Korona Izsaukums: Kā Samazināt Koronas Efektu
Koronas izplūde, arī pazīstama kā koronas efekts, ir elektrostatiskas izplūdes parādība, kas notiek, kad vadietājs, kas nes augstu spriegumu, ionizē apkārtējo šķidrumu, bieži gaisu. Koronas efekts notiks augstsprieguma sistēmās, ja netiek pievērsta pietiekama uzmanība, lai ierobežotu apkārtējā elektriskā lauka stiprumu.
Tā kā koronas izplūde apima enerģijas zaudējumus, inženieri mēģina samazināt koronas izplūdi, lai minimizētu elektriskās enerģijas zudumu, ozona gāzes ražošanu un radiofrekvenču interferenci.
Koronas izplūde var izraisīt dzirdamās šņākšanas vai trauksmes troksni, jo tā ionizē gaisu ap vadietāju. Tas ir bieži sastopams augstsprieguma elektroenerģijas pārvades līnijās. Koronas efekts var arī radīt violetu gaismu, ozona gāzes ražošanu ap vadietāju, radiofrekvenču interferenci un elektriskās enerģijas zudumu.
Kāds ir koronas efekts?
Koronas efekts notiek dabiski, jo gaisa nav perfekta izolators — tas satur daudz brīvi elektronu un jonu normālajās apstākļos. Kad gaisā starp diviem vadietājiem tiek izveidots elektriskais lauks, brīvie joni un elektroni gaisā pieredz spēku. Tādējādi joni un brīvie elektroni paātrinās un kustēsies pretēji virzienā.
Pārvietojoties, uzlādētie dārgumi stūst viens otru un arī lēni kustīgos nelādētos molekulu. Tādējādi uzlādēto dārgumu skaits strauji palielinās. Ja elektriskais lauks ir pietiekami stiprs, notiks dielektiska sabrukums gaisā, un starp vadietājiem veidosies loks.
Elektroenerģijas pārvade saistīta ar lielām daudzumiem elektriskās enerģijas pārnesumu no ģenerēšanas stacijām, kas atrodas daudzus kilometrus attālumā no galvenajiem patēriņa centriem vai pilsētām. Tādēļ ilgstošas pārvades vadietāji ir nepieciešami efektīvai enerģijas pārnesumam, kas neapzināti rezultē lielām zaudējumiem sistēmā.
Enerģijas zaudējumu minimizēšana ir bijusi liela izaicinājums enerģijas inženieriem. Koronas izplūde var būtiski samazināt EHV (Extra High Voltage) līniju efektivitāti elektroenerģijas sistēmās.
Divi faktori ir svarīgi, lai notiktu koronas izplūde:
Alternējošs elektriskais potenciāla atšķirības jāpiegādā caur līniju.
Vadietāju attālums jābūt pietiekami liels salīdzinājumā ar līnijas diametru.
Kad alternējošs strāva tiek caurvesta cauri diviem vadietājiem, kuru attālums ir lielāks salīdzinājumā ar to diametru, gaisa ap vadietājus (kostrādamās no joniem) tiek izpostīts dielektiski.
Zemās piegādes sprieguma vērtības gadījumā, nekas neatgriežas, jo spriedze ir pārāk maza, lai ionizētu ārējo gaisu. Tomēr, kad potenciāla atšķirība pārsniedz kādu slieksni (zināms kā kritiskais destrukcijas spriegums), lauka stipruma kļūst pietiekami stiprs, lai gaisa ap vadietājus sadalītos jonos — padarot to pārnestu. Šis kritiskais destrukcijas spriegums notiek aptuveni 30 kV.
Ionizētais gaisa rezultātā notiek elektriskā izplūde ap vadietājus (dēļ šo jonu plūsmas). Tas rada blakusgaismu, kopā ar šņākšanas troksni un ozona izdalīšanos.
Šī augstsprieguma pārvades līnijās notiekošā elektriskā izplūdes parādība ir pazīstama kā koronas efekts. Ja līniju starpnieka spriegums turpina palielināties, blakusgaismu un šņākšanas troksnis kļūst arvien intensīvāks — izraisojot lielus enerģijas zaudējumus sistēmā.
