EN
U merkt mogelijk op dat de stroomtransmissielijnen die aan elektriciteitspalen hangen, los zijn. U hebt zich wellicht afgevraagd: waarom zijn de lijnen niet strak bevestigd aan de palen?
Laten we ontdekken waarom stroomlijnen los hangen aan elektriciteitspalen en waarom doorhang (sag) noodzakelijk is bij distributie- en transmissielijnen. Maar voordat we hier dieper op ingaan, bekijken we eerst enkele belangrijke tips die ons helpen het beter te begrijpen.
Krachtoverbrenging
Vermogen is het vermogen waarmee arbeid wordt verricht. Arbeid wordt verricht wanneer elektrische energie een afstand overbrugt. Hieruit kunnen we afleiden dat vermogen de hoeveelheid energie is die per tijdseenheid wordt geleverd. Elektriciteit kan via hoogspanningslijnen over grote afstanden worden vervoerd, die dienen als medium voor dit vervoer.
Actief vermogen wordt meestal gemeten in watt. Bij het overbrengen van vermogen wordt hoogspanningstransmissie verkozen om energie te besparen. Elektrische stroom genereert warmte, wat nadelig kan zijn omdat deze leidt tot slijtage en uiteindelijk uitval van de elektriciteitsleidingen. Om het overgebrachte vermogen te behouden, dient de elektrische stroom – die warmte veroorzaakt en bijdraagt aan leidingsslijtage – in kleinere hoeveelheden te worden vervoerd, terwijl de spanning in grotere hoeveelheden wordt vervoerd. Deze aanpak staat bekend als hoogspanningstransmissie.
Geleiding en Koppeling
Tijdens de stroomoverdracht gaat een deel van het elektrische vermogen verloren naar onze omgeving, omdat de transmissielijnen niet geïsoleerd zijn. Volgens de wet van Ohm varieert de weerstand (R) recht evenredig met de lengte van de geleider (L), wat betekent dat de weerstand toeneemt naarmate de lengte van de geleider toeneemt. Lucht is geen goede geleider, dus kan de warmte die door de elektriciteitsleidingen wordt opgewekt, er niet efficiënt mee worden afgevoerd.
Daarom zijn elektriciteitsleidingen zo ontworpen dat ze een grotere diameter hebben, waardoor hun weerstand tegen de stroomdoorlating wordt verlaagd. De weerstand (R) varieert omgekeerd evenredig met het dwarsdoorsnede-oppervlak van de geleider: hoe groter de diameter van de geleider, des te lager de weerstand, en omgekeerd.
Elektrische draden en kabels
Elektrische kabels en draden zijn geleiders, meestal gemaakt van koperdraden, waardoor elektriciteit wordt getransmitteerd. Deze draden bestaan echter niet uitsluitend uit koper. Om mechanische eigenschappen te verlenen, worden de geleiders gelegeerd met een ander element. De geleidbaarheid van de geleider wordt niet beïnvloed door de toevoeging van dit andere element. In plaats daarvan verbetert het andere element de mechanische eigenschappen van het koper zonder de geleidbaarheid te beïnvloeden.
Wet van Joule voor elektrische verwarming
Er bestaat geen zuiver metaal. De zuiverheidsgraad van elk metaal is nooit 100%, en als gevolg daarvan vertonen ze interne weerstand. De energie die wordt verbruikt of de warmte die wordt opgewekt wanneer stroom door de geleider vloeit, wordt berekend met behulp van de wet van Joule voor elektrische verwarming als volgt:
- P = VI·t
- P = I 2R·t.
Andere vormen van de wet van Joule
- P = I²·R·t
- P = VI·t … (R = V/I)
- P = W·t … (P = W = VI)
- P = V²t/R …. (I = V/R) met behulp van de wet van Ohm
Zoals uit de bovenstaande vergelijking blijkt, is de warmte (P) die wordt opgewekt door de bewegende elektronen evenredig met R, t en I². Wanneer een elektrische stroom door een geleider stroomt, wordt elektrische energie omgezet in warmte die aan de omgeving wordt afgestaan, wanneer de stroom de weerstand overwint, die fungeert als een barrière voor de driftende elektronen.
Invloed van weer en temperatuur op elektriciteitsleidingen
De weerstand van een geleider neemt toe bij stijgende temperatuur. Dit komt doordat de elektronen in de geleider bij hogere temperatuur meer energie krijgen en willekeuriger bewegen, wat leidt tot botsingen met andere atomen en uiteindelijk tot warmteproductie.
De overmatige warmte die door de geleider wordt geproduceerd, kan deze mogelijk doen smelten. Bij warm weer worden de kabels losser doordat de geleider uitzet, terwijl de kabel bij koud weer krimpt.
Spanning in leidingen
Spanning is een kracht die in een koord optreedt wanneer het onder invloed staat van twee krachten die in tegengestelde richtingen werken. Een draad die aan een paal hangt, ondergaat daarom spanning en zou zelfs meer spanning ondervinden als de draden strak worden aangehaald, wat kan leiden tot het gemakkelijk doorsnijden van de draden bij lichte krimp of uitzetting.
Waarom is doorhang noodzakelijk in distributie- en transmissielijnen?
Doorhang in transmissielijnen verwijst naar de neerwaartse kromming of buiging van de kabels tussen de ondersteunende constructies (palen of torens) als gevolg van de zwaartekracht. Deze ontstaat van nature door het gewicht van de draad en de opgelegde spanning.
Tijdens de overdracht en distributie van elektriciteit via lange draden wordt warmte afgegeven. De warmte die door de geleider wordt opgewekt, wordt beperkt door overdracht op hoogspanning. Weersomstandigheden en de interne temperatuur van de draad maken het noodzakelijk om de draadlijnen enigszins los te laten.
Als de stroomleidingen werden aangespannen en het weer koud werd, kon dat ervoor zorgen dat de transmissieleidingen krimpen, waardoor er meer spanning in de leidingen ontstaat, wat schade kan veroorzaken. Daarom worden de draden bewust los gelaten, zodat zelfs bij krimp geen overmatige spanning optreedt die schade aan de draden en kabels kan veroorzaken.
Doorhang is verplicht bij geleiders van transmissielijnen om oververhitting te voorkomen en de spanning te verminderen. Het waarborgt de veiligheid, betrouwbaarheid en levensduur van het elektriciteitstransmissiesysteem. Het speelt een cruciale rol bij het behoud van de juiste werking van het systeem en bij het voorkomen van ongevallen en schade.