پدیده کرونا – از صفر تا صد

کرونا پدیده‌ای است که در خطوط انتقال برق و به شکل هاله‌ای نورانی و معمولاً بنفش در اطراف هادی‌ها تشکیل می‌شود. در این آموزش با پدیده کرونا آشنا می‌شویم.

اثر یا تخلیه کرونا چیست؟

پدیده کرونا با یک صدای وز وز، تولید اوزون، تلفات توان و تداخل رادیویی همراه است. وقتی ولتاژ زیاد شود، هاله بزرگتر و درخشان‌تر می‌شود و منجر به صدا، تلفات توان و نویز رادیویی بیشتر خواهد شد. پدیده کرونا یا تخلیه کرونا در خطوط انتقال و سیستم قدرت به این صورت تعریف می‌شود: «پدیده هاله بنفش، صدای وز وز و تولید گاز اوزون در خطوط انتقال هوایی به عنوان کرونا شناخته می‌شود.»

اگر هادی‌ها صیقلی و صاف باشند، هاله کرونا در طول هادی‌ به صورت یکنواخت خواهد بود، در غیر این صورت برخی نقاط درخشان‌تر به نظر می‌رسند. وقتی ولتاژ DC‌ باشد، ظاهر شدن پدیده کرونا در دو سیم تفاوت خواهد داشت. در اطراف سیم مثبت تابش یکنواخت وجود دارد، در حالی که درخشش حول هادی منفی با لکه‌هایی همراه است.

تفاوت کرونا و اثر پوستی

اثر/تخلیه کرونا

همان‌طور که گفتیم، کرونا یک اثر هاله بنفش، همراه با صدای وز وز و تولید گاز اوزون، تلف توان و تداخل رادیویی در سیستم قدرت است.

فیلم آموزش بررسی سیستم‌های قدرت ۲ – جامع و کاربردی در فرادرس

کلیک کنید

اثر پوستی

در این حالت، چگالی جریان در نزدیکی سطح سیم یا هادی بزرگ‌تر است و در عمق‌های بزرگ‌تر هادی که منجر به افزایش مقاومت هادی می‌شود کاهش می‌یابد. بنابراین، تلفات توان کلی در سیستم قدرت (به طور کلی خطوط انتقال) افزایش پیدا می‌کند.

شکل زیر تفاوت کرونا و اثر پوستی را نشان می‌دهد.

تشکیل کرونا

هنگامی که گرادیان پتانسیل سطح هادی به حدود ۳۰ کیلوولت بر سانتی‌متر (حداکثر مقدار) برسد، سرعت الکترون‌های آزاد برای برخورد با مولکول‌های خنثی، و نیرو برای جدا کردن یک یا چند الکترون از آن به اندازه کافی خواهد بود.

این فرایند، یک یون دیگر و یک یا چند الکترون‌ آزاد را تولید خواهد کرد که به نوبه خود شتاب می‌گیرند تا به مولکول‌های خنثای دیگر برخورد و یون‌های دیگری تولید کنند. در نتیجه، روند یونیزاسیون تجمعی خواهد بود. نتیجه این یونیزاسیون تشکیل کرونا یا جرقه بین هادی‌ها است.

مدل ریاضی اثر کرونا

عموماً برای هادی‌های موازی در هوا اثر کرونا زمانی رخ می‌دهد که $$D/ r < 5.85$$ باشد، که در آن، $$r$$ شعاع هادی و $$D$$ فاصله بین آن‌ها است.

وقتی پدیده کرونا را مطالعه می‌کنیم، باید حداقل مقدار ولتاژ بین فازها یا بین یک فاز و خنثی (یا زمین) را که در آن‌ها اثر کرونا رخ می‌دهد محاسبه کنیم.

این ولتاژ، ولتاژ مخرب بحرانی (Critical Disruptive Voltage) یا ولتاژ‌ بحرانی نام دارد و اگر $$r$$ (برحسب سانتی‌متر) شعاع هادی، $$d$$ (برحسب سانتی‌متر) فاصله بین هادی و خنثی (یا زمین) و $$U$$ (برحسب ولت) گرادیان میدان الکتریکی $$E$$ (با نماد $$\text{grad}\, E$$) باشند، ولتاژ‌ بحرانی $$G$$ با معادله زیر محاسبه می‌شود:

$$\large G = ( U / ( r \times \ln (d/r)) \;\;\; [\text{V}/\text{m}]$$

برای آنکه اثر کرونا رخ دهد، لازم است مقدار $$G$$ بزرگ‌تر یا مساوی ولتاژ بحرانی هوا در فشار جوّ ($$1.01325\times 10 ^ 5\; \text{Pa} = 1\; \text{atm} =760\; \text{mmHg}$$) و دمای