EN
Hãy tưởng tượng lưới điện như một hệ thống tuần hoàn, và tháp truyền tải là bộ khung nâng đỡ các động mạch của nó. Sau khi điện được tăng áp tại nhà máy điện, nó truyền đi qua các đường dây trên không đến các trung tâm phụ tải cách xa hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn kilômét. Dọc theo tuyến đường, cần dựng cột tháp ở các khoảng cách đều đặn để giữ các dây dẫn lơ lửng trên không. Một cột tháp không đơn thuần chỉ là một cột thép — mà là một hệ thống đỡ được tính toán chính xác nhằm xác định độ cao treo dây dẫn, khoảng cách giữa các pha, cũng như khả năng duy trì ổn định của đường dây trước gió mạnh, bão băng và các sự kiện địa chấn.
Chức năng thực tế của một cột tháp truyền tải
Một đường dây trên không bao gồm các dây dẫn, dây chống sét, cách điện và kết cấu đỡ. Cột điện đảm nhiệm ba chức năng. Thứ nhất là chức năng đỡ: cột giữ các dây dẫn ở độ cao thiết kế, sử dụng không khí làm môi chất cách điện giữa các pha và giữa dây dẫn với mặt đất. Thứ hai là khả năng chịu tải: cột phải chịu trọng lượng bản thân và lực căng của dây dẫn, tải gió, cũng như tải băng (ở vùng lạnh). Thứ ba là định tuyến: các loại cột khác nhau hướng đường dây đi theo hành lang đã được quy hoạch—dù chạy thẳng, rẽ góc, vượt chướng ngại vật hay kết thúc tại trạm biến áp. Chiều cao cột càng lớn và khoảng vượt càng dài thì yêu cầu về độ bền kết cấu càng khắt khe.
Các loại cột điện: theo chức năng, số mạch và hình dạng
Theo chức năng, cột điện được phân thành bốn loại: cột treo, cột chịu lực kéo, cột góc và cột cuối. Cột treo chủ yếu chịu tải trọng thẳng đứng dọc theo các đoạn đường dây thẳng; cột chịu lực kéo và cột góc chống lại lực kéo dọc của dây dẫn và được đặt tại những vị trí đường dây đổi hướng, vượt chướng ngại hoặc phân nhánh. Theo số mạch, cột điện có thể là loại một mạch, hai mạch hoặc nhiều mạch—với nhiều mạch được bố trí trên cùng một kết cấu. Theo hình dáng, các dạng phổ biến gồm kiểu cốc, kiểu đầu mèo, kiểu thùng và kiểu khô, mỗi dạng phù hợp với các bố trí điện và đặc tính tải khác nhau.
Về mặt kết cấu, cột giàn—một hệ giàn làm từ thép góc đều cạnh, liên kết bằng bu-lông—chiếm ưu thế trên các đường dây truyền tải xa vì sử dụng vật liệu hiệu quả và dựa vào các tiết diện tiêu chuẩn hóa. Tại những khu vực đất đai hạn chế, như hành lang đô thị, cột thép nhỏ gọn và cột ống đơn (monopole) thường được sử dụng phổ biến hơn.
Tại sao dùng thép—and why hot-dip galvanizing matters
Thép là vật liệu được lựa chọn vì độ bền của nó đáng tin cậy, các tiết diện của nó được tiêu chuẩn hóa và phù hợp cả với sản xuất tại nhà máy lẫn lắp ráp nhanh tại hiện trường. Các tháp truyền tải ở Trung Quốc thường sử dụng các cấp thép Q235, Q355, Q420 và Q460—các con số này tương ứng với giới hạn chảy từ khoảng 235 đến 460 MPa. Cấp thép được lựa chọn dựa trên tính toán tải trọng, trong đó thép có độ bền cao hơn được áp dụng tại những vị trí chịu tải lớn nhằm kiểm soát khối lượng tổng thể của tháp.
Điều xác định tuổi thọ thực tế của một tháp là khả năng chống ăn mòn. Các thanh cấu kiện thường được mạ kẽm nhúng nóng toàn bộ theo tiêu chuẩn như ISO 1461, GB/T 13912 hoặc ASTM A123. Độ dày trung bình của lớp mạ được phân cấp theo độ dày của thanh cấu kiện, dao động từ khoảng 45 đến 85 µm. Lớp kẽm cách ly thép khỏi độ ẩm và oxy; khi lớp mạ bị xước, nó vẫn tiếp tục bảo vệ thép nhờ cơ chế hy sinh. Các tháp được thiết kế và bảo trì đúng quy chuẩn thường có tuổi thọ thiết kế từ 40–50 năm—đó là lý do vì sao chất lượng mạ kẽm quan trọng ngang bằng với cấp độ thép.
Từ bản vẽ đến tháp hoàn chỉnh: hành trình của một tháp
Đời sống của một cột bắt đầu từ giai đoạn thiết kế. Chủ đầu tư cung cấp các thông số như cấp điện áp, bố trí mạch, điều kiện khí tượng và dữ liệu tuyến đường; người thiết kế sau đó tính toán các trường hợp chịu tải do gió, băng, lực căng dây dẫn và đứt dây, lựa chọn loại cột phù hợp và bố trí các thanh giằng. Quy trình sản xuất tiếp theo gồm: cắt, đục lỗ và uốn các thép góc; lắp thử tại nhà máy để kiểm tra toàn bộ hình học; sau đó tháo rời cột và đưa qua dây chuyền mạ kẽm nhúng nóng, nơi độ dày lớp mạ và ngoại quan được kiểm tra từng chi tiết. Cuối cùng, cột được vận chuyển tới hiện trường dưới dạng các bộ phận rời (knocked-down) và lắp dựng tại chỗ bằng các mối nối bulông.
Hầu hết các cột cũng mang theo cáp OPGW — một loại dây chống sét đồng thời có chức năng truyền thông trong hệ thống điện. Đây là kênh liên lạc mà công tác điều độ và bảo vệ lưới điện hiện đại phụ thuộc vào. Thân cột được neo vào móng bê tông thông qua các bu-lông neo, với loại móng được lựa chọn dựa trên điều kiện đất nền và địa hình.
Lời khuyên dành cho người mua và kỹ sư
Đọc đúng một tháp đòi hỏi phải đặt những câu hỏi cụ thể. Hệ thống tiêu chuẩn nào được áp dụng — IEC, GB hay ASTM? Các giá trị gió và băng nào chi phối thiết kế? Những mác thép nào được sử dụng cho các thanh chính, và tỷ lệ thép cường độ cao là bao nhiêu? Lớp mạ kẽm nào được quy định? Nhà máy có thể cung cấp báo cáo tính toán tải và chứng chỉ kiểm tra của bên thứ ba hay không? Một tháp đáng tin cậy chưa bao giờ chỉ là thành quả của một thanh thép đơn lẻ; đó là kết quả tích lũy từ thiết kế, lựa chọn vật liệu, mạ kẽm và lắp ráp — mỗi khâu trong chuỗi này đều xứng đáng nhận được sự chú ý như nhau trong giai đoạn lựa chọn.