Общая корона и ее характеристика

Содержание

Введение………………………………………………….……………..……..3
1. Общая корона и ее характеристика……………….………………..……..4
2. Общая корона на проводах ЛЭП.…..………...…………………………....7
3. Экологическое влияние общего коронного разряда……………………..9
Заключение……………..……………………………………………..……..11
Список использованной литературы……………….……………………... 12

Введение

Согласно общему представлению о природе электрического тока, газ в
обычном своем состоянии является отличным изолятором, так как в этом
пространстве очень мало положительно или отрицательно заряженных частиц.
Однако если резко повысить общее напряжение данного пространства,
заполненного газом, то количество ионов и электронов в нем заметно возрастет, что
приведет к образованию тока и появлению свечения.
На проводах линии электропередачи переменного тока, особенно на линии
сверхвысокого напряжения, может возникать коронный разряд. Корона на проводах
при рабочем напряжении ведёт к потерям энергии и длительным радиопомехам, и
поэтому должна быть ограничена. При перенапряжениях корона снижает амплитуду
волн и поэтому благоприятна.
Коронный разряд на проводах протекает в форме ионизационных процессов.
В отсутствии короны ток, стекающий с провода, чисто ёмкостный, и
следовательно, сдвинут по отношению к напряжению на 90 0 . Под действием
напряжения положительного знака отрицательные ионы будут двигаться к проводу.
Это движение зарядов – есть ток конвекции положительного направления (за
положительное направление принято считать направление движения
положительных зарядов от провода или отрицательных зарядов к проводу).
В некоторый момент времени напряжённость поля на проводе достигает
критического значения, при котором возникает вспышка коронного разряда
положительной полярности. Образующиеся в лавинах коронного разряда электроны
поглощаются проводом, что ведёт к резкому подъёму тока. По мере роста
напряжения область ионизации расширяется и ток возрастает. При снижении
напряжения некоторое время ещё поддерживаются ионизация и поток электронов к
проводу.
После прохождения максимума напряжения ионизация прекращается и ток
короны поддерживается за счёт движения положительных зарядов (ионов) от
провода. Этот ток, очевидно, прекращается, когда напряжение достигает нуля и
меняет свой знак. В этот момент провод окружен чехлом положительных зарядов.

1. Общая корона и ее характеристика.

На проводах различают местную и общую корону. Помимо неровностей,
вызванных проволоками верхнего повива, на поверхности провода имеются
царапины, заусеницы, загрязнения. В этих местах напряженности электрического
поля высоки и здесь уже при сравнительно невысоких напряжениях возникает
местная корона. При более высоких напряжениях корона охватывает провод по всей
длине. Эта стадия называется общей короной. Теоретическое определение
напряженности и напряжения возникновения местной короны еще не дано. Поэтому
при рассмотрении короны на линиях исходят из характеристик общей короны.  
Существенная зависимость критического напряжения общей короны от состояния
поверхности провода требует при исследовании потерь мощности а корону на
опытных установках одновременно определить и критические напряжения. Для
этого следует использовать метод редуцирования характеристик потерь мощности
на корону. Последнее возможно только при измерении потерь как в области
местной, так и в области общей корон. Если измерения охватывают только первую
область, как это бывает при исследованиях на большинстве опытных линий для
условий хорошей погоды, то оказывается неопределенным один из основных
параметров характеристики потерь мощности на корону - критическое напряжение
общей короны.  
Общая корона на проводах возникает при внутренних перенапряжениях, когда
напряжённость поля на поверхности проводов превышает начальную
напряжённость поля. С общей короной связаны активный и емкостной токи
поперечной проводимости. Общую корону можно имитировать фазными
параметрами – активной проводимостью и ёмкостью, которая является
дополнительной к основной геометрической ёмкости провода. Активная
проводимость растёт, а дополнительная ёмкость падает с повышением частоты.
       Лабораторными исследованиями установлено, что при толчкообразном
положении синусоидального напряжения к коронирующему проводу
установившаяся величина коронных потерь достигается примерно за три
полупериода. В первом полупериоде приложения напряжения коронные потери не
превышают 35-45% установившихся.
Если электрод является катодом(такую корону называют отрицательной),
происходит размножение лавин. Вторичным процесом служит эмиссия с катода, а
возможно, и фотоионизация в объеме газа. Зажигание отрицательной короны, в
принципе, не отличается от таунсендовского пробоя и зажигания темного
таунсендовского разряда
На катоде:γ- процессы

В слое– ионизация электронами
Во внешней области: электроны и отрицательные ионы (в
воздухе) образуют отрицательный объемный заряд,
ограничивающий ток короны даже без добавочноо

сопротивления.
Корона – незавершенный пробой – пробой только в области коронирующего
слоя.
Если острие, проволока являются анодом (положительная корона), удаленный
большой катод, около которого поле слабое, не принимает
участия в размножении. Воспроизведение электронов
обеспечивают вторичные фотопроцессы в газе в зоне острия. В
отличие от ровного свечения отрицательной короны в положительной наблюдаются
светящиеся нити, разбегаюиеся от острия. Пологают, что это - стримеры. В качестве
критерия возникновения положительной короны можно принять условие
возникновения стримера.
Критерии возникновения короны накладывают условие главным образом на
величину масимального поля около коронирующего электрода, которая должна
превышать некоторый нижний предел Е к .
В линиях электропередачи применяются провода, свитые из большого числа
проволок. Витые провода не имеют гладкой поверхности (рис. 1), поэтому при
одинаковых с гладкими проводниками напряжениях и внешних диаметрах
напряженность электрического поля вблизи их поверхности бывает выше и корона
возникает при меньшем напряжении. При определении начальной напряженности
коэффициент гладкости учитывает форму поверхности витого провода.

Рис. 1. Электрическое поле у поверхности многожильного провода
При коронном разряде в результате ионизации воздуха у поверхности провода
образуется объемный заряд того же знака, что и полярность напряжения на проводе
(рис. 2).

Рис.2 Напряженность поля у поверхности провода во время коронирования остается
равной Ен. Увеличение напряжения па проводе приводит к усилению ионизационных процессов,

росту объемного заряда и снижению напряженности до Ен.

2. Общая корона на проводах ЛЭП.

Так как объемный заряд при любой полярности провода перемещается от
провода к земле, напряженность поля у поверхности провода стремится
увеличиться. Однако из-за усиления при этом ионизации воздуха объемный заряд
вблизи провода пополняется и напряженность поля в итоге сохраняется
равной Ен. Таким образом, вследствие непрерывного удаления объемного заряда от
провода коронный разряд может поддерживаться неограниченно долго.
Движение ионов под действием сил электрического поля образует ток в
промежутке между коронирующим проводом и землей. Для передвижения ионов
необходимы затраты энергии, которые и определяют в основном потери энергии на
корону, поскольку затраты энергии на ионизацию воздуха меньше.
При больших диаметрах проводов напряженность электрического поля в
окрестности провода уменьшается значительно медленнее, чем вблизи проводов
малого диаметра. Поэтому зона ионизации – «чехол» короны – имеет большие
размеры, и даже при начальном напряжении лавины могут достигать критической
длины. Корона в этом случае возникает сразу в стримерной форме; структура зоны
ионизации дискретна, светятся многочисленные стримерные каналы.
На проводах малых диаметров (до 1 см) корона возникает в лавинной форме.
Зона ионизации достаточно однородна, свечение сосредоточено в узком чехле.
Однако при увеличении напряжения сверх начального размеры зоны ионизации
возрастают, и корона из лавинной переходит в стримерную.
Ток стримерной короны состоит из отдельных импульсов с очень крутым
фронтом (длительность фронта – порядка десятков наносекунд). Эта
высокочастотная составляющая тока короны является источником интенсивного
электромагнитного излучения с широким спектром частот, которое создает помехи
радио- и телевизионному приему. При коронировании проводов линий
сверхвысокого напряжения может также возникать звуковой эффект, особенно
сильный при дожде.
При коронировании двух разноименно заряженных проводов ионы разных
знаков движутся навстречу друг другу. В области пониженной напряженности поля
– посередине между проводами – происходит частичная рекомбинация ионов.
Значительная же их часть проникает в зону короны противоположной полярности,
усиливая там поле. В результате этого интенсивность ионизации возрастает, ток
короны, а следовательно, и потери энергии увеличиваются. Такой режим
коронирования называется биполярной короной в отличие от униполярной короны,
показанной на рис. 2.
При переменном напряжении корона зажигается в момент, когда
напряженность поля у провода достигает значения Ен, и горит, пока напряжение не
достигает максимума. После этого напряженность поля у провода становится
ниже Ен и корона потухает. Поскольку ионы имеют малую подвижность, и
напряженность поля у провода в каждый последующий полупериод усиливается
объемным зарядом, оставшимся от предшествующего полупериода, мгновенное
значение напряжения, при котором корона зажигается в каждый полупериод
(напряжение зажигания), меньше начального напряжения. Зависимость напряжения
зажигания от амплитуды напряжения на проводе называется характеристикой
зажигания короны. Чем выше напряжение на проводе, тем больше напряжение
зажигания отличается от начального. При переменном напряжении коронирование
проводов более интенсивно, чем при постоянном напряжении, и при равных
условиях потери энергии на корону существенно больше.
На характеристики коронного разряда (начальное напряжение, потери энергии
и радиопомехи) значительное влияние оказывают погодные условия. Атмосферные
осадки усиливают напряженность электрического поля у провода, образуя на его
поверхности водяные или ледяные выступы и острия. Начальное напряжение
короны при этом резко снижается. Коэффициент гладкости провода должен
учитывать изменение состояния провода при атмосферных осадках. Для оценки
начальной напряженности можно принять коэффициент гладкости провода при
инее, гололеде и изморози m = 0,6. В условиях дождя или снега коэффициент
гладкости зависит от интенсивности осадков и принимается в пределах m =
0,57…0,73.

