ظاهرة فيرانتي هي حالة معروفة في أنظمة الطاقة، تحدث عند خطوط النقل الطويلة أو المتوسطة، حيث يصبح جهد الاستقبال عند نهاية الخط أعلى من جهد الإرسال. هذه الظاهرة، الناتجة عن التأثير السعوي للخطوط، تؤدي إلى مشكلات خطيرة، خصوصًا في ظروف انخفاض الحمولات، وتشمل:
- ارتفاع الجهد عن الحد الاسمي، مما يسبب إجهادًا إضافيًا على عوازل الخطوط.
- زيادة تدفق الطاقة غير المطلوبة، ما يؤثر على كفاءة واستقرار النظام الكهربائي.
دور المفاعلات الموازية (Shunt Reactors) في أنظمة الطاقة الحديثة
المفاعلات الموازية هي مكونات أساسية في أنظمة الطاقة، وتعمل على تعويض الطاقة الردية (Reactive Power) التي تنتج عن المفاعلة السعوية للخطوط الطويلة. استخدام هذه المفاعلات يساعد في:
- امتصاص الطاقة الردية الزائدة لتجنب ارتفاع الجهد الناجم عن ظاهرة فيرانتي.
- زيادة كفاءة النظام الكهربائي من خلال تقليل الفقد في الطاقة.
- تحسين استقرار الجهد وضمان بقاء الجهد ضمن الحدود المقبولة.
وظائف ومزايا المفاعلات الموازية:
- تعويض الطاقة الردية:
- تقليل التأثير السعوي للخطوط الطويلة.
- منع ارتفاع الجهد غير المرغوب فيه.
- زيادة استقرار النظام:
- تحسين ثبات الجهد، خاصة في ظروف انخفاض الحمولات أو التغيرات المفاجئة في الشبكة.
- تحسين أداء العوازل:
- الحد من الإجهادات الإضافية على عوازل الخطوط.
- دعم أنظمة الكابلات:
- تُستخدم المفاعلات الموازية أيضًا لتعويض الطاقة الردية في أنظمة الكابلات العالية الجهد والطويلة.
طرق توصيل المفاعلات الموازية في الشبكة:
- التوصيل الدائم (Fixed Shunt Reactors):
- يتم توصيل المفاعل بشكل دائم مع الخطوط عبر نقاط محددة لتوفير تعويض ثابت للطاقة الردية.
- التوصيل عند الحاجة (Switchable Shunt Reactors):
- يتم توصيل المفاعل باستخدام قاطع كهربائي، ما يسمح بإدخاله أو إخراجه من الخدمة حسب الحاجة.
- المفاعلات ذات الوضعيات المتغيرة (Variable Shunt Reactors – VSR):
- توفر مرونة أكبر في تعويض الطاقة الردية، حيث يمكن تعديل مستوى المفاعلة تبعًا لتغير الأحمال على الخطوط.
آلية عمل المفاعلات الموازية:
- يتم توصيل المفاعل على التوازي مع خط النقل الكهربائي.
- عند زيادة الجهد بسبب التأثير السعوي، يقوم المفاعل بامتصاص الطاقة الردية، ما يقلل من الجهد إلى المستويات الطبيعية.
- يعمل المفاعل كمقاومة حثية (Inductive Reactance) معاكسة للمفاعلة السعوية للخط، مما يوازن الطاقة التفاعلية في النظام.
استخدامات المفاعلات الموازية:
- خطوط النقل الطويلة:
- تُستخدم لتعويض الطاقة الردية الناتجة عن تأثير السعة الكبيرة للخطوط الطويلة.
- أنظمة الكابلات:
- خاصة في الكابلات العالية الجهد، حيث تكون المفاعلة السعوية كبيرة.
- التحكم في الجهد:
- تُستخدم لضمان استقرار الجهد في المحطات والمحولات الرئيسية.
الخلاصة:
المفاعلات الموازية (Shunt Reactors) توفر حلاً فعالًا لمواجهة تحديات استقرار الجهد الناجمة عن ظاهرة فيرانتي، خاصة في خطوط النقل الطويلة والمتوسطة. استخدامها يعزز من كفاءة واستقرار أنظمة الطاقة ويقلل من الإجهاد على المكونات المختلفة، مثل العوازل والخطوط، ما يجعلها جزءًا حيويًا في الشبكات الكهربائية الحديثة.
