Меню

Ток короны от напряжения

Коронные токи на проводах при переменном напряжении

На проводах линии электропередачи переменного тока, особенно на линии сверхвы-сокого напряжения, может возникать коронный разряд. Корона на проводах при рабо-чем 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 положи-тельного 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, что тоже самое, отрицательных зарядов к проводу).

В некоторый момент времени напряжённость поля на проводе достигает критиче-ского значения, при котором возникает вспышка коронного разряда положительной полярности. Образующиеся в лавинах коронного разряда электроны поглащаются про-водом, что ведёт к резкому подъёму тока. По мере роста напряжения область иониза-ции 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.

Процесс при отрицательной полярности напряжения протекает аналогично. Вначале начинается перемещение положительных зарядов в коронном чехле, далее возникает вспышка отрицательной короны. Вынос электронов из области ионизации создаёт ска-чок отрицательного тока. Ионизация прекращается, а ток поддерживается движением положительных зарядов к проводу и отрицательных – от провода. К моменту перехода напряжения через нуль почти весь положительный заряд поглощён проводом и послед-ний оказывается окружённым отрицательным зарядом. Лишь небольшая доля заряда в каждом из полупериодов не нейтрализуется, а уходит в междуэлектродное простран-ство.

Коронирование ведёт к потерям энергии, повышению ёмкости провода и появлению в системе высших гармонических.

Коронный разряд на проводах имеет характер непрерывно развивающихся и затухаю-щих стримеров, с которыми связаны импульсы тока. Эти импульсы генерируют высо-кочастотные колебания на частотах 1-100 Мгц, которые распространяются вдоль про-водов, тросов и опор и частично излучаются в окружающее пространство.

Корона на проводах при постоянном напряжении.

На постоянном напряжении корона на проводах имеет стационарный характер. При положительной полярности провода возникающие в области ионизации электроны ухо-дят на провод – анод, а положительные ионы под действием сил электрического поля перемещаются к противоположному электроду – катоду. При отрицательной полярно-сти провода электроны выносятся из области ионизации, где «прилипая» к нейтраль-ным молекулам, образуют отрицательные ионы, перемещающиеся под действием сил электрического поля к противоположному электроду – аноду. Остающиеся положи-тельные ионы уходят на провод – катод. В обоих случаях возникает стационарный по-ток ионов между электродами, обусловливающий постоянный коронный ток конвек-ции. Возникающий вблизи провода объёмный заряд, одноимённой с проводом полярно-сти, снижает напряж1нность поля на проводе и, следовательно, несколько повышает начальное коронное напряжение.

Линии электропередачи постоянного тока при расположении на опорах проводов од-ной полярности называют униполярными, при расположении проводов разной поляр-ности – биполярными.

Общая корона и её характеристики.

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 повыше-нием 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.

Дата добавления: 2018-04-04 ; просмотров: 947 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник



Эффект короны ЛЭП — высоковольтных линий электропередач

Главная страница » Эффект короны ЛЭП — высоковольтных линий электропередач

Передача электроэнергии от генерирующих станций, расположенных на удалении от основных центров потребления (заводов, сёл, городов), практически связана с массовым переносом электричества. По этой причине используются кабели передачи мощности на большие расстояния. Однако кабельная технология транспортировки чревата значительными потерями. Достижение минимальных потерь эффективности — серьезная задача энергетиков, требующая четкого представления о типах и характере потерь энергии. Доминирующая роль в редуцировании эффективности линий передачи сверхвысоких напряжений приходится на эффект короны. Что это такое? Попытаемся разобраться.

Читайте также:  Формула зависимости силы тока от температуры

Что такое эффект короны энергосистемы?

Когда переменный ток подается по двум проводникам линии электропередачи, расстояние между проводниками имеет значение. Чем больше это расстояние по сравнению с диаметрами проводников, тем меньше окружающая проводники атмосфера подвергается диэлектрическому напряжению.

