Mengapa Saluran Elektrik Atas Tanah Longgar pada Tiang Utiliti dan Menara Penghantaran?

Anda mungkin memperhatikan bahawa saluran penghantaran elektrik yang tergantung pada tiang elektrik adalah longgar. Anda mungkin pernah bertanya-tanya, mengapa saluran tersebut tidak diketatkan dengan rapat pada tiang?

Mari kita ketahui mengapa saluran elektrik longgar pada tiang elektrik dan mengapa lendutan diperlukan dalam saluran pengagihan dan penghantaran. Namun, sebelum kita menerokai perkara ini, marilah kita lihat beberapa petunjuk penting yang akan membantu kita memahami dengan lebih baik.

Penghantaran Kuasa

Kuasa ialah kadar kerja yang dilakukan. Kerja dilakukan apabila tenaga elektrik meliputi suatu jarak. Daripada ini, kita boleh menyimpulkan bahawa kuasa ialah jumlah tenaga yang dihantar per unit masa. Tenaga elektrik boleh diangkut melalui jarak jauh melalui talian kuasa, yang berfungsi sebagai medium untuk mengangkutnya.

Kuasa aktif biasanya diukur dalam watt. Semasa menghantar kuasa, penghantaran voltan tinggi lebih disukai untuk menjimatkan tenaga. Arus elektrik menghasilkan haba, yang boleh membahayakan kerana menyebabkan talian elektrik haus dan gagal. Untuk memelihara kuasa yang dihantar, arus elektrik—yang menghasilkan haba dan menyumbang kepada kehausan talian—harus dihantar dalam kuantiti yang lebih kecil, manakala voltan dihantar dalam kuantiti yang lebih besar. Pendekatan ini dikenali sebagai penghantaran kuasa voltan tinggi.

Konduksi dan Penghubungan

Semasa penghantaran kuasa, sebahagian tenaga elektrik hilang ke persekitaran kita kerana talian penghantaran tidak bertebat. Mengikut Hukum Ohm, rintangan (R) berubah secara langsung dengan panjang konduktor (L), bermaksud apabila panjang konduktor meningkat, rintangannya juga meningkat. Udara bukan konduktor yang baik, jadi ia tidak dapat membuang haba yang dihasilkan oleh talian elektrik secara cekap.

Oleh sebab itu, talian elektrik direkabentuk dengan diameter yang lebih besar, yang seterusnya mengurangkan rintangan terhadap aliran arus elektrik. Rintangan (R) berubah secara songsang dengan luas keratan rentas konduktor, maka semakin besar diameter konduktor, semakin rendah rintangannya, dan sebaliknya.

Wayar dan Kabel Elektrik

Kabel dan wayar elektrik adalah konduktor, kebanyakannya diperbuat daripada wayar tembaga, yang melalui mana arus elektrik dihantar. Namun, wayar-wayar ini tidak terdiri semata-mata daripada tembaga. Untuk memberikan sifat mekanikal, konduktor tersebut dibuat campuran dengan unsur lain. Ketelusan elektrik konduktor tidak terjejas oleh penambahan unsur lain ini. Sebaliknya, unsur lain ini meningkatkan sifat mekanikal tembaga tanpa menjejaskan ketelusan elektriknya.

Hukum Joule Mengenai Pemanasan Elektrik

Tiada wujud logam tulen. Tahap ketulenan sebarang logam tidak pernah mencapai 100%, dan akibatnya, logam-logam ini mempunyai rintangan dalaman. Tenaga yang digunakan atau haba yang dihasilkan apabila arus mengalir melalui konduktor dikira menggunakan Hukum Joule mengenai pemanasan elektrik seperti berikut:

• P = VI.t
• P = I ²Rt.

Bentuk-bentuk lain 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 yang dapat dilihat daripada persamaan di atas, haba (P) yang dihasilkan oleh elektron bergerak adalah berkadar terus dengan R, t, dan I². Apabila arus elektrik mengalir melalui suatu konduktor, ia membebaskan tenaga elektrik ke persekitaran dalam bentuk haba semasa mengatasi rintangan, yang bertindak sebagai halangan kepada elektron yang bergerak secara hanyut.

Kesan Cuaca & Suhu terhadap Saluran Elektrik

Rintangan suatu konduktor meningkat apabila suhu meningkat. Ini berlaku kerana, apabila suhu konduktor meningkat, elektron di dalam konduktor memperoleh lebih banyak tenaga dan bergerak secara rawak, menyebabkan perlanggaran dengan atom-atom lain, yang akhirnya menghasilkan haba.

Haba berlebihan yang dihasilkan oleh konduktor boleh menyebabkan konduktor tersebut melebur. Dalam cuaca panas, wayar cenderung menjadi lebih longgar apabila konduktor mengembang, manakala dalam cuaca sejuk, wayar mengecut.

Ketegangan pada Saluran

Tegangan ialah daya yang wujud dalam tali apabila ia berada di bawah tindakan dua daya dalam arah bertentangan. Oleh itu, seutas dawai yang tergantung pada tiang berada di bawah tegangan dan akan mengalami tegangan yang lebih besar sekiranya dawai tersebut diketatkan, yang boleh menyebabkan dawai tersebut terpotong dengan mudah apabila mengalami pengecutan atau pengembangan yang kecil.

Mengapa Lengkung Diperlukan dalam Saluran Pengagihan dan Penghantaran?

Lengkung dalam saluran penghantaran merujuk kepada lekukan atau kelengkungan ke bawah kabel-kabel di antara struktur sokongan (tiang atau menara) akibat pengaruh graviti. Ia berlaku secara semula jadi disebabkan oleh berat dan tegangan dawai tersebut.

Semasa penghantaran dan pengagihan elektrik melalui dawai-dawai panjang, haba terpancar. Habas yang dihasilkan oleh konduktor diminimumkan melalui penghantaran voltan tinggi. Keadaan cuaca dan suhu dalaman dawai menjadikan perlu untuk membiarkan saluran dawai agak longgar.

Jika talian kuasa diketatkan dan cuaca menjadi sejuk, ia boleh menyebabkan talian penghantaran mengecut, seterusnya mencipta ketegangan yang lebih tinggi pada talian, yang mungkin mengakibatkan kerosakan. Oleh itu, wayar-wayar tersebut sengaja dibiarkan longgar supaya walaupun pengecutan berlaku, ketegangan yang terhasil tidak akan berlebihan sehingga menyebabkan kerosakan pada wayar dan kabel.

Lengkung (sag) adalah wajib pada konduktor talian penghantaran untuk mengelakkan haba berlebihan dan mengurangkan ketegangan. Ia memastikan keselamatan, kebolehpercayaan, dan jangka hayat sistem penghantaran elektrik. Ia memainkan peranan penting dalam mengekalkan fungsi sistem yang betul serta mencegah kemalangan dan kerosakan.