Nếu bạn dành một giây để nhìn ra ngoài cửa sổ ngay bây giờ, rất có thể bạn sẽ phát hiện ra một cột điện đứng ở phía sau. Hầu hết mọi người đi ngang qua chúng mỗi ngày mà không hề mảy may suy nghĩ, nhưng về cơ bản, những cấu trúc này là cơ bắp thầm lặng của thế giới hiện đại của chúng ta. Chúng là xương sống chính của đường dây phân phối điện trên cao của chúng ta và công việc của chúng phức tạp hơn nhiều so với việc chỉ đứng yên. Chúng phải đỡ những cánh tay chéo nặng nề, giữ các vật cách điện và giữ các đường dây điện cao thế-cao trên đầu chúng ta ở nơi an toàn.
Khi các kỹ sư bắt tay vào làm việc trên lưới điện, họ có một danh sách kiểm tra rất cụ thể cho các cột mà họ chọn. Đầu tiên và quan trọng nhất, cấu trúc cần có đủ độ bền cơ học thô để đứng vững khi một cơn bão lớn ập đến. Đồng thời, chi phí phải hợp lý vì chúng được sản xuất với số lượng lớn và lý tưởng nhất là cột có thể tồn tại trong nhiều thập kỷ mà không cần thay thế.
Nếu bạn không làm trong ngành, tất cả chúng có thể trông giống như những cột trụ cơ bản, nhưng thực ra chúng là những công cụ chuyên dụng được làm từ những vật liệu rất khác nhau tùy thuộc vào môi trường địa phương và mức điện áp mà chúng cần mang theo. Thông thường, chúng tôi nhóm chúng thành ba loại chính dựa trên chất liệu tạo nên chúng, đó là gỗ, bê tông cốt thép và kim loại.
Cột gỗ
Cột gỗ
Gỗ là vật liệu ban đầu được sử dụng để làm đường dây điện và nó đã có từ những ngày đầu của điện báo. Trong những ngày đầu của điện khí hóa, rừng cung cấp nguồn cung cấp gần như vô tận những cây cao, thẳng, linh hoạt một cách tự nhiên. Tính linh hoạt này thực sự là một trong những tính năng tốt nhất của chúng vì cột gỗ có thể lắc lư nhẹ khi có gió bão thay vì gãy như một cây gậy giòn. Hầu hết các cột này được thu hoạch từ các cây lá kim như thông hoặc tuyết tùng, sau đó được xử lý bằng-các chất bảo quản hóa học nặng như creosote để ngăn chặn sâu bọ và thối rữa phá hủy lõi.
Điều đó có nghĩa là bạn thực sự không thấy nhiều cột gỗ mới được lắp đặt gần đây vì một số lý do rất thiết thực. Thứ nhất, việc cung cấp gỗ thẳng hoàn toàn, chất lượng cao không còn như trước nữa, điều này đã đẩy giá lên đến mức không phải lúc nào cũng hợp lý về mặt tài chính. Ngoài ra còn có một thực tế là gỗ là vật liệu hữu cơ nên về cơ bản nó luôn phải đấu tranh chống lại môi trường. Ngay cả khi bạn sử dụng các phương pháp xử lý hóa học tốt nhất hiện có, độ ẩm trong đất cuối cùng sẽ dẫn đến thối gốc và các loài gây hại như mối hoặc chim gõ kiến có thể phá hủy một cây cột hoàn toàn rắn chắc nhanh hơn nhiều so với bạn nghĩ. Do những vấn đề đau đầu về bảo trì, gỗ hầu như đã trở thành quá khứ, chủ yếu được tìm thấy ở các khu dân cư cũ hoặc các vùng nông thôn xa xôi, nơi nhu cầu điện năng không quá khắt khe. Chúng vẫn hoạt động tốt để khắc phục nhanh chóng,{6}}chi phí thấp nhưng hiếm khi là lựa chọn đầu tiên cho lưới điện hiện đại được thiết kế để đứng vững trong hàng trăm năm tới.
Cột bê tông cốt thép
Nếu bạn đi bộ qua một khu dân cư ngoại ô hiện đại hoặc một con phố sầm uất trong thành phố, những chiếc cột mà bạn nhìn thấy gần như chắc chắn được làm bằng bê tông cốt thép. Những điều này đã trở thành tiêu chuẩn tuyệt đối cho việc phân phối điện hiện đại vì chúng mang lại một nền tảng trung gian tuyệt vời. Chúng cứng hơn nhiều so với gỗ nhưng không đắt bằng tháp thép chuyên dụng.
Cách chúng được xây dựng thực sự khá tuyệt vời từ góc độ kỹ thuật. Các nhà sản xuất đổ bê tông cường độ-cao vào khuôn đã chứa sẵn một lồng cốt thép phức tạp. Điều này mang lại cho bạn một sản phẩm hoàn thiện sử dụng các đặc tính tốt nhất của cả hai vật liệu. Bê tông rất tốt trong việc xử lý trọng lượng lớn của thiết bị hướng xuống, trong khi cốt thép cung cấp độ bền kéo để giữ cho cột không bị nứt khi gió đẩy vào dây điện. Không giống như gỗ, bê tông không bị mục nát, không thể bắt lửa và hoàn toàn bị côn trùng đói bỏ qua.
