Dlaczego kable w liniach wysokiego napięcia nie mogą być mocno naciągnięte?

Pytanie

Pyta Ania

Dlaczego kable w liniach wysokiego napięcia nie mogą być mocno naciągnięte gdy jest gorąco?

Odpowiedź

Odpowiada Miłosz Dąbrowski

Stopień naciągnięcia kabli linii wysokiego napięcia podyktowany jest przez zjawisko rozszerzalności termicznej. Mówiąc najprościej – większość substancji, czy to w formie stałej, ciekłej, czy gazowej, zwiększa swoją objętość wraz ze wzrostem temperatury. Ponieważ kable są dużo dłuższe niż są szerokie, najbardziej zauważalne jest ich wydłużanie pod wpływem ciepła, co przekłada się na konieczność dobrania odpowiedniego ich „zapasu” przy montowaniu. Gdyby kable wisiały bardzo napięte latem, to zimą, gdy temperatury spadają, kable skróciłyby się i zerwały. Z kolei gdyby zimą kable były zbyt luźne, to latem mogłyby wisieć zbyt nisko, co sprowadziłoby zagrożenie dla instalacji elektrycznej lub ludzi, którzy mogliby wejść z takimi przewodami w kontakt. Dlatego ważne jest takie dobranie długości poszczególnych odcinków linii przesyłu energii, aby żadna z powyższych sytuacji się nie zdarzyła.

Na poziomie mikroskopowym, zjawisko rozszerzalności cieplnej jest spowodowane zmianą ruchliwości cząstek budujących materię, co wpływa na ich oddalanie się od siebie. Temperatura ciała nie jest niczym innym, jak miarą energii kinetycznej cząstek, z których to ciało jest zbudowane – im wyższa temperatura, tym cząstki mają większą energię i poruszają się lub drgają szybciej, poniekąd osłabiając łączące je więzi, co z kolei powoduje zwiększenie objętości.

Zjawisko to ma wpływ nie tylko na linie wysokiego napięcia. Również odcinki szyn torów kolejowych nie mogą ściśle do siebie przylegać przy niskich temperaturach, ponieważ, gdy temperatura wzrośnie, zaczną na siebie napierać i wykrzywiać, co może spowodować wykolejenie przejeżdżającego przez nie pociągu. Ta sama zasada tyczy się metalowych konstrukcji mostów – one również będą się wydłużać wraz z temperaturą i mogą się nawzajem uszkodzić.

Rozszerzalność cieplną można też wykorzystać na naszą korzyść, a najprostszym tego przykładem są termometry – objętość cieczy użytej w termometrze (np. alkoholu lub rtęci) zwiększa się wraz z temperaturą, powodując zwiększanie się słupka cieczy w kapilarze termometru, a znając własności cieplne cieczy (na drodze doświadczenia) można nanieść na przyrząd skalę, pozwalającą na szybki odczyt temperatury.