Was ist der Corona-Effekt in der Übertragung

Definition: Der Korona-Effekt bezieht sich auf das Phänomen, bei dem die umgebende Luft um einen Leiter ionisiert, was zu einem leuchtenden Glühen begleitet von einem Zischen führt.

Luft dient als dielektrisches Medium zwischen den Übertragungsleitungen. Mit anderen Worten, sie wirkt als Isolator zwischen stromführenden Leitern. Wenn die zwischen den Leitern induzierte Spannung wechselnd ist, fließt ein Ladungsstrom zwischen den Leitern. Dieser Ladungsstrom erhöht die Spannung der Übertragungsleitung.

Die elektrische Feldstärke erhöht sich auch aufgrund des Ladungsstroms. Wenn die elektrische Feldstärke unter 30 kV liegt, kann der zwischen den Leitern induzierte Strom vernachlässigt werden. Wenn jedoch die Spannung über 30 kV ansteigt, wird die Luft zwischen den Leitern geladen und beginnt zu leiten. Es entstehen Funken zwischen den Leitern, bis die Isolationseigenschaften der Leiter vollständig zusammenbrechen.

Inhalte

• Korona-Effekt

• Entstehung der Korona

• Faktoren, die die Korona beeinflussen

• Nachteile der Koronaentladung

• Minimierung der Korona

• Wichtige Punkte

Entstehung der Korona

Luft ist kein perfekter Isolator. Selbst unter normalen Bedingungen enthält sie zahlreiche freie Elektronen und Ionen. Wenn zwischen den Leitern ein elektrisches Feld erzeugt wird, erfahren diese Ionen und freie Elektronen eine Kraft. Als Folge davon werden sie beschleunigt und bewegen sich in entgegengesetzte Richtungen.

Während ihrer Bewegung stoßen geladene Teilchen sowohl untereinander als auch mit langsamen, ungeladenen Molekülen zusammen. Dadurch nimmt die Anzahl der geladenen Teilchen schnell zu, was die Leitfähigkeit der Luft zwischen den Leitern erhöht, bis es zum Durchschlag kommt. An diesem Punkt entsteht ein Bogen zwischen den Leitern.
Faktoren, die die Korona beeinflussen
Die folgenden Faktoren beeinflussen die Korona:

• Einfluss der Versorgungsspannung: Eine höhere Versorgungsspannung führt zu größeren Korona-Verlusten in den Leitungen. In Niederspannungsübertragungsleitungen ist die Korona vernachlässigbar, da das elektrische Feld nicht ausreichend ist, um Ionisierung aufrechtzuerhalten.
  Zustand der Leiteroberfläche: Ein glatter Leiter führt zu einem gleichmäßigeren elektrischen Feld im Vergleich zu einem rauen. Die Rauheit des Leiters, verursacht durch Schmutz, Staubablagerungen, Kratzer usw., verringert die Korona-Verluste in den Übertragungsleitungen.

• Luftdichte: Die Korona-Verluste sind umgekehrt proportional zur Luftdichte. Das bedeutet, dass die Korona-Verluste zunehmen, wenn die Luftdichte abnimmt. Übertragungsleitungen in bergigen Gebieten können höhere Korona-Verluste erleiden als jene in Ebenen, da die Luftdichte in bergigen Regionen niedriger ist.

• Einfluss der Systemspannung: Die elektrische Feldstärke um die Leiter hängt vom Potentialunterschied zwischen ihnen ab. Ein höherer Potentialunterschied führt zu einer höheren elektrischen Feldstärke und damit zu einem ausgeprägteren Korona-Effekt. Die Korona-Verluste steigen mit der Spannung.

• Abstand zwischen den Leitern: Wenn der Abstand zwischen zwei Leitern viel größer als der Leiterdurchmesser ist, treten Korona-Verluste auf. Wenn dieser Abstand über einen bestimmten Grenzwert hinaus verlängert wird, nimmt das dielektrische Medium zwischen ihnen ab, was die Korona-Verluste reduziert.

