المقدمة
تعد الخطوط الكهربائية ذات الجهد العالي (HVTL) عنصرًا أساسيًا في أنظمة نقل الطاقة، حيث تنقل كميات كبيرة من الطاقة الكهربائية عبر مسافات طويلة. ومع ذلك، فإن تشغيل هذه الخطوط يصاحبه توليد مجالات كهرومغناطيسية قد تسبب تداخلًا كهرومغناطيسيًا (EMI) مع الأجهزة الإلكترونية المجاورة. تهدف هذه المقالة إلى تحليل الآليات الفيزيائية وراء توليد التداخل الكهرومغناطيسي، وتأثيراته المحتملة، بالإضافة إلى استراتيجيات التخفيف منه.
1. الآليات الفيزيائية لتوليد التداخل الكهرومغناطيسي
ينشأ التداخل الكهرومغناطيسي من الخطوط الكهربائية ذات الجهد العالي بسبب ظواهر مختلفة، أهمها:
أ. التفريغ الإكليلي (Corona Discharge)
- التعريف: يحدث التفريغ الإكليلي عندما يتجاوز المجال الكهربائي حول الموصل حدًا معينًا، مما يؤدي إلى تأين الهواء المحيط وتوليد شرارات صغيرة.
- الأسباب:
- ارتفاع الجهد الكهربائي.
- وجود شوائب أو نتوءات على سطح الموصلات.
- الظروف الجوية مثل الرطوبة العالية أو المطر.
- النتائج:
- توليد موجات كهرومغناطيسية عالية التردد (RF).
- زيادة فقدان الطاقة.
ب. المجالات المغناطيسية الناتجة عن التيار المتردد
- تُولد الخطوط الكهربائية مجالات مغناطيسية متغيرة بسبب مرور التيار المتردد (AC)، والتي يمكن أن تقترن بالدوائر الإلكترونية المجاورة وتسبب تداخلًا.
ج. الاقتران السعوي والتحريضي
- الاقتران السعوي (Capacitive Coupling): يحدث بسبب المجال الكهربائي بين الخطوط والأجسام الموصلة القريبة.
- الاقتران التحريضي (Inductive Coupling): ينتج عن المجال المغناطيسي المتغير الذي يحفز تيارات في الموصلات المجاورة.
2. تأثيرات التداخل الكهرومغناطيسي على الأجهزة الإلكترونية
يمكن أن يتسبب التداخل الكهرومغناطيسي في:
أ. تشويش الإشارات الراديوية والاتصالات اللاسلكية يؤثر على أجهزة الراديو، الهواتف المحمولة، وأنظمة الملاحة.
ب. تعطيل الأجهزة الطبية قد يتداخل مع أجهزة مثل أجهزة تنظيم ضربات القلب أو المعدات الطبية الحساسة.
ج. اضطراب أنظمة التحكم الصناعية يؤثر على أنظمة التحكم الآلي (SCADA) وأجهزة الاستشعار الإلكترونية.
3. استراتيجيات التخفيف من التداخل الكهرومغناطيسي
للتقليل من تأثيرات التداخل الكهرومغناطيسي، يمكن اتباع الإجراءات التالية:
أ. تحسين تصميم الخطوط الكهربائية
- استخدام موصلات ذات سطح أملس لتقليل التفريغ الإكليلي.
- زيادة مسافة الفصل بين الخطوط والأجسام الموصلة.
- استخدام حزم الموصلات (Bundled Conductors) لتوزيع المجال الكهربائي.
ب. استخدام التدريع الكهرومغناطيسي
- الكابلات المدرعة لحماية الإشارات الإلكترونية.
- الأرضي الفعال لتحويل التيارات غير المرغوب فيها.
ج. تطبيق معايير السلامة واللوائح الفنية
- الالتزام بمعايير مثل IEEE C95.1 و ICNIRP للحد من التعرض للمجالات الكهرومغناطيسية.
4. الخاتمة
يعد التداخل الكهرومغناطيسي الناتج عن الخطوط الكهربائية ذات الجهد العالي تحديًا هندسيًا يتطلب فهمًا دقيقًا للآليات الفيزيائية وتطبيق حلول فعالة. من خلال تحسين تصميم الخطوط واستخدام تقنيات التدريع والالتزام بالمعايير الدولية، يمكن تقليل التأثيرات السلبية على البيئة والأجهزة الإلكترونية، مما يضمن نقلًا آمنًا وفعالًا للطاقة الكهربائية.
المراجع المحتملة
- International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP).
- IEEE Standards for Safety Levels with Respect to Human Exposure to Electromagnetic Fields.
- الأبحاث المنشورة في مجلات الهندسة الكهربائية ونقل الطاقة.
