Почему шумят линии электропередач?

Мы живём в такое время, когда электричество стало такой же неотъемлемой частью жизни, как воздух или вода. Линии электропередач (ЛЭП) опутывают наши города, тянутся вдоль дорог, пересекают поля и леса — они везде. И многие из нас, проходя под высоковольтными проводами, замечали над головой гул, жужжание. Это не просто техническая особенность — за таким поведением ЛЭП скрывается интересная физика, а также потенциальные риски. Но почему провода вообще шумят? Опасно ли это? И можно ли избавиться от этого звука?

Откуда берётся гул в проводах?

Когда мы слышим жужжание высоковольтных линий, на самом деле наблюдаем коронный разряд — особый вид электрического разряда в воздухе. Он возникает, когда напряжение в проводах настолько велико (обычно от 110 кВ и выше), что начинает «пробивать» окружающий воздух.

Воздух — это изолятор, но под высоким напряжением он может ионизироваться (распадаться на заряженные частицы). Когда электроны вырываются из провода, они сталкиваются с молекулами воздуха, создавая микроскопические разряды. Именно эти мини-молнии и производят характерный гул или шипение.

Почему в дождь ЛЭП шумят сильнее?

Вы, вероятно, замечали, что в сырую погоду или во время дождя гудение ЛЭП становится громче. Это происходит по нескольким причинам:

• вода усиливает ионизацию (капли действуют как проводники);
• влажный воздух хуже изолирует, поэтому разряды возникают чаще;
• на проводах могут образовываться капли, которые искажают электрическое поле.

В сильный туман или при обледенении проводов коронный разряд может сопровождаться видимым свечением голубоватого или сиреневого цвета — это явление называют огнями Святого Эльма (хотя в случае ЛЭП это не совсем то же самое).

В Сибири и на Дальнем Востоке зимой можно наблюдать особенно сильное свечение проводов из-за сочетания мороза и высокой влажности.

Чем опасен гул высоковольтных проводов?

Это не просто раздражающий звук. В долгосрочной перспективе коронный разряд может вредить оборудованию и даже здоровью.

Если говорить об оборудовании, коронный разряд приводит к потерям электроэнергии (до 2-5% в высоковольтных сетях), разрушает изоляцию (соответственно ускоряет износ оборудования), создаёт помехи в радиосвязи, которые могут глушить радиосигналы (особенно AM-диапазон) и влиять на работу чувствительной электроники.

Что касается нашего здоровья, тут тоже есть неприятные моменты. При коронном разряде воздух превращается в озон (O₃). В малых дозах он полезен, т. к. убивает бактерии, но вблизи ЛЭП концентрация озона может быть вредной. Распознать это можно по резкому металлическому запаху, похожему на запах после грозы. При долгом вдыхании такой воздух вызывает кашель, головную боль, раздражение лёгких.

В условиях промышленных городов (Норильск, Челябинск), плотной городской застройки, замкнутых долин (например, в Прибайкалье) концентрация озона от ЛЭП может достигать предельно допустимых значений.

В редких случаях интенсивный коронный разряд может привести к перегреву проводов, искрению и даже короткому замыканию, соответственно есть риск возгорания (и тут приходит мысль о лесных пожарах вблизи ЛЭП).

Как инженеры борются с коронным разрядом?

Поскольку коронный разряд имеет негативные последствия, энергетики используют несколько методов, чтобы его уменьшить:

1. Коронные кольца (градиентные кольца) — это металлические «бублики», которые крепят к изоляторам ЛЭП. Их задача — перераспределить электрическое поле и не дать энергии концентрироваться и уходить в воздух.
2. Утолщённая изоляция: чем толще слой изоляции на проводах, тем меньше шансов, что возникнет разряд. Но есть нюанс: если коронный разряд всё-таки пробивает изоляцию, он может её повредить, а это уже опасно.
3. Расщепление проводов: вместо одного толстого кабеля используют несколько параллельных (например, 3 или 4). Это уменьшает напряжённость поля на поверхности.
4. Специальные покрытия антикоронационными составами, которыми покрывают некоторые ЛЭП, снижают разряды.
5. Изменение геометрии линий: иногда проблему решают увеличением расстояния между проводами, использованием горизонтального расположения фаз вместо треугольного, устанавкой экранирующих тросов (верхние провода без тока, которые принимают на себя разряды).

Можно ли полностью избавиться от шума ЛЭП?

К сожалению, полностью устранить коронный разряд невозможно — это физическое явление, связанное с высоким напряжением. Но инженеры постоянно работают над снижением его эффектов:

✔ новые материалы изоляторов (композитные вместо фарфоровых),
✔ системы мониторинга с датчиками коронного разряда,
✔ гибридные линии (воздушные + подземные на территории городов, но это дорого).

В рамках программы модернизации электросетей к 2035 году планируется заменить 60% изношенных ЛЭП на линии нового поколения.