Что такое эффект короны в передаче электричества?

Определение: Эффект короны относится к явлению, при котором окружающий воздух вокруг проводника ионизируется, что приводит к свечению, сопровождаемому шипящим звуком.

Воздух служит диэлектрической средой между линиями передачи. Другими словами, он действует как изолятор между проводниками, по которым проходит ток. Когда напряжение, индуцируемое между проводниками, переменного характера, между проводниками протекает зарядный ток. Этот зарядный ток увеличивает напряжение на линии передачи.

Интенсивность электрического поля также увеличивается за счет зарядного тока. Когда интенсивность электрического поля меньше 30 кВ, ток, индуцируемый между проводниками, можно пренебречь. Однако, если напряжение превышает 30 кВ, воздух между проводниками становится заряженным и начинает проводить. Между проводниками происходит искрение до тех пор, пока изоляционные свойства проводников полностью не разрушатся.

Содержание

• Эффект короны

• Формирование короны

• Факторы, влияющие на корону

• Недостатки коронного разряда

• Минимизация короны

• Важные моменты

Формирование короны

Воздух не является идеальным изолятором. Даже в нормальных условиях он содержит множество свободных электронов и ионов. Когда между проводниками устанавливается электрическое поле, эти ионы и свободные электроны испытывают силу. В результате они ускоряются и движутся в противоположных направлениях.

В процессе своего движения заряженные частицы сталкиваются друг с другом и с медленно движущимися незаряженными молекулами. В результате количество заряженных частиц быстро увеличивается, повышая проводимость воздуха между проводниками до момента пробоя. На этом этапе между проводниками устанавливается дуга.
Факторы, влияющие на корону
К факторам, влияющим на корону, относятся:

• Влияние питающего напряжения: более высокое питающее напряжение приводит к большей потере энергии на корону в линиях. В линиях передачи низкого напряжения корона незначительна, так как электрическое поле недостаточно для поддержания ионизации.
  Состояние поверхности проводника: гладкий проводник создает более равномерное электрическое поле по сравнению с шероховатым. Шероховатость проводника, вызванная загрязнением, осаждением пыли, царапинами и т.д., снижает потерю энергии на корону в линиях передачи.

• Плотность воздуха: потеря энергии на корону обратно пропорциональна плотности воздуха. То есть, потеря энергии на корону увеличивается, когда плотность воздуха уменьшается. Линии передачи, расположенные в гористых районах, могут испытывать большую потерю энергии на корону, чем те, которые находятся на равнинах, поскольку плотность воздуха в гористых районах ниже.

• Влияние напряжения системы: интенсивность электрического поля вокруг проводников зависит от потенциальной разницы между ними. Более высокая потенциальная разница приводит к более высокой интенсивности электрического поля и, следовательно, к более выраженной короне. Потеря энергии на корону увеличивается с увеличением напряжения.

• Расстояние между проводниками: если расстояние между двумя проводниками значительно больше диаметра проводника, происходит потеря энергии на корону. Когда это расстояние увеличивается сверх определенного предела, диэлектрическая среда между ними уменьшается, что снижает потерю энергии на корону.

Недостатки коронного разряда

Неблагоприятные эффекты короны следующие:

• Показатель потери мощности: вокруг проводника появляется свечение, которое является явным признаком потери мощности на нем.

• Акустический шум и потеря мощности: эффект короны генерирует акустический шум, который сопровождается потерей мощности на проводнике.

• Вибрация проводника: эффект короны вызывает вибрацию проводника, что со временем может повлиять на его структурную целостность.

• Коррозия вследствие образования озона: корона генерирует озон, который, в свою очередь, делает проводник восприимчивым к коррозии, сокращая его срок службы.

• Несинусоидальные сигналы и падение напряжения: она производит несинусоидальные сигналы, что приводит к несинусоидальному падению напряжения вдоль линии, что может нарушить нормальную работу электрического оборудования, подключенного к линии.

• Снижение эффективности линии: потеря мощности, вызванная короной, значительно снижает общую эффективность линии передачи.

• Интерференция радио и телевидения: эффект короны может создавать помехи для радио- и телевизионных сигналов, вызывая нарушения в коммуникационных и вещательных услугах.

Минимизация короны

Поскольку корона снижает эффективность линий передачи, ее минимизация является критически важной. Следующие подходы можно рассмотреть для контроля короны:

• Увеличение диаметра проводника: увеличение диаметра проводников является эффективным способом снижения потерь на корону. Это можно достичь, используя полые проводники или алюминиевые проводники с сердечником из стали (ACSR). Эти типы проводников не только увеличивают диаметр, но и сохраняют необходимую механическую прочность и электрическую проводимость.

• Регулировка напряжения линии: напряжение линий передачи определяется экономическими факторами. Хотя увеличение расстояния между проводниками может повысить напряжение пробоя, этот метод имеет практические ограничения. Например, чрезмерное расстояние может потребовать больше земли, увеличить затраты на строительство и создать проблемы в плане структурной стабильности.

• Оптимизация расстояния между проводниками: хотя увеличение пространства между проводниками может увеличить падение напряжения из-за роста индуктивного сопротивления, правильная регулировка расстояния в разумных пределах может помочь контролировать корону. Необходимо найти баланс между снижением короны и поддержанием приемлемых уровней напряжения для передачи электроэнергии.

Важные моменты

• Напряжение пробоя: это минимальное напряжение, при котором происходит пробой воздушной изоляции, обозначая начало короны. Когда достигается это напряжение, воздух между проводниками начинает ионизироваться, что приводит к образованию короны.

• Визуальное критическое напряжение: это минимальное напряжение, при котором видимая корона становится очевидной. Ниже этого напряжения, хотя корона может происходить на невидимом уровне, характерное свечение, связанное с короной, не наблюдается.