Коронный разряд на проводах ЛЭП

Коронный разряд на проводах линий электропередачи вызывает значительные потери передаваемой энергии. С целью сокращения потерь на общую корону применяется расщепление проводов ЛЭП на несколько составляющих, в зависимости от номинального напряжения линии.

«Системный» способ уменьшения потерь мощности на корону заключается в том, что в зависимости от влажности и температуры воздуха диспетчер уменьшает напряжение в линии до определенной величины. В связи с этим задаются наименьшие допустимые сечения по короне:

110 кВ — 70 мм² (сейчас рекомендуется использовать сечение 95 мм²).

150 кВ — 120 мм².

220 кВ — 240 мм²

Короные разряды на поверхности проводов линий электропередачи возникают в том случае, когда напряженность электрического поля на поверхности проводов превышает пробивную для воздуха. Даже в однородном поле между двумя параллельными пластинами на прочность воздуха оказывают воздействие многие факторы: давление воздуха, материал электродов, наличие паров воды, фотоионизация и вид приложенного напряжения. Любая неровность на поверхности провода (царапины, заусенцы, загрязнение) приводит к местному увеличению напряженности электрического поля и как следствие к возникновению местного коронного разряда. Пробой воздуха при этом сопровождается вызывающими потери энергии акустическими шумами и свечением, радиопомехами, вибрацией провода, а также выделением озона и других веществ.

Применение

Коронный разряд применяется для очистки газов от пыли и сопутствующих загрязнений, для диагностики состояния конструкций (позволяет обнаруживать трещины в изделиях).

Коронный разряд применяется в копировальных аппаратах (ксероксах) и лазерных принтерах для заряда светочувствительного барабана, переноса порошка с барабана на бумагу и для снятия остаточного заряда с барабана.

Коронный разряд применяется для определения давления внутри лампы накаливания. Величина разряда зависит от острия и давления газа вокруг него. Острие у всех ламп одного типа — это нить накала. Значит, коронный разряд будет зависеть только от давления. А значит, о давлении газа в лампе можно судить по величине коронного разряда.

3. Разряд в воздухе вдоль поверхности твердого диэлектрика

Любая внешняя изоляционная конструкция имеет участки, в которых твердый диэлектрик граничит с атмосферным воздухом. На этой границе разряд может происходить в самом твердом диэлектрике или в газовом слое.

Поверхностный газовый разряд сохраняет все свойства газового разряда. Разряд по поверхности твердого диэлектрика имеет и свои особенности, связанные с влиянием твердого диэлектрика на протекание разряда. Введение в воздушный промежуток твердого диэлектрика приводит к смещению разрядного напряжения.

Разрядные напряжения в воздухе вдоль поверхности твердого диэлектрика значительно меньше, чем по тому же пути в чисто воздушных промежутках, и зависят от степени неоднородности электрического поля, расположения поверхности относительно силовых линий поля и состояния поверхности твердого диэлектрика.
В однородном поле, когда силовые линии направлены вдоль чистой сухой поверхности твердого диэлектрика (простейшая модель опорного изолятора), средняя напряженность зависит от гигроскопичности диэлектрика и главным образом от влажности воздуха.
У обычных опорных изоляторов с неоднородным полем при малой нормальной составляющей напряженности разрядное напряжение в сухом состоянии зависит от конструкции арматуры и разрядного расстояния h.

Разрядное напряжение под дождем опорного изолятора с развитой поверхностью приблизительно соответствует разрядному напряжению воздушного промежутка стержень — плоскость с таким же разрядным расстоянием, поэтому оно может быть оценено по кривым.

В случае резко неоднородного поля с преобладающей нормальной составляющей напряженности различают следующие стадии разряда:
1) корона — разрядный процесс в узкой области у края электрода; возникает при напряжении Uк;
2) скользящий разряд - нитевидные разряды вдоль поверхности твердого диэлектрика, охватывающие значительную часть разрядного расстояния; возникает при напряжении Uск,
3) полное перекрытие - соответствует развитию скользящих разрядов на всю длину разрядного промежутка вдоль поверхности твердого диэлектрика.

Необходимость изучения разрядов по поверхности твердого диэлектрика в воздухе связана с тем, что они обусловливают разрядные характеристики внешней изоляции. Напряжение разряда вдоль поверхности твердых диэлектриков в воздухе всегда ниже разрядного напряжения воздушного промежутка такой же длины и конфигурации электрического поля.

Величина напряжения поверхностного разряда определяется длиной разрядного канала, конфигурацией электрического поля в промежутке, электрофизическими характеристиками и состоянием поверхности твердого диэлектрика, температурой, давлением и влажностью воздуха. Все многообразие электрических полей изоляционных конструкций с твердым диэлектриком может быть сведено к трем характерным случаям.

Поверхность раздела двух диэлектрических сред расположена вдоль силовых линий электрического поля.

Поверхностный разряд по мере увеличения приложенного напряжения проходит несколько стадий:

1. При относительно низких напряжениях на электродах возникает коронный разряд в виде полоски ровного неяркого свечения.

2. Увеличение напряжения приводит к расширению области коронирования и образованию на твердом диэлектрике многочисленных слабо светящихся каналов (стримеров), направленных к противоположному электроду. Характер разрядных процессов определяется величиной то- ков, текущих в разрядных каналах.

3. При дальнейшем увеличении напряжения, в случае преобладания нормальной составляющей напряженности, ток возрастает настолько, что становится возможной термическая ионизация в стримерных каналах. Эта форма стримерного разряда, называемая скользящим разрядом, характеризуется интенсивным свечением канала, резким уменьшением сопротивления канала и, следовательно, выносом потенциала в глубь промежутка.

4. Длина скользящих разрядов очень быстро увеличивается с повышением напряжения, и процесс завершается перекрытием промежутка между электродами.