کرونا پدیده‌ای است که در خطوط انتقال برق و بیشتر در هوای مرطوب و به صورت هاله‌ای نور به رنگ بنفش تشکیل می‌شود. در این مقاله قصد داریم شما را با این پدیده آشنا کنیم.

کرونا چگونه به وجود می‌آید؟ 

پدیده کرونا فرآیندی است که در آن جریان از هادی‌ خطوط انتقال که ولتاژ بسیار بالایی دارد به هوا انتقال می‌یابد، به این صورت که با یونیزه شدن هوا، ناحیه‌ای پلاسمایی در اطراف هادی‌ تشکیل می‌شود. وقتی که گرادیان ولتاژ در میدان الکتریکی اطراف هادی خطوط انتقال در یک نقطه به اندازه کافی بزرگ شود، هوا در این نقطه یونیزه شده و رسانا می‌شود. این ناحیه یونیزه شده در اطراف هادی خطوط انتقال از حدی معین بیشتر نمی‌شود. یونیزه شدن هوای اطراف هادی مانند این می‌ماند که سطح مقطع هادی خط انتقال بزرگ شده باشد؛ و چون لبه‌های این ناحیه رسانای جدید تیزی کمتری نسبت به هادی دارد، ذرات باردار به آهستگی از این ناحیه خارج شده و راه خود را به سمت جسمی با بار مخالف پیدا می‌کنند و خنثی می‌شوند. 

یونیزه شدن هم به این صورت است که با افزایش گرادیان ولتاژ و قوی‌تر شدن میدان الکتریکی اطراف هادی‌های خطوط انتقال، الکترون‌های آزاد و یون‌های موجود در هوا شتاب بیشتری می‌گیرند و با مولکول‌های خنثی برخورد می‌کنند و این مولکول‌ها به یون تبدیل می‌شوند. این یون‌ها نیز شتاب می‌گیرند و سرعت آن‌ها به جایی می‌رسد که با برخورد با مولکول‌های دیگر، یون‌های بیشتری به وجود می‌آید. این فرآیند همچنان ادامه می‌یابد تا اینکه شکست بهمنی رخ دهد که منجر به پدیده کرونا می‌شود. شکست بهمنی در ولتاژی معین روی می‌دهد که به آن ولتاژ بحرانی یا شکست می‌گویند.

اثرات پدیده کرونا:

  • ایجاد هاله نور (اغلب به رنگ بنفش)
  • صدایی شبیه به ایجاد جرقه (صدای وزوز)
  • اختلال در امواج رادیویی
  • تولید گاز ازن
  • تلفات توان در خطوط انتقال

تفاوت پدیده کرونا با اثر پوستی

اثر پوستی:

اثر پوستی بر اثر شارش جریان متناوب در هادی‌ها به وجود می‌آید و به این صورت است که چگالی جریان در سطح هادی بیشتر از چگالی جریان در مرکز هادی می‌شود که عامل آن مؤلفه‌های هارمونیکی جریان متناوب است. 

پدیده کرونا:

همانطور که در بالاتر توضیح داده شد، این پدیده بر اثر شکست دی‌الکتریک هوا رخ می‌دهد و هوا مانند رسانا عمل کرده و باعث تخلیه الکتریکی می‌شود.


 کاربردهای کرونا

از کرونا در تجارت و صنعت می‌توان استفاده کرد که برخی از این کاربردها به اینگونه است:

  • تولید گاز ازن
  • ضدعفونی کردن آب استخر
  • کپی کردن
  • لیزرهای نیتروژنی
  • یونیزه کردن هوا
  • و ...

اثرات مخرب پدیده کرونا بر خطوط انتقال

به وجود آمدن پدیده کرونا در خطوط انتقال فشار قوی، به عنوان نقطه ضعف در طراحی تلقی می‌شود و سعی می‌شود با اعمال طراحی‌های خاص، اثرات زیان‌آور این پدیده بر خطوط فشار قوی را کاهش دهیم. از اثرات مخرب پدیده کرونا بر خطوط انتقال فشار قوی، می‌توان موارد زیر را نام برد:

  1. باعث اتلاف انرژی می‌شود و بازده خطوط انتقال را پایین می‌آورد.
  2. گاز ازن تولید شده بر اثر این پدیده، باعث خوردگی هادی‌های خطوط انتقال می‌شود.
  3. اگر دکل‌های مخابراتی یا صدا و سیما در نزدیکی خطوط انتقال وجود داشته باشد، این پدیده باعث اختلال در امواج آن‌ها می‌شود.
  4. این پدیده همچنان باعث ایجاد صداهای ناهنجاری می‌شود که در صورت نزدیک بودن به شهرها یا جاده‌های بین‌شهری، باعث مختل شدن آسایش می‌شود.

عوامل تاثیرگذار بر پدیده کرونا

  • شرایط جوی: یکی از عوامل تاثیرگذار در ایجاد پدیده کرونا، وجود یون و الکترون‌های آزاد در هوای اطراف خطوط انتقال است که با تغییر شرایط جوی، مقدار این ذرات تغییر می‌کند. مثلا در هوای مرطوب، به دلیل وجود یون‌های بیشتر در هوا، ولتاژ بحرانی (ولتاژ شکست عایق الکتریکی هوا) کاهش می‌یابد و در ولتاژ کمتری، این پدیده نمایان می‌شود. همچنین احتمال وقوع این پدیده در ارتفاعات بلندتر، به دلیل کاهش غلظت هوا افزایش می‌یابد.
  • شکل هادی‌ها: شکل هادی‌ها تاثیر بسزایی در این پدیده دارد؛ به خصوص سطح مقطع آن.
  • فاصله بین هادی‌ها: هر چه فاصله بین هادی‌های خطوط بیشتر باشد، احتمال وقوع این پدیده کمتر است.
  • ولتاژ خط: ولتاژ خطوط انتقال رابطه مستقیمی با ایجاد پدیده کرونا دارد. هر چه ولتاژ این خطوط بیشتر باشد، احتمال یونیزه شدن هوای اطراف هادی‌ها، ایجاد میدان الکتریکی قوی‌تر و در نتیجه ایجاد پدیده کرونا بیشتر می‌شود و بلعکس؛هرچه ولتاژ خطوط کمتر باشد، احتمال رخ دادن این پدیده کاهش می‌یابد.

راهکارهایی برای کاهش اثرات پدیده کرونا

با رعایت کردن موارد زیر در هنگام طراحی سیستم خطوط انتقال فشار قوی، می‌توان اثرات این پدیده را کاهش داد:

  • افزایش سطح مقطع هادی‌ها: یکی از راه‌های کاهش احتمال وقوع پدیده کرونا در خطوط انتقال، بزرگ کردن سطح مقطع هادی‌های این خطوط است. البته این کار باعث افزایش هزینه می‌شود که برای جبران از هادی‌هایی استفاده می‌کنند که توخالی هستند و تا حد زیادی هزینه‌ را جبران می‌کند.

نوعی از هادی خطوط انتقال موسوم به هادی توخالی (Hollow Conductor)

  • افزایش فاصله بین هادی‌ها: برای کم شدن احتمال وقوع این پدیده، پیشنهاد می‌شود که فاصله بین هادی‌ها افزایش یابد. اما این افزایش فاصله تا حد مشخصی مؤثر است.

دستگاه تشخیص پدیده کرونا

در شکل زیر دیاگرام سیستمی کشیده شده است که به تشخیص کرونا کمک می‌کند. باید در نظر داشت که منبع تغذیه و خازن کوپلاژ باید کم‌نویز باشند تا اثر کرونا را نپوشانند. در ساده‌ترین حالت، شبکه تشخیص پالس (Pulse Detector Network) می‌تواند یک رزیستور باشد که توسط اسیلوسکوپ مانیتور می‌شود. شاید این سیستم خیلی ساده به نظر برسد ولی با تست‌هایی که انجام شده‌ است، با این تکنیک می‌توان تجهیزاتی را ساخت که کرونا را کشف کند در حالیکه تجهیزات دیگری که برای این کار ساخته شده بودند، نتوانستند این تست را پاس کنند. 

سیستم تشخیص کرونا