چیست یک تور مخابراتی و چگونه کار می‌کند؟

درک تورهای برق : تعریف و هدف

چیست تور برق؟

برج‌های برق، که اغلب به آن‌ها برج‌های انتقال جریان برق می‌گویند، پایه و اساس سیستم شبکه برق ما را تشکیل می‌دهند. در واقع، این سازه‌ها همان کابل‌های ضخیمی را که در سراسر مناطق روستایی دیده می‌شوند، نگه می‌دارند و جریان برق را در مسافت‌های صدکیلومتری منتقل می‌کنند. بیشتر این برج‌ها با قاب‌های فولادی و پایه‌های بتنی ساخته می‌شوند، چرا که باید در برابر شرایط جوی سخت مقاومت کنند و وزن‌های بسیار زیادی را تحمل کنند. بدون این برج‌ها، برق تولید شده در نیروگاه‌ها خیلی زود در اثر اتلاف انرژی از بین می‌رفت. وقتی مردم از دیدن این برج‌ها در همه جا شکایت می‌کنند، به یاد آوردن این نکته که چه کاری انجام می‌دهند، باعث می‌شود درک بهتری از لزوم وجود آن‌ها برای نگه داشتن چراغ‌های خانه‌ها و مراکز کسب و کار سراسر کشور به دست آید.

نقش ابرهای برق در شبکه‌های قدرت

ستون‌های برق در شبکه‌های الکتریکی نقش کلیدی ایفا می‌کنند، زیرا برق را از محل تولید به جایی که مردم به آن نیاز دارند، منتقل می‌کنند. این سازه‌ها به گونه‌ای ساخته شده‌اند که مقدار انرژی از دست رفته در طول مسیر را کاهش دهند و همچنین ولتاژ را حتی در فواصل طولانی پایدار نگه دارند. در مناطقی که تقاضا برای برق در برخی از ساعات به طور ناگهانی افزایش می‌یابد، داشتن زیرساخت مناسب از این ستون‌ها تفاوت بسیاری ایجاد می‌کند. متخصصان تأکید می‌کنند که جوامعی که شبکه قوی‌تری از ستون‌های الکتریکی دارند، تغییرات ناگهانی در مصرف برق را بهتر از دیگران مدیریت می‌کنند. بدون این ستون‌هایی که بلندی ارتفاعات ایستاده‌اند، کل سیستم توزیع برق ما بسیار ناکارآمدتر و نامطمئن‌تر بود.

اصطلاحات کلیدی: انتقال نسبت به توزیع برج‌ها

درک اینکه چه چیزی برج‌های انتقال را از برج‌های توزیع متمایز می‌کند، در نحوه انتقال برق اهمیت زیادی دارد. برج‌های انتقال عموماً برق با ولتاژ بسیار بالایی را از نیروگاه‌ها به شهرها و کارخانه‌ها منتقل می‌کنند. اما برج‌های توزیع کاری متفاوت انجام می‌دهند، آن‌ها ولتاژ پایین‌تری را مدیریت می‌کنند و تمرکزشان بر انتقال برق به محله‌ها و خانه‌ها به صورت محلی است. اکثر مردم این تفاوت را وقتی متوجه می‌شوند که به برج‌ها نگاه می‌کنند، چون برج‌های انتقال به دلیل نقش کلیدی‌شان در حفظ ایستایی شبکه برق، بلندتر و محکم‌تر هستند. قد و استحکام این برج‌ها حتی در نحوه نصب و بازرسی‌های منظم آن‌ها نیز تأثیر می‌گذارد. دانستن این نکات به توضیح این موضوع کمک می‌کند که چرا سیستم برق کشور به این شکل کار می‌کند و چرا بخش‌های مختلف به انواع مختلفی از برج‌ها برای ارائه خدمات ایمن و قابل اطمینان نیاز دارند.

