Что такое коронный эффект в линиях электропередачи? Как инженеры преодолевают это? - Новости Астрахани
08.12.2022

Что такое коронный эффект в линиях электропередачи? Как инженеры преодолевают это?

Существует шипящий шум с явлением фиолетового свечения, называемым эффектом короны, который обычно наблюдается в высоковольтных линиях электропередачи. Эффект короны приводит к высокому падению напряжения и потерям энергии, а также к выделению озона. Необходимо знать об этом явлении и его влиянии на систему передачи. Узнайте больше, так как мы расскажем о факторах, способствующих коронному эффекту, его недостатках, а также о некоторых преимуществах и методах уменьшения коронного эффекта. Если Вас интересует покупка оборудования для энергетики, то переходите по ссылке оборудование АНТРАКС.

Что такое коронный разряд? 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ:  Ионизация воздуха, окружающего высоковольтные линии электропередачи, вызывающая свечение проводников, производя шипящий шум, называется коронным разрядом  или  коронным эффектом .

Эффект короны в линиях электропередачи:

Это явление возникает, когда электростатическое поле на проводниках линии электропередачи создает состояние градиента потенциала. Воздух ионизируется, когда градиент потенциала на поверхности проводника достигает значения 30 кВ/см при нормальном давлении и температуре.

В линиях электропередачи проводники окружены воздухом. Воздух действует как диэлектрическая среда. Когда напряженность электрического поля меньше 30 кВ/см, индуцированный ток между проводниками недостаточен для ионизации воздуха. Однако, когда напряжение воздуха, окружающего проводник, превышает значение 30 кВ/см, через воздух начинает протекать зарядный ток, то есть воздух ионизируется. Ионизированный воздух действует как виртуальный проводник, производя шипящий звук со светящимся фиолетовым свечением.

Преимущества и недостатки эффекта короны 

1. Преимущества: 

На каждый недостаток есть соответствующее преимущество. Эффект короны может сильно повлиять на эффективность линий электропередачи, однако он также обеспечивает безопасность линии электропередачи.

Основными преимуществами коронных эффектов являются:

  • Из-за короны на проводнике воздушная оболочка, окружающая проводник, становится проводящей, что фактически увеличивает диаметр проводника. Это виртуальное увеличение диаметра проводника снижает максимальный градиент потенциала или максимальное электростатическое напряжение. Таким образом, снижается вероятность перегорания.
  • Эффекты переходных процессов, вызванных молнией или скачками напряжения , также уменьшаются благодаря коронному эффекту. Так как заряды, наведенные на линии перенапряжением или другими причинами, будут частично рассеиваться в виде потерь на корону. Таким образом, коронный разряд защищает линии электропередачи, уменьшая влияние переходных процессов , вызванных скачками напряжения.

2. Недостатки: 

Эффект короны имеет следующие недостатки:

  • В линии передачи возникает несинусоидальное падение напряжения из-за несинусоидального коронного тока, что вызывает помехи в соседних цепях связи из-за электромагнитных переходных процессов и эффектов электростатической индукции.
  • Газообразный озон образуется из-за образования короны, которая химически реагирует с проводником и вызывает коррозию.
  • Энергия, рассеиваемая в системе из-за эффекта короны, называется потерями на корону. Потери мощности из-за короны нежелательны и неэкономичны. Эффективность линии передачи сильно снижается из-за потери мощности или энергии. 
Мы можем защитить нашу энергосистему от электрических переходных процессов, используя различные устройства. Прочтите наш блог об  устройствах защиты от перенапряжений  , которые помогают смягчить последствия таких переходных процессов.

