Кіріспе

Коммуналдық қызметтердің жоғары кернеулі сымдарын және қосалқы жабдықтарын қолдауға арналған тіреулер

Коммуналдық тіреу – әдетте ағаштан немесе алюминий қорытпасынан жасалған бағана немесе тірек, ол жоғары кернеулі электр желілерін және электр кабелі, оптикалық талшықты кабель сияқты түрлі коммуналдық қызметтерді, сондай-ақ трансформаторлар мен көше шамдары сияқты байланысты жабдықтарды қолдау үшін қолданылады. Оны қолданылуына қарай тарату тіреуі, телефон тіреуі, телекоммуникация тіреуі, электр тіреуі, гидротіреуі, телеграф тіреуі немесе телеграф бағанасы деп атауға болады. Стоби тіреуі – ортасында бетон плитамен бөлінген екі болатты конструкциядан тұратын көп мақсатты тірек, көбінесе Оңтүстік Австралияда кездеседі. Электр сымдары мен кабельдері коммуналдық тіреулерге орнатылады, бұл оларды жерден оқшаулап, адамдар мен көліктердің кедергісіз қозғалысын қамтамасыз етудің тиімді тәсілі. Коммуналдық тіреулер ағаштан, металдан, бетоннан немесе шыны талшығы сияқты композиттерден жасалуы мүмкін. Олар екі түрлі электр желілері үшін қолданылады: қосалқы станциялар арасында жоғары кернеуді тасымалдайтын тарату желілері және тұтынушыларға төмен кернеуді бөліп жеткізетін тарату желілері. Алғашқы тіреулерді 1843 жылы телеграфты дамытуға үлес қосқан Уильям Фотэргилл Кук қолданған. Коммуналдық тіреулер алғаш рет 19-ғасырдың ортасында Америкада телеграф жүйелерімен пайдаланылды, Сэмюэл Морзе Бальтимор мен Вашингтон арасына кабельді жерге көмуге тырысты, бірақ жүйе жеткіліксіз болғандықтан оны жер үстіне көшірді. Бүгінде тұрғын үйлерде коммуналдық тіреулердің орнына жер астына орнатылған тарату желілері жиі қолданылады, себебі тіреулердің сыртқы келбеті әдемі емес деп есептеледі, сондай-ақ қар немесе мұз көп жиналатын аймақтарда қауіпсіздік мәселелері де бар.

Қолдану

Коммуналдық бағаналар электр желілерінің екі түрін тасымалдау үшін жиі қолданылады: тарату желілері (немесе "қоректендіргіштер") және аралық беру желілері. Тарату желілері жергілікті подстанциялардан тұтынушыларға қуат жеткізеді. Олар әдетте 4,6-ден 33 киловольтқа (кВ) дейінгі кернеуді және тұтынушы қолданатын төменгі екінші кернеуге бастапқы кернеуді төмендету үшін трансформаторларды қамтиды. Төменгі кернеуді тұтынушының үйіне қызмет көрсету сымы арқылы жеткізіледі. Аралық беру желілері аймақтық подстанциялардан жергілікті подстанцияларға жоғары кернеулі қуатты тасымалдайды. Олар әдетте 46 кВ, 69 кВ немесе 115 кВ кернеуді 230 кВ дейінгі қашықтыққа жеткізеді. 230 кВ-тан жоғары кернеуді тасымалдайтын желілер көбінесе екі немесе үш бағанадан тұратын H тәрізді тіреулермен бекітіледі. 230 кВ-тан жоғары кернеуді тасымалдайтын беру желілері әдетте бағаналармен емес, металл тіреулермен (АҚШ-та беру мұнаралары деп аталады) бекітіледі. Экономикалық немесе практикалық себептермен, мысалы, қалалық аймақтарда орынды үнемдеу үшін тарату желісі көбінесе аралық беру желісімен бірге бағаналарда орнатылады, бірақ жоғары кернеулі желілердің астына орналастырылады; бұл тәсіл "астында орнату" деп аталады. Телекоммуникациялық кабельдер әдетте қуат желілерін қолдап тұрған бағаналарда орналастырылады; осылай бөлісілген бағаналар бірлескен пайдалану бағаналары деп аталады, бірақ олардың жеке бағаналары да болуы мүмкін.

