Hiệu ứng Corona trong truyền tải là gì?

Định nghĩa: Hiệu ứng corona đề cập đến hiện tượng không khí xung quanh dây dẫn bị ion hóa, dẫn đến sự phát sáng kèm theo tiếng rít.

Không khí đóng vai trò là môi trường điện môi giữa các đường dây truyền tải. Nói cách khác, nó hoạt động như một chất cách điện giữa các dây dẫn mang dòng điện. Khi điện áp được tạo ra giữa các dây dẫn có tính chất xoay chiều, dòng điện sạc sẽ chảy giữa các dây dẫn. Dòng điện sạc này làm tăng điện áp của đường dây truyền tải.

Cường độ điện trường cũng tăng do dòng điện sạc. Khi cường độ điện trường nhỏ hơn 30 kV, dòng điện được tạo ra giữa các dây dẫn có thể bị bỏ qua. Tuy nhiên, nếu điện áp tăng vượt quá 30 kV, không khí giữa các dây dẫn trở nên tích điện và bắt đầu dẫn điện. Hiện tượng chập điện xảy ra giữa các dây dẫn cho đến khi đặc tính cách điện của các dây dẫn hoàn toàn bị phá vỡ.

Nội dung

• Hiệu ứng corona

• Hình thành corona

• Các yếu tố ảnh hưởng đến corona

• Nhược điểm của phóng điện corona

• Giảm thiểu corona

• Điểm quan trọng

Hình thành corona

Không khí không phải là chất cách điện hoàn hảo. Ngay cả trong điều kiện bình thường, nó cũng chứa nhiều electron tự do và ion. Khi một điện trường được thiết lập giữa các dây dẫn, các ion và electron tự do trải qua một lực. Kết quả là, chúng được gia tốc và di chuyển theo hướng ngược lại.

Trong quá trình di chuyển, các hạt mang điện va chạm với nhau và với các phân tử không mang điện di chuyển chậm. Do đó, số lượng hạt mang điện tăng nhanh, tăng khả năng dẫn điện của không khí giữa các dây dẫn cho đến khi xảy ra sự cố. Tại thời điểm này, một hồ quang được thiết lập giữa các dây dẫn.
Các yếu tố ảnh hưởng đến corona
Dưới đây là các yếu tố ảnh hưởng đến corona:

• Tác động của điện áp nguồn: Điện áp nguồn cao hơn dẫn đến tổn thất corona lớn hơn trên các đường dây. Trên các đường dây truyền tải điện áp thấp, corona hầu như không đáng kể vì điện trường không đủ để duy trì ion hóa.
  Tình trạng bề mặt dây dẫn: Một dây dẫn mịn tạo ra một điện trường đồng đều hơn so với một dây dẫn gồ ghề. Độ gồ ghề của dây dẫn, do bụi bẩn, cát, vết xước, v.v., giảm tổn thất corona trên các đường dây truyền tải.

• Yếu tố mật độ không khí: Tổn thất corona tỷ lệ nghịch với mật độ không khí. Nghĩa là, tổn thất corona tăng khi mật độ không khí giảm. Các đường dây truyền tải ở khu vực đồi núi có thể gặp phải tổn thất corona cao hơn so với các đường dây ở vùng đồng bằng vì mật độ không khí thấp hơn ở khu vực đồi núi.

• Tác động của điện áp hệ thống: Cường độ điện trường xung quanh các dây dẫn phụ thuộc vào hiệu điện thế giữa chúng. Hiệu điện thế cao hơn dẫn đến cường độ điện trường cao hơn và do đó, corona rõ rệt hơn. Tổn thất corona tăng khi điện áp tăng.

• Khoảng cách giữa các dây dẫn: Nếu khoảng cách giữa hai dây dẫn lớn hơn rất nhiều so với đường kính của dây dẫn, tổn thất corona xảy ra. Khi khoảng cách này được mở rộng vượt quá một giới hạn nhất định, môi trường điện môi giữa chúng giảm đi, giảm tổn thất corona.

Nhược điểm của phóng điện corona

Các tác động tiêu cực của corona như sau:

• Chỉ báo tổn thất công suất: Một ánh sáng xuất hiện xung quanh dây dẫn, là dấu hiệu rõ ràng của việc mất công suất xảy ra trên nó.

• Tiếng ồn âm thanh và tổn thất công suất: Hiệu ứng corona tạo ra tiếng ồn âm thanh, và tiếng ồn này đi kèm với tổn thất công suất trên dây dẫn.

• Rung lắc dây dẫn: Hiệu ứng corona gây ra rung lắc dây dẫn, có thể ảnh hưởng đến cấu trúc bền vững của nó theo thời gian.

• Hư hỏng do ozone: Corona tạo ra ozone, khiến dây dẫn dễ bị ăn mòn, rút ngắn tuổi thọ.

• Biểu đồ sóng không chuẩn và sụt áp: Nó tạo ra các biểu đồ sóng không chuẩn, dẫn đến sụt áp không chuẩn dọc theo đường dây, có thể làm gián đoạn hoạt động bình thường của thiết bị điện kết nối với đường dây.

• Giảm hiệu suất đường dây: Tổn thất công suất do corona làm giảm đáng kể hiệu suất tổng thể của đường dây truyền tải.

• Làm nhiễu radio và TV: Hiệu ứng corona có thể gây nhiễu với tín hiệu radio và truyền hình, làm gián đoạn dịch vụ truyền thông và phát sóng.

Giảm thiểu corona

Vì corona làm giảm hiệu suất của đường dây truyền tải, việc giảm thiểu nó là rất quan trọng. Các phương pháp sau có thể được xem xét để kiểm soát corona:

• Tăng đường kính dây dẫn: Việc mở rộng đường kính của dây dẫn là cách hiệu quả để giảm tổn thất corona. Điều này có thể đạt được bằng cách sử dụng dây dẫn rỗng hoặc dây dẫn nhôm cốt thép (ACSR). Các loại dây dẫn này không chỉ tăng đường kính mà còn duy trì sức mạnh cơ học và khả năng dẫn điện cần thiết.

• Điều chỉnh điện áp đường dây: Điện áp của đường dây truyền tải được xác định bởi các yếu tố kinh tế. Mặc dù việc tăng khoảng cách giữa các dây dẫn có thể nâng cao điện áp gây rối, nhưng phương pháp này có những hạn chế thực tế. Ví dụ, khoảng cách quá lớn có thể yêu cầu nhiều đất hơn, tăng chi phí xây dựng và đặt ra thách thức về ổn định cấu trúc.

• Tối ưu hóa khoảng cách giữa các dây dẫn: Mặc dù việc tăng khoảng cách giữa các dây dẫn có thể làm tăng điện áp sụt do tăng kháng cảm, việc điều chỉnh khoảng cách trong giới hạn hợp lý có thể giúp kiểm soát corona. Cần phải cân nhắc giữa việc giảm corona và duy trì mức điện áp chấp nhận được cho việc truyền tải điện.

Điểm quan trọng

• Điện áp gây rối: Đây là điện áp tối thiểu tại đó lớp cách điện không khí bị phá vỡ, đánh dấu sự bắt đầu của corona. Khi điện áp này đạt được, không khí giữa các dây dẫn bắt đầu ion hóa, dẫn đến sự hình thành corona.

• Điện áp tới hạn trực quan: Đây là điện áp tối thiểu tại đó corona có thể nhìn thấy. Dưới điện áp này, mặc dù corona có thể vẫn đang xảy ra ở mức không nhìn thấy, nhưng ánh sáng đặc trưng của corona không thể quan sát được.