (पायलनहरू)

प्रसारण लाइन र टावरहरूका अनेक प्रकारहरू छन्, जसको वोल्टेज स्तर १००० kV सम्म पुग्छ। टावरहरूको सामग्रीहरू लकड, कंक्रिट, स्टील लैटिस, र स्टील ट्यूब संरचनाहरू छन्, र यीहरूको आकार र डिजाइनहरू विस्तृत रूपमा भिन्न छन्। प्रसारण लाइनको उद्देश्य एक छोरबाट अर्को छोरमा विद्युत शक्ति प्रसारण गर्ने छ, त्यसैले एकै वोल्टेज वर्गमा, लाइनहरू अवरोधको न्यूनीकरण गर्दछन् र चालकहरूको छेदक क्षेत्र बढाउँदछन्। टावरहरू लाइनहरूलाई समर्थन गर्छन् र अन्य चालक वस्तुहरूसँग संपर्क बाट रोक्दछन् जसले ग्राउंडिङ फँटो उत्पन्न गर्न सक्छ। यसले यी उच्च र ढालिएको संरचना बनाउँछ। तल दिइएको छविले सामान्य टावर प्रकारहरू देखाउँछ।

इन्जिनियरिङ अनुप्रयोगहरूमा यीहरूको वास्तविक फंक्शनको आधारमा टावरहरूलाई पुनः केही प्रकारमा वर्गीकृत गरिन सकिन्छ: सीधी लाइन (सस्पेन्सन) टावरहरू, कोन (कोन) टावरहरू (दिशा बदल्नका लागि), टर्मिनल टावरहरू (सबस्टेशनहरूबाट जोड्नका लागि), ट्रान्सपोजिशन टावरहरू (फेज रोटेशनका लागि), र बडा स्पैन टावरहरू (महान नदी, ताल, वा तटहरू लाइ पार गर्ने लागि डिजाइन गरिएका)। प्रत्येक टावरको तलमा भित्ति छ। चालकहरू इन्सुलेटर स्ट्रिंगहरूद्वारा क्रॉस-आर्महरूलाई लटकाइएका छन्।

यदि तपाईं एक स्टील लैटिस टावरलाई धेरै ध्यान दिनुहुन्छ भने, तपाईं देख्नेछ जुन दुई छोटो "होर्न" ऊपर लामो छन्—प्रत्येक तरफ एक—जसले उच्च वायरहरू लिन्छ। यीहरू विद्युत प्रसारणका लागि नहुन्छन, यीहरू ओवरहेड ग्राउंड वायरहरू (शील्ड वायरहरू) छन्, जसलाई अन्य नाम भुमि वायरहरू पनि भनिन्छ, जसले बिजली टेढाको रक्षा गर्छ।

प्रसारण टावरहरू विभिन्न आकारहरूमा आउँछन्। एकल-सर्किट लाइनहरूको लागि, सामान्य रूपमा "वाइन-ग्लास" प्रकारहरू छन् जसमा चालकहरू अन्तर्गत व्यवस्थित छन् र "कैट-हेड" प्रकारहरू छन् जसमा त्रिभुजाकार चालकहरू व्यवस्थित छन्। यथार्थवादी अधिकार अथवा आर्थिक विकासको क्षेत्रहरूमा जहाँ जमिन दुर्लभ छ, एक या चार सर्किटहरू लिने टावरहरू प्रयोग गरिन्छ। अत्याधिक उच्च वोल्टेज (UHV) DC प्रसारण लाइनहरूको लागि, T-प्रकारका टावरहरू पनि छन्, जसले दुई सर्किटहरू समर्थन गर्छ—एक तरफ धनात्मक पोल, र अर्को तरफ ऋणात्मक पोल।

प्रसारण लाइन गलियारा उच्च वोल्टेज ओवरहेड विद्युत लाइनको बाहिरी चालकहरूबाट लामो छडी रूपमा फैलिएको क्षेत्रलाई भनिन्छ। यसको चौडाई वोल्टेज स्तरको आधारमा निर्धारण गरिन्छ र विद्युत सुविधा रक्षाको नियमहरूको अन्तर्गत विनियमित गरिन्छ। उदाहरणका लागि, ५०० kV लाइनको रक्षित क्षेत्र २० मिटर चौडा छ। यस क्षेत्रमा सीमित खेती कार्यहरू अनुमत छन्, तर आग प्रवाही सामग्रीहरू रचना गर्न वा इमारत बनाउन निषेध छ।

तपाईंले ट्रान्समिशन टावरहरूमा स्थापना गरेका धेरै बिल्जुली र छोटो "हवामान" यस्ता उपकरणहरू पनि देखेको हुन सक्छ। यी उपकरणहरू के गर्न छन्? यी सबै चराहरूको भयानक उपकरणहरू हुन्! चराभयानक बिल्जुलीहरू चराहरूलाई नेस्ट बान्न रोक्दछन् र छोटो घूम्दै रहने "हवामान" उपकरणहरू चराहरूलाई डराउँदछन् - दुवैले आमतौरले टावरहरूमा लगाइएको छन्।

ट्रान्समिशन टावरहरूको संरचना चराहरूलाई नेस्ट बान्नको लागि एक आदर्श स्थान प्रदान गर्छ। तर, चराहरूको मल चालक छ। जब यो इन्सुलेटर स्ट्रिङ्गमा गिर्छ भने, यसले कन्डक्टर र भूमिबीच एउटा चालक मार्ग बनाउन सक्छ, जसले फ्लैशओवर, भूमि दोष वा यदि फेरी फेस-टु-फेस शॉर्ट सर्किट बनाउन सक्छ। त्यसैले, पावर लाइनहरू यस्ता "अन्ग्री बर्ड" भन्ने चीजहरूको लागि धेरै लागि असुरक्षित छन्। अतिरिक्तमा, ट्रान्समिशन लाइन (वा कोरिडोर) भन्दा उच्च रहेका रुखहरू पनि सुरक्षित संचालनलाई धम्की दिन सक्छ - उदाहरणका लागि, भूमि निर्धारण उल्लंघन वा शॉर्ट सर्किट बनाउन - र यी नियमित रूपमा ट्रिम गरिनुपर्छ।