انواع تورهای برق و طراحی آنها

برج‌های ژاله‌ای: قدرت و انعطاف‌پذیری

برج‌های شبکه‌ای به دلیل طراحی قاب مثلثی‌شان متمایز هستند که به نحوی هم مقاوم و هم سبک محسوب می‌شوند. اکثر این سازه‌ها با فولاد ساخته می‌شوند، چیزی که امکان حمل چندین خط برق را به‌صورت همزمان فراهم می‌کند. به همین دلیل است که در مناطقی که نیاز به انتقال سریع توان برق زیاد است، به‌کرات دیده می‌شوند. نحوه ساخت آن‌ها با فضاهای باز فراوان بین اجزا، این امکان را می‌دهد که بتوانند در برابر شرایط جوی سخت نیز مقاومت کنند. فکر کنید به طوفان‌های بزرگ یا زمانی که مقدار زیادی برف روی سازه انباشته شده - این برج‌ها همچنان سر جایشان می‌ایستند و بدون شکایت کارشان را انجام می‌دهند. آنچه واقعاً آن‌ها را خاص می‌کند، قابلیت تطبیق‌پذیری‌شان است. چه در دشت‌های هموار و چه در مناطق کوهستانی، مهندسان می‌توانند طراحی را با هر نوع توپوگرافی مورد نیاز هماهنگ کنند. همین موضوع است که باعث می‌شود برج‌های شبکه‌ای از شبکه‌های روستایی تا شبکه‌های برق شهری در سرتاسر دنیا دیده شوند.

برج‌های تکیه‌گاهی: ثبات از طریق کابل‌های پشتیبانی

برج‌های دارای کابل مهاری به‌خوبی پایدار هستند و به ارتفاعات بیشتری دست می‌یابند، زیرا کابل‌های پشتیبانی از زمین اطراف آن‌ها آن‌ها را تقویت می‌کنند. نحوه ساخت این برج‌ها به این معنی است که نیازی به استفاده از مواد سنگین به همان میزان نیست، در نتیجه در مکان‌هایی که فضا محدود است، گزینه بسیار خوبی محسوب می‌شوند. به‌عنوان‌مثال، مناطق شهری که هر فوت مربع اهمیت دارد. این برج‌ها به‌خوبی در فضاهای تنگ جا می‌گیرند و فضای زیادی اشغال نمی‌کنند. بااین‌حال، باید توجه داشت که کابل‌های مهاری باید گاهی از زمان بررسی شوند، در غیر این‌صورت ممکن است برج شروع به لغزش کند یا بدتر از آن، منقلب شود. مهندسان این موضوع را ازطریق کارهای میدانی به‌خوبی می‌دانند. دلیل محبوبیت برج‌های دارای کابل مهاری تنها صرفه‌جویی در فضا نیست. در واقع، این برج‌ها برای نصب سازه‌های بلندی که برای چیزهایی مثل سیگنال‌های تلفن همراه یا خطوط برق لازم است، به‌خوبی کار می‌کنند، جایی‌که برج‌های سنتی نمی‌توانند جا شوند.

برج‌های یکپیونه: راه‌حل‌های فشرده شهری

برج‌های تک‌پایه با یک سیستم تک‌ستونی ارائه می‌شوند که به بهتر استفاده کردن از فضای زمین کمک می‌کند، چیزی که در شهرها جایی که فضا کم است بسیار مهم است. این برج‌ها به دلیل ضخامت کم، از نظر ظاهری چندان محسوس نیستند و در مقایسه با سایر انواع برج‌ها، با تصویری که مردم از مرکز شهرها دارند، هماهنگی بیشتری دارند. یکی از مزایای بزرگ این است که این برج‌ها چقدر سریع می‌توانند در محل نصب شوند بدون اینکه نیاز به مقدار زیادی مصالح داشته باشند و این امر باعث صرفه‌جویی در هزینه‌ها برای شرکت‌هایی که در حال گسترش شبکه‌های برق در محله‌های پرجمعیت هستند، می‌شود. علاوه بر این، به دلیل اینکه فضای کمی را اشغال می‌کنند، این برج‌ها در کنار جاده‌ها و دیوارهای ساختمان‌ها به خوبی گنجانده می‌شوند و باعث بهم خوردن ظاهر کلی از مناطق شهری توسعه یافته نمی‌شوند.

برج‌های H-فریم: تعادل بین هزینه و کارایی

برج‌های H Frame دارای طراحی ساختار دوگانه هستند که در واقع باعث صرفه‌جویی در هزینه‌ها می‌شوند و در عین حال بارهای الکتریکی را به خوبی تحمل می‌کنند. این برج‌ها برای اهداف انتقال و توزیع برق عملکرد بسیار خوبی دارند و همچنین از نظر ظاهری در محیط کمتر برجسته به نظر می‌رسند و در نتیجه در مقایسه با گزینه‌های دیگر از زیبایی بیشتری برخوردارند. بر اساس گزارش‌های مهندسی مختلف، این برج‌ها قادرند بارهای الکتریکی سنگین را حتی در زمین‌های دشوار پیاده‌سازی نیز به خوبی تحمل کنند. وجود دو مسیر مجزا برای عبور برق در آن‌ها، مدیریت بهتری از بار الکتریکی را فراهم می‌کند. علاوه بر این، از آنجایی که این برج‌ها از نظر بصری کمتر دیده می‌شوند، شرکت‌های توزیع برق تمایل زیادی به استفاده از آن‌ها در راه‌اندازی خطوط برق در مناطق گسترده‌ای دارند که زیبایی منظره در آن‌ها اهمیت دارد.

