برج كهرباء

أبراج نقل الطاقة الكهربائية  أو عمود الكهرباء هو هيكل طويل يصنع غالبا من الحديد . يستخدم في خطوط الجهد العالي لنقل الطاقة الكهربائية .
ويستخدم مع أنظمة التيار المتردد والتيار المستمر . وله العديد من الأشكال والأحجام , فيتراوح طوله بين 15 إلى 55 متر ( 49 إلى 180 قدم ) . ويعتبر برج الجهد العالي في جزيرة تشوشان (220 كيلو فولت) هو أطول برج كهربي حيث يبلغ طوله 370 متر ( 1214 قدم) .
يوجد أربع أنواع رئيسيه لأبراج الضغط العالي وهي : أبراج التعليق , أبراج النقل , أبراج الربط , أبراج خروج . ولكن يعيب أبراج الضغط العالي أنها تعتبر مثال للتلوث البصري , ولذلك يتم اللجوء إلى استخدام الكابلات الأرضية .

التسمية

يتعدد اسم الهيكل من دولة إلى دولة أخرى على حسب ثقافتها ولهجتها فيطلق على هذة الهياكل في الولايات المتحدة ومصر والعديد من الدول التي تتحدث بالإنجليزية والعربية اسم برج كهربائي أو برج ضغط عالي . بينما يسمي في المملكة المتحدة بأعمدة الكهرباء .

خطوط نقل جهد عالي للتيار المتردد

يتم استخدام التيار المتردد ثلاثي الأوجه مع الجهود العالية والتي تترواح من 66 كيلو فولت إلى 110 كيلو فولت , ومع الجهود العالية جدا والتي تتراوح من 110 كيلو فولت إلى 138 كيلو فولت وغالبا ما تتراوح بين 138 كيلو فولت إلى 230 كيلو فولت .

كلما زادت مسافة النقل زادت قيمة الجهد ويتكون البرج من موصلات (ويجب تصميم البرج ليتحمل ثلاث موصلات أو مضاعفات هذا الرقم كست موصلات ) , وعوازل تصنع عادة من الزجاج أو البورسلين وكذلك من أسلاك وترية طويلة من الألومنيوم ويتم صناعه الهيكل من الحديد وبأسلوب الجملون ويمكن أن يصنع الهيكل من الخشب كما في كندا , ألمانيا , إسكندنافيا . ويتم صناعة العوازل من البروسلين أو من الزجاج .
وفي العادة يتم توصيل سلكين في خطوط الضغط العالي للحماية من الصواعق .

خطوط نقل جهد عالي للتيار المستمر

في مطلع القرن العشرين , حينما كان استغلال الكهرباء على نطاق واسع ، فضل بعض العلماء أن يكون نقل التيار بواسطة تيار متردد وآخرين فضلوا نقل الطاقة الكهربائية بتيار مستمر .فكان شجار واختلاف كبير في الآراء ، وسميت تلك المعركة الهندسية حرب التيارات ، وحسم التعارك آنداك لصالح نقل التيار المتردد ، الذي هو من سمات عصر الكهرباء الذي نعيشه حتى الآن .
والآن نعود إلى نفس المشكلة ويريد بعض التقنيون إعادة تطبيق طريقة نقل الكهرباء بواسطة التيار المستمر . فليس بعيدا أننا سنتعامل في المستقبل مع النوعين من نقل الطاقة في نفس الوقت ، نظرا لأن لكل منهما ميزاته ومساوئه بالنسبة للتطبيقات في الإلكترونيات التي تزايد استخدامها في أيامنا الحالية.
في خطوط نقل الجهد العالي للتيار المستمر يكون النظام إما آحادي القطب أو ثنائي القطب . وفي الأنظمة ثنائية القطب يتم استخدام موصل واحد فقط على كل طرف من طرفي البرج . ويجب الحرص على وجود مانعات الصواعق لحماية الموصلات من التآكل الكهروكيميائي .

