Co to jest efekt koronowy w transmisji

Definicja: Efekt koronowy odnosi się do zjawiska, w którym powietrze wokół przewodnika jonizuje, co prowadzi do pojawienia się widzialnego blasku towarzyszącego syczącemu dźwiękowi.

Powietrze pełni rolę dielektrycznej średnicy między liniami przesyłowymi. Innymi słowy, działa jako izolator między przewodnikami przenoszącymi prąd. Gdy napięcie wywołane między przewodnikami jest naprzemiennego charakteru, przepływa między nimi prąd ładowania. Ten prąd ładowania zwiększa napięcie linii przesyłowej.

Intensywność pola elektrycznego również wzrasta z powodu prądu ładowania. Gdy intensywność pola elektrycznego jest mniejsza niż 30 kV, prąd wywołany między przewodnikami można zaniedbać. Jednakże, jeśli napięcie wzrośnie ponad 30 kV, powietrze między przewodnikami ładuje się i zaczyna przewodzić. Występuje iskrzenie między przewodnikami, aż do całkowitego rozpadu właściwości izolacyjnych przewodników.

Spis treści

• Efekt koronowy

• Formowanie korony

• Czynniki wpływające na koronę

• Wady rozładowania koronowego

• Minimalizacja korony

• Ważne punkty

Formowanie korony

Powietrze nie jest idealnym izolatorem. Nawet w normalnych warunkach zawiera liczne wolne elektrony i jony. Gdy ustanawia się pole elektryczne między przewodnikami, te jony i wolne elektrony podlegają działaniu siły. W rezultacie są przyspieszane i poruszają się w przeciwnych kierunkach.

Podczas ruchu, naładowane cząstki kolizyjnie zderzają się ze sobą i z wolno poruszającymi się niezaładowanymi cząsteczkami. W konsekwencji, liczba naładowanych cząstek szybko rośnie, zwiększając przewodność powietrza między przewodnikami, aż do momentu rozpadu. W tym momencie ustanawia się łuk między przewodnikami.
Czynniki wpływające na koronę
Poniżej przedstawiono czynniki wpływające na koronę:

• Wpływ napięcia zasilającego: Wyższe napięcie zasilające prowadzi do większych strat koronowych w liniach. W liniach przesyłowych niskiego napięcia, korona jest zaniedbywalna, ponieważ pole elektryczne jest niewystarczające do utrzymania jonizacji.
  Stan powierzchni przewodnika: Gładki przewodnik powoduje bardziej jednorodne pole elektryczne w porównaniu do szorstkiego. Szorstkość przewodnika, spowodowana brudem, osadami pyłu, drapaniem itp., zmniejsza straty koronowe w liniach przesyłowych.

• Czynnik gęstości powietrza: Straty koronowe są odwrotnie proporcjonalne do czynnika gęstości powietrza. Oznacza to, że straty koronowe zwiększają się, gdy gęstość powietrza maleje. Linie przesyłowe w terenach górskich mogą doświadczać większych strat koronowych niż te na równinach, ponieważ gęstość powietrza jest niższa w terenach górskich.

• Wpływ napięcia systemowego: Intensywność pola elektrycznego wokół przewodników zależy od różnicy potencjałów między nimi. Wyższa różnica potencjałów prowadzi do wyższej intensywności pola elektrycznego, a co za tym idzie, do bardziej wyraźnej korony. Straty koronowe zwiększają się wraz ze wzrostem napięcia.

• Odstęp między przewodnikami: Jeśli odstęp między dwoma przewodnikami jest znacznie większy niż średnica przewodnika, występują straty koronowe. Gdy ten odstęp zostanie wydłużony poza pewien limit, dielektryczna średnica między nimi zmniejsza się, co prowadzi do zmniejszenia strat koronowych.

Wady rozładowania koronowego

Następujące są negatywne skutki efektu koronowego:

• Wskazówka strat mocy: Pojawienie się blasku wokół przewodnika jest jasnym znakiem zachodzących na nim strat mocy.

• Dźwięk i straty mocy: Efekt koronowy generuje dźwięk, który towarzyszy stratom mocy na przewodniku.

• Wibracje przewodnika: Efekt koronowy powoduje wibracje przewodnika, co może wpłynąć na jego strukturę w długim okresie.

• Korozja z powodu generowania ozonu: Korona generuje ozon, który z kolei sprawia, że przewodnik staje się podatny na korozję, skracając jego żywotność.

• Niesinusoidalne sygnały i spadki napięcia: Powoduje powstanie niesinusoidalnych sygnałów, co prowadzi do niesinusoidalnych spadków napięcia wzdłuż linii, co może zakłócać prawidłowe działanie sprzętu elektrycznego podłączonego do linii.

• Zmniejszenie wydajności linii: Straty mocy spowodowane przez koronę znacznie zmniejszają ogólną wydajność linii przesyłowej.

• Zakłócenia radiowe i telewizyjne: Efekt koronowy może zakłócać sygnały radiowe i telewizyjne, powodując zakłócenia w komunikacji i usługach nadawczych.

Minimalizacja korony

Ponieważ korona zmniejsza wydajność linii przesyłowych, jej minimalizacja jest kluczowa. Poniższe podejścia mogą być rozważone w celu kontroli korony:

• Zwiększenie średnicy przewodnika: Powiększenie średnicy przewodników jest skutecznym sposobem na zmniejszenie strat koronowych. Można to osiągnąć poprzez użycie pustych przewodników lub przewodników aluminiowych z rdzeniem stalowym (ACSR). Te rodzaje przewodników nie tylko zwiększają średnicę, ale także utrzymują niezbędne właściwości mechaniczne i przewodzenie elektryczne.

• Dostosowanie napięcia linii: Napięcie linii przesyłowych jest określone przez czynniki ekonomiczne. Chociaż zwiększenie odstępu między przewodnikami może podnieść napięcie zniszczeniowe, ten sposób ma praktyczne ograniczenia. Na przykład, zbyt duży odstęp może wymagać więcej terenu, zwiększać koszty budowy i stwarzać wyzwania w zakresie stabilności strukturalnej.

• Optymalizacja odstępu między przewodnikami: Mimo że zwiększenie odstępu między przewodnikami może zwiększyć spadek napięcia z powodu wzrostu indukcyjnej reaktancji, odpowiednie dostosowanie odstępu w rozsądnych granicach może pomóc w kontrolowaniu korony. Należy znaleźć równowagę między zmniejszaniem korony a utrzymywaniem akceptowalnych poziomów napięcia dla przesyłania energii.

Ważne punkty

• Napięcie zniszczeniowe: Odnosi się do minimalnego napięcia, przy którym izolacja powietrzna ulega zniszczeniu, oznaczając początek korony. Gdy to napięcie jest osiągnięte, powietrze między przewodnikami zaczyna jonizować, prowadząc do formowania korony.

• Krytyczne napięcie wizualne: Jest to minimalne napięcie, przy którym staje się widoczna korona. Poniżej tego napięcia, choć korona może nadal występować na niewidzialnym poziomie, charakterystyczny blask związany z koroną nie jest obserwowalny.