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走在郊外或者路过城郊,你大概率会看到架在铁塔上的高压线 —— 它们光秃秃的,连层绝缘皮都没有。
很多人都会感到疑惑,家里日常使用的220伏电线都包裹得十分严实,为什么几十万伏的高压线反倒没有外层绝缘防护?
难道这样不会导致人员触电,或是在下雨的时候出现短路问题吗?其实这背后藏着工程师反复测算的科学道理,今天就给大家讲清楚。
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电压数值越高,电线周围的电场强度就越大,普通绝缘橡胶根本承受不住这么强的电场,薄薄一层外皮完全起不到绝缘作用。要实现实打实的防护作用,绝缘套的直径必须达到几十厘米,成本上升尚且不算大问题,最关键的是整体重量会大幅攀升。
以50万伏的高压线作为例子,这类线路的裸线每公里重量就足有一吨,外层套上绝缘皮之后总重量会直接上涨30%以上。高压线都是架在几百米间距的铁塔之间,铁塔的承重能力有限,电线太重的话,很容易把铁塔压垮,这可不是闹着玩的。
电流在导体中传输的时候会产生热量,电压的数值越高、电流的数值越大,过程中生成的热量也就相应越多。日常家用的220伏电线使用时间久了就会发烫,电压等级高得多的几十万伏高压线自然更是如此。要是给它裹上几十厘米厚的绝缘外皮,热量完全没法向外散发,时间一长就容易发生自燃,安全隐患极高。综合各方面因素考量,裸线才是当下远距离高压输电线的最佳选择。
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工程师早就想到了触电的问题,首先把高压线架设在离地 6 米以上的高空,尽量避开人口密集的区域,普通人根本够不到。然后在铁塔和高压线之间加装了一串串陶瓷或玻璃做的绝缘子,这东西相当于一道隔离屏障,把高压电流和接地的铁塔彻底分开,避免电流顺着铁塔传到地面。
只要不在电力线路下方甩动鱼竿、放飞风筝,常规状态下基本不会出现触电情况。很多人误以为在电力线路下方活动没有风险,事实上物体和高压线间距过近就可能触发电弧放电,甩鱼竿、放风筝是最常见的触电诱因,大伙务必多加留意。
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有部分人顾虑下雨天的雨水具备导电性,疑惑这会不会将电流直接引导到地面上?大家完全不必担心,雨水都是零散分布的小水滴,无法形成连贯的水柱,构不成完整导电通路,既不会发生对地放电,也不会让电流沿雨水跨过电阻引发短路。
不过有一种特殊情况叫闪络:绝缘子长期风吹日晒雨淋,表面会积满灰尘,遇到下雨或者起雾,灰尘被打湿后会形成一层污水膜,电流就有可能沿着绝缘子表面爬过去,击穿空气打出电弧闪光,这就是闪络。此时站在高压线下方存在触电风险,不过大家大可放心,电网运维人员会开展定期巡检,冲洗掉绝缘子表面的积灰,一旦发现开裂破损情况就马上更换,彻底排除安全隐患。
当下城市建筑密度不断提升,可供架设高压线的空间日益紧张,很多高压线都会外层包裹绝缘防护层,直接埋入地下作为地下电缆使用。埋设于地下无需考量承重相关问题,因此可包裹厚绝缘层,搭配交联聚乙烯这类绝缘材料兼顾散热,可长期耐受90摄氏度高温,适配绝大多数城市高压电缆的工作温度,几乎不会自燃起火。
但针对电压等级在10万伏以上的远距离高压线,目前尚未找到适配的绝缘材料,无法直接埋入地下,因此郊外旷野区域我们依旧能看到大量裸露的高压电线。说到底,高压线 "裸奔" 不是因为偷懒,而是在成本、安全、承重、散热等多个因素里找到的最优方案,既保障了电力输送,又把风险降到了最低。
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