Hiệu ứng điện hoa là hiện tượng phát ánh sáng tím, tiếng rít và sản sinh khí ozone trên một đường dây truyền tải điện.
Nguyên nhân: Do tia vũ trụ, bức xạ tử ngoại, một số tác nhân gây ion hóa luôn có mặt trong không khí. Dưới điều kiện bình thường, xung quanh đường cáp điện có các hạt bị ion hóa, tức là các electron tự do, ion dương và cả các phân tử trung hòa. Khi đường dây đang tải điện, nghĩa là có sự chênh lệch điện thế giữa các dây, thì một gradient thế xuất hiện trong không khí và có giá trị cực đại tại bề mặt vật dẫn. Do có gradient thế này nên các electron tự do thu vận tốc lớn hơn. Khi điện áp dây tăng thì gradient thế tăng và vận tốc của các electron tự do cũng tăng. Khi gradient thế của bề mặt vật dẫn vượt quá giới hạn cực đại thì các electron tự do thu đủ động năng để va chạm với một phân tử trung hòa và làm giải phóng một số electron tự do khỏi phân tử đó. Một electron tự do khi đó tạo ra một ion dương và một số electron tự do. Thông thường 30 kV/cm được xem là giới hạn của gradient thế. Các electron tự do tiếp tục va chạm với nhiều phân tử trung hòa và duy trì quá trình theo kiểu giống như phản ứng phân hạch dây chuyền. Vì thế quá trình ion hóa này là lũy tiến. Kết quả của sự ion hóa này là hoặc xuất hiện điện hoa hoặc xuất hiện tia lửa điện giữa các vật dẫn.
Hiệu ứng điện hoa trên đường dây tải điện 750 kV
Các yếu tố ảnh hưởng đến điện hoa bao gồm:
a) Khí quyển: Trong thời tiết giông bão hoặc mưa giông, điện hoa xảy ra ở điện áp thấp hơn nhiều so với trong thời tiết trong trẻo. Vì trong những trường hợp đối, mật độ ion xung quanh các vật dẫn nhiều hơn nhiều so với khi thời tiết trong trẻo.
b) Kích cỡ vật dẫn: Sự không đồng đều của bề mặt vật dẫn làm giảm điện áp đánh thủng. Vì lí do này mà với điện áp thấp vật cách điện sẽ đánh thủng và tạo ra tia lửa điện và nhật hoa. Đó là lí do các vật dẫn rắn được sử dụng thay cho những vật dẫn dây bện để giảm điện hoa.
c) Khoảng cách giữa các vật dẫn: Khoảng cách giữa các vật dẫn càng lớn thì càng ít điện hoa.
d) Điện áp dây: Mỗi điện áp dây có một giới hạn. Quá giới hạn đó sự đánh thủng sẽ xảy ra và sẽ tạo ra điện hoa và tia lửa điện. Vì thế nếu sử dụng điện áp nhỏ thì khả năng xảy ra điện hoa là thấp.
Ưu điểm:
a) Vùng xung quanh vật dẫn trở nên dẫn điện do sự hình thành điện hoa. Nó tạo ra một đường kính ảo lớn hơn của vật dẫn. Khi đường kính tăng thì sức căng tĩnh điện giữa vật dẫn giảm.
b) Hiệu ứng điện hoa làm giảm điện áp đánh thủng sinh ra do sự đóng mở công tắc và do sét. Vì điện áp tải lớn hơn tạo ra điện hoa và tia lửa điện, nên khi điện áp đánh thủng có sẵn thì điện hoa sẽ hình thành và sẽ hấp thụ năng lượng bổ sung đó bằng cách tạo ra ánh sáng tím, tiếng rít và tia lửa điện.
Nhược điểm:
a) Điện hoa làm giảm hiệu quả truyền tải điện.
b) Ozone sinh ra bởi hiệu ứng này gây ra sự ăn mòn của các vật dẫn.
c) Do hiệu ứng điện hoa nên xảy ra sự giảm điện áp không có dạng sin trên đường dây. Hiện tượng này có thể gây nhiễu cảm ứng với các đường truyền viễn thông ở gần.
Có thể làm giảm hiệu ứng điện hoa bằng những phương pháp sau đây:
a) Tăng kích cỡ vật dẫn: Nếu chúng ta tăng kích cỡ vật dẫn thì giá trị của gradient thế sẽ tăng lên. Để tạo ra hiệu ứng điện hoa sẽ cần điện áp dây lớn.
b) Tăng khoảng cách giữa các vật dẫn: Hiệu ứng điện hoa có thể bị loại trừ bằng cách tăng khoảng cách giữa các vật dẫn. Do tăng khoảng cách dây nên sẽ cần điện áp dây lớn mới tạo ra hiệu ứng điện hoa.
Theo Physics Page