روش کار تُرانس‌های برق: علم پشت انتقال انرژی

سطح ولتاژ و انتقال انرژی

برج‌های برق به عنوان ستون فقراتی برای انتقال برق در سطوح مختلف ولتاژ عمل می‌کنند تا جریان برق بدون مشکلات اساسی به خانه‌ها و کسب‌وکارهای محلی برسد. آشنایی با نحوه عملکرد این سطوح ولتاژ اهمیت زیادی دارد، چون در مورد ولتاژهای بالاتر، اتلاف انرژی در هنگام عبور از خطوط برق بسیار کمتر است. در بیشتر موارد، تغییر ولتاژ دقیقاً در همان ایستگاه‌های تبدیل و توزیعی که افراد در کنار جاده‌ها می‌بینند اتفاق می‌افتد و این نقاط نقش کلیدی در اتصال کل شبکه برج‌ها را بازی می‌کنند. وقتی شرکت‌های برق این تغییرات ولتاژ را به درستی مدیریت می‌کنند، چیزی فوق‌العاده خلق می‌شود: یعنی یک شبکه پایدار که برق را به‌صورت قابل اطمینان تحویل می‌دهد و در عین حال هزینه‌ها را برای همه کاهش می‌دهد.

AC نسبت به DC: استانداردهای انتقال مدرن

جریان متناوب، یا همان AC، همچنان روش اصلی برای انتقال برق در مسافت‌های طولانی محسوب می‌شود زیرا در پوشش دادن این گونه دامنه‌ها عملکرد بهتری نسبت به سایر روش‌ها از خود نشان می‌دهد. جریان مستقیم یا DC تا مدت‌ها محبوب نبود اما اخیراً تغییرات قابل توجهی رخ داده است. مهندسان اکنون راه‌هایی برای استفاده مؤثر از انتقال DC در شرایط خاص مانند کابل کشی زیر دریا یافته‌اند. درک روشن از تفاوت‌های اصلی بین AC و DC برای درک نحوه کارکرد سیستم‌های فعلی برق بسیار مهم است. دانستن این موارد به توضیح دلایلی کمک می‌کند که چرا برخی مناطق هنوز به روش‌های قدیمی پایبندند و برخی دیگر با رویکردهای نوین برای انتقال انرژی الکتریکی آزمایش می‌کنند.

از نیروگاه‌ها تا ایستگاه‌های تبدیل: سفر برق

نیرو ابتدا از ایستگاه‌های تولید برق شروع می‌شود و سپس از طریق خطوط بزرگ انتقال برق که بین برج‌های فلزی کشیده شده‌اند، در سراسر کشور جریان پیدا می‌کند، قبل از اینکه به ایستگاه‌های فرعی کوچکتر برسد و در سطح محلی توزیع شود. کل این سیستم در واقع به خوبی با هم کار می‌کند، به خصوص وقتی به این فکر می‌کنیم که چگونه برق تولید می‌شود، از طریق این برج‌ها حرکت می‌کند و سپس به همه چیز از چراغ‌های خیابانی تا وسایل خانگی متصل می‌شود. گزارشی از سوی EIA (اداره اطلاعات انرژی آمریکا) اشاره می‌کند که دانستن زمانی که برق از طریق این سیستم‌ها حرکت می‌کند، نقش بسزایی در حفظ کارایی سیستم و همچنین پاسخگویی به نیازهای روزمره افرادی که دکمه‌های سوئیچ را فشار می‌دهند، دارد. هر بخش از این فرآیند با دقت فراوانی طراحی شده است تا خانه‌ها روشن بمانند و کسب‌وکارها بیشتر اوقات به طور عادی کار کنند، هرچند گاهی قطعی‌های برق در زمان طوفان‌ها یا هنگام انجام تعمیرات اتفاق می‌افتد.