При низких значениях конечного напряжения питания ионизация наружного воздуха минимальна или отсутствует совсем.

Однако если разность потенциалов проводников увеличивается и выходит за пределы некоторого порогового значения (обычно в районе 30 кВ), образуется фактор критически разрушающего напряжения.

В этом случае напряженность электрического поля увеличивается, окружающий воздух испытывает напряжение, достаточно высокое, чтобы начался процесс диссоциации на ионы. А такой процесс, в свою очередь, приводит к возникновению проводимости атмосферы.

Ионизированное окружение по причине активного потока ионов сопровождается электрическим разрядом между двумя линиями, который изначально выглядит в виде слабого люминесцентного свечения, сопровождаемого характерным шипящим звуком — результат высвобождения озона.

Эффект короны на высоковольтных линиях электропередач

Практический пример формирования эффекта короны на высоковольтной линии электропередачи по причине значительной напряжённости окружающего воздуха. Также факторами подобного явления могут выступать иные причины

Это явление электрического разряда, возникающего на линии передачи с высоким значением напряжения, носит название — эффект короны энергосистемы.

Продолжение увеличения напряжения на линиях, как правило, сопровождается проявлением более интенсивного свечения и усиления шипящего звучания. При этом энергосистема испытывает значительные потери мощности.

Факторы влияния на эффект короны энергосистемы

Конечно же, линейное напряжение проводника является основным определяющим фактором эффекта короны в линиях электропередачи. При условии передачи низких значений мощности (меньше критического разрушающего напряжения) напряжённость окружающего воздуха слишком мала для диссоциации. Следовательно, электрический разряд – эффект короны, отсутствует.

При увеличении напряжения в линии передачи, эффект короны происходит из-за высокой ионизации атмосферного воздуха, окружающего электрические кабели. Поэтому явной видится также зависимость образования эффекта короны от условий размещения кабеля и физического состояния атмосферы. Рассмотрим эти критерии более подробно:

Атмосферные условия для эффекта короны ЛЭП

Теоретически доказано, что градиент напряжения для диэлектрического пробоя атмосферного воздуха прямо пропорционален плотности окружающей атмосферы. Следовательно, в условиях ненастной погоды, по причине непрерывного воздушного потока, количество ионов, окружающих электрические проводники, существенно возрастает.

Расстояние между проводниками

Благодаря специально внедрённым изоляторам в систему линии электропередач удаётся обеспечить требуемое расстояние между отдельными проводниками. Однако в условиях ненастной погоды такая модернизация может стать бесполезной

Образуется большая вероятность появления электрических разрядов – эффектов короны, на высоковольтных линиях электропередач в условиях ненастной погоды (дождь, сильный ветер, град и т.п.).

Риски образования эффекта короны увеличиваются по сравнению с условиями, когда отмечается спокойная и ясная погода. Поэтому энергосистему необходимо разрабатывать с учетом экстремальных погодных ситуаций.

Электрический воздушный компрессор, 220В/110В 30 мпаЭлектрический воздушный компрессор высокого давленияЭлектрический воздушный насос высокого давления

Состояние электрических кабелей и эффект короны

Явление эффекта короны достаточно сильно зависит от качества проводящих материалов – их физического состояния. Здесь отмечается обратная пропорциональная связь относительно диаметров проводящих материалов.

Другими словами — увеличение диаметра электрических проводов существенно уменьшает риск возникновения эффекта короны.

Кроме того, наличие загрязнений или шероховатостей поверхности проводника также снижает критическое напряжение пробоя, благодаря чему уменьшаются риски появления эффекта короны.

Следовательно, в условиях городов и промышленных зон с высоким уровнем загрязнения воздуха этот фактор имеет своего рода положительное значение в плане противодействия негативным последствиям хаотичных электрических разрядов.

Интервал между проводниками ЛЭП

Условием образования эффекта короны является определённое расстояние между проводниками электрической линии. Это значение расстояния следует поддерживать значительно выше по сравнению с диаметром проводов, транспортирующих энергию.

Исследование проводника ЛЭП

Исследование проводника на риски проявления электрических разрядов в условиях непогоды, в частности проверяется граница прочности при условиях дождливой (сырой) окружающей атмосферы

Между тем если увеличивается длина линии электропередачи выше определенного предела, диэлектрическое напряжение атмосферы уменьшается. Следовательно, риск возникновения электрических разрядов также снижается.

На практике отмечено: на линиях электропередачи, имеющих значительную длину, эффект короны проявляется крайне редко или не проявляется вообще.

Читайте также:  12в кернеуге есептелінген электр шамының қуаты 36 вт шамның кедергісін және ток күшін табыңыз

Правила практического снижения риска эффекта короны

Итак, для обеспечения контроля над хаотичным электрическим разрядом рекомендуется придерживаться следующих правил:

    • по возможности протягивать линии с применением проводников максимально возможного диаметра. При этом диаметры допустимо увеличивать за счет использования полых проводников или за счёт материалов с меньшей проводимостью (алюминий, цинк, железо);
    • напряжение линий электропередач следует определять с учётом экономических соображений. Чтобы увеличить разрушающее напряжение, придётся увеличивать расстояние между проводниками, но этот вариант имеет ограничения;
    • увеличивать по возможности пространство между проводниками, что приводит к увеличению падения напряжения между потенциалами по причине увеличения индуктивного сопротивления.

Закон Ома: примеры на последовательной и параллельной схеме

Силовой трансформатор индустриального назначения

Силовой трансформатор индустриального назначения

Частотный преобразователь VLT: как разобрать для обслуживания и ремонта?

Частотный преобразователь VLT: как разобрать для обслуживания и ремонта?

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Zetsila — публикации материалов, интересных и полезных для социума. Новости технологий, исследований, экспериментов мирового масштаба. Социальная мультитематическая информация — СМИ .

Источник

Характеристики короны на проводах при переменном напряжении

Страницы работы

Фрагмент текста работы

излучение как в видимой, так и в более коротковолновой частях спектра

— большие электрические потери в ВЛЭП

Экспериментальные способы подтверждения зажигания короны:

— по вольт-амперной характеристике

— по вольт-кулоновой характеристике

Физический смысл потерь энергии при коронировании на переменном напряжении определяется образованием и рекомбинацией объемного заряда вблизи проводника

Мощность потерь на корону при переменном напряжении (формула Пика):

, кВт/км на фазу, где f – частота Гц,

*

— относительная плотность воздуха;

r – радиус повода, м;

S – расстояние между проводами, м;

*

— действующее значение фазного напряжения, кВ;

U – некоторая расчетная величина напряжения, близкая к критическому значению напряжения короны, кВ.

Коэффициент гладкости провода характеризует отклонение поверхности провода от цилиндрической поверхности.

Коэффициент погоды характеризует влияние погоды на коронирование проводов

Рис.1. Принципиальная электрическая схема установки

АТ – автотрансформатор

Т – высоковольтный трансформатор

R3 – защитное сопротивление

R1-R2 – высоковольтный омический делитель

С1-С2 – высоковольтный емкостной делитель

С – делитель для снятия вольт-кулоновой характеристики

R – делитель для снятия характеристики по кривой тока и вольт-амперной

Ц – металлический цилиндр

Результаты измерений

Таблица 1
Напряжение зажигания короны

Методика регистрации напряжения зажигания короны

Радиус провода, мм

По вольт-кулоновой характеристике

Среднее значение напряжения

Таблица 2
Потери на корону

Величина напряжения на коронирующем электроде U, кВ

Ротн.ед., по вольт-кулоновым характеристикам

Объяснить полученные результаты:

1. Почему при увеличении радиуса провода напряжение зажигания короны увеличивается (рис.2)

2. Почему при увеличении напряжения на проводе потери на корону возрастают (рис.3)

1. При увеличении радиуса провода напряжение зажигания короны увеличивается, т.к. снижается максимальная напряженность поля на поверхности провода, которая при заданном напряжении определяется главным образом радиусом провода.

2. При увеличении напряжения на проводе потери на корону возрастают, т.к. напряженность зажигания короны зависит в первую очередь от радиуса провода, и если после зажигания короны повышать напряжение, то просто будут возрастать потери напряжения, а потребитель будет получать все то же напряжение при котором зажглась корона.

Контрольные вопросы:

1. На какие виды делится все многообразие погодных условий?

2. Какой вид погоды вызывает наибольшие потери энергии?

3. Как влияет интенсивность осадков на потери энергии при короне?

4. В чем отличие потерь энергии на местную корону и общую корону?

5. Чем определяется и какова величина для хорошей погоды?

6. Возможные пути снижения потерь на корону на ЛЭП.

7. Какой благоприятный эффект оказывает корона на ЛЭП в случае возникновения волн перенапряжений?

Ответы на вопросы:

— Хорошая погода (при этом поверхность провода остается сухой и чистой)

— Иней, гололед, изморозь (приводят к образованию на поверхности провода кристаллов льда, имеющих форму иголок, которые сильно искажают электрическое поле)

— Дождь и мокрый снег (приводят к существенному увеличению потерь на корону, которые зависят от интенсивности осадков)

— Сухой снег (приводит к более сильному искажению электрического поля, чем дождь или мокрый снег той же интенсивности)

2. Наибольшие потери энергии вызывает сухой снег, т.к. при сухом снеге напряженность поля может усиливаться по всей поверхности провода, в отличии от искажений электрического поля при дожде и мокром снеге, т.к. капельки дождя растекаются по поверхности провода и наибольшее искажение имеет место на нижней поверхности проводов, где происходит отрыв капель.

Читайте также:  Расчет токов по законам кирхгофа примеры

3. При возникновении дождя потери на корону сначала резко возрастают, а в дальнейшем заметно падают даже при неизменной интенсивности дождя. Это явление объясняется тем, что на проводе в начале дождя возникают отдельные изолированные друг от друга капельки воды, на поверхности которых напряженность поля резко возрастает. В дальнейшем эти капельки воды сливаются друг с другом, шероховатость провода уменьшается и потери падают.

4. Отличие потерь энергии на местную корону и общую корону заключается в том, что местная корона возникает на сравнительно небольших напряжениях на отдельных наиболее крупных неровностях поверхности провода и, соответственно, потери существенно ниже, чем при общей короне, которая возникает при увеличении напряжения и возрастании количества очагов ионизации.

5. Величина при хорошей погоде лежит в пределах от 0.5 до 0.95 и определяется плотностью воздуха, геометрией проводов и коэффициентом гладкости их поверхности.

6. Основным методом снижения потерь на корону является увеличение радиуса провода, но на больших напряжениях это становится невозможным из-за громоздкости элементов ЛЭП, поэтому широкое применение получило расщепление проводов.

7. Корона на ЛЭП в случае возникновения волн перенапряжений выполняет роль ограничителя напряжения, т.к. при скачках напряжения возрастают потери напряжения на корону

Источник

Коронный разряд и его характеристики

Коронный разряд, или корона – это самостоятельный разряд, возникающий в резко неоднородных полях, в которых ионизационные процессы могут происходить только в узкой области вблизи электродов. К такого рода полям относится и электрическое поле проводов воздушных линий электропередачи.

Начальная напряженность коронного разряда определяется для проводов радиусом r по формуле:

которая справедлива при отрицательной полярности провода, однако может использоваться и при положительной полярности, поскольку влияние полярности невелико.

При малых радиусах проводов (г

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 (рис. 3) 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.

Рис.3. Распределение объемных зарядов при биполярной короне на проводах

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 по (1) 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.

Дата добавления: 2015-10-15 ; просмотров: 3905 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Adblock
detector