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大家一定很常看见挂著电线的电塔和电线杆,为了输送电力,电力公司不是使用地下化电缆,就是使用架空线路来完成电力输送的使命。对电力来说,这些输电线路宛如他们的高速公路一般。从家里的电线到路边的电线杆再大到高压电塔,他们一致的任务,都是安全稳定地输送电力。平时在我们眼前晃过的电力输送设备,我们是否曾感到好奇呢?

前一阵子,和平电厂的电塔因『妮莎台风』侵袭造成倒塌,时间恰落在夏日用电尖峰阶段,台湾因『备转容量率』不足,濒临限电边缘,电力调度由如走钢索一般,令人心惊。

这件事揭露出原来那些默默无名的钢构其实扮演著非常重要的角色。

接下来就略述一下电塔的种种吧!!

我们先从结构说起,在台湾电塔大部分有四只脚。(大型的电塔应该都是四枝吧,比较小的则可能是单塔基的哦..)。在最底部有混凝土的塔基,然后利用角钢或十字钢,以桁架结构建造而成。为了站立得稳定,底部的钢构跨距会较大,好让底部成为一个稳固的基础,同时因为底部的钢结构所承载的垂直重量及受到的弯曲力矩也较大,因此所使用的钢材是整个电塔中翼缘及板厚最大的地方。塔构一直向上延伸,钢构会逐渐变小,钢材厚度也会渐渐变薄。在足够克服弯曲力矩及没有结构安全的风险下,塔构会尽量轻量化,为了钩挂电线及保持安全距离,在电塔上方利用钢构建造出跨臂(Cross Arm)。因为是三相的交流电,所以会有三组跨臂,而且通常也会采取对称设置。

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如下相片,所以我们最常看到的是这种三相项二回线的塔构。在某些地方也可以看见三相四回线的电塔,因此他就有12枝跨臂。

塔构的最上方还有一组较小的跨臂,一般有两个挂点。那是『光纤接地线』专用的。

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电塔一般使用镀锌的结构用钢材建造(比如说JIS SS540这种),除了强度可广泛符合需求外,钢材外的镀锌层则可提供较佳的耐候性。而在特定的航空管制区时,电塔便依据航空法规的要求,涂上红白相间的警示涂装(如下图)。

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在塔构的一只脚上会装有防坠装置使用的连结轨,这是专为给登塔维护的工作人员使用的,他们可以把防坠器嵌入连结轨中然后爬上杆梯上塔,连结轨在各跨臂处有做延伸以使工作人员可到达电塔的任意处。防坠器只允许向上,不能往下,因此若人员攀爬过程摔落,就会被防坠器扯住。你一定会好奇,那工作人员岂只能向上不能往下?? 若要往下爬时,必需采取特定的姿势以便拉开防坠装置的锁定机构,这样才能下塔。小弟我曾上过塔,爬上去有点累,重点是上塔后往下看的感觉,实在会令人脚软。塔下几十公尺的人跟蚂蚁大小相当,在塔上阵风吹拂,你会发现单靠一条安全带系在钢构上多没安全感,但她却是你唯一的防坠装置。

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通常电塔的四枝大脚下方,都会有阻隔网(如下相片)。主要是防止闲杂人等任意登塔,毕竟送电中的电线任意接近是非常危险的。不过对会爬树的野生动物来说就难以发挥功能了,唯一有吓阻力的大概只有让动物们浑身不对劲的高压电磁场吧!! 以前听过同事说过,爬上电塔接近有电的电缆,手上寒毛直竖,这高压电所产生的磁场真可谓令人毛骨悚然啊!!

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那么塔基呢塔基基本上采用混凝土建造,特别的是,因为高压电塔高度通常介于数十米间,所以要提供足够的稳定度及强度,塔基自然深度也深。常见的有20米左右的深度,至于塔基深度主要还是端视所在地的地质及塔构力学等而有不同的深度设计。值得一谈的是,电塔在总体建造看起来虽然简单,但其实工程相当艰巨。由于人们需避开电磁的影响,或者电力输送需跨越千山万水,因此,这些电塔不是建在穷山僻壤,不嘛..就是深山野岭之中。尤其是在群山之中的电塔,要挖掘的地基及建造塔构是何等不易,负责建造的工程人员除了要长时间住宿在山上的施工地点外,还得面对山中各种生物带来的威胁,毒蛇、野蜂、猛禽及野兽等,一不小心可能就成了台湾黑熊的点心...~~。

除了施工的人员外,生活及工程物资的运输也是一大难题,车辆可以到得了的算是最幸福的,艰难一点的,是车走到了尽头还得靠人力或越野型的搬运工具进行施工。真正有挑战的是车辆及人员难以到达之处,有时就得建立索道作为运输,若车辆及索道都不能者,有时就会出动工程直升机作为主要运输以求缩短工期。难以置信的是,这些电塔的地基竟全靠人力挖掘,因为在深山之中,怪手派不上用场,可以想像吗?? 20多米的深洞都是用人力挖的喔!!

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上图,在山中的电塔,工程人员利用直升机巡检时取得的相片..

 

最后再介绍两种不一样的塔构。输电线的设计中,能直线输送是理想,但在真实的环境中碍于太多的因素是不可能的。也就是说输电线路会依照地形或障碍需转弯,在转向点的电塔因为承受的水平和垂直负载较大,所以结构及挂线的部位会不同,这种电塔我们称『张力塔』(Tension Tower)(如下第一张图)。另一种,不用承载额外的水平和垂直负荷,单纯只承受输电线因重力而产生的拉力,这种则管他叫『悬吊塔』(Suspension Tower)(如下第二张图所示)。可以把他想像晾衣服时,因晾衣绳悬垂(弛度)太大,我们在中央加一根立柱撑起来一样。

还有一种是用来做线位转换的塔构,因为实在罕见,就没有多加叙述以免误导他人。

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『张力塔』(Tension Tower) -- 在跨臂处的碍子串与下图『悬吊塔』(Suspension Tower)的不一样

 

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『悬吊塔』(Suspension Tower) -- 碍子只需吊住输电线

 

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