مؤلفه‌های اصلی یک برج انتقال برق

رسانه‌ها و عایق‌ها

برج‌های انتقال برق به‌طور عمده به دو قطعه اصلی برای جابجایی انرژی در شبکه متکی هستند: هادی‌ها و عایق‌ها. خود هادی‌ها اغلب از آلومینیوم یا مس ساخته می‌شوند، چون این مواد اجازه می‌دهند برق به راحتی از طریق آنها عبور کند. عایق‌ها به‌صورت متفاوتی کار می‌کنند، این قطعات معمولاً از سرامیک یا پلاستیک‌های خاصی ساخته می‌شوند که طراحی شده‌اند تا از گریز برق در جاهایی که نباید اتفاق بیفتد جلوگیری کنند و تقریباً مانند موانع محافظتی در مقابل اتصال کوتاه‌های خطرناک عمل نمایند. وقتی این قطعات به خوبی عمل کنند، اتلاف انرژی در حین انتقال کمتر می‌شود و کارکنان در حین انجام شغل خود ایمنی بیشتری دارند. نظارت منظم بر هادی‌ها و عایق‌ها نیز معقولانه است، چون با گذشت زمان شرایط جوی، خوردگی و فرسودگی طبیعی می‌تواند بر عملکرد آنها تأثیر بگذارد. شرکت‌های برق مانند مکانیک‌های خودرو که لاستیک‌ها و ترمزها را چک می‌کنند، بازرسی‌های منظم را برنامه‌ریزی می‌کنند تا مطمئن شوند همه چیز به‌خوبی کار می‌کند و شکست‌های غیرمنتظره خدمت را مختل نمی‌کنند.

بنیادها و پشتیبان‌های سازه‌ای

پایه و سازه‌های نگهدارنده برج‌های برق نقش بسیار مهمی در حفظ ثبات و عملکرد صحیح این سازه‌ها ایفا می‌کنند. قبل از احداث هرگونه فونداسیون، مهندسان باید آزمایش‌های دقیق خاک انجام دهند تا مشخص شود که آیا این خاک می‌تواند تحمل عواملی مانند بادهای شدید یا حتی زلزله را داشته باشد یا خیر. در همین حال، تیرها و قاب‌های نگهدارنده واقعی به گونه‌ای ساخته می‌شوند که بتوانند در برابر انواع بارهای ناشی از عوامل جوی مانند انباشت برف یا وزش بادهای شدید همراه با طوفان مقاومت کنند. وقتی شرکت‌ها در خرید فولاد با کیفیت و استفاده از تکنیک‌های مناسب ساخت و ساز سرمایه‌گذاری می‌کنند، برج‌های انتقال برق معمولاً بسیار طول‌تر از گزینه‌های ارزان‌تر دوام می‌آورند و این امر در بلندمدت صرفه‌جویی در هزینه‌ها را به دنبال دارد. توجه به این اجزا تنها به منظور جلوگیری از فروپاشی نیست؛ زیرساخت‌های قابل اطمینان به معنای تأمین برق پایدار در سراسر مناطق است بدون اینکه قطعی‌های غیرمنتظره زندگی روزمره میلیون‌ها نفر را مختل کنند.

ویژگی‌های ایمنی: دستگاه‌های جذب برق رعد و برق و زمین‌کشی

برای حفاظت از برج‌های برق در برابر اضافه ولتاژ ناشی از رویدادهای آب‌وهوایی، استفاده از تجهیزات ایمنی مناسب مانند میله‌های حفاظتی در برابر صاعقه و سیستم‌های ارتینگ ضروری است. وقتی صاعقه به برج می‌خورد، دستگاه‌های قطع کننده ولتاژ (Arrestors) انرژی آن را به‌صورت ایمن به زمین هدایت می‌کنند و اجازه نمی‌دهند تا به تجهیزات آسیب برساند. سیستم ارتینگ نیز به‌صورت مشابه عمل می‌کند و به جریان الکتریکی مسیری آسان برای رسیدن به خاک ارائه می‌دهد؛ این امر در حین انجام کارهای نگهداری و تعمیرات، ایمنی کارگران را تضمین می‌کند. رعایت دستورالعمل‌های استاندارد ایمنی اهمیت زیادی دارد، زیرا این کار موجب کاهش حوادث و افزایش قابلیت اطمینان شبکه برق در طول زمان می‌شود. این پیشگیری‌ها تنها به حفظ زیرساخت‌های گران‌قیمت کمک نمی‌کنند، بلکه از سلامت افرادی که در بخش نگهداری خطوط انتقال برق فعالیت می‌کنند نیز حفاظت می‌کنند.

