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.

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.

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.

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.

 


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *