Кіріспе
Ауа электр желісін ұстап тұруға арналған құрылым.
Беріліс мұнарасы (сондай-ақ электр тірегі, гидро тірегі немесе тірек) – әдетте болаттан жасалған торлы биік құрылым, ол ауа электр желісін ұстау үшін қолданылады. Электр желілерінде беріліс мұнаралары электр қуатын генерациялық станциялардан электрлік қосалқы станцияларға тасымалдайтын жоғары кернеулі желілерді ұстайды, ал олардан электр энергиясы соңғы тұтынушыларға жеткізіледі. Сонымен қатар, электр тіректері қосалқы станциялардан тұтынушыларға электр энергиясын тасымалдайтын төмен кернеулі қосалқы беріліс және тарату желілерін ұстау үшін қолданылады. Беріліс мұнараларының төрт түрі бар: (i) аспалы мұнара, (ii) соңғы тірек мұнарасы, (iii) кернеу мұнарасы және (iv) транспозициялық мұнара. Бірақ суды кесіп өту сияқты ұзақ аралықтар қажет болғанда, кейде биік мұнаралар қолданылады. Климаттың өзгеруін жеңілдету үшін көбірек беріліс мұнаралары қажет, сондықтан 2020 жылдары беріліс мұнаралары саяси маңызға ие болды.
Терминология
Трансмиссия мұнарасы – АҚШ және басқа кейбір ағылшын тілді елдердегі өнеркәсіпте қолданылатын құрылымның атауы. Еуропа мен Ұлыбританияда электр тірегі және тірек терминдері құрылымның негізгі пішінінен, яғни жоғарғы жағына қарай тартылатын обелиск түрінен шыққан. Канадада гидромұнара термині қолданылады, себебі елде электр энергиясының басты көзі – гидроэлектрлік энергия.
Жоғары кернеудегі АЖ беріліс мұнаралары
Үш фазалы электр қуаты жүйелері жоғары кернеу (66 немесе 69 кВ және одан жоғары) және аса жоғары кернеу (110 немесе 115 кВ және одан жоғары; қазіргі жүйелерде көбінесе 138 немесе 230 кВ және одан жоғары) айнымалы ток беріліс желілерінде қолданылады. Кейбір еуропалық елдерде, мысалы Германияда, Испанияда немесе Чехияда, кіші решеткалы мұнаралар орташа кернеулі (10 кВ-тан жоғары) беріліс желілерінде де қолданылады. Мұнаралар үш (немесе үштің еселігі) өткізгішті алып жүруге арналған болуы тиіс. Мұнаралар әдетте болат торлар немесе фермалар (Австралияда, Канадада, Германияда және Скандинавияда кейде ағаш құрылымдар қолданылады) және оқшаулағыштар шыны немесе фарфор дискілер немесе силикон резеңкесінен немесе EPDM резеңкесінен жасалған композиттік оқшаулағыштар, олар тізбектерге немесе ұзын таяқшаларға жиналады, ал олардың ұзындығы желі кернеуіне және қоршаған орта жағдайларына байланысты. Әдетте, бір немесе екі жер сымдары, сондай-ақ "қорғау" сымдары деп аталады, найзағайды ұстап алып, оны зиянсыз түрде жерге бағыттау үшін үстіне орналастырылады. Жоғары және аса жоғары кернеудегі мұнаралар әдетте екі немесе одан көп электр тізбектерін тасымалдауға арналған. Егер желі бірнеше тізбекті тасымалдауға арналған мұнараларды пайдалана отырып салынса, құрылыс кезінде барлық тізбектерді орнатудың қажеті жоқ. Шындығында, экономикалық себептермен кейбір беріліс желілері үш (немесе төрт) тізбекке арналған, бірақ бастапқыда тек екі (немесе үш) тізбек орнатылады. Кейбір жоғары кернеулі тізбектер 110 кВ желілерімен бірге бір мұнараға орнатылады. Бірдей мұнараларда 380 кВ, 220 кВ және 110 кВ желілерінің параллель тізбектері жиі кездеседі. Кейде, әсіресе 110 кВ тізбектерінде, параллель тізбек теміржол электрлендіруі үшін сүйреу желілерін тасымалдайды.