Nachteile der Koronaentladung

Die nachteiligen Auswirkungen der Korona sind wie folgt:

• Anzeichen von Leistungsverlust: Ein Glühen erscheint um den Leiter, was ein klares Zeichen für den auftretenden Leistungsverlust darstellt.

• Audionähe und Leistungsverlust: Der Korona-Effekt erzeugt Geräusche, und dieses Geräusch geht einher mit Leistungsverlusten am Leiter.

• Schwingungen des Leiters: Der Korona-Effekt verursacht Schwingungen des Leiters, was langfristig seine strukturelle Integrität beeinträchtigen kann.

• Korrosion aufgrund von Ozonbildung: Korona erzeugt Ozon, was den Leiter anfällig für Korrosion macht und seine Lebensdauer verkürzt.

• Nichtsinusförmige Signale und Spannungsabfälle: Es erzeugt nichtsinusförmige Signale, was zu nichtsinusförmigen Spannungsabfällen entlang der Leitung führt und die normale Funktion der angeschlossenen elektrischen Geräte stören kann.

• Reduzierte Leistungsfähigkeit der Leitung: Der durch Korona verursachte Leistungsverlust reduziert die Gesamtleistungsfähigkeit der Übertragungsleitung erheblich.

• Störungen beim Radio und Fernsehen: Der Korona-Effekt kann Radiosignale und Fernsehsignale stören, was Kommunikations- und Rundfunkservices beeinträchtigen kann.

Minimierung der Korona

Da Korona die Effizienz der Übertragungsleitungen reduziert, ist ihre Minimierung entscheidend. Die folgenden Ansätze können zur Kontrolle der Korona in Betracht gezogen werden:

• Erhöhung des Leiterdurchmessers: Die Vergrößerung des Leiterdurchmessers ist eine effektive Methode, um Korona-Verluste zu reduzieren. Dies kann durch die Verwendung von Hohlleitern oder stahlkernbehafteten Aluminiumleitern (ACSR) erreicht werden. Diese Arten von Leitern erhöhen nicht nur den Durchmesser, sondern gewährleisten auch die notwendige mechanische Festigkeit und elektrische Leitfähigkeit.

• Anpassung der Leitungsspannung: Die Spannung der Übertragungsleitungen wird durch wirtschaftliche Faktoren bestimmt. Während die Erhöhung des Abstands zwischen den Leitern die störende Spannung erhöhen kann, hat diese Methode praktische Grenzen. Zum Beispiel kann ein zu großer Abstand mehr Land erfordern, die Baukosten erhöhen und strukturelle Stabilitätsherausforderungen bereiten.

• Optimierung des Leiterabstands: Obwohl die Erhöhung des Abstands zwischen den Leitern den Spannungsabfall aufgrund des Anstiegs der induktiven Reaktanz erhöhen kann, kann eine angemessene Anpassung des Abstands innerhalb vernünftiger Grenzen helfen, die Korona zu kontrollieren. Es muss ein Gleichgewicht zwischen der Reduzierung der Korona und dem Erhalt akzeptabler Spannungsniveaus für die Energieübertragung gefunden werden.

Wichtige Punkte

• Störspannung: Dies bezeichnet die minimale Spannung, bei der die Luftisolierung zusammenbricht und die Entstehung der Korona markiert. Sobald diese Spannung erreicht ist, beginnt die Luft zwischen den Leitern, sich zu ionisieren, was zur Bildung der Korona führt.

• Visuelle kritische Spannung: Dies ist die minimale Spannung, bei der sichtbare Korona erscheint. Unterhalb dieser Spannung kann, obwohl Korona möglicherweise noch auf unsichtbarer Ebene auftritt, das charakteristische Glühen, das mit Korona assoziiert wird, nicht beobachtet werden.