Faktori, kas ietekmē koronas zaudējumus
Vadietāja līnijas spriegums ir galvenais faktors, kas nosaka koronas izplūdi pārvades līnijās. Zemās sprieguma vērtības (zemākas par kritisko destrukcijas spriegumu) gadījumā gaisa spriedze nav pietiekami liela, lai izraisītu dielektisko sabrukumu, un tādējādi nekāda elektriskā izplūde nestrādā.
Sprieguma palielinot, koronas efekts pārvades līnijā notiek dēļ atmosfēras gaisa ap vadietājus ionizācijas — tā būtiski ietekmē kabeļa stāvoklis un atmosfēras fiziskais stāvoklis. Galvenie faktori, kas ietekmē koronas izplūdi, ir:
Atmosfēras apstākļi
Vadietāju stāvoklis
Attālums starp vadietājiem
Izpēsim šos faktorus detalizētāk:
Atmosfēras apstākļi
Gaisa dielektiskā sabrukuma sprieguma gradienta ir tieši proporcionāls gaisa blītumam. Tādējādi vētras dienās jonu skaits ap vadietāju palielinās dēļ nemirstošā gaisa plūsmas, padarot elektrisko izplūdi iespējamāku nekā skaidrās daba.
Sprieguma sistēmai jābūt izstrādātai, lai tā pielāgotos šiem ārkārtējiem apstākļiem.
Vadietāju stāvoklis
Koronas ietekme ir ļoti atkarīga no vadietājiem un to fiziskā stāvokļa. Parādība ir inversproporcionala vadietāju diametram, nozīmējot, ka diametra palielināšanās būtiski samazina koronas efektu.
Turklāt smaguma vai sprukstāšanas klātbūtne vadietājā samazina kritisko sabrukuma spriegumu, padarot vadietājus vēl vairāk jutīgākus pret koronas zaudējumiem. Šis faktors ir īpaši nozīmīgs pilsētās un rūpniecības rajonos ar augstu piesārņojumu, kur mitigošanas stratēģijas ir būtiskas, lai pretstatītos tā negatīvajai ietekmei uz sistēmu.
Attālums starp vadietājiem
Attālums starp vadietājiem ir būtisks elements koronas izplūdei. Lai notiktu koronas izplūde, līniju starpnieka attālums jābūt daudz lielāks nekā tā diametrs.
Tomēr, ja attālums ir pārāk liels, dielektiskā spriedze uz gaisu samazinās, samazinot koronas efektu. Ja attālums ir pārāk liels, koronas izplūde var nebūt vispār pārvades līnijas šajā daļā.
Stratēģijas, lai samazinātu koronas izplūdi
Ņemot vērā, ka koronas izplūde neizbēgami ved pie enerģijas zaudējumiem formā gaisma, skaņa, siltums un kimiskās reakcijas, ir svarīgi izmantot stratēģijas, lai to minimizētu augstsprieguma tīklos.
Koronas izplūdi var samazināt, izmantojot:
Palielinot vadietāja izmēru: Lielāks vadietāja diametrs rezultē koronas efekta samazināšanā.
Palielinot attālumu starp vadietājiem: Vadietāju attāluma palielināšana samazina koronas efektu.
Izmantojot savilkumu vadietājus: Savilkumu vadietāji palielina vadietāja efektīvo diametru — tādējādi samazinot koronas efektu.
Izmantojot koronas ringus: Elektriskie lauki ir stiprāki šauru vadietāju leņķos, tādējādi koronas izplūde sākas šaurās punktās, malās un stūros. Koronas ringi, kas elektriski savienoti ar augstsprieguma vadietāju, apvelk punktus, kur koronas efekts ir visvairāk iespējams. Tie efektīvi "aplāko" vadietājus, samazinot vadietāja virsmas aspīgumu un izdalot lādi pār platāku teritoriju, tādējādi samazinot koronas izplūdi. Koronas ringi tiek izmantoti ļoti augstsprieguma aprīkojuma beigās (piemēram, augstsprieguma transformatoru bušņu).
