الجهد الكهربائي العالي: نظرة شاملة

مقدمة حول نقل الطاقة الكهربائية ذات الجهد العالي

لا يخفى على أحد أن الكهرباء أصبحت من المتطلبات الأساسية التي لا يمكن الاستغناء عنها في حياتنا المعاصرة. فهي تلعب دوراً محورياً في الإنارة، وتشغيل المصانع، وتسيير العديد من جوانب حياتنا اليومية. يتم نقل الطاقة الكهربائية عبر شبكات معقدة من الأسلاك التي تحمل تيارات كهربائية عالية الشدة، وتعرف هذه الشبكات بخطوط الجهد العالي. يتم دعم هذه الخطوط بواسطة أبراج ضخمة مصممة خصيصاً لنقل كميات هائلة من الطاقة، تصل في بعض الأحيان إلى 380 ألف فولت. هذه الطاقة قادرة على إحداث أضرار جسيمة، بل وحتى الموت، لأي كائن حي يقترب منها، سواء كان إنساناً أو حيواناً.

الأبراج والكابلات المستخدمة في نقل الجهد العالي

إن الحاجة إلى استخدام أبراج الجهد العالي نشأت نتيجة للطلب المتزايد على الطاقة الكهربائية، والذي يعزى إلى النمو السكاني والتوسع في الأنشطة الاقتصادية المختلفة. تقوم هذه الأبراج بدور حيوي في نقل التيار الكهربائي من الكابلات الرئيسية إلى الكابلات الأصغر حجماً المثبتة على الأعمدة الكهربائية، والتي بدورها توصل الطاقة إلى المنازل والمباني الأخرى.

في صناعة الكابلات الكهربائية، يتم استخدام مواد متنوعة مثل النحاس والألومنيوم والفولاذ. تتميز هذه المواد بقدرتها العالية على توصيل الكهرباء، بالإضافة إلى كثافتها المنخفضة وقدرتها على تحمل الظروف المناخية القاسية، سواء كانت برودة شديدة أو حرارة عالية.

يعتبر الكابل الحزمي من أفضل أنواع الكابلات المستخدمة في نقل الجهد العالي، وذلك لقدرته على تحمل مستويات عالية من الجهد تصل إلى 110 كيلوفولت. تتكون الكابلات الحزمية من عدة كابلات متصلة ببعضها البعض بواسطة مثبتات، مما يزيد من قدرة الكابل ويقلل من المجال الكهربائي إلى حوالي 17 كيلوفولت لكل سنتيمتر. هذا يسمح بنقل جهد تيار كهربائي تصل شدته إلى 380 كيلوفولت.

نتيجة لمرور التيار الكهربائي العالي، ترتفع درجة حرارة الكابل إلى ما بين 70 و 80 درجة مئوية. إذا تجاوزت درجة الحرارة هذا الحد، فقد يؤثر ذلك سلباً على صلابة الكابل وكفاءته. في الحالات النادرة التي ينقطع فيها الكابل ويسقط على الأرض، قد ترتفع درجة حرارته إلى 160 درجة مئوية.

التصميم الداخلي للكابلات الكهربائية

بالنظر إلى التركيب الداخلي للكابل المستخدم في نقل الجهد العالي، نجد أنه يتكون عادةً من سبعة أسلاك من الفولاذ، يبلغ سمك السلك الواحد حوالي 60 مليمتراً مربعاً. تحيط بهذه الأسلاك الفولاذية 30 فرعاً من الألومنيوم، يبلغ سمك السلك الكلي 257 مليمتراً مربعاً. لهذا السبب، يتفرع من كل برج من أبراج الجهد العالي ما بين ثلاثة إلى ستة كابلات، وذلك لتحقيق التوازن في الطاقة المغناطيسية مع تأثير الأرض عليها، حيث يتم تبادل الطاقة بين البرج الأول والبرج الذي يليه.

تدابير الوقاية من الصواعق الكهربائية

لحماية الكابلات التي تحمل الجهد العالي من تأثير الصواعق، يتم استخدام ما يسمى بالكابلات الأرضية. هذه الكابلات لا تحمل تياراً كهربائياً، بل تهدف إلى منع الصواعق الكهربائية. يتم تثبيتها عادةً على قمة البرج وتوصيلها بالأرض لتفريغ شحنات الصواعق الكهربائية فيها. من الجدير بالذكر أن السكن بالقرب من هذه الأبراج قد يكون له آثار سلبية بسبب الضوضاء العالية والمجال المغناطيسي القوي الذي قد يؤثر على صحة الإنسان.

قال تعالى:

﴿وَمِنْ آيَاتِهِ أَنْ يُرِيكُمُ الْبَرْقَ خَوْفًا وَطَمَعًا وَيُنَزِّلُ مِنَ السَّمَاءِ مَاءً فَيُحْيِي بِهِ الْأَرْضَ بَعْدَ مَوْتِهَا ۚ إِنَّ فِي ذَٰلِكَ لَآيَاتٍ لِقَوْمٍ يَعْقِلُونَ﴾ [الروم: 24]

وفي الحديث الشريف:

“لا تزال أمتي بخير ما لم يظهر فيهم الزنا والربا وقطيعة الرحم”