چالش‌های نگهداری و استراتژی‌های تعمیر

علل متداول آسیب به تور (آب و هوا، وandalism)

طوفان‌ها، انباشتگی شدید یخ و بادهای قدرتمند به طور منظم باعث آسیب به برج‌های انتقال برق می‌شوند و ساختار آن‌ها را با گذشت زمان ضعیف می‌کنند. جنگ مداوم با طبیعت به این معنی است که اپراتورهای برج باید با انجام بازرسی‌های منظم و تعمیرات به موقع، همواره در قبال مشکلات آگاهانه عمل کنند. خرابکاری دیگر سردردی است که برخی از برج‌ها دچار آن می‌شوند؛ گاهی این خرابکاری‌ها به صورت عمدی انجام می‌شوند و نیازمند نصب سیستم‌های حفاظتی بهتر، مانند سیستم‌های دیوارکشی یا حتی دوربین‌های نظارتی در مناطق آسیب‌پذیر هستند. بازرسی‌های منظم می‌توانند مشکلات کوچک را قبل از تبدیل شدن به مشکلات بزرگ‌تر در آینده شناسایی کنند. یک برنامه خوب نظارتی که شامل بازرسی‌های دیداری و همچنین استفاده از فناوری‌های سنجش از راه دور باشد، می‌تواند به برج‌ها کمک کند تا در برابر تمام این تهدیدات ایستادگی کنند.

نمونه کار مطالعه: نیجریه برنامه تعمیراتی ۸٫۸ میلیارد دلاری

نیجریه اخیراً حدود ۸.۸ میلیارد دلار هزینه کرده تا برج‌های برق خراب‌شده در سراسر کشور را تعمیر کند و این موضوع نشان‌دهنده تمایل جدی آن‌ها به به‌روزرسانی کل سیستم شبکه برق است. سرمایه‌گذاری‌هایی از این دست نقش بزرگی در تأمین این اطمینان دارند که برق در زمان مورد نیاز به مردم برسد. با بررسی اتفاقاتی که در دیگر کشورها رخ داده، مشخص شده که کشورهایی که در شبکه برق خود سرمایه‌گذاری کرده‌اند، نتایج بهتری در طول زمان به دست آورده‌اند. شبکه‌های برق آن‌ها طولانی‌تر دوام آورد و تأمین برق در آن‌ها پایدارتر بوده است. کاری که نیجریه انجام داده دوباره ثابت می‌کند که سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌های مربوط به انرژی، معجزه‌های زیادی در پایداری سیستم‌های انرژی رقم می‌زند. البته همیشه مشکلاتی از قبیل آسیب دیدن تجهیزات توسط افراد و همچنین مشکلات ناشی از شرایط جوی وجود دارد، اما هزینه کردن هوشمندانه هنوز هم تفاوت ایجاد می‌کند و به این معناست که برق در سراسر کشور حفظ شود.

تکنیک‌های نوآورانه تعمیر: نگهداری با کمک هلیکوپتر

استفاده از هلیکوپترها برای کارهای نگهداری روی برج‌های انتقال، رویکردی نوین در مقابله با تعمیرات در مکان‌های دشوار مانند مناطق کوهستانی یا جنگل‌های انبوه ارائه می‌دهد. این هواپیماها به تکنسین‌ها اجازه می‌دهند تا به سرعت به برج‌هایی دسترسی پیدا کنند که در غیر این صورت دسترسی به آن‌ها با پای پیاده چندین روز زمان می‌برد، در عین حال که باعث کاهش مزاحمت‌های احتمالی برای جوامع محلی در حین تعمیرات می‌شوند. پژوهش‌ها نشان می‌دهند که استفاده از هلیکوپتر معمولاً هزینه‌های تعمیر و زمان توقف را به طور متوسط تا ۳۰ درصد کاهش می‌دهد، موضوعی که از دید کاهش مصرف سوخت و تعداد کمتری از پرسنل مورد نیاز در محل کاملاً منطقی است. صنعت برق شروع به پذیرش این روش در چندین ایالت کرده است، هرچند هنوز موانع نظارتی زیادی وجود دارد. برای شرکت‌هایی که قصد دارند بدون اینکه بودجه‌هایشان تحت فشار قرار گیرد، خدمات قابل اطمینانی ارائه دهند، سرمایه‌گذاری در نگهداری هوایی گامی هوشمندانه به سمت مدیریت زیرساخت‌های قدیمی شبکه است.