Явление ионизации окружающего воздуха вокруг проводника, из-за которого возникает свечение с шипящим шумом, известно как коронный разряд или эффект короны.
Воздух действует как диэлектрическая среда между линиями передачи электроэнергии (ЛЭП). Другими словами, это изолятор между токонесущими проводниками. Если индуцируемое между проводниками напряжение имеет переменный характер, то между проводниками начинает протекать зарядный ток. И этот зарядный ток увеличивает напряжение в линии передачи.
Напряженность электрического поля также увеличивается из-за зарядного тока. Если напряженность электрического поля меньше 30 кВ / см, ток, возникающий между проводниками, не учитывается. Но если напряженность превышает 30 кВ / см, воздух между проводниками становится заряженным и начинает проводить электрический ток. Искрение происходит между проводниками до полного нарушения изоляционных свойств.
Формирование короны
Воздух — не идеальный изолятор, и даже при нормальных условиях воздух содержит много свободных электронов и ионов. Когда между проводниками устанавливается напряженность электрического поля, ионы и свободные электроны испытывают влияние электрического поля. Благодаря этому эффекту ионы и свободные электроны ускоряются и движутся в противоположном направлении.
Заряженные частицы во время своего движения сталкиваются друг с другом, а также с очень медленно движущимися незаряженными молекулами. Таким образом, количество заряженных частиц быстро увеличивается. Это увеличивает проводимость воздуха между проводниками и происходит пробой. Таким образом, между проводниками возникает дуга.
Факторы, влияющие на коронный разряд
- Влияние напряжения питания — если напряжение питания высокое, потери на коронный разряд в линиях выше. В линиях передачи низкого напряжения эффект корон незначителен из-за недостаточного электрического поля для поддержания ионизации.
- Состояние поверхности проводника — если проводник гладкий, электрическое поле будет более однородным по сравнению с шероховатой поверхностью. Шероховатость проводника вызвана отложением грязи, пыли, царапинами и другими дефектами. Таким образом, шероховатость линии повышает потери на коронный разряд в линиях передачи.
- Фактор плотности воздуха — потери на коронный разряд обратно пропорциональны коэффициенту плотности воздуха, то есть потери на эффект короны увеличиваются с уменьшением плотности воздуха. Линии передачи, проходящие через холмистую местность, могут иметь более высокие потери от короны, чем аналогичные линии передачи на равнинах, потому что в холмистой местности плотность воздуха низкая.
- Влияние напряжения сети — напряженность электрического поля в пространстве вокруг проводников зависит от разности потенциалов между проводниками. Если разность потенциалов велика, напряженность электрического поля также очень высока, и, следовательно, вероятность появления коронного разряда также высока. Потери на коронный разряд увеличиваются с увеличением напряжения.
- Расстояние между проводниками — если расстояние между двумя проводниками намного больше по сравнению с диаметром, то в проводнике возникают потери на коронный разряд. Если расстояние между ними превышает определенные минимальные пределы, диэлектрическая среда между ними уменьшается, и, следовательно, потери на коронный разряд также уменьшаются.
Чем плох коронный разряд?
- Свечение появляется поперек проводника, что указывает на потери в линии.
- Помимо потерь мощности возникает шум, вызванный эффектом короны.
- Вибрации проводов.
- Эффект короны генерирует озон, из-за которого проводник подвергается коррозионным процессам намного быстрее.
- Эффект короны создает несинусоидальный сигнал, поэтому в линии возникают помехи.
- Снижение КПД энергосистемы из-за потерь в мощности.
- Линия электропередач (ЛЭП) становится генератором помех для радио- и ТВ сигналов из-за корона разряда.
Минимизация коронного разряда
Корона снижает эффективность линий передачи. Следовательно, необходимо данный эффект минимизировать. Следующие факторы могут быть приняты во внимание для контроля этого явления:
- Диаметр проводника — метод увеличения диаметра проводника очень эффективен для уменьшения потерь на коронный разряд. Диаметр проводника можно увеличить, используя полые проводники и проводники со стальным сердечником и токонесущими жилами из алюминия (ACSR).
- Напряжение на линии. Напряжение в линиях электропередачи устанавливается из экономических соображений. Для увеличения пробивного напряжения необходимо увеличить расстояние между проводниками, но этот метод имеет некоторые ограничения.
- Расстояние между проводниками — если расстояние между проводниками увеличивается, то падение напряжения между ними также увеличивается из-за увеличения индуктивного сопротивления.
Важные моменты:
Пробивное напряжение — это минимальное напряжение, при котором происходит пробой воздуха и возникает корона.
Визуальное критическое напряжение — это минимальное напряжение, при котором эффект короны видим визуально.