Сипаттама

АҚШ-та стандартты электр бағанасының биіктігі шамамен 10,67 метр, ал жерге 1,83 метр тереңдікке көміледі. Дегенмен, бағаналар қауіпсіздік талаптарын қанағаттандыру үшін 36,58 метрден жоғары биіктікке жете алады. Олар қалалық аймақтарда әдетте 38,10 метр, ал ауылдық аймақтарда 91,44 метрдей арақашықтықта орналасады, бірақ бұл арақашықтық жердің бедеріне байланысты кең ауқымда өзгеруі мүмкін. Бірлескен пайдалану бағаналары әдетте бір коммуналдық компанияға тиесілі болады, ол басқа кабельдер үшін орынды жалға береді. АҚШ-та Электр және электроника инженерлері институты (IEEE) жариялаған Ұлттық электр қауіпсіздігі кодексі (Ұлттық өрттен қорғау қауымдастығы (NFPA) жариялаған Ұлттық электр кодексімен шатастырылмауы керек) электр бағаналарын және олардың жабдықтарын салу және күтіп-ұстау стандарттарын белгілейді.

Тірек материалдары

Көптеген электр полюстері жыртықтан, саңырауқұлақтар мен жәндіктерден қорғау үшін консервантпен өңделген ағаштан жасалады. АҚШ-та ең көп қолданылатын түр – оңтүстік сары қарағай, бірақ ұзын, түзу ағаштардың көптеген түрлері коммуналдық бағаналар жасауға қолданылады, оның ішінде Дуглас шыршасы, джек шыршасы, лоджпоул шыршасы, батыс қызыл кедр және Тынық мұхитының күміс шыршасы. Дәстүрлі түрде креозот консервант ретінде қолданылып келді, бірақ қоршаған ортаға қатысты алаңдаушылықтар туындағандықтан, АҚШ-та пентахлорфенол, мыс нафтеноты және бораттар сияқты баламалар кеңінен қолданылуда. АҚШ-та ағаш сақтау материалдары мен ағаш сақтау процестерінің стандарттары, сондай-ақ сынақ критерийлері ANSI, ASTM және American Wood Protection Association (AWPA) ережелерімен белгіленеді. Консерванттар қолданылса да, ағаш бағаналар ыдырайды және климаттық және топырақтық жағдайларға байланысты шамамен 25-50 жыл қызмет етеді, сондықтан оларды үнемі тексеру және консервантпен қайта өңдеу қажет. Ағаш бағаналарға құрт-құмырсқалардың келтіретін зияны АҚШ-та бағаналардың нашарлауының басты себебі болып табылады. Басқа да кең таралған электр полюсі материалдары – алюминий, болат және бетон, ал композиттер (мысалы, шыны талшығы) да жиі қолданылады. Австралияда қолданылатын ерекше патенттелген электр полюсінің түрі – Стоби полюсі, ол екі тік болат тіреуіштен және олардың арасындағы бетон плитадан тұрады. Швейцарияның оңтүстігіндегі көлдердің бойында телефон бағаналары граниттен жасалған. Бұл бағаналар 1900 жылдардың басында алғаш рет телеграф сымдары үшін, кейін телефон сымдары үшін пайдаланылды. Граниттен жасалғандықтан, олар шексіз ұзақ қызмет етеді.

Электр қуатын тарату сымдары мен жабдықтары

Электр және байланыс сымдарын таситын тіреулерде, электр қуатын тарату желілері мен оларға қосымша жабдықтар, қауіпсіздік мақсатында байланыс кабельдерінен жоғары, тіреудің үстіңгі бөлігіне орнатылады. Осы жабдықтарға бөлінген тіреудегі тік кеңістік, қуат беру кеңістігі деп аталады.

