Tại sao Đường dây Truyền tải Điện Cao thế Không được Cách điện

Tại Sao Dây Điện Cao Áp Không Được Bọc Cách Điện?

Các đường dây truyền tải điện trên không thường được để không cách điện, và thực hành này dựa trên một số lý do thuyết phục:

Hiệu Quả Chi Phí

Việc cách điện cho các đường dây truyền tải điện trên không trải dài qua khoảng cách lớn là một công việc tốn kém đến mức cấm kỵ. Các đường dây này thường kéo dài hàng trăm dặm, và việc bọc chúng bằng vật liệu cách điện thông thường sẽ gây ra gánh nặng tài chính quá lớn. Kích thước của cơ sở hạ tầng khiến việc cách điện không chỉ là thách thức về mặt hậu cần mà còn là vấn đề kinh tế không thể chấp nhận. Bằng cách bỏ qua cách điện, các công ty truyền tải và phân phối điện có thể tiết kiệm chi phí đáng kể, từ đó có thể chuyển hướng vào các khía cạnh khác quan trọng của phát triển và bảo trì lưới điện.

Quản Lý Trọng Lượng

Độ dày của lớp cách điện cần thiết cho các đường dây truyền tải tỷ lệ thuận với mức điện áp. Trong trường hợp của các đường dây điện cực cao (EHV) hoạt động ở tiềm năng điện cực cao, lớp cách điện cần phải tương ứng dày. Sự tăng thêm về khối lượng này dẫn đến sự gia tăng đáng kể trọng lượng tổng thể của các đường dây. Trọng lượng nặng như vậy không chỉ làm phức tạp quá trình lắp đặt mà còn tạo ra áp lực lớn hơn lên các cấu trúc hỗ trợ, bao gồm cột, tháp và các bộ phận liên quan. Bằng cách loại bỏ cách điện, trọng lượng của các đường dây được giảm thiểu, giúp việc lắp đặt dễ dàng hơn và giảm áp lực lên cơ sở hạ tầng.

Giảm Đơn Giản Hóa Vật Liệu và Cơ Sở Hạ Tầng

Đối với các đường dây EHV, nhu cầu về lớp cách điện dày có tác động lan tỏa đến toàn bộ hệ thống truyền tải. Trọng lượng tăng đòi hỏi các cấu trúc hỗ trợ mạnh mẽ hơn, các bộ cách điện vững chắc hơn, và nền móng chắc chắn hơn cho cột và tháp. Điều này không chỉ làm tăng chi phí tổng thể của cơ sở hạ tầng mà còn làm phức tạp quá trình thiết kế và xây dựng. Ngược lại, dây trần cung cấp giải pháp đơn giản và trực tiếp hơn cho việc truyền tải điện, đạt được các mục tiêu chức năng mà không cần vật liệu và cơ sở hạ tầng bổ sung phức tạp và tốn kém.

Nâng Cao Độ Dẫn Điện

Khi mức điện áp tăng lên, độ bền điện môi của các bộ cách điện giảm đi. Đối với các ứng dụng điện cực cao, như những đường dây hoạt động trong khoảng từ 450 kV đến 600 kV, lớp cách điện cần phải rất dày để duy trì tính toàn vẹn điện. Tuy nhiên, lớp cách điện dày này đóng vai trò như rào cản đối với việc phân tán nhiệt hiệu quả được sinh ra trong quá trình truyền tải điện. Việc tích tụ nhiệt có thể dẫn đến tăng sức cản điện và giảm độ dẫn điện, cuối cùng gây ra mất mát điện năng. Ngược lại, dây dẫn trần cho phép truyền nhiệt không bị cản trở, đảm bảo độ dẫn điện tối ưu và giảm thiểu mất mát năng lượng trong quá trình truyền tải.

Dễ Bảo Trì

Bảo trì các đường dây cách điện đòi hỏi nhiều công sức và tốn kém hơn so với các đường dây trần. Các đường dây cách điện cần được kiểm tra định kỳ và kỹ lưỡng để đảm bảo lớp cách điện vẫn nguyên vẹn và không bị hỏng hoặc suy giảm. Ngay cả những khiếm khuyết nhỏ trong lớp cách điện cũng có thể gây ra nguy cơ an toàn nghiêm trọng và gián đoạn truyền tải điện. Ngược lại, dây dẫn trần có thể được kiểm tra trực quan dễ dàng hơn để phát hiện dấu hiệu mòn, hỏng hóc hoặc các vấn đề khác. Sự đơn giản trong bảo trì này giảm tần suất và độ phức tạp của các cuộc kiểm tra, giảm chi phí bảo trì tổng thể và đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống truyền tải.

Phân tán Nhiệt

Các đường dây truyền tải điện trên không mang dòng điện lớn, tự nhiên sinh ra lượng nhiệt đáng kể. Việc cách điện cho các đường dây này sẽ cản trở sự phân tán nhiệt tự nhiên, làm cho nhiệt bị giữ lại trong hệ thống. Nhiệt bị giữ lại này có thể dẫn đến quá nhiệt, điều kiện này đe dọa nghiêm trọng đến độ tin cậy và tuổi thọ của cơ sở hạ tầng truyền tải. Nhiệt quá mức có thể làm suy giảm vật liệu dẫn, tăng sức cản điện, và thậm chí gây ra sự cố cơ khí, tất cả đều có thể gián đoạn việc truyền tải điện và có thể dẫn đến sự cố trên toàn hệ thống.

An Toàn

Mặc dù các dây dẫn của các đường dây truyền tải điện trên không là trần và không có cách điện liên tục, hệ thống được thiết kế với các tính năng an toàn mạnh mẽ. Các đường dây này được lắp đặt chiến lược ở độ cao đáng kể, làm cho việc tiếp xúc với chúng trở nên cực kỳ khó khăn cho người, xe cộ, hoặc động vật hoang dã. Khoảng cách dọc và ngang giữa các đường dây điện và môi trường xung quanh đóng vai trò như một dạng cách điện tự nhiên, giảm khả năng xảy ra sự cố điện do tiếp xúc tình cờ. Sự phân cách không gian này là một biện pháp bảo vệ quan trọng, giảm thiểu nguy cơ bị điện giật và bảo vệ cả cộng đồng và tính toàn vẹn của hệ thống truyền tải điện.

Thay vì dựa vào cách điện liên tục cho dây dẫn, các đường dây truyền tải điện trên không sử dụng thiết kế tinh vi nhấn mạnh khoảng cách phù hợp giữa các dây pha và khoảng cách đủ với đất. Cách tiếp cận thiết kế này ngăn chặn hiệu quả hiện tượng phóng điện và phóng điện điện, vốn có thể xảy ra do hồ quang điện giữa các dây dẫn hoặc xuống đất. Tại các điểm kết nối cụ thể, chẳng hạn như nơi các đường dây gắn vào các cấu trúc hỗ trợ, các bộ cách điện và đầu nối được làm từ vật liệu cách điện chất lượng cao được sử dụng. 

Những thành phần này đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa rò rỉ điện, đảm bảo dòng điện duy trì theo đường dẫn đã định và duy trì hoạt động an toàn và hiệu quả của toàn bộ hệ thống truyền tải. Thông qua những cân nhắc thiết kế toàn diện này, các đường dây truyền tải điện trên không có thể truyền tải điện năng qua khoảng cách xa với mức độ an toàn và tin cậy cao.