Ինչու՞ է մոնոպոլը կարողանում դիմանալ բարձր լարման մակարդակներին

Բոլորին ողջույն։ Ստացեք ողջույն իմ ալիքին։ Այսօր մենք կխոսենք մեր շուրջը գտնվող մի «մեծ տղայի» մասին, որի մասին հազվադեպ ենք խոսում մանրամասն, — մեկ խողովակավոր աշտարակի մասին։ Դա կարող է լինել քաղաքում 5G բազային կայանը, միջազգային մայրուղիների կողքին գտնվող էլեկտրահաղորդման սարքավորումները կամ հեռավոր շրջաններում նոր էներգիայի կայանները, և մենք միշտ կարող ենք տեսնել նրա բարձր ու ուղիղ պատկերը։ Շատ ընկերներ կարող են հետաքրքրված լինել. ինչու՞ է այսպիսի թվացյալ պարզ «երկաթե խողովակը» կարողանում դիմանալ բարձր լարման էլեկտրահաղորդման հսկայական բեռնվածքին , եւ դեռեւս ամուր կանգնած են խիստ միջավայրերում, ինչպիսիք են ուժեղ քամիները, ուժեղ անձրեւները եւ նույնիսկ երկրաշարժերը: Այսօր մենք կբացահայտենք այս խնդիրը քայլ առ քայլ եւ կբացահայտենք գաղտնիքը, թե ինչու են միահղանի աշտարակները կարող դիմակայել բարձր ճնշմանը բազմաթիվ չափերի, ինչպիսիք են կառուցվածքը, նյութերը եւ դիզայնը: Դա հեշտ է հասկանալ ամբողջությամբ, նույնիսկ եթե դուք չեք ինժեներական ուսանող, դուք կարող եք հեշտությամբ հասկանալ այն

Նախ և առաջ, մենք պետք է պարզաբանենք մեկ հասկացություն. «Բարձր ճնշումը», որը կարող է դիմանալ մեկ խողովակավոր աշտարակը, վերաբերում է ոչ միայն բարձր լարման հոսանքի փոխանցման գծերի կողմից առաջացրած էլեկտրական բեռնվածությանը, այլև բարձր լարման հոսանքի փոխանցման ընթացքում առաջացած մեխանիկական բեռնվածությանը՝ օրինակ՝ լարերի քաշին, քամու բեռնվածությանը, սառցի և ձյան բեռնվածությանը, ինչպես նաև բարձր լարման հոսանքի կողմից առաջացրած էլեկտրական դինամիկ ազդեցությանը: Շատերը սխալմամբ են ենթադրում, որ մեկ խողովակավոր աշտարակը դիմանում է միայն «էլեկտրական ճնշմանը», սակայն իրականում այն պետք է դիմանա բազմաթիվ ուժերի գերադրումներին: Դա հնարավոր է «գիտական նախագծման + բարձրորակ նյութերի + ճշգրիտ կառուցման» եռակի երաշխիքի շնորհիվ, որոնք անփոխարինելի են:

Սկսելով ամենահիմնարար նյութերից՝ մեկ խողովակավոր աշտարակը կարող է դիմանալ բարձր ճնշման, միայն եթե ունի «ուժեղ մարմին»: Մի մտածեք, որ սա սովորական պողպատե խողովակ է: Իրականում դրա հիմնական նյութերը բարձր ամրության պողպատն են, որը ընտրվում է խիստ չափանիշներով, օրինակ՝ Q355 և Q420: Այս պողպատների ձգման ամրությունը, սեղմման ամրությունը և մետաղական մաշվելու դիմացկունությունը զգալիորեն բարձր են սովորական պողպատների ցուցանիշներից, ինչը հնարավորություն է տալիս հեշտությամբ դիմանալ բարձր լարման հոսանքի փոխանցման ընթացքում առաջացող տարբեր մեխանիկական լարումներին: Օրինակ՝ Q355 պողպատի հոսքի սահմանը կարող է հասնել 355 ՄՊա-ից ավելի, որը համարժեք է 1 քառ. սմ-ի վրա 3,5 տոննայից ավելի ճնշման դիմացկունությանը: Ի՞նչ է դա նշանակում: Դա նշանակում է, որ մատի հաստությամբ պողպատե ձողի վրա կարող են կանգնել 35 մեծահասակ մարդ: Միայն այս ամրությունն է կարող հիմք հանդիսանալ բարձր ճնշման դիմացկունության համար:

Ավելի կարևորն այն է, որ այս պողպատները ենթարկվելու են հատուկ կոռոզիայի դեմ մշակման, օրինակ՝ տաք ցածրադիր ցինկապատման գործընթացի: Բարձր լարման էլեկտրահաղորդման մեծամասնության դեպքերում հաղորդալարերը տեղադրվում են բաց երկնքի տակ: Մեկ խողովակավոր աշտարակները երկար ժամանակ ենթարկվում են քամու, արեւի և անձրևի ազդեցությանը, հատկապես ափամերձ շրջաններում և խոնավ լեռնային տարածքներում: Պողպատը հեշտությամբ կարող է ժանգապատվել և կոռոզվել: Կոռոզիայի դեպքում նրա ամրությունը կտրուկ նվազում է, և այն չի կարողանա դիմանալ բարձր լարման բեռնվածքներին: Տաք ցածրադիր ցինկապատման մշակումը պողպատի մակերեսին ստեղծում է խիտ ցինկի շերտ, որը գործում է որպես «պաշտպանիչ շերտ», ապահովելով օդի և խոնավության միացման արգելափակումը և կանխելով պողպատի կոռոզիան, ինչը մեկ խողովակավոր աշտարակի ծառայության ժամկետը երկարացնում է 30 տարիից ավելի: Նույնիսկ ծանր պայմաններում այն կարող է պահպանել կայուն ամրություն և խուսափել կոռոզիայի պատճառով առաջացած կառուցվածքային ավարտից: Այլ կարևոր դեպքերում, օրինակ՝ Հայնան Վենչան թռիչքավայրում և Անտարկտիկայի հետազոտական կայանում, օգտագործվում են ածխածնի մանրաթելերով ամրացված էպոքսիդային սմուռքի մատրիցայից պատրաստված մեկ խողովակավոր աշտարակներ, որոնց զանգվածը միայն ավանդական պողպատե կառուցվածքների մեկ երրորդն է, իսկ դրանց վարակվածության դիմացկունությունը կարող է հասնել 10^7 բեռնվածքի ցիկլի՝ առանց վնասվելու, ինչը հնարավորություն է տալիս դիմանալ ավելի ծայրահեղ բարձր ճնշման և շրջակա միջավայրի մարտահրավերներին:

Բարձրորակ նյութերի օգտագործման հետ մեկտեղ անհրաժեշտ է նաև գիտական կառուցվածքային դիզայն, որը մեկ խողովակավոր աշտարակների համար բարձր ճնշումներին դիմակայելու «հիմնարար կոդն» է: Մեկ խողովակավոր աշտարակի ամենամեծ առանձնահատկությունը նրա «մեկ հիմնական մարմինն» է: Դա պարզ թվում է, սակայն իրականում պարունակում է շատ դիզայնային գյուտեր: Առաջին հերթին՝ նրա ընդհանուր կառուցվածքը կոնաձև է՝ «ներքևում հաստ, վերևում բարակ»: Այս դիզայնը չի նպատակադրված միայն գեղեցկության համար, այլ ճշգրիտ մեխանիկական հաշվարկների միջոցով. բարձր լարման հոսանքի փոխանցման ժամանակ լարերի քաշը, քամու բեռնվածքը և այլն ստեղծում են հսկայական ծռման մոմենտ: Որքան ավելի մոտ ենք աշտարակի հիմքին, այնքան մեծ է ծռման մոմենտը և այնքան ավելի կենտրոնացած է ուժը: Կոնաձև դիզայնը թույլ է տալիս մեծացնել աշտարակի հիմքի լայնական հատույթը, ավելացնել լարվածության տարածքը՝ այդ կերպ ցրելով բարձր ճնշումից առաջացած բեռնվածքը և խուսափելով տեղային չափազանց մեծ լարվածությունից առաջացած ճեղքվելուց. մինչդեռ վերևի լայնական հատույթը փոքր է, ինչը ոչ միայն նվազեցնում է ընդհանուր քաշը, այլև նվազեցնում է քամու դիմադրությունը, նվազեցնում ուժեղ քամու ազդեցությունը աշտարակի մարմնի վրա՝ մեկ կարապի երկու սայլ սպանելու սկզբունքով:

Երկրորդ՝ մեկ խողովակավոր աշտարակի հիմնական մարմինը լիցքավորված ստալե խողովակի կառուցվածք է, որն ունի շատ ավելի շատ առավելություններ, քան լիցքավորված ստալե խողովակը: Մի կողմից՝ լիցքավորված կառուցվածքը կարող է զգալիորեն նվազեցնել աշտարակի մարմնի քաշը՝ միաժամանակ ապահովելով նրա ամրությունը և նվազեցնելով հիմքի վրա գործադրվող ճնշումը: Իրականում, մեծամասնության մեկ խողովակավոր աշտարակների բարձրությունը 20-45 մետր է, իսկ առավելագույնը՝ տասնյակ մետր: Ավելցուկային քաշը հիմքի վրա կարող է մեծ բեռ ստեղծել և ազդել ընդհանուր կայունության վրա: Մյուս կողմից՝ լիցքավորված ստալե խողովակը ունի ավելի ուժեղ պտտման և ծռման դիմադրություն: Բարձր լարման հոսանքի փոխանցման ընթացքում լարերը ստեղծում են լայնական լարում և պտտում: Լիցքավորված կառուցվածքը կարող է ավելի լավ ցրել այդ ուժերը և խուսափել աշտարակի մարմնի ծռման կամ պտտման առաջացումից: Ավելին՝ շատ մեկ խողովակավոր աշտարակների հիմնական մարմինը օգտագործում է բազմահատված միացման դիզայն: Յուրաքանչյուր հատվածի տրամագիծը և հաստությունը ճշգրիտ կերպով հարմարվում են լարվածության վիճակին: Միացման մասերը միացված են բարձր ամրության սեղանակներով՝ ապահովելով, որ միացման մասերի ամրությունը չի ցածրանում հիմնական մարմնի ամրությունից, այսպիսով խուսափելով «թույլ կապերից» և ամբողջ աշտարակի մարմնին դարձնելով մեկ ամբողջական լարվածության միավոր՝ միասին կրելով բարձր լարման բեռը:

Հիմնական կառուցվածքի հետ մեկտեղ մեկուսացված խողովակավոր աշտարակի հիմքի դիզայնը նույնպես կարևոր է, քանի որ դա համարժեք է նրա «արմատին»: Միայն այն դեպքում, երբ արմատը ամուր է ամրացված, կարող է դիմանալ բարձր ճնշմանը: Շատերը կարող են չնկատել, որ մեկուսացված խողովակավոր աշտարակի երկրի տակ գտնվող մասը ավելի բարդ է, քան երկրի վրա գտնվող մասը: Նրա հիմքը բաժանվում է մակերեսային և խորը հիմքերի: Ընտրվող կոնկրետ տեսակը կախված է երկրաբանական պայմաններից, աշտարակի բարձրությունից և բարձր լարման բեռից: Օրինակ՝ լավ երկրաբանական պայմաններ ունեցող հարթավայրերում օգտագործվում են մակերեսային հիմքեր՝ աշտարակի մարմնից փոխանցվող ճնշումը ց рассելու համար հիմքի ստորին մակերեսի ընդլայնման միջոցով՝ հիմքի նստման խուսափելու համար, իսկ բարդ երկրաբանական պայմաններ ունեցող լեռնային և բլրային տարածքներում օգտագործվում են խորը հիմքեր, օրինակ՝ սյունային հիմքեր: Արմատավորված բետոնե սյուները մտցվում են երկրի տակ տասնյակ մետր խորության վրա և ամրացվում են ժայռային շերտին: Նույնիսկ երկրաշարժերի և սահադաշտերի նման երկրաբանական աղետների դեպքում այն կարող է մնալ կայուն, ապահովելով, որ աշտարակի մարմինը չի ընկնի, և այդպես շարունակի կրել բարձր լարման էլեկտրահաղորդման բեռը:

Ահա ձեզ համար մեկ իրական օրինակ։ Պետական ցանցը (State Grid) լայնորեն օգտագործում է մեկ խողովակավոր աշտարակներ ±1100 կՎ ՈՒՀՎ (UHV) նախագծում։ Այս մեկ խողովակավոր աշտարակների հիմքերը ճիշտ են նախագծված՝ դիմանալու 35 մ/վ դիզայնային քամու արագության և VIII աստիճանի սեյսմիկ ինտենսիվության փորձարկմանը, իսկ տեղականացման մակարդակը կազմում է 100 %։ Յուննան և Սիչուան նահանգների հարավ-արևմտյան շրջաններում ջրաէլեկտրակայանների համար նախատեսված հաղորդման ուղիների շինարարության ընթացքում բարդ ռելիեֆի համար նախագծված համատեղված մեկ խողովակավոր աշտարակների օգտագործման մակարդակը 19 տոկոսային միավորով բարձր է հարթավայրային տարածքներում դրանց օգտագործման մակարդակից, ինչը լիովին արտացոլում է բարձր ճնշում դիմացող հիմքերի նախագծման կարևորությունը։ Բացի այդ, հիմքի և մարմնի միացման տեղում տեղադրվելու է հատուկ պաշտպանական սարք, օրինակ՝ երկու համաչափ անվտանգության սալիկներ, որոնք պատրաստված են լավ էներգիայի ցրման հատկություններ ունեցող նյութերից։ Երբ արտաքին բեռը գերազանցում է նախագծային արժեքը, անվտանգության սալիկները ճկվում են, մասամբ կոմպենսացնելով էներգիան, պաշտպանելով հիմնական կառուցվածքը վնասվելուց և խուսափելով ամբողջ աշտարակի մարմնի անկարողությունից դիմանալ բարձր ճնշմանը տեղային վնասվածքի պատճառով։

Այլ կերպ ասած՝ մեկ խողովակավոր աշտարակի լարվածության դիզայնը լիովին կհաշվի առնի տարբեր արտաքին գործոններ՝ «անձրևի օրվա համար պատրաստվելու» նպատակով: Օրինակ՝ քամու բեռնվածությունը մեկ խողովակավոր աշտարակների կողմից կրվող հիմնական արտաքին բեռնվածություններից մեկն է, հատկապես ափամերձ տարածքներում, որտեղ քամու արագությունը կարող է հասնել 42 մ/վ-ից ավելի: Ուժեղ քամին աշտարակի մարմնի վրա մեծ հարվածային ուժ է առաջացնում: Դիզայներները ճշգրիտ կհաշվարկեն քամու բեռնվածության չափը՝ հիմնվելով տարբեր շրջաններում քամու արագության և ուղղության վրա, կօպտիմալացնեն աշտարակի մարմնի ձևը և կնվազեցնեն քամու դիմադրությունը. գլանաձև հիմնական կառուցվածքը ունի շատ փոքր քամու դիմադրության գործակից, ինչը համեմատաբար արդյունավետ կնվազեցնի ուժեղ քամու ազդեցությունը: Բացի այդ, աշտարակի գագաթին տեղադրված քամու դիմադրության սարքը հետագայում բարելավում է քամու դիմադրությունը՝ ապահովելով, որ աշտարակի մարմինը կարող է կայուն կերպով դիմանալ բարձր ճնշման ազդեցությանը ուժեղ քամու եղանակի դեպքում: Կան նաև սառցի և ձյան բեռնվածությունները: Սառը շրջաններում սառույցը և ձյունը կարող են կպչել աշտարակի մարմնին և լարերին՝ աշտարակի մարմնի քաշը մեծացնելով: Դիզայներները նախապես կհաշվարկեն սառցի և ձյան կուտակման հաստությունը, կմեծացնեն աշտարակի մարմնի բեռնվածության արագության մեծացման սահմանը և կխուսափեն աշտարակի մարմնի վնասման սառցի և ձյան չափազանց մեծ բեռնվածության պատճառով:

Նաև նյութերի, կառուցվածքի և հիմքի բացատրությամբ՝ ճշգրիտ կառուցապատումը և հետագա սպասարկումը նույնպես երաշխավորում են մեկ խողովակավոր աշտարակների բարձր ճնշում դիմադրելու կարողությունը: Կառուցման ընթացքում յուրաքանչյուր փուլ ունի խիստ ստանդարտներ: Օրինակ՝ պողպատի կտրումը, եռակցումը և միացումը պետք է կատարվեն մասնագետ տեխնիկների կողմից՝ ապահովելու համար եռակցված մասերի ամրության համապատասխանությունը ստանդարտներին և միացման մասերում բոլտերի ճիշտ ամրացումը՝ խուսափելու համար կառուցման սխալների պատճառով աշտարակի մարմնի հնարավոր անվտանգության վտանգներից: Օրինակ՝ եռակցման մասերում եռակցված միացումները պետք է մանրակրկիտ ստուգվեն՝ ապահովելու համար, որ դրանք չեն պարունակում օդի պուզիկներ, ճեղքվածքներ կամ այլ թե 결 khut: Հակառակ դեպքում աշտարակի մարմնի ընդհանուր ամրությունը կվնասվի, և այն չի կարողանա դիմադրել բարձր լարման բեռնվածքներին: Ավելին, մեկ խողովակավոր աշտարակների տեղադրման ժամանակ օգտագործվում են մասնագիտացված բարձրացման սարքավորումներ՝ ապահովելու համար աշտարակի մարմնի ուղղաձիգ դիրքը և խուսափելու թեքման հնարավորությունից, քանի որ թեքված աշտարակի մարմինը կարող է առաջացնել անհավասար լարվածություն և տեղային չափազանց մեծ լարվածություն, ինչը երկարաժամկետ օգտագործման ընթացքում կվնասի աշտարակի մարմինը և կնվազեցնի բարձր լարման բեռնվածքների դիմադրելու նրա կարողությունը:

Հետագա սպասարկումը նույնպես հավասարապես կարևոր է: Աշխատակիցները կանոնավոր ստուգում են մեկ խողովակավոր աշտարակը, օրինակ՝ հայտնաբերելով պողպատի կոռոզիան, սեղման մեքենաների լարվածությունը, աշտարակի մարմնի ուղղաձիգությունը և հիմքի նստման աստիճանը: Եթե հայտնաբերվեն խնդիրներ, դրանք ժամանակին վերանորոգվում և ամրացվում են: Օրինակ՝ Henan Pinggao Electric Group-ը փոխակերպման կայանների նախագծերում կիրառվող ինտելեկտուալ մեկ խողովակավոր աշտարակը սարքավորված է լարվածության վերահսկման սենսորներով, որոնք կարող են իրական ժամանակում վերահսկել աշտարակի մարմնի կառուցվածքային առողջության վիճակը: Եթե առաջանա անսովոր լարվածություն, համակարգը ժամանակին ազդանշանի, որպեսզի խուսափվի կառուցվածքային վնասի պատճառով բարձր ճնշումն անհնար լինելու իրավիճակից: China Tower-ը նաև ստեղծել է AIoT ինտելեկտուալ կառավարման հարթակ, որով ամբողջ երկրում 2,2 միլիոն աշտարակային սարքավորումների դինամիկ վերահսկումն է իրականացվում, ինչը սարքավորումների սպասարկման պատասխանման ժամանակը կրճատում է մինչև 2,1 ժամ, ապահովելով, որ մեկ խողովակավոր աշտարակը միշտ լինի լավ վիճակում և անընդհատ ու կայուն կրի բարձր լարման բեռնվածք:

