Чому повітряні лінії електропередачі не ізольовані

Чому високовольтні дроти не ізольовані?

Повітряні лінії передачі часто залишаються неізольованими, і ця практика має кілька важливих обґрунтувань:

Економічна ефективність

Ізоляція повітряних ліній передачі на великі відстані є надмірно дорогим завданням. Ці лінії часто простягаються на сотні миль, і покриття їх звичайними матеріалами для ізоляції призвело б до неприпустимо високих фінансових витрат. Масштаб інфраструктури робить ізоляцію не лише логістично складною, але й економічно невигідною. Відмова від ізоляції дозволяє компаніям з передачі та розподілу електроенергії зробити значні економії, які можна перенаправити на інші ключові аспекти розвитку та підтримки мережі.

Керування вагою

Товщина ізоляції, необхідна для ліній передачі, прямо пропорційна рівню напруги. У випадку ліній додатково високої напруги (ДВН), які працюють при надзвичайно високих електричних потенціалах, ізоляція мусила б бути відповідно густою. Це додаткове забарвлення перетворюється на значне збільшення загальної ваги ліній. Таке важке навантаження не тільки ускладнює процес встановлення, але й створює більший стрес для підтримуючих конструкцій, включаючи стовпи, вежі та відповідне обладнання. Виключення ізоляції мінімізує вагу ліній, сприяючи легшому встановленню та зменшенню навантаження на інфраструктуру.

Спрощення матеріалів та інфраструктури

Для ліній ДВН необхідність густої ізоляції має кумулятивний ефект на всю систему передачі. Додаткова вага потребує сильніших опор, більш міцних ізоляторів та стурбованіші основи для стовпів та веж. Це не тільки збільшує загальні витрати на інфраструктуру, але й додає складності до процесу проектування та будівництва. Навпаки, голі дроти пропонують простіше та більш прямолінійне рішення для передачі електроенергії, досягаючи тих самих функціональних цілей без потреби в складних та дорогих додаткових матеріалах та інфраструктурі.

Покращення провідності

З ростом рівня напруги, диелектрична стійкість ізоляторів зменшується. Для застосування додатково високої напруги, таких як ті, що працюють в діапазоні 450 кВ до 600 кВ, ізоляція мусила б бути надзвичайно густою, щоб зберегти електричну цілісність. Однак, ця густа ізоляція стає бар'єром для ефективного розсіювання тепла, що генерується під час передачі електроенергії. Накопичення тепла може призводити до збільшення електричного опору та зниження провідності, що врешті-решт призводить до втрат енергії. Навпаки, голі провідники дозволяють незахищене передачу тепла, забезпечуючи оптимальну провідність та мінімізацію втрат енергії під час процесу передачі.

Легкість обслуговування

Обслуговування ізольованих ліній представляє більш трудомісний та дорогий виклик порівняно з голими лініями. Ізольовані лінії потребують регулярних, докладних перевірок, щоб забезпечити, що ізоляція залишається цілою та без ушкоджень або виродження. Навіть мінімальні дефекти в ізоляції можуть становити серйозні ризики для безпеки та перебивати передачу електроенергії. Навпаки, голі провідники можна більш легко візуально перевірити на ознаки зношення, ушкоджень або інших проблем. Ця простота в обслуговуванні зменшує частоту та складність перевірок, знижує загальні витрати на обслуговування та забезпечує надійну роботу системи передачі.

Розсіювання тепла

Повітряні лінії передачі несуть значні електричні струми, які природно генерують значні кількості тепла. Ізоляція цих ліній утруднювала б природне розсіювання цього тепла, фактично затримуючи його в системі. Це затримане тепло могло б призводити до перегріву, який становить серйозну загрозу надійності та тривалості служби інфраструктури передачі. Чрезмірне тепло може вироджувати матеріали провідників, збільшувати електричний опір та навіть призводити до механічних аварій, всі ці фактори можуть перешкоджати передачі електроенергії та потенційно призводити до відключень на рівні системи.

Безпека

Хоча провідники повітряних ліній передачі є голими та не мають постійної ізоляції, система розроблена з розрахунку на надійні безпекові характеристики. Ці лінії стратегічно встановлюються на значній висоті, що робить надзвичайно складним контакти людей, транспортних засобів або тварин. Значні вертикальні та горизонтальні прогалини між електролініями та оточуючим середовищем діють як природна форма ізоляції, зменшуючи ймовірність електричних аварій, спричинених випадковим контактом. Це просторове розділення є ключовою захисною характеристикою, що мінімізує ризик електроструму та захищає як населення, так і цілісність системи передачі електроенергії.

Замість постійної ізоляції провідників, повітряні лінії передачі включають в себе складний дизайн, який підкреслює правильне розташування між фазовими провідниками та достатні прогалини до землі. Цей підхід до дизайну ефективно запобігає пробоям та електричним розрядам, які в іншому випадку могли б відбуватися через електричну дугу між провідниками або до землі. На конкретних точках з'єднання, таких як точки прикріплення ліній до підтримуючих конструкцій, використовуються ізолятори та втулки, виготовлені з високоякісних ізоляційних матеріалів. 

Ці компоненти відіграють ключову роль у запобіганні електричному витоку, забезпечуючи, що електричний струм залишається на призначених шляхах та підтримуючи безпечну та ефективну роботу всієї системи передачі. Через ці комплексні розрахунки, повітряні лінії передачі здатні передавати електроенергію на великі відстані з високим рівнем безпеки та надійності.