Жоғары кернеулі токпен берілу мұнаралары
Жоғары кернеулі тұрақты ток (ЖЖҚ) беру желілері монополярлы немесе биполярлы жүйелер болып табылады. Биполярлы жүйелерде мұнараның әр жағында бір-бір өткізгіш орналасқан өткізгіштік құрылым қолданылады. Кейбір схемаларда жер өткізгіші электрод желісі немесе жерге қайтарым ретінде пайдаланылады. Мұндай жағдайда, мұнаралардың электрохимиялық коррозиясын болдырмау үшін, оларға импульстік қорғағыштармен жабдықталған изоляторлар орнатылуы тиіс болды. Жерге қайтарылатын бір полюсті ЖЖҚ беру үшін тек бір өткізгіші бар мұнараларды қолдануға болады. Дегенмен, көп жағдайда мұнаралар кейіннен екі полюсті жүйеге айналдыру үшін жасалады. Мұндай жағдайларда, көбінесе механикалық себептерге байланысты мұнараның екі жағына да өткізгіштер орнатылады. Екінші полюс қажет болғанша, ол электрод желісі ретінде немесе қолданылып жатқан полюспен параллель қосылады. Соңғы жағдайда, түрлендіргіш станциядан жерге қосу (жерлеу) электродына дейінгі желі жер асты кабелі түрінде, жеке құрылыстағы әуе желісі түрінде немесе жер өткізгіштерін пайдалану арқылы салынады. Кейбір ЖЖҚ жүйелерінде электрод желілерінің мұнаралары түрлендіргіш станциясынан жерге қосу электродына қуат желісін жеткізу үшін қолданылады. Олар 10–30 кВ кернеулі желілерде қолданылатын құрылымдарға ұқсас, бірақ әдетте тек бір немесе екі өткізгішпен жабдықталады. Кезектес ток (АЖ) беру мұнараларын толық немесе аралас ЖЖҚ пайдалануға түрлендіруге болады, бұл жаңа беру желісін салуға қарағанда төмен құнмен қуат беру деңгейін арттыруға мүмкіндік береді.
Темір жол тарту желілерінің мұнаралары
Бір фазалы айныма токпен жұмыс ілейтін теміржол желілеріне арналған мұнаралар құрылысы жағынан 110 кВ үш фазалы желілерге арналған мұнараларға ұқсас. Бұл желілерде көбінесе болат түтік немесе бетон бағаналар қолданылады. Дегенмен, теміржол тарту жүйелері екі полюсті айныма ток жүйелері болғандықтан, тарту желілері екі өткізгіш (немесе екіден еселік, әдетте төрт, сегіз немесе он екі) үшін есептеледі. Олар көбінесе бір деңгейде орналастырылады, мұнда әр тізбек арқанның жартысын құрайды. Төрт тарту тізбегі үшін өткізгіштер екі деңгейде, ал алты электр тізбегі үшін үш деңгейде орналастырылады.
Пішіні
Түрлі елдерде әртүрлі пішіндес тарату мұнаралары кездеседі. Пішіні кернеу деңгейіне және желілердің санына да байланысты.
Бір контур
Дельта пилондары тұрақтылығының арқасында бір тізбекті желілер үшін ең көп қолданылатын конструкция болып табылады. Олардың V пішінді корпусы бар, үстінде көлденең қол орналасқан, ол кері дельта пішінін құрайды. Ірі дельта мұнаралары көбінесе екі қауіпсіздік тросын қолданады. Портал пилондары АҚШ, Ирландия, Скандинавия және Канадада кеңінен таралған. Олар екі тіреуге және бір көлденең қолға негізделген, бұл оларға H пішінін береді. 110 кВ дейінгі желілер көбінесе ағаштан жасалған, бірақ жоғары вольтты желілерде болат пилондар қолданылады. Кішкентай бір тізбекті пилондардың бір жағында екі кішкентай көлденең қолдары, ал екінші жағында бір қол болуы мүмкін.
