ما هو تأثير ظاهرة كورونا على خطوط النقل الكهربائية؟

دور ظاهرة الكورونا بالتأثير على خطوط النقل الكهربائية:

هناك ما يُعرف بالضوضاء “هسهسة” مع ظاهرة التوهج البنفسجي التي يطلق عليها تأثير الهالة والتي يتم ملاحظتها بشكل شائع في خطوط نقل الجهد العالي، حيث تؤدي تأثيرات الهالة إلى انخفاض الجهد العالي وفقدان الطاقة مع إطلاق غاز الأوزون، كما أن هناك حاجة إلى إدراك هذه الظاهرة وتأثيراتها على نظام الإرسال.

ما هو المعنى الهندسي لتأثير كورونا على خطوط النقل؟

في خطوط النقل، تعتبر الموصلات محاطة بالهواء. يعمل الهواء كوسيط عازل، خاصةً عندما تكون شدة المجال الكهربائي أقل من (30 كيلو فولت / سم)؛ فإن “التيار المستحث” بين الموصل لا يكفي لتأين الهواء، ومع ذلك؛ عندما يتجاوز جهد الهواء المحيط بالموصل قيمة (30 كيلو فولت / سم).

كما يبدأ تيار الشحن في التدفق عبر الهواء، أي الهواء المتأين، كما يعمل الهواء المتأين كموصل افتراضي ينتج صوت هسهسة مع وهج بنفسجي تحت ظروف معينة، بحيث يُعرف هذا التفريغ الكهربائي الناتج عن تأين الهواء باسم التفريغ الكهربائي للكورونا أو تأثير كورونا نفسها.

عيوب ومزايا تأثير كورونا:

تأثير الهالة له العيوب التالية:

• يحدث انخفاض الجهد غير الجيبي في خط النقل بسبب “التيار غير الجيبي”، والذي يتسبب في حدوث تداخل مع دوائر الاتصالات المجاورة بسبب العابرين الكهرومغناطيسية وتأثيرات الحث الكهروستاتيكي.

• ينتج غاز الأوزون عن تكوين الهالة، والتي تتفاعل كيميائياً مع الموصل وتسبب التآكل.

• الطاقة المشتتة في النظام بسبب تأثير الهالة تسمى خسارة كورونا، حيث أن فقدان الطاقة بسبب الهالة أمر غير مرغوب فيه وغير اقتصادي. يتم تقليل كفاءة خط النقل بشكل كبير بسبب فقدان الطاقة أو الطاقة.

مزايا تأثير كورونا:

لكل عيب هناك ميزة مقابلة، كما قد يؤثر تأثير كورونا بشكل كبير على كفاءة خطوط النقل، ولكنه يوفر أيضاً أماناً لخط النقل.

لذلك؛ فإن المزايا الرئيسية لتأثيرات كورونا هي:

• بسبب الهالة عبر الموصل، بحيث يصبح غلاف الهواء المحيط بالموصل موصلاً مما يرفع قطر الموصل تقريباً، وهذه الزيادة الافتراضية في قطر الموصل، تقلل من التدرج الأقصى المحتمل أو الحد الأقصى من الإجهاد الكهروستاتيكي، وبالتالي؛ تقل احتمالية حدوث وميض.

• يتم أيضاً تقليل تأثيرات العابرين الناتجة عن الصواعق أو الاندفاعات الكهربائية بسبب تأثير الهالة، وذلك نظراً لأن الشحنات المستحثة على الخط بسبب زيادة التيار أو لأسباب أخرى، كما سيتم تبديدها جزئياً على أنها خسارة كورونا، وبهذه الطريقة تحمي الهالة خطوط النقل عن طريق الحد من تأثير العبور الناتج عن ارتفاعات الجهد.

العوامل المؤثرة في إفرازات ظاهرة كورونا على خطوط النقل:

تؤدي ظاهرة التفريغ الكهربائي المصاحب للأجهزة الكهربائية النشطة، بما في ذلك خطوط النقل، إلى فقدان الطاقة، مما يقلل من كفاءة خطوط النقل، بحيث يمكن للعوامل التالية تغيير حجم تأثير كورونا:

• جهد الإمداد: نظراً لأن “تفريغ الإكليل الكهربائي” يعتمد بشكل أساسي على شدة المجال الكهربائي الناتجة عن جهد النظام المطبق، لذلك؛ إذا كان الجهد المطبق مرتفعاً؛ فإن “تفريغ الهالة” سيؤدي إلى فقد هالة مفرط في خطوط النقل، وعلى العكس من ذلك؛ فإن الإكليل لا يكاد يذكر في خطوط النقل ذات الجهد المنخفض، وذلك بسبب عدم كفاية المجال الكهربائي المطلوب لانهيار الهواء.

• عامل كثافة الهواء: يحدد عامل كثافة الهواء أيضاً فقدان الهالة في خطوط النقل، كما يتناسب فقدان الهالة عكسياً مع “عامل كثافة الهواء”، حيث يكون فقدان الطاقة مرتفعاً، وذلك بسبب الهالة في خطوط النقل التي تمر عبر منطقة جبلية لأن كثافة الهواء منخفضة في منطقة التلال.

• التباعد بين الموصلات: يحسب مهندسو التصميم التباعد بين الموصلين في خط النقل بعد بحث دقيق وشامل، حيث أن ظاهرة تفريغ الاكليل تتأثر بتباعد الموصلات، لذلك إذا كانت المسافة بين موصلين كبيرة جداً مقارنة بقطر الموصل؛ فقد لا يحدث تأثير الهالة. ذلك لأن المسافة الأكبر بين الموصلات تقلل من الإجهاد الكهروستاتيكي على سطح الموصل، وبالتالي تجنب تكوين الإكليل.

• الغلاف الجوي: بما أن الإكليل يتكون بسبب “تأين الهواء المحيط” بالموصلات؛ فإنه يتأثر بالحالة الفيزيائية للغلاف الجوي، وفي الطقس العاصف، يكون عدد الأيونات أكثر من الطقس العادي، كما يتبع الانخفاض في قيمة “جهد الانهيار” زيادة في عدد الأيونات، ونتيجة لذلك؛ فإنه يحدث الهالة بجهد أقل بكثير مقارنة بقيمة جهد الانهيار في الطقس المعتدل.