Понимание коронного разряда: Влияние на воздушные линии электропередач

Мы обсуждали линии передач: как электроэнергия передается от электростанции к потребителям. При передаче проводники проявляют визуальные и звуковые эффекты, возникают потери мощности — коронный разряд.

Что такое коронный эффект / разряд в линиях передач?

«Явление фиолетового свечения, шипения и образования озона в воздушной линии передач называется коронным разрядом»

При приложении переменного напряжения к двум проводникам с расстоянием между ними, большим их диаметра, при низком напряжении изменений нет. Но при превышении критического пробивного напряжения проводники окружает слабое фиолетовое свечение — корона. Сопровождается шипением, радиопомехами, образованием озона.

Чем выше напряжение, тем больше светоносная оболочка, звук и потери. При превышении пробойного значения происходит пробой между проводниками. Гладкие проводники дают равномерное свечение, неровности — более яркие точки. При постоянном токе: на положительном проводнике равномерное свечение, на отрицательном — точечное.

Теория образования короны:

В воздухе всегда есть некоторая ионизация (космические лучи, УФ, радиоактивность). В норме есть свободные электроны, отрицательные ионы, нейтральные молекулы. При превышении порогового напряжения на поверхности проводников возникает потенциальный градиент. При 30 кВ/см свободный электрон при ударе с нейтральной молекулой выбивает новый электрон. Процесс лавинообразный — много электронов в воздухе, воздух ионизируется, возникает искра.

Коронный эффект делится на звуковую и визуальную части.

1. Критическое пробивное напряжение: Минимальное фазно-нулевое напряжение, при котором возникает корона. Для двух проводников радиуса r и расстояния d: g = V / [r ln(d/r)] В/см.
2. Визуальное критическое напряжение: Минимальное фазно-нулевое напряжение, при котором свечение появляется вдоль всей длины проводников. Начинается выше пробивного Vc. Формула на рисунке.

Факторы, влияющие на корону

Корона зависит от физического состояния атмосферы и состояния линии:

1. Атмосфера: В бурю ионов больше — корона при более низком напряжении.
2. Размер и форма проводника: Неровная поверхность усиливает корону по сравнению с гладкой.
3. Расстояние между проводниками: Должно быть больше диаметра. Меньшее расстояние — ионизация при низком напряжении.
4. Напряжение линии: Низкое — нет короны. Превышение критического — электростатические напряжения ионизируют воздух.

Методы снижения коронного эффекта

Интенсивная корона при 33 кВ и выше. При проектировании ЛЭП и подстанций нужно учитывать это.

1. Увеличение сечения проводника: Повышает пороговое напряжение короны, снижает эффекты.
2. Увеличение расстояния между проводниками: Значительно снижает корону. Увеличение расстояния размещает больше частиц между проводниками.

Достоинства и недостатки коронного эффекта

При правильном проектировании высоковольтных ЛЭП учитывают:

Достоинства:

1. Ионизированное пространство становится проводящим — виртуальный диаметр проводника увеличивается.
2. Корона снижает эффекты переходных процессов от перенапряжений.

Недостатки:

1. Потери энергии — снижение КПД линии.
2. Образование озона вызывает коррозию.
3. Ток короны несинусоидален — несинусоидальное падение напряжения.