Trong một thiết lập điển hình cho các cực này, mộtcánh tay chéo thép hình chữ nhậtđược bắt vít ở gần phía trên để giữ các chất cách điện tại chỗ. Phần cứng cụ thể này cần phải cực kỳ chắc chắn vì nó chịu được toàn bộ lực căng của dây dẫn. Vì những chiếc cột này cực kỳ nặng nên cần nhiều cơ bắp và máy móc hạng nặng để lắp đặt nhưng sự đánh đổi-này là xứng đáng. Một khi cột bê tông được đặt xuống đất, nó có thể dễ dàng tồn tại trong năm mươi hoặc sáu mươi năm mà hầu như không cần bảo trì. Tính chất "đặt và quên" này khiến chúng trở thành lựa chọn tiết kiệm nhất cho phần lớn lưới điện địa phương của chúng ta.
Thanh ngang bằng thép hình chữ nhật VICTORY
Cột kim loại
Sau đó, chúng ta có các cột kim loại, thường được làm từ thép mạ kẽm. Đây không phải là những cột hàng ngày của khu phố của bạn. Bạn thường sẽ thấy những tòa nhà này đứng cao dọc theo đường cao tốc hoặc băng qua những cánh đồng trống, đóng vai trò là-tháp truyền tải hạng nặng cho lưới điện. Vì kim loại bền hơn gỗ hoặc bê tông rất nhiều nên những cột này có thể được xây dựng cao hơn nhiều và có thể kéo dài khoảng cách xa hơn nhiều giữa mỗi cấu trúc.
Tuy nhiên, cột kim loại là một khoản đầu tư nghiêm túc. Bản thân vật liệu này rất đắt tiền và bạn không thể chỉ đào một cái hố rồi thả chúng vào. Hầu hết các cột kim loại đều yêu cầu nền bê tông-đổ lớn, tùy chỉnh và được gia cố bằng bu lông neo nặng. Sau đó, cột được nâng lên bằng cần cẩu và bắt vít vào đế này. Mặc dù điều này làm cho chúng cực kỳ ổn định, nhưng chi phí thép cao và việc lắp đặt tốn nhiều nhân công{5}}có nghĩa là chúng thường được dành riêng cho đường dây điện áp cao-từ 35KV trở lên.
Bất cứ khi nào bạn phải xử lý những nhịp lớn mà dây kéo dài hàng trăm feet giữa các giá đỡ, bạn thực sự cần một tay đòn bằng thép hình chữ nhật được thiết kế đặc biệt để xử lý loại ứng suất cơ học cường độ cao đó. Các thành phần kim loại này được chế tạo để tồn tại trong những điều kiện thời tiết tồi tệ nhất mà bạn có thể tưởng tượng, bao gồm cả gió bão-và băng tích tụ dày đặc có thể dễ dàng làm gãy cột gỗ hoặc khiến cột bê tông bị vỡ vụn. Mặc dù chúng cần được chú ý lâu dài-để tránh rỉ sét qua nhiều thập kỷ, nhưng độ bền cơ học tuyệt đối khiến chúng trở thành lựa chọn hợp lý duy nhất làm trụ cột cho việc truyền năng lượng đường dài-.
Đưa ra lựa chọn đúng đắn cho lưới
Vậy tại sao chúng ta lại sử dụng ba loại khác nhau thay vì chỉ chọn loại mạnh nhất? Tất cả đều xuất phát từ nhu cầu cụ thể của dự án. Nếu bạn đang chạy đường dây điện áp thấp-qua một khu rừng có nhiều gỗ và ngân sách eo hẹp thì cột gỗ có thể hoàn toàn phù hợp. Nhưng nếu bạn đang xây dựng cơ sở hạ tầng thành phố mới cần phải an toàn và đáng tin cậy cho ba thế hệ tiếp theo, thì bạn luôn sử dụng bê tông cốt thép. Và đối với những đường dây lớn vận chuyển điện đi khắp đất nước, bạn cần năng lượng thô từ thép.
Mỗi cực trong số ba cực này đóng một vai trò độc đáo riêng trong mạng lưới phức tạp, khổng lồ giúp chúng ta luôn sáng. Một khi bạn hiểu rõ về vật liệu và kỹ thuật cứng tạo nên chúng, bạn có thể dễ dàng nhận thấy rằng đây không chỉ là những "cây gậy trong lòng đất", chúng thực sự là một phần phát triển cao của thế giới hiện đại. Chúng có thể yên tĩnh và cố định, nhưng nếu không có sức mạnh cụ thể mà gỗ, bê tông và kim loại mang lại, toàn bộ xã hội của chúng ta sẽ chìm trong bóng tối.