Mengapa Saluran Listrik Atas Tanah Longgar pada Tiang Listrik dan Menara Transmisi?

Anda mungkin memperhatikan bahwa saluran transmisi listrik yang menggantung pada tiang listrik terlihat longgar. Anda mungkin bertanya-tanya, mengapa saluran tersebut tidak dikencangkan secara kencang pada tiang?

Mari kita cari tahu mengapa saluran listrik dibuat longgar pada tiang listrik dan mengapa kelengkungan (sag) diperlukan dalam saluran distribusi dan transmisi. Namun, sebelum kita membahas hal tersebut lebih lanjut, mari kita simak beberapa tips penting yang akan membantu kita memahami materi ini dengan lebih baik.

Transmisi Daya

Daya adalah laju di mana pekerjaan dilakukan. Pekerjaan dilakukan ketika energi listrik menempuh suatu jarak. Dari sini, kita dapat menyimpulkan bahwa daya adalah jumlah energi yang dikirimkan per satuan waktu. Listrik dapat diangkut melalui jarak jauh melalui saluran transmisi, yang berfungsi sebagai media pengangkutnya.

Daya aktif biasanya diukur dalam watt. Saat mentransmisikan daya, transmisi tegangan tinggi lebih disukai untuk menghemat energi. Arus listrik menghasilkan panas, yang dapat bersifat merugikan karena menyebabkan saluran listrik aus dan gagal beroperasi. Untuk menghemat daya yang ditransmisikan, arus listrik—yang menghasilkan panas dan berkontribusi terhadap keausan saluran—harus dikirimkan dalam jumlah lebih kecil, sedangkan tegangan dikirimkan dalam jumlah lebih besar. Pendekatan ini dikenal sebagai transmisi daya tegangan tinggi.

Konduksi dan Kopling

Selama transmisi daya, sebagian daya listrik hilang ke lingkungan sekitar karena saluran transmisi tidak terisolasi. Menurut Hukum Ohm, hambatan (R) berbanding lurus dengan panjang penghantar (L), artinya semakin panjang penghantar, semakin besar pula hambatannya. Udara bukan penghantar yang baik, sehingga tidak mampu menghilangkan panas yang dihasilkan oleh saluran listrik secara efisien.

Oleh karena itu, saluran listrik didesain memiliki diameter yang lebih besar, yang pada gilirannya mengurangi hambatan terhadap aliran arus listrik. Hambatan (R) berbanding terbalik dengan luas penampang penghantar, sehingga semakin besar diameter penghantar, semakin kecil hambatannya, dan sebaliknya.

Kabel dan Kawat Listrik

Kabel dan kawat listrik adalah konduktor, yang sebagian besar terbuat dari kawat tembaga, melalui mana listrik ditransmisikan. Namun, kawat-kawat ini tidak tersusun semata-mata dari tembaga. Untuk memberikan sifat mekanis tertentu, konduktor tersebut dijadikan paduan dengan unsur lain. Konduktivitas konduktor tidak dipengaruhi oleh penambahan unsur lain ini. Sebaliknya, unsur lain tersebut meningkatkan sifat mekanis tembaga tanpa memengaruhi konduktivitasnya.

Hukum Joule tentang Pemanasan Listrik

Tidak ada logam murni. Tingkat kemurnian suatu logam tidak pernah mencapai 100%, sehingga logam-logam tersebut memiliki hambatan dalam. Energi yang dikeluarkan atau panas yang dihasilkan ketika arus mengalir melalui konduktor dihitung menggunakan Hukum Joule tentang Pemanasan Listrik sebagai berikut:

• P = VI.t
• P = I ²Rt.

Bentuk-bentuk lain dari Hukum Joule

• P = I²Rt
• P = VI.t … (R = V/I)
• P = W.t … (P = W = VI)
• P = V²t/R …. (I = V/R ) menggunakan Hukum Ohm

Seperti terlihat dari persamaan di atas, panas (P) yang dihasilkan oleh elektron bergerak berbanding lurus dengan R, t, dan I². Ketika arus listrik mengalir melalui suatu penghantar, energi arus listrik tersebut terdisipasi ke lingkungan sekitar dalam bentuk panas saat mengatasi hambatan, yang berfungsi sebagai penghalang bagi pergerakan elektron.

Pengaruh Cuaca & Suhu terhadap Jalur Listrik

Hambatan suatu penghantar meningkat seiring kenaikan suhu. Hal ini terjadi karena, ketika suhu penghantar naik, elektron di dalam penghantar memperoleh energi lebih besar dan bergerak secara acak, sehingga menimbulkan tumbukan dengan atom-atom lain, yang pada akhirnya menghasilkan panas.

Panas berlebih yang dihasilkan oleh penghantar berpotensi menyebabkan peleburan penghantar tersebut. Pada cuaca panas, kabel cenderung menjadi lebih kendur akibat pemuaian penghantar, sedangkan pada cuaca dingin, kabel menyusut.

Tegangan pada Jalur

Tegangan adalah gaya yang muncul pada seutas tali ketika tali tersebut mengalami dua gaya berlawanan arah. Oleh karena itu, kawat yang tergantung pada tiang berada dalam kondisi tegang dan akan mengalami tegangan yang lebih besar jika kawat tersebut dikencangkan, yang dapat menyebabkan kawat mudah putus ketika mengalami kontraksi atau ekspansi kecil.

Mengapa Kelengkungan (Sag) Diperlukan pada Jalur Transmisi dan Distribusi?

Kelengkungan (sag) pada jalur transmisi mengacu pada lendutan ke bawah atau kelengkungan kabel di antara struktur penyangga (tiang atau menara) akibat pengaruh gravitasi. Fenomena ini terjadi secara alami sebagai akibat dari berat kabel itu sendiri dan tegangan yang bekerja padanya.

Selama transmisi dan distribusi listrik melalui kawat berjarak jauh, panas terdisipasi. Panas yang dihasilkan oleh konduktor diminimalkan melalui transmisi bertegangan tinggi. Kondisi cuaca serta suhu internal kawat membuat perlu untuk membiarkan kawat-kawat tersebut dalam keadaan agak kendur.

Jika saluran listrik dikencangkan dan cuaca menjadi dingin, hal ini dapat menyebabkan saluran transmisi menyusut, sehingga menimbulkan ketegangan tambahan pada saluran, yang berpotensi mengakibatkan kerusakan. Oleh karena itu, kabel sengaja dibiarkan kendur agar, bahkan jika terjadi penyusutan, tidak timbul ketegangan berlebih yang dapat menyebabkan kerusakan pada kabel dan saluran.

Kelengkungan (sag) wajib diterapkan pada konduktor saluran transmisi untuk mencegah kelebihan panas dan mengurangi ketegangan. Kelengkungan ini menjamin keselamatan, keandalan, serta umur pakai sistem transmisi listrik. Kelengkungan memainkan peran penting dalam menjaga fungsi sistem secara optimal serta mencegah kecelakaan dan kerusakan.