ظاهرة فيرانتي هي ظاهرة تحدث في الخطوط الكهربائية المتوسطة والطويلة، حيث يمكن أن يؤدي الجهد في نهاية الخط إلى أن يكون أعلى من الجهد في طرف الإرسال، مما يتسبب في وجود جهد أعلى من الجهد الاسمي للخط. هذه الظاهرة تحدث عادة في حالات الحمولات المنخفضة أو في ظروف عدم وجود حمل كبير على الخطوط، مما يؤدي إلى تحديات جدية مثل:
- الإفراط في تدفق الطاقة: قد يتسبب الجهد العالي في النهاية في تدفق طاقة غير مرغوب فيها، مما يؤدي إلى تقلبات في النظام.
- إجهادات إضافية على العوازل: تكون العوازل المعرضة لهذا الجهد الزائد عرضة للإجهادات التي قد تؤدي إلى تدهورها بسرعة أكبر.
للتعامل مع هذه المشكلة، يتم استخدام المفاعلات الشُحنية (Shunt Reactors)، والتي تعتبر جزءًا حيويًا في أنظمة الطاقة الحديثة، خصوصًا في خطوط النقل الطويلة وعالية الجهد.
دور المفاعلات الشُحنية:
- امتصاص الطاقة الردية: المفاعلات الشُحنية تهدف إلى امتصاص الطاقة الردية (reactive power) الناتجة عن المفاعلات السعوية (capacitance) في خطوط النقل الطويلة. هذا يساعد على تقليل التأثير السلبي لهذه الطاقة الزائدة على استقرار النظام الكهربائي.
- زيادة كفاءة استخدام الطاقة: من خلال تقليل الطاقة الردية، تساهم المفاعلات الشُحنية في تحسين كفاءة استخدام الطاقة وزيادة استقرار الجهد ضمن حدود مقبولة.
كيفية العمل والتوصيل:
- التوصيل في التوازي: يتم توصيل المفاعلات الشُحنية مع الخطوط الكهربائية في وضع التوازي (parallel) مع الخطوط أو أنظمة الكابلات.
- التوصيل الدائم أو باستخدام القاطع الآلي: يمكن توصيل المفاعل بشكل دائم بالخط أو توصيله عند الحاجة باستخدام قاطع آلي (circuit breaker)، وذلك حسب الحاجة لتقليل الطاقة الردية عندما لا تكون هناك حاجة إليها.
المفاعلات الشُحنية المتغيرة (VSR):
- يمكن للمفاعلات الشُحنية أن تكون ذات وضعيات متغيرة (Variable Shunt Reactor – VSR)، مما يسمح لها بالعمل بكفاءة في ظل التغيرات المستمرة في الحمولة على الخطوط. عند تغير الحمل على الخطوط، يقوم المفاعل المتغير بتعديل قدرته التفاعلية لامتصاص الطاقة الردية وفقًا للمتطلبات الجديدة.
التطبيقات:
- يستخدم المفاعل الشُحني عادة في خطوط النقل عالية الجهد، خصوصًا في الخطوط الطويلة أو في أنظمة الكابلات، لتحسين استقرار الجهد والحد من تأثير ظاهرة فيرانتي.
الهدف النهائي:
- الهدف من استخدام المفاعلات الشُحنية هو تحسين استقرار النظام الكهربائي وتقليل الطاقة الردية، مما يعزز كفاءة الطاقة ويزيد من قدرة النظام على العمل ضمن نطاقات الجهد المحددة، ويقلل من خطر الأعطال الناتجة عن الإفراط في الجهد في نهايات الخطوط.
