Energia elektryczna jest szeroko stosowana we współczesnym życiu, zarówno w produkcji, jak iw życiu codziennym. Wytwarzanie energii elektrycznej i jej zużycie w zdecydowanej większości przypadków nie występuje w jednym miejscu, a odległość między tymi dwoma punktami jest dość znaczna. Głównym sposobem dostarczania energii elektrycznej we właściwe miejsce są różne linie energetyczne.
Budowa linii elektroenergetycznej o znacznej przepustowości jest przedsięwzięciem bardzo kosztownym. Jednym ze sposobów na skrócenie okresu zwrotu kosztów kapitałowych jest zwiększenie napięcia roboczego: gdy rośnie ze stałą mocą, prąd roboczy maleje, a zatem zmniejszają się straty.
Linie elektroenergetyczne mogą być realizowane w oparciu o kable lub jako linie napowietrzne (PTL). Te ostatnie są korzystne w tym powietrzu, ponieważ dobry naturalny dielektryk pozwala na skuteczne oddzielenie przewodów, co ponownie obniża koszty.
Wyładowanie koronowe w liniach energetycznych
Straty przy konwersji na ciepło Joule'a bezpośrednio w przewodach fazowych nie są jedynym mechanizmem strat w liniach przesyłowych. Oprócz nich są straty na tzw. wyładowanie koronowe. Efekt akustyczny jego obecności jest wyraźnie słyszalny, zwłaszcza przy dużej wilgotności, trzaskaniu i W nocy wyładowanie koronowe objawia się jako poświata (korona) wokół ostrych krawędzi metalu przedmiotów. Przykład tego zjawiska przedstawiono na rysunku 1.
Wyładowanie koronowe opiera się na efekcie przebicia powietrza jako izolatora, które występuje przy natężeniu pola elektrycznego co najmniej 30 kV / cm. W tym przypadku napięcie naturalnie rośnie w obszarze ostrej krawędzi. Wynikiem rozkładu jest jonizacja cząsteczek powietrza z pojawieniem się wolnych ładunków. Te ostatnie oddziałują z polem elektrycznym i są w nim intensywnie przyspieszane. Kiedy zderzy się z kolejną cząsteczką, następuje jej wtórna jonizacja, po czym proces przebiega jak lawina.
Ze względu na to, że wraz z odległością od przewodu natężenie pola gwałtownie spada (proporcjonalnie do kwadratu odległości), rozważany mechanizm:
- ma ograniczony zakres;
- zawsze „przywiązany” do metalowego przedmiotu pod napięciem;
- najbardziej intensywne w obszarze ostrych krawędzi.
Po opuszczeniu obszaru jonizacji rozpoczyna się rekombinacja wolnych nośników ładunku, której towarzyszy uwolnienie ich nagromadzonej energii w postaci poświaty i kliknięcia.
Odmiany wyładowań koronalnych
Proces jonizacji może rozpocząć się zarówno na katodzie, która generuje lawinę elektronów, jak i na anodzie, która staje się źródłem ładunków dodatnich. Ruch ładunków powstałych podczas przebicia zawsze zachodzi od jednej elektrody do drugiej.
W tym przypadku ze względu na większą ruchliwość elektronów, określoną przez mniejszą masę, dużą jednorodność ich rozmieszczenia w rdzeniu, w wyniku czego korona ma jednolitość poświata.
W przypadku ładunków dodatnich warunki powstawania korony są zwykle zlokalizowane, w wyniku czego przybierają postać sznurka lub kanału iskrowego.
Druga elektroda może nie generować korony.
Zwolnienie korony
Niezależnie od rodzaju korony jej pojawienie się oznacza pojawienie się dodatkowego prądu tj. wzrost strat. Aby je zmniejszyć, najlepiej jest zmniejszyć natężenie pola poniżej wartości przebicia. Najłatwiejszym sposobem jest wyeliminowanie ostrych krawędzi na elementach przewodzących prąd linii elektroenergetycznych. Jest to najważniejsze przy projektowaniu izolatorów, ponieważ w nich gładkość linii szczegółów jest naturalnie zaburzona. Przykład pokazano na rysunku 2.
Bardziej kosztownym i skomplikowanym strukturalnie, ale jednocześnie skuteczniejszym sposobem radykalnego rozwiązania problemu jest przejście na druty z tzw. struktura podzielona. Przykład ich budowy pokazano na rysunku 3. W tym przypadku cel jest osiągnięty dzięki temu, że wzrost liczby drutów w naturalny sposób zmniejsza natężenie pola elektrycznego poniżej krytycznego.