Екі контур
Бір деңгейлі тіректерде әр жағында 3 кабельді көтеріп тұратын бір ғана көлденең арқан болады. Кейде олар қорғаныш кабельдері үшін қосымша көлденең арқанға ие болады. Олардың биіктігі төмен болғандықтан, көбінесе әуежайларға жақын орналасады. Дунай пилондары немесе Donaumasten өз атауын 1927 жылы Дунай өзенінің жанында салынған желіден алған. Олар Германия және Польша сияқты Орталық Еуропа елдерінде ең көп кездесетін конструкция. Оларда екі көлденең арқан бар, жоғарғы арқанда бір, ал төменгі арқанда әр жағында екі кабель орналасқан. Кейде олар қорғаныш кабельдері үшін қосымша көлденең арқанға ие болады. Тона пішіндес мұнаралар ең көп таралған конструкция, оларда әр жағында пилонға өте жақын орналасқан бір кабельмен 3 көлденең деңгей болады. Ұлыбританияда екінші деңгей көбінесе (бірақ әрдайым емес) қалғандарынан кеңейтілген, ал АҚШ-та барлық көлденең арқандардың ені бірдей.
T-пилон
2021 жылы алғашқы Т-пилон, жаңа түтікшелі Т пішіндес конструкциясы, Ұлыбританияда Хинкли Пойнт С ядролық электр стансасына жаңа электр желісі үшін орнатылды, ол екі жоғары кернеулі 400 кВ электр желісін жеткізеді. Бұл конструкцияда электр кабельдері бір тіреудің үстіндегі көлденең таяқшаның астына ілінген, бұл торлы пилонға қарағанда қоршаған ортаға көрінетін әсерін азайтады. Бұл 36 Т-пилон 1927 жылдан бері Ұлыбританиядағы маңызды жаңа дизайн болып табылады, және оны 2011 жылы Британдық сәулетшілер институты мен Ұлыбритания үкіметі ұйымдастырған 250-ден астам өтініш ішінде жеңіске жеткен Даниялық Bystrup компаниясы жобалаған.
Y-пилондар
Y-пилондар электр беру мұнараларының жаңа түрі. Олар әдетте "Y" пішінін сақтау үшін қабырғалық сым немесе тірек сәулесімен жабдықталады.
Төрт контур
Германияда 4 немесе тіпті 6 тізбекке арналған шыршы тәрізді мұнаралар жиі кездеседі және олардың 3 қиылысқан қолы бар. Ең жоғары қолда әрқайсысында бір кабель, екіншісінде екі кабель, ал үшіншісінде әр жағында үш кабель орналасқан. Үшінші қолдағы кабельдер көбінесе төменгі кернеулі тізбектерді тасымалдайды.
Қолдау құрылымдары
Мұнаралар өздігінен тұрақты болуы мүмкін және өткізгіштердің жүктемелерінен, теңгерімсіз өткізгіштерден, жел мен мұздан кез келген бағытта туындайтын барлық күштерге қарсы тұра алады. Мұндай мұнаралардың негіздері көбінесе төртбұрышты болып келеді және жермен байланысқан төрт нүктесі болады. Жартылай икемді мұнара егер фазалық өткізгіш жыртылса және құрылым теңгерімсіз жүктемелерге ұшыраса, механикалық жүктемені көршілес құрылымдарға беру үшін жоғары жерге қосылған сымдарды пайдалана алады. Бұл тип, фазалық өткізгіштер шоғырланған (бір фазаға екі немесе одан көп сым) аса жоғары кернеуде өте пайдалы. Кездейсоқ жағдайларды (апатты апат немесе дауыл) ескермегенде, олардың барлығы бірден жыртылып кетпейді. Сымға ілінген мачта өте кішкентай аумақты алып, құрылысты және өткізгіштерден туындайтын кез келген теңгерімсіз кернеу жүктемесін ұстап тұру үшін керілген сымдарға сүйенеді. Қақпалы мұнара V пішінде жасалуы мүмкін, бұл салмақ пен құныны азайтады. 2012 жылғы мәліметтерге сәйкес, АҚШ-та ағаш мұнаралардағы 345 кВ желілері әлі де қолданыста, және осы технология бойынша жаңалары салынуда. Ағаш сондай-ақ тұрақты құрылымды салу кезінде уақытша құрылымдар үшін де қолданылуы мүмкін.