أبراج لأنواع مختلفة من التيارات

يتم استخدام أبراج الجهد العالي لنقل أشكال عديدة من الطاقة سواء كانت لتيار مستمر أو لتيار متردد . وغالبا ما تكون جميع الدوائر على البرج تحمل جهد كهربي 50 كيلو فولت أو أكثر . ولكن يوجد أبراج تنقل جهد منخفض .

الهيكل

يتم تصميم الأبراج على أن تكون ذاتيه الدعم بحيث تتحمل وزن الموصلات والرياح والجليد التي قد تهب من أي اتجاه , وتكون لهذة الأبراج قواعد مربعة الشكل وأربع نقاط اتصال مع الأرض .
ويتم تصميم البرج شبة المرن بحيث يمكن استخدام أسلاك التأريض لنقل الحمولة الميكانيكية للأبراج المجاورة , إذا حدث عطل في إحدى الموصلات الأصلية وأصبحت الأحمال غير متزنة .
وبالنسبة لبرج دلتا فإن له قاعدة صغيرة متصله بالأرض ويتم تصميمه على شكل V لتقليل تكلفة البناء .

الصلب

غالبا ما يتم صناعة الأبراج من الصلب بسبب متانتها وسهولة تشكيلها و تركيبها .
في ألمانيا , يتم استخدام الأبراج المصنوعة من الصلب لنقل الجهود المتوسطة , وفي بعض الأحيان للجهود العالية والتي تصل قيمتها إلى أعلى من 110 كيلو فولت . بينما في فرنسا , تستخدم لنقل جهود تصل إلى 380 كيلو فولت .وفي الولايات المتحدة , تستخدم لنقل جهود تصل إلى 500 كيلو فولت .

الأبراج ذات المظهر الشبكي

تصنع هياكل الأبراج ذات المظهر الشبكي من الصلب أو الألومنيوم . ويتم استخداما كخط جهد عالي لكل الجهود سواء كانت عالية أو متوسطة أو صغيرة . ولكن يتم استخدامها بكثرة مع الجهود العالية .
غالبا ما يتم صناعة الهيكل من الصلب المجلفن , بينما يتم استخدام الألومنيوم في المناطق الجبلية لأن النقل يكون باستخدام الطائرات الهليكوبتر ,أو مع البيئات التي تسبب تآكل الصلب ويتميز أيضا برخص تكلفة تركيبة . وتم تصميمه مثل الصلب مع مراعاه اختلاف معامل يونغ للمعدنين .

الخشب

نادرا ما يتم استخدام الخشب في صناعة أبراج الضغط العالي لصعوبة بناء هيكل طولة أكثر من 30 متر من الخشب فقط . ولكن يدخل في بناء اطارات على شكل H أو إطار على شكل K .
لا يتم استخدام الخشب في بناء الأبراج التي تحمل جهد أكبر من 30 كيلو فولت . ولكن في بلاد مثل كندا والولايات المتحدة يتم بناء أبراج من الخشب تحمل جهد يصل إلى 345 كيلو فولت لقله التكلفة . وحتي مع دخول عام 2012 ما زالت هناك أبراج مصنوعة من الخشب تستخدم لنقل جهود تصل إلى 345 كيلو فولت . ويمكن استخدام هذة الأبراج بشكل مؤقت حتى يتم بناء الهياكل الحديدية .

الخرسانة

يتم استخدام الأبراج الخرسانية في أنظمة نقل وتوزيع الطاقة الكهربائية . ويتراوح مدى هذة الأبراج من 25 كيلو فولت إلى 230 أو 345 كيلو فولت . ويوجد أطول برج ضغط عالي في سويسرا ويبلغ طوله 59.5 متر , ويستخدم لنقل 380 كيلو فولت . وتوجد هذة الأبراج بكثرة في كندا والولايات المتحدة .