Факторы, влияющие на коронный разряд:

Явление электрического разряда, связанное с электрическими устройствами, находящимися под напряжением, включая линии электропередачи, приводит к потере мощности, снижая эффективность линий электропередачи. Следующие факторы могут изменить величину эффекта короны: 

  1. Напряжение питания:  Поскольку электрический коронный разряд в основном зависит от напряженности электрического поля, создаваемого приложенным напряжением системы. Поэтому, если приложенное напряжение высокое, коронный разряд вызовет чрезмерные потери на корону в линиях передачи. Напротив, в низковольтных линиях электропередачи корона незначительна из-за недостаточной величины электрического поля, необходимой для пробоя воздуха.
  2. Поверхность проводника:  Коронный эффект зависит от формы, материала и состояния проводников. Шероховатая и неровная поверхность, т. е. неровность поверхности, снижает величину пробивного напряжения. Это снижение напряжения пробоя из-за концентрации электрического поля в шероховатых участках приводит к большему эффекту коронного разряда. Шероховатость проводника обычно возникает из-за отложений грязи, пыли и царапин. Капли дождя, снег, туман и конденсат, накапливающиеся на поверхности проводника, также являются источниками неровностей поверхности, которые могут увеличить коронный разряд.
  3. Коэффициент плотности воздуха : Коэффициент  плотности воздуха также определяет потери в короне в линиях электропередачи. Потери в короне обратно пропорциональны коэффициенту плотности воздуха. Потери мощности высоки из-за короны в линиях электропередачи, проходящих через холмистую местность, потому что в холмистой местности плотность воздуха низкая.
  4. Расстояние между проводниками:  инженеры-конструкторы рассчитывают расстояние между двумя проводниками в линии передачи после тщательных и обширных исследований. На явление коронного разряда влияет расстояние между проводниками. Если расстояние между двумя проводниками очень велико по сравнению с диаметром проводника, коронный эффект может не возникнуть. Это связано с тем, что большее расстояние между проводниками снижает электростатическое напряжение на поверхности проводника, что позволяет избежать образования коронного разряда.
  5. Атмосфера:  Поскольку корона образуется из-за ионизации воздуха, окружающего проводники, следовательно, на нее влияет физическое состояние атмосферы. В штормовую погоду количество ионов больше, чем в нормальную погоду. За уменьшением значения напряжения пробоя следует увеличение числа ионов. В результате корона возникает при значительно меньшем напряжении по сравнению с напряжением пробоя в ясную погоду.

Как уменьшается эффект короны:

Было замечено, что интенсивные коронные эффекты наблюдаются при рабочем напряжении 33 кВ и выше. На подстанциях или шинопроводах напряжением 33 кВ и выше сильно ионизированный воздух может вызвать пробой в изоляторах или между фазами, что приведет к значительному повреждению оборудования, если не будет выполнено тщательное проектирование для снижения коронного разряда. эффект. Эффект короны можно уменьшить следующими способами:

  1. За счет увеличения размера проводника:  напряжение, при котором возникает коронный разряд, можно увеличить, увеличив размер проводника . Следовательно, коронный эффект может быть уменьшен. Это одна из причин, по которой в линиях электропередачи используются проводники ACSR с большей площадью поперечного сечения.
  2. Путем увеличения расстояния между проводниками:  Коронный эффект можно устранить, увеличив расстояние между проводниками, что повышает напряжение, при котором возникает корона. Однако увеличение расстояния между проводниками ограничено из-за стоимости опорной конструкции, поскольку большие траверсы и опоры, сопровождающие увеличение расстояния между проводниками, увеличивают стоимость системы передачи.
  3. Используя Corona Ring:  Интенсивность электрического поля высока в точке, где кривизна проводника острая. Поэтому коронный разряд возникает сначала на острых концах, кромках и углах. Для ослабления электрического поля на клеммах высоковольтного оборудования используются коронирующие кольца.

Кольца- короны  представляют собой металлические кольца тороидальной формы, закрепленные на концах втулок и гирлянд изоляторов. Это металлическое кольцо распределяет заряд по большей площади благодаря своей гладкой круглой форме, которая значительно снижает градиент потенциала на поверхности проводника ниже критического значения пробоя и, таким образом, предотвращает коронный разряд.