Tại sao đường dây tải điện và trụ điện không bị đoản mạch khi trời mưa?

Ai trong số chúng ta cũng biết rằng, điện và nước là hai thứ không bao giờ được phép để gần nhau, đặc biệt nếu bạn vẫn đang muốn tận hưởng cuộc sống.

Ngay từ nhỏ, chúng ta đều đã được dạy rằng không bao giờ được cắm điện khi tay, phích cắm hoặc ổ điện bị ướt, vì nước và điện chưa bao giờ và không bao giờ là đôi bạn thân. Tuy nhiên, nếu đúng như vậy, tại sao các đường dây điện và cột điện cao thế không bị chập điện trong cơn mưa dông khi chúng ướt đẫm trong nước?

Trước khi giải quyết được vấn đề đó, chúng ta cần hiểu những điều cơ bản sau đây.

Đoản mạch là gì?

Đoản mạch là một kết nối điện trở thấp giữa hai dây dẫn truyền tải điện với bất kỳ mạch điện nào; nói cách khác, đoản mạch khiến cho dòng điện chạy qua một đoạn đường ngoài ý muốn, nơi không có hoặc có điện trở thấp. Mọi người thường sử dụng thuật ngữ "đoản mạch" để chỉ bất kỳ sự cố điện nào, nhưng trên thực tế, sự cố điện có thể xảy ra vì nhiều lý do, và đoản mạch chỉ là một trong số đó.

Đoản mạch khiến cho dòng điện chạy qua một đoạn đường ngoài ý muốn, nơi không có hoặc có điện trở thấp.

Tại sao nước gây ra đoản mạch?

Hầu hết các chất lỏng tiếp xúc với các mạch điện đều có nguồn gốc từ nước, vì thế điều quan trọng là phải hiểu được tại sao nước và điện không bao giờ có thể là đôi bạn thân.

Bạn có thể nhớ lại các bài học vật lý ở trường trung học rằng nước là môi trường dẫn điện. Sự thật thì, nước tinh khiết không hề dẫn điện.

Bạn đang đọc đúng đấy. Nước tinh khiết không dẫn điện.

Tuy nhiên, nước tiếp xúc với các mạch điện hiếm khi là nước tinh khiết, vì chúng thường có chứa tạp chất. Những tạp chất này là thứ làm cho nước dẫn điện và do đó gây nguy hiểm khi tiếp xúc trực tiếp với các mạch điện.

Vì nước là môi trường dẫn điện, nó có khả năng tạo ra các kết nối (điện) ở những nơi (bên trong mạch) bạn không hề muốn chúng xuất hiện. Một khi nước đã vào bên trong mạch điện, chúng có thể dẫn dòng điện đi qua một đoạn đường không mong muốn, và bùm! Mạch điện của bạn đã bị chập!

Các cột điện cao thế chống lại hiện tượng chập điện như thế nào?

Có nhiều lý do giúp đảm bảo các trụ truyền tải điện không bị đoản mạch.

Đầu tiên, như đã đề cập trước đó, nước tinh khiết không dẫn điện, và nước mưa là gần như tinh khiết (xét độ dẫn điện của nó). Để dẫn điện, trong nước phải có các ion, và nước mưa lại thiếu thứ này. Vì thế việc nước mưa gây ra chập mạch rất hiếm khi xảy ra.

Hơn nữa, các chất cách điện được thêm vào để giữ cho các mạch được tách biệt, tức là, để ngăn các mạch điện tiếp xúc với nhau. Những chất cách điện này là những vật liệu không cho phép hoặc để rất ít dòng điện chạy qua khi chúng bị ảnh hưởng của một điện trường. Các chất cách điện thường sử dụng trên các cột điện cao thế được làm bằng gốm sứ, một chất dẫn điện kém. Trong các hệ thống công suất lớn khác, người ta cũng sử dụng các vật liệu cách điện khác, chẳng hạn như các vòng dây cáp thủy tinh, chân không, khí đốt, vv...

Các chất cách điện được thêm vào để giữ cho các mạch được tách biệt.

Những chất cách điện này không chỉ ngăn chặn đoản mạch mà còn có nhiều lợi ích khác. Chúng có nhiều rãnh cấu tạo theo hình chuông, ngăn nước mưa chảy vào các bề mặt bên trong, vì thế có thể ngăn ngừa sự hình thành một lớp nước hoàn chỉnh (một lớp nước hoàn chỉnh có khả năng tạo ra một đoạn đường dẫn điện không định trước trong mạch).

Một điều khác mà các công ty điện lực làm là quy hoạch các đường dây diện ở cách xa nhau, vì thế nước mưa không thể gây ra hồ quang điện giữa các pha. Họ còn thực hiện các hoạt động bảo trì thường xuyên trên các cột điện này, như làm sạch các vật liệu cách điện bằng cách phun nước khử ion lên chúng, nhằm đảm bảo rằng chúng luôn giữ khả năng không dẫn điện.

Trên đây chính là những lý do tại sao bạn không thấy các trụ điện cao thế thiệt hại vì chập mạch mỗi khi trời mưa.