Dlaczego linie przesyłowe napięcia wysokiego nie są izolowane

Dlaczego wysokonapięciowe przewody nie są izolowane?

Przewodniki lini przesyłowych są często pozostawiane bez izolacji, a ta praktyka opiera się na kilku przekonujących racjach:

Efektywność kosztowa

Izolacja przewodników lini przesyłowych na dużych odległościach jest niezwykle kosztowna. Te linie często rozciągają się na setki mil, a pokrycie ich tradycyjnymi materiałami izolacyjnymi wiązałoby się z ogromnymi wydatkami finansowymi. Sam skalę infrastruktury sprawia, że izolacja nie tylko stanowi logistyczne wyzwanie, ale także nieopłacalne przedsięwzięcie ekonomiczne. Rezygnując z izolacji, firmy zajmujące się transmisją i dystrybucją energii mogą osiągnąć znaczące oszczędności, które mogą być następnie przeznaczone na inne kluczowe aspekty rozwoju i utrzymania sieci.

Zarządzanie wagą

Grubość izolacji wymaganej dla przewodników przesyłowych jest wprost proporcjonalna do poziomu napięcia. W przypadku lini Extra High Voltage (EHV), działających przy bardzo wysokim potencjale elektrycznym, izolacja musiałaby być odpowiednio gruba. Ta dodatkowa objętość przekłada się na znaczący wzrost całkowitej wagi linii. Taka ciężka obciążenie nie tylko komplikuje proces montażu, ale także powoduje większy nacisk na konstrukcje nośne, w tym słupy, wieże i powiązaną sprzęt. Eliminując izolację, waga linii jest minimalizowana, co ułatwia instalację i zmniejsza obciążenie infrastruktury.

Uproszczenie materiałów i infrastruktury

Dla lini EHV, konieczność stosowania grubej izolacji ma kaskadowy wpływ na cały system przesyłowy. Dodatkowa waga wymaga silniejszych podpór, bardziej solidnych izolatorów i masywniejszych fundamentów dla słupów i wież. To nie tylko zwiększa całkowity koszt infrastruktury, ale także dodaje złożoności procesowi projektowania i budowy. W przeciwieństwie do tego, nagie przewody oferują prostsze i bardziej bezpośrednie rozwiązanie dla transmisji energii, osiągając te same funkcjonalne cele bez potrzeby skomplikowanych i kosztownych dodatkowych materiałów i infrastruktury.

Wzmocnienie przewodzenia

Wraz ze wzrostem poziomu napięcia, siła dielektryczna izolatorów maleje. Dla zastosowań extra wysokiego napięcia, takich jak te działające w zakresie 450 kV do 600 kV, izolacja musiała by być niezwykle gruba, aby zachować integralność elektryczną. Jednak ta gruba izolacja działa jako bariera dla efektywnej dyspersji ciepła generowanego podczas transmisji energii. Nagromadzenie ciepła może prowadzić do zwiększenia oporu elektrycznego i obniżenia przewodzenia, ostatecznie powodując straty energii. Natomiast nagie przewodniki umożliwiają niezakłóconą transfer ciepła, zapewniając optymalne przewodzenie i minimalizując straty energetyczne w procesie transmisji.

Łatwość utrzymania

Utrzymanie izolowanych linii stanowi bardziej trudne i kosztowne wyzwanie w porównaniu do nagich linii. Izolowane linie wymagają regularnych, precyzyjnych inspekcji, aby upewnić się, że izolacja pozostaje nietknięta i wolna od uszkodzeń lub degradacji. Nawet drobne defekty w izolacji mogą stanowić istotne ryzyko bezpieczeństwa i zakłócać transmisję energii. Z drugiej strony, nagie przewodniki można łatwiej wizualnie inspekcjonować pod kątem oznak zużycia, uszkodzeń lub innych problemów. Ta proste utrzymanie redukuje częstotliwość i złożoność kontroli, obniżając całkowite koszty utrzymania i zapewniając niezawodną pracę systemu przesyłowego.

Dyspersja ciepła

Przewodniki lini nadziemnych przesyłają znaczne prądy elektryczne, które naturalnie generują duże ilości ciepła. Izolacja tych linii przeszkadzałaby naturalnej dyspersji tego ciepła, efektywnie go zatrzymując w systemie. To uwięzione ciepło mogłoby prowadzić do przegrzania, co stanowi poważne zagrożenie dla niezawodności i długowieczności infrastruktury przesyłowej. Nadmiar ciepła może degradować materiały przewodników, zwiększać opór elektryczny i nawet powodować awarie mechaniczne, wszystkie te czynniki mogą zakłócać dostarczanie energii i potencjalnie prowadzić do awarii systemu.

Bezpieczeństwo

Chociaż przewodniki lini nadziemnych są nagie i brak ciągłej izolacji, system jest zaprojektowany z solidnymi funkcjami bezpieczeństwa. Te linie są strategicznie umieszczone na znacznej wysokości, co sprawia, że jest niezwykle trudno, aby ludzie, pojazdy lub zwierzęta weszli w kontakt z nimi. Wielkie pionowe i poziome odstępy między liniami przesyłowymi a otoczeniem działają jako naturalna forma izolacji, zmniejszając prawdopodobieństwo awarii elektrycznych spowodowanych przypadkowym dotknięciem. Ten odstęp przestrzenny jest kluczową zabezpieczeniem, minimalizując ryzyko porażenia prądem i chroniąc zarówno publiczność, jak i integralność systemu przesyłowego energii.

Zamiast polegać na ciągłej izolacji przewodników, linie nadziemne przesyłowe zawierają zaawansowany projekt, który podkreśla właściwe odstępy między przewodnikami fazowymi i odpowiednie odstępy od ziemi. Ten podejście projektowe efektywnie zapobiega przepompowaniom i rozbłyskom elektrycznym, które mogłyby wystąpić z powodu łuków elektrycznych między przewodnikami lub do ziemi. W określonych punktach połączeń, takich jak miejsca, gdzie linie są mocowane do konstrukcji nośnych, izolatory i bushingi wykonane z wysokiej jakości materiałami izolacyjnymi są wykorzystywane. 

Te elementy odgrywają kluczową rolę w zapobieganiu przeciekom elektrycznym, zapewniając, że prąd elektryczny pozostaje na zamierzonej ścieżce i utrzymując bezpieczne i efektywne działanie całego systemu przesyłowego. Dzięki tym kompleksowym rozważaniom projektowym, linie nadziemne przesyłowe są w stanie dostarczać energię elektryczną na duże odległości z wysokim stopniem bezpieczeństwa i niezawodności.