Бетон
Германияда бетонды бағаналар көбінесе 30 кВ-тан төмен жұмыс кернеуі бар желілерде қолданылады. Ерекше жағдайларда бетон бағаналар 110 кВ желілері үшін, сондай-ақ қоғамдық электр желісі немесе теміржолдың жетегіш тогы желісі үшін де қолданылады. Орта кернеуге арналған бетон бағаналар Канада мен АҚШ-та да қолданылады. Швейцарияда 380 кВ әуе желілері үшін 59,5 метрге дейін биіктігі бар бетон пилондар (Литтаудағы әлемдегі ең биік құрастырылған бетон пилоны) пайдаланылады. Аргентинада және Оңтүстік Американың басқа да елдерінде жоғары кернеулі желілерден басқа көптеген әуе электр желілері құбырлы бетон бағаналарға орнатылған. Бұрынғы Кеңес Одағы елдерінде де бетон бағаналар жиі кездеседі, бірақ олардың көлденең тіректері темірден жасалған. Алдын ала дайындалмаған бетон пилондар 60 метрден жоғары құрылыстар үшін де қолданылады. Мысалы, Берлиндегі Рейтер-Вест электр станциясының жанындағы 380 кВ электр желісінің биік пилоны. Қытайда өзендерді кесіп өтетін кейбір желілердің пилондары бетоннан салынған. Бұл пилондардың ең биігі Нанкиндегі Янцзы электр желісі арқылы өтетін желіге тиесілі.
Құрастыру
Желдізгіш мұнаралар орнатылмас бұрын, мұнараларды сынау станцияларында мұнаралардың прототиптері сыналып бағаланады. Оларды құрастыру мен орнатудың түрлі тәсілдері бар:
Оларды жерде көлденең жинап, итеру-тарту арқандарымен тіктеп қоюға болады. Бірақ бұл тәсіл құрастыруға қажетті кең аумақ болғандықтан сирек қолданылады. Мұнараларды тік күйде (соңғы орналасқан түрінде) құрастыруға да болады. Мысалы, Янцзы өзенінен өтетін аса биік мұнаралар осылай құрастырылған. Торлы мұнараларды жинау үшін жинді тіректі кран қолданылады. Бұл әдіс коммуналдық тіреулерге де қолданылады. Вертолеттер қол жеткізу қиын аймақтарда мұнараларды құрастыру үшін әуе крандары ретінде пайдаланылуы мүмкін. Мұнараларды басқа жерде құрастырып, тарату желісінің бойына тік ұшырып әкелуге болады. Вертолеттер бөлшектелген мұнараларды кәдеге шығару үшін тасымалдауға да қолданылады.
Маркерлер
Халықаралық азаматтық авиация ұйымы мұнаралар мен олардың арасында ілінетін сымдарға арналған белгілер туралы ұсынымдар жасайды. Кейбір мемлекеттік органдар осы ұсынымдарды міндетті етеді, мысалы, кейбір электр желілерінде белгілі аралықтармен жоғары сымдарға маркерлер орнатылуы керек, ал жеткілікті биіктіктегі мұнараларда ескерту шамдары болуы тиіс. Бұл әсіресе әуежайларға жақын орналасқан электр беру мұнараларына қатысты. Электр бағаналары көбінесе желінің атауымен (желінің бастапқы және соңғы нүктелері немесе электр компаниясының ішкі коды) және мұнараның нөмірімен жазылған идентификациялық табельқаға ие. Бұл электр компаниясына мұнарадағы ақаудың орнын анықтауды жеңілдетеді. Электр беру мұнаралары, басқа да болат торлы мұнаралар сияқты – радио немесе ұялы байланыс мұнаралары, жоғары кернеудің қауіптілігіне байланысты көпшіліктің кіруіне тыйым салатын белгілермен жабдырылады. Көбінесе бұл жоғары кернеу туралы ескерту белгісі арқылы жасалады. Кейде, электр беру желісіне кіретін барлық нүктелер белгіленеді. Жоғары кернеу туралы ескерту белгісінде құрылысты салған компанияның аты, сондай-ақ, электр беру құрылыстары орналасқан жерлерді, желілік сегменттерді немесе құқықтық өткелді сатып алған және белгілеген жерлер туралы ақпарат та болуы мүмкін.