Pembuangan Corona: Cara Mengurangkan Kesan Corona
Penyalaan Corona, juga dikenali sebagai Efek Corona, adalah fenomena penyalaan elektrik yang berlaku apabila penghantar yang membawa voltan tinggi mengionkan fluida sekitarnya, sering kali udara. Efek corona akan berlaku dalam sistem voltan tinggi kecuali perhatian yang mencukupi diambil untuk membatasi kekuatan medan elektrik sekitar.
Kerana penyalaan corona melibatkan kerugian tenaga, jurutera cuba mengurangkan penyalaan corona untuk meminimumkan kerugian kuasa elektrik, penghasilan gas ozon, dan gangguan radio.
Penyalaan corona boleh menyebabkan bunyi sizzle atau retak apabila ia mengionkan udara di sekitar penghantar. Ini adalah biasa dalam talian penghantaran kuasa elektrik voltan tinggi. Efek corona juga boleh menghasilkan cahaya ungu, penghasilan gas ozon di sekitar penghantar, gangguan radio, dan kerugian kuasa elektrik.
Apakah Efek Corona?
Efek corona berlaku secara semula jadi kerana udara bukan insulator sempurna—mengandungi banyak elektron bebas dan ion di bawah keadaan normal. Apabila medan elektrik ditetapkan di udara antara dua penghantar, ion dan elektron bebas di udara akan mengalami daya. Karena kesan ini, ion dan elektron bebas mendapat percepatan dan bergerak ke arah yang bertentangan.
Partikel bercas semasa pergerakan mereka bertembung dengan satu sama lain dan juga dengan molekul tidak bercas yang bergerak perlahan. Oleh itu, bilangan partikel bercas meningkat dengan cepat. Jika medan elektrik cukup kuat, akan berlaku pemecahan dielektrik udara dan lengkung api akan terbentuk antara penghantar.
Penghantaran kuasa elektrik berkaitan dengan pemindahan besar-besaran tenaga elektrik, dari stesen penjanaan yang terletak beberapa kilometer jauhnya dari pusat penggunaan utama atau bandar-bandar. Oleh itu, penghantar penghantaran jarak jauh adalah sangat penting untuk penghantaran kuasa yang efektif – yang mengakibatkan kerugian yang besar di seluruh sistem.
Meminimumkan kerugian tenaga ini telah menjadi cabaran utama bagi jurutera kuasa. Penyalaan corona boleh mengurangkan kecekapan garis EHV (Extra High Voltage) dalam sistem kuasa.
Dua faktor penting untuk penyalaan corona berlaku:
Perbezaan potensial elektrik berganti-ganti mesti disediakan di sepanjang garis.
Jarak antara penghantar mesti cukup besar berbanding diameter garis.
Apabila arus berganti-ganti dibuat mengalir di sepanjang dua penghantar talian penghantaran yang jaraknya besar berbanding diameternya, udara di sekitar penghantar (terdiri daripada ion) dikenakan tekanan dielektrik.
Pada nilai rendah voltan bekalan, tidak berlaku apa-apa kerana tekanan terlalu kecil untuk mengionkan udara luar. Tetapi apabila perbezaan potensial meningkat melebihi beberapa nilai ambang (dikenali sebagai voltan gangguan kritikal), kekuatan medan menjadi cukup kuat untuk udara di sekitar penghantar berpecah menjadi ion—membuatnya konduktif. Voltan gangguan kritikal ini berlaku pada kira-kira 30 kV.
Udara yang terionkan menghasilkan penyalaan elektrik di sekitar penghantar (kerana aliran ion tersebut). Ini memberikan cahaya luminesen samar, bersama dengan bunyi sizzle yang disertai dengan pembebasan ozon.
Fenomena penyalaan elektrik yang berlaku dalam talian penghantaran voltan tinggi dikenali sebagai efek corona. Jika voltan di sepanjang garis terus meningkat, cahaya dan bunyi sizzle menjadi lebih dan lebih intens – menimbulkan kerugian kuasa yang tinggi ke dalam sistem.
Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kerugian Corona
Voltan garis penghantar adalah faktor utama yang menentukan penyalaan corona dalam talian penghantaran. Pada nilai voltan yang rendah (kurang daripada voltan gangguan kritikal), tekanan pada udara tidak cukup tinggi untuk menyebabkan pemecahan dielektrik—dan oleh itu tiada penyalaan elektrik berlaku.