Қол жеткізу

Кейбір елдерде, мысалы Ұлыбританияда, электр бағаналарында техникалық қызмет көрсету және жөндеу жұмыскерлерінің желілерде жұмыс істеу үшін қолдануына мүмкіндік беретін, стандартты үлгіде орналастырылған, қолға және аяққа тіреуге арналған кронштейндер жиынтығы болады. АҚШ-та мұндай қадамдар қауіпті деп танылғандықтан, жаңа бағаналарда оларға рұқсат етілмейді. Желішілер ағаш бағаналарға баспалдақсыз көтерілу үшін "гаф" деп аталатын тікенекті пайдаланады. Ұлыбританияда бағананың айналасына бекітілетін болат ілмектері бар арнайы аяқ киім ("Скандинавиялық альпинистер") да қолданылады. АҚШ-та желішілер көлікпен жуық жерде орналасқан бағаналардың көп бөлігіне жету үшін көтергіштік жүк көліктерін пайдаланады.

Мөлдірсіз тұғырлар

Құрылыс желісінің түзу бөлігінің соңында орналасқан, немесе басқа бағытта бұрылатын тіреулер АҚШ-та "өлі соңы" тіреулер деп аталады. Басқа елдерде оларды "бекіткіш" немесе "аяқтау" тіреулер деп те атай беруі мүмкін. Олар сымның ұзын түзу бөліктерінің бүйік кернеуін көтеруге тиіс. Әдетте, олар күшті конструкциядан жасалады. Электр сымдары көлденең кернеу оқшаулағыштар арқылы тіреуге бекітіледі, бұл оқшаулағыштар қос, үш немесе болаттық тіреулерге орналастырылуы мүмкін (бұл кернеу күштеріне қарсы тұруды арттырады) немесе тікелей тіреуге бекітіледі. "Өлі соңы" және бүйік жүктемені көтеретін басқа тіреулерге де көмекші сымдар орнатылады. Көмекші сымдардың бойында әрқашан кернеу оқшаулағыштары орналастырылады, бұл электрлік ақаулар салдарынан туындаған жоғары кернеудің көпшілікке қолжетімді кабельдің төменгі бөлігіне жетуіне кедерес жасайды. Халық тығыз қоныстанған аймақтарда көмекші сымдар көбінесе сары пластик немесе ағаш құбырлармен қапталады, ал төменгі жағына жарықтандырғыштар бекітіледі, осылайша оларды жақсы көруге болады, адамдар мен жануарлардың соқтығысу қаупін азайтады, сондай-ақ көлік құралдарының оларға шабуына да жол бермейді. Бүйік жүктемені қолдаудың тағы бір тәсілі – итермелі тірек тіреуі, ол бірінші тіреудің қабырғасына бекітілген және жерге бұрышпен орналасқан екінші, қысқа тіреу. Егер бүйік тірек орнатуға орын болмаса, мықты тіреу, мысалы, бетон немесе темірден жасалған конструкция қолданылады.

