ما الذي يسبب تفريغا كهربائيا في خطوط الطاقة ذات الجهد العالي عند ملامستها للأرض؟
عندما تتلامس خطوط الكهرباء ذات الجهد العالي مع الأرض، يتم إنتاج الشرارات بشكل أساسي بسبب ظاهرة التفريغ الناتجة عن الفرق في الجهد. إليك شرح مفصل:
الفرق في الجهد
عادة ما تحمل خطوط الكهرباء ذات الجهد العالي آلاف الفولت أو حتى أعلى. تعتبر الأرض نقطة مرجعية بجهد صفر. عندما تلامس خط كهرباء ذو جهد عالي الأرض أو جسمًا آخر مأرضًا، يؤدي الفرق الكبير في الجهد (الفرق في الجهد) بينهما إلى تدفق سريع للتيار من خلال الهواء أو وسيط آخر من الخط الكهربائي إلى الأرض.
ظاهرة التفريغ
انهيار الهواء: تحت الظروف العادية، يُعتبر الهواء عازلًا. ومع ذلك، عندما يكون قوة المجال الكهربائي كافية، تصبح جزيئات الهواء مشحونة، مما يشكل قنوات موصلة - هذه العملية تُعرف بـ "انهيار الهواء". عندما يتلامس خط كهرباء ذو جهد عالي بالأرض، يكون الفرق في الجهد كافيًا لشحن جزيئات الهواء، وبالتالي إنشاء مسار موصل.
تشكيل القوس الكهربائي: بمجرد حدوث انهيار الهواء، يتشكل قوس كهربائي. القوس الكهربائي هو تيار قوي يمر عبر وسيط غازي، مرافقًا لإطلاق الضوء والحرارة، وهو ما نلاحظه كشرارات.
العملية الفيزيائية
الشحن: يؤدي الجهد العالي إلى فقدان جزيئات الغاز في الهواء الإلكترونات، مما يشكل أيونات موجبة الشحنة.
إنشاء مسار موصل: مع زيادة درجة الشحن، تتحسن الموصلية في المنطقة المحلية، مما يشكل مسارًا يمكن للتيار أن يتدفق عبره.
تفريغ القوس: أثناء مرور التيار عبر هذا المسار، يتم إنتاج كمية كبيرة من الحرارة، مما يؤدي إلى زيادة الشحن في الهواء وتشكيل قوس كهربائي مضيء.
المخاطر السلامة
عندما تتلامس خطوط الكهرباء ذات الجهد العالي بالأرض، لا تنتج فقط الشرارات ولكن أيضًا تطلق كمية كبيرة من الطاقة، مما يشكل خطرًا. يمكن لهذه الظاهرة أن تؤدي إلى حرائق وانفجارات وحتى إصابات أو وفيات، مما يجعل من الضروري في الهندسة الكهربائية ضمان عزل خطوط الجهد العالي بأمان.
الإجراءات الوقائية
لتتجنب المخاطر المرتبطة بالشرارات التي تنتج عند تلامس خطوط الكهرباء ذات الجهد العالي بالأرض، تقوم شركات الكهرباء عادة بتنفيذ مجموعة متنوعة من الإجراءات لضمان سلامة خطوط النقل، مثل الفحوصات الدورية، وتقوية الإجراءات العازلة، وإعداد اللوحات الإرشادية.
باختصار، السبب الأساسي لظهور الشرارات عند تلامس خطوط الكهرباء ذات الجهد العالي بالأرض هو التفريغ الناتج عن الفرق الكبير في الجهد الذي يؤدي إلى انهيار الهواء وتشكيل القوس الكهربائي. تتضمن هذه العملية إطلاق طاقة، مما يشكل تهديدًا محتملاً للبيئة المحيطة.