Dengan meningkatnya voltan, efek corona dalam talian penghantaran berlaku akibat pengionan udara atmosfera di sekitar penghantar – ia terutamanya dipengaruhi oleh keadaan kabel serta keadaan fizikal atmosfera. Faktor utama yang mempengaruhi penyalaan corona adalah:
Keadaan Atmosfera
Keadaan Penghantar
Jarak Antara Penghantar
Mari kita lihat faktor-faktor ini dengan lebih mendalam:
Keadaan Atmosfera
Gradien voltan untuk pemecahan dielektrik udara adalah secara langsung berbanding lurus dengan ketumpatan udara. Oleh itu, pada hari ribut, bilangan ion di sekitar penghantar meningkat disebabkan oleh aliran udara yang berterusan, membuat penyalaan elektrik lebih mungkin berlaku berbanding pada hari cuaca cerah.
Sistem voltan mesti direka untuk mengakomodasi keadaan ekstrem ini.
Keadaan Penghantar
Impak corona sangat bergantung kepada penghantar dan keadaan fizikalnya. Fenomena ini berbanding songsang dengan diameter penghantar, bermaksud bahawa peningkatan diameter mengurangkan efek corona dengan ketara.
Selain itu, kehadiran kotoran atau kekasaran pada penghantar mengurangkan voltan pemecahan kritikal, menjadikan penghantar lebih mudah terkena kerugian corona. Faktor ini sangat signifikan di kawasan bandar dan industri dengan pencemaran yang tinggi, di mana strategi mitigasi adalah penting untuk mengimbangi kesannya yang negatif pada sistem.
Jarak Antara Penghantar
Jarak antara penghantar adalah elemen penting untuk penyalaan corona. Untuk penyalaan corona berlaku, jarak antara garis harus jauh lebih besar daripada diameternya.
Namun, jika jarak terlalu besar, tekanan dielektrik pada udara berkurang, mengurangkan efek corona. Jika jarak terlalu besar, corona mungkin tidak berlaku sama sekali di wilayah talian penghantaran tersebut.
Strategi untuk Mengurangkan Penyalaan Corona
Mengingat penyalaan corona tidak dapat dielakkan menyebabkan kerugian kuasa dalam bentuk cahaya, bunyi, haba, dan tindak balas kimia, sangat penting untuk menggunakan strategi untuk mengurangkan kejadian ini dalam rangkaian voltan tinggi.
Penyalaan corona boleh dikurangkan dengan:
Meningkatkan saiz penghantar: Diameter penghantar yang lebih besar mengakibatkan penurunan efek corona.
Meningkatkan jarak antara penghantar: Meningkatkan jarak penghantar mengurangkan efek corona.
Menggunakan penghantar berkumpulan: Penghantar berkumpulan meningkatkan diameter efektif penghantar – oleh itu mengurangkan efek corona.
Menggunakan cincin corona: Medan elektrik lebih kuat pada titik penghantar yang tajam, oleh itu penyalaan corona pertama kali berlaku di titik, tepi, dan sudut yang tajam. Cincin corona, yang dihubungkan secara elektrik dengan penghantar voltan tinggi, mengelilingi titik di mana efek corona paling mungkin berlaku. Mereka secara efektif ‘melancarkan’ penghantar, mengurangkan ketajaman permukaan penghantar, dan mendistribusikan muatan ke area yang lebih luas, sehingga mengurangkan penyalaan corona. Cincin corona digunakan pada terminal peralatan voltan sangat tinggi (seperti pada bushings transformer voltan tinggi).
Penyalaan Corona dan Arus
Pemeriksaan lebih lanjut tentang hubungan antara penyalaan corona dan arus memberikan wawasan lebih lanjut tentang impak fenomena ini pada sistem voltan tinggi.
Peranan Arus dalam Penyalaan Corona
Aliran muatan elektrik memainkan peranan vital dalam kejadian penyalaan corona. Apabila voltan tinggi dikenakan pada talian penghantaran, arus yang mengalir melalui penghantar menciptakan medan elektrik di sekitarnya.
Medan elektrik ini mengionkan molekul udara di sekitar penghantar, mengakibatkan efek corona.
Magnitude arus yang mengalir melalui talian penghantaran berbanding lurus dengan keparahan penyalaan corona. Tahap arus yang lebih tinggi menghasilkan medan elektrik yang lebih kuat, menyebabkan lebih banyak ionisasi dan kemungkinan penyalaan corona yang lebih tinggi.
Arus dan Kerugian Corona