3. Экологическое влияние общего коронного разряда
Коронный разряд па линиях электропередачи создает помехи радио- и
телевизионному приему, а также акустический шум. Основная причина радиопомех
и шума – стримерная корона на проводах. Поскольку наиболее благоприятные
условия для возникновения стримерной короны складываются при различных
осадках, когда значительно снижается начальная напряженность поля, а также при
применении проводов большого диаметра, наиболее сильные радиопомехи и
акустический шум возникают при коронировании линий сверхвысокого напряжения
во время дождя и снега. В хорошую погоду помехи возрастают при загрязнении
проводов.
Спектр частот излучения, создающего радиопомехи, охватывает диапазон от
10 кГц до 1 ГГц. Помехи на частотах выше 30 МГц оказывают мешающее влияние
на телеприем и возникают только при коронировании линий 750 кВ. Источниками
помех в этом случае помимо короны на проводах служат частичные разряды в
зазорах и трещинах изоляторов и корона на заостренных элементах арматуры. В
хорошую погоду корона на проводах практически не создает помех телевизионному
приему.
В качестве расчетной частоты по рекомендации Международного комитета по
радиопомехам принимается 0,5 МГц. Уровень полезного сигнала при этой частоте
составляет примерно 60 дБ. Радиоприем считается удовлетворительным, если
полезный сигнал превышает помехи на 20 дБ. Поэтому допустимый уровень
радиопомех в хорошую погоду составляет 40 дБ, что в соответствии с (28) дает Е =
100 мкВ/м. Это значение напряженности электрического поля радиопомех принято в
качестве допустимого на расстоянии 100 м от проекции на землю крайнего провода
линии электропередачи напряжением 330 кВ и выше.
Акустический шум возникает, главным образом, в плохую погоду, когда
усиливается интенсивность коронирования проводов. Звуковой эффект при этом
имеет две составляющие: 1) шипение, соответствующее частоте 100 Гц и кратным
ей частотам; 2) широкополосный шум. Первая составляющая обусловлена
движением объемного заряда у проводов, что дважды за период создает волны
звукового давления. Вторая генерируется стримерной короной.
Уровни громкости шумов измеряются с применением корректирующих
фильтров, которые позволяют учесть физиологические особенности органов слуха
человека (псофометрическую характеристику).
Особенно интенсивный шум от короны возникает при сильном дожде, однако
такой дождь сам создает шум, превышающий по громкости возможные
акустические помехи от линии электропередачи. Поэтому более существенны
помехи при моросящем дожде, в туман, при мокрых проводах после сильного
дождя. Уровень громкости в этих случаях на 5…6 дБ (А) ниже, чем в сильный
дождь, но значительно превышает общий звуковой фон. Оценка акустического
шума делается по условиям «влажных» проводов.
По санитарным нормам, допустимый уровень громкости равен 45 дБ (А).
Линии сверхвысокого напряжения не приближаются к границам населенных
пунктов ближе, чем на 300 м, а на таком расстоянии уровни громкости при влажных
проводах ниже допустимого значения.

Заключение

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.
330 кВ — 240 мм².
Коронный разряд применяется для очистки газов от пыли и сопутствующих
загрязнений (электростатический фильтр), для диагностики состояния конструкций
(позволяет обнаруживать трещины в изделиях). И так же 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. И 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.

Список использованной литературы

1.     Базуткин В.В., Ларионов В.П., Пинталь Ю.С. Техника высоких напряжений.
Изоляция и перенапряжения в электрических системах. – М.: Энергоатомиздат,
1986. – 464 с.
2.     Михалков А.В. Техника высоких напряжений в примерах и задачах. –
М.:Энергия,1988.-227 с.
3.     Техника высоких напряжений. / Под ред. Разевига Д.В. – М.: Энергия, 1978. –
488 с.
4.     Степанчук К.Ф., Тиняков Н.А. Техника высоких напряжений.-Минск: Высшая
школа, 1982.-367 с.
5.     Электротехнический справочник. Том 3, кн. 1.-М.:Энергия, 1986.-564 с.
6.     Борисов В.Н., Халилов Ф.Х. Изоляция электрооборудования электрических
станций и подстанций. – М.: Издательство МЭИ, 1992. – 243 с.