Тарих

Телеграф сымдарын керамикалық изоляторлармен бағаналардан ілу жүйесін британдық телеграф пионері Уильям Фотэргилл Кук ойлап тапты және патент алды. Кук электр телеграфын коммерциялық негізде орнатудың басты күші болды. Чарльз Уитстоунмен бірге Кук және Уитстоун телеграфын ойлап тапты және әлемдегі алғашқы телеграф компаниясы – Электр телеграф компаниясын құрды. Телеграф бағаналары алғаш рет 1843 жылы Кук пен Уитстоун телеграф желісі Слауға дейін созылған кезде Ұлы Батыс темір жолында қолданылды. Бұрын желіде жерге көмілген кабельдер қолданылған, бірақ бұл жүйе нашар изоляциядан туындаған қиындықтарға себеп болды. Ұлыбританияда телеграф бағаналары үшін жергілікті шырша немесе Швеция мен Норвегиядан әкелінген қарағай ағаштары пайдаланылды. Алғашқы орналымдарда бағаналар күйдірілген шайырмен өңделді, бірақ олардың қызмет ету мерзімі шамамен жеті жылды құрады. Кейінірек бағаналар консервант ретінде креозот немесе мыс сульфатымен өңделді. Олар 1872 жылы салынған Австралияның құрлықтық телеграф желісінде қолданылды, ол континентті солтүстіктен оңтүстікке тікелей орталық арқылы байланыстырды және Дарвиндегі су асты кабелі арқылы әлемнің қалған бөлігімен жалғастырды. Стоби бағанасын 1924 жылы Аделаида электрмен жабдықтау компаниясының Джеймс Сирил Стоби ойлап тапты және алғаш рет Аделаиданың Оңтүстік террасасында қолданды. Белл жүйесінің алғашқы желілерінің бірі Вашингтон – Норфолк желісі болды, ол көбінесе сары қарағайдан жасалған, төрт қырлы, конус тәрізді бағаналардан тұрды және креозотпен толыққанша қанықтырылған болуы мүмкін. "Толыққанша қанықтырылған" дегеніміз – өндіруші консервантты ағашқа мүмкіндігінше көп мөлшерде сіңіреді, бірақ өнімнің сапасына кепілдік берілмейді. Олардың кейбіреулері 80 жылдан кейін де пайдалануда болды. XIX ғасырдың соңында кейбір қалаларда бағаналық желілерді салуға қарсылық болды және көптеген елдерде желілерді жерге көмуге саяси қысым күшті болып қала береді. Шығыс Еуропа, Ресей және дамытпаған елдерде көптеген коммуникациялық бағаналар әлі де темір жолдарында да, жолдар бойында да, тіпті қалалық аймақтарда да изоляторларға орнатылған ашық сымдарды тасымалдайды. Теміржолдардағы қозғалыс азау болғандықтан, олардың бағаналары көбінесе төмен болады. АҚШ-та электр энергиясы көбінесе шыныдан, керамикадан немесе полимерден жасалған изоляторларға бекітілген, қатты болат өзекке оралған алюминий сымдар арқылы тасымалданады. Телефон, кабельдік теледидар және оптикалық талшықтар көбінесе изоляторсыз тікелей бағанаға бекітіледі. Ұлыбританияда ауылдық электрмен жабдықтау жүйесінің көп бөлігі ағаш бағаналарға орнатылған. Олар әдетте 132 кВ электр станцияларынан 11 немесе 33 кВ (үш фазалы) электр қуатын тарату станцияларына немесе бағанаға орнатылған трансформаторларға жеткізеді. Ағаш бағаналар 1980 жылдардың басынан бері 132 кВ желілері үшін қолданылып келеді. Олар әдетте қысқа учаскелерде қолданылады, бірақ Мельбурннан Камбске дейінгі, Бантингфордқа жақын жердегі желі өте ұзын. Олардағы сымдар металлдан жасалған және изоляторлар арқылы тіректерге қосылады. Ағаш бағаналар тұтынушыларға төмен кернеуді тарату үшін де қолданылуы мүмкін. Бүгінде электр бағаналары бастапқыда қолданылған оқшауланбаған мыс сымнан гөрі көптеген қызметтерді атқарады. Көптеген бұрмаланған жұптарды, коаксиалды кабельді немесе тіпті оптикалық талшықты қамтитын қалың кабельдер орнатылуы мүмкін. Жақын жерде орнатылған қарапайым аналогтық қайталаушылар немесе басқа да сыртқы жабдықтар ұзақ жылдар бойы бағаналарға бекітілген, ал қазір мультиплекстеу/демультиплекстеу немесе цифрлық қайталаушылар үшін жаңа цифрлық жабдықтарды көруге болады. Көптеген жерлерде, суретте көрсетілгендей, электрмен жабдықтау, теледидар, телефон, көше жарығы, жол сигналы және басқа да қызметтердің провайдерлері бағаналарды бірлесіп иелену арқылы немесе бір-біріне орын жалдау арқылы бөліседі. АҚШ-та ANSI стандарты 05.1.2008 ағаш бағаналарының өлшемдері мен жүктемелерін реттейді. Ауылдық электрлендіру туралы заңға сәйкес келетін коммуналдық қызметтер, сонымен қатар АҚШ Ауыл шаруашылығы министрлігінің RUS Bulletin 1724E 150 нұсқаулықтарына сәйкес болуы керек, ол бағананың беріктігі мен жүктемесін анықтайды. Инженерлік және коррозиядан қорғаудың жақсаруымен және өндіріс құнының төмендеуіне байланысты АҚШ-та темірден жасалған электр бағаналары кеңінен қолданылуда. Алайда, коррозияға байланысты ерте істен шығу ағашпен салыстырғанда алаңдатарлық мәселе болып табылады. Ұлттық коррозия инженерлері қауымдастығы (NACE) ағаш электр бағаналарында қолданылатын сияқты, тексеру, күтіп ұстау және алдын алу процедураларын әзірлеуде.

Тіректің тегіндегі координаттар

Кейбір аймақтарда бағаналарды координаттар желісі бойынша орналастыру практикасы бар. Оң жақтағы бағана – АҚШ-тың Мэриленд штатының ауылдық аймағында орналасқан Delmarva Power бағанасы. Төменгі екі табель – аталған желідегі "X" және "Y" координаттары. Геометрияда қолданылатын координаттық жазықтықтағыдай, X шығысқа қарай қозғалғанда, ал Y солтүстікке қарай қозғалғанда өседі. Жоғарыдағы екі табель бағананың кішігірім тарату бөліміне тән; біріншісі маршрут нөмірін, екіншісі маршрут бойындағы нақты бағананы көрсетеді. Дегенмен, барлық электр желілері де жолмен жүрмейді. Ұлыбританияның Шығыс Англия аймағында EDF Energy Networks көбінесе бағананың немесе подстанцияның Ordnance Survey Grid Reference координаттарын атау тақтасына қосады. Кейбір аймақтарда электр бағаналарындағы тақталар құнды координаттық ақпаратты ұсынуы мүмкін: қарапайым адамның GPS-і.

Полюс жолы

Полюс жолы (немесе АҚШ-та полюс желісі) – екі немесе одан көп аралықта ағаш тіреулер арасында ілінген бірнеше оқшауланбаған сымдар арқылы телефон байланысы немесе электр қуатының желісі. Бұл әдіс, әсіресе кабельдерді жерге көмудің қымбат екендігіне байланысты, ауылдық жерлерде кеңінен таралған. Полюс жолдарының кеңінен қолданылған тағы бір жағдайы – теміржолдардағы сигналдық посттарды байланыстыру. Дәстүр бойынша, 1965 жылға дейін, полюс жолдары электрленбеген теміржолдарда ашық сымдармен салынды; сым тіреу арқылы өткен кезде оқшаулау қажет болды, бұл сигналдың әлсіреуіне жол бермеді. Электрленген теміржолдарда полюс жолдары көбінесе салынбады, себебі жоғары кернеулі сымдардан тым көп бөгеттер туындады. Осы мақсатта кабельдерді оқшаулағыштармен жабдықталған шпилькалар арқылы бөліп орналастырды; әдетте, әр шпилькаға төрт оқшаулағыш қолданылды. Бүгінде Ұлыбритания теміржол желісінде Шотландияның таулы аймағында осындай жолдың жалғыз ғана бөлігі сақталған. Бұрын, Уаймондхэм (Норфолк) және Брэндон (Саффолк) арасында да ұзақ бөлім болған, бірақ ол 2009 жылдың наурыз айында демонтаждалды.

Қоршаған ортаға әсері

Құстар ұя салу және қыдыру үшін тік бағаналарды пайдаланады. Кейбір адамдар тік бағаналар мен олармен байланысты құрылыстарды көрікті бұзушылықтың бір түрі деп есептейді. Осы себепті көптеген сымдар жоғары халық тығыздығы бар немесе көркі жарасымды жерлерде жерге көміледі, бұл шығынды ақтайды. Архитекторлар кейбір тік бағаналарды әдемі етіп жобалайды, осылайша көрікті бұзушылықтан сақтайды. Ағаш тік бағаналарын сақтау үшін қолданылатын креозот және пентахлорфенол сияқты кейбір химиялық заттар улы және қоршаған ортада табылған. Креозотпен сіңдірудің ауа райына төзімділігін жақсартудың айқын артықшылықтары ұзақ мерзімді салдарға әкеледі. Соңғы жылдары креозотпен өңделген ағаш қалдықтарының, мысалы, тік бағаналардың уыттылығына қатысты алаңдаушылықтар туындады. Олардың биодеградациясы топырақтағы фенол қосылыстарын бөліп шығарады, олар улы деп саналады. Зерттеулер осы қалдықтарды қауіпсіз жою әдістерін табуды жалғастыруда. Тарихи тұрғыдан, тік бағанаға орнатылған трансформаторлар полихлорирленген бифенил (ПХБ) сұйықтығымен толтырылған. ПХБ қоршаған ортада ұзақ сақталады және жануарларға зиян келтіреді.