Այսօրվա դրությամբ, հավանաբար, բոլորը հասկացել են, որ մեկ խողովակավոր աշտարակի բարձր ճնշումներին դիմադրելը պատահական չէ, իսկ դա նաև ոչ թե այն պատճառով է, որ այն «բավականին հաստ ու ամուր է», այլ նյութերի, կառուցվածքի, հիմքի, շինարարության և սպասարկման մի շարք հղումների գիտական համագործակցության արդյունքն է: Յուրաքանչյուր հղում ճշգրիտ է հաշվարկվում և խիստ վերահսկվում, որպեսզի այս առաջին հայացքից պարզ «երկաթե խողովակը» դառնա բարձր լարման էլեկտրահաղորդման և կապի հաղորդման համար «կայունացնող սույզ»:

Իրականում մեկ խողովակավոր աշտարակների կիրառման ոլորտը ավելի և ավելի է ընդարձակվում: Դրանք ոչ միայն կարևոր դեր են խաղում բարձր լարման հզորության փոխանցման ոլորտում, այլև լայնորեն օգտագործվում են 5G բազային կայաններում, իմաստուն քաղաքների կառուցման մեջ, նոր էներգիայի կայաններում և այլ ոլորտներում: 2023 թվականին Չինաստանում մեկ խողովակավոր աշտարակների շուկայի չափը գերազանցել է 18 միլիարդ յուանը, որտեղ կապի ոլորտը կազմում է 65 %-ը, իսկ էներգետիկ ոլորտը՝ ավելի քան 30 %-ը, իսկ ±1100 կՎ ՈՒՀՎ (վերին հզորության վոլտաժ) նախագծերում նրանց ներթափանցման մակարդակը հասել է 34 %-ի: Չինաստանում նոր ենթակառուցվածքների կառուցման առաջընթացի հետ մեկ խողովակավոր աշտարակների տեխնոլոգիան նույնպես անընդհատ բարելավվում է: Օրինակ՝ կոմպոզիտային նյութերից պատրաստված մեկ խողովակավոր աշտարակների և իմաստուն մեկ խողովակավոր աշտարակների հայտնվելը ոչ միայն ավելի ուժեղ է դարձնում դրանց բարձր լարման կրման ունակությունը, այլև ավելի էկոլոգիապես մաքուր, էներգախնայող և իմաստուն է դարձնում:

Վերջապես, ամփոփելու համար՝ մեկ խողովակավոր աշտարակի բարձր ճնշումն դիմացող լինելու պատճառը կայանում է չորս հիմնարար կետերում. առաջինը՝ բարձրորակ բարձր ամրության պողպատը ապահովում է ամուր ամրության հիմքը, երկրորդը՝ գիտական կոնաձև խոռոչավոր կառուցվածքը օպտիմալացնում է լարումները և ցրում է բեռնվածքները, երրորդը՝ կայուն հիմքի դիզայնը ապահովում է աշտարակի մարմնի ամուր արմատավորումը, չորսրորդը՝ ճշգրիտ շինարարությունը և հետագա սպասարկումը երաշխավորում են աշտարակի մարմնի երկարաժամկետ կայունությունը: Հենց այս չորս կետերի կատարյալ համադրությունն է, որը հնարավորություն է տալիս մեկ խողովակավոր աշտարակին կայունորեն դիմանալ բարձր ճնշման տակ տարբեր բարդ միջավայրերում և ապահովել մեր էլեկտրահաղորդման ու կապի երաշխիքի համար հուսալի աջակցություն:

Լավ, այսօրվա վլոգը այստեղ է: Կարծում եմ՝ բոլորը հստակ հասկացել են, թե ինչու է մեկ խողովակավոր աշտարակը դիմանում բարձր ճնշման: Եթե մեկ խողովակավոր աշտարակների վերաբերյալ ունեք այլ հարցեր կամ ցանկանում եք իմանալ այլ ենթակառուցվածքների մասին, խնդրում ենք մեկնաբանությունների բաժնում թողնել ձեր հարցերը, իսկ մենք ձեզ կտեսնենք հաջորդ անգամ: