1.12. Коронний розряд (корона на дротах повітряних ліній електропередачі)
Коронний розряд це самостійний розряд, при якому ударна іонізація електронами має місце не на усій довжині проміжку, а лише в його частині у електродів. Коронний розряд може мати лавинну і стримерну форму. Пробій коронирующего проміжку відбувається при напрузі більшому початкового.
Корона представляє інтерес у зв'язку з втратами енергії при коронировании ЛЭП. Наприклад, на лініях надвисокої напруги втрати енергії при коронировании дротів ЛЭП в погану погоду складають 100-200 кВт на кілометр лінії і більш. Окрім цього, продукти іонізації повітря руйнівно діють на ізоляцію і металеву арматуру. Коронний розряд також є джерелом акустичного шуму і високочастотного електромагнітного випромінювання (спектр частот 0,154-100 Мгц), яке створює перешкоди радіо і телеприйому.
При коронному розряді відбувається іонізація повітря і у поверхні дроту утворюється об'ємний заряд того ж знаку, що і полярність напруги на дроті. Під дією сил електричного поля іони, що становлять об'ємний заряд, рухаються від дроту. Для їх пересування потрібні витрати енергії, які і визначають в основному втрати енергії на корону, оскільки витрати енергії на іонізацію повітря значно менше.
На постійній напрузі розрізняють уніполярну і біполярну корону. Якщо коронирует один дріт - уніполярна корона. При уніполярній короні генеровані короною заряди, що мають той же знак, що і коронирующий дріт, під дією електричного поля спрямовуються до землі, де відбувається їх нейтралізація. При біполярній короні об'ємні заряди дротів різної полярності рухаються один назустріч одному. При зустрічі відбувається рекомбінація іонів різних знаків. Частина іонів проникає в простір поблизу протилежного дроту, що призводить до посилення інтенсивності коронирования. Це збільшує втрати на корону.
На змінній напрузі коронний розряд запалюється досягши початкової напруги, рівної напрузі запалення корони Uн при часі t1 (рис. 1.18, а). Навколо дроту утворюється зона іонізації, звана чохлом корони (рис. 1.18, в). З чохла корони позитивні заряди (як на рис. 1.18, в) виносяться в навколишній простір і утворюють зовнішній об'ємний заряд (ОЗ). Процес коронирования триває до тex пір, поки напруга не досягне
Незважаючи на підвищення напруги до Uмакс, напруженість на дроті залишається постійною і рівною EН із-за впливу об'ємного заряду. Потім напруга починає знижуватися. Синхронно знижується і напруженість на дроті, що призводить до згасання корони. Але після згасання корони (потім t2 ) в просторі навколо дроту остаетсяположительны зовнішній об'ємний заряд, який ще віддаляється від дроту (рис. 1.18, в). Відстань, на яку віддаляється об'ємний за- ряд, залежить від напруги на дроті і складає ~ 40-100 см. Різниця потенціалів між дротом і ОЗ збільшується у міру зменшення напруженості на дроті до часу t3 . При t4(рис. 1.18, а, в), коли напруга досягає U 0, яке значно менше U н, запалюється негативна корона. При цьому негативно заряджені частки починають рухатися від дроту в зовнішню область, а назустріч (до дроту) рухаються позитивно заряджені частки із зовнішнього об'ємного заряду. Відбувається рекомбінація заряджених часток до повної компенсації позитивного зовнішнього ОЗ. Потім накопичується негативний ОЗ в зовнішній області. Усе це відбувається за час від t4 до t5(рис. 1.18, а, в). У момент часу t5(початок зменшення напруги) негативна корона гасне. Надалі усі ці цикли повторюються і запалення корони на обох полярностях відбувається при U0.
Рис. 1.18. Розвиток корони при змінній напрузі
Між дротом і землею має місце ємність З, яка за ряжается і розряджається з частотою змінного струму. При цьому між дротом і землею протікає місткістю струм iс (рис. 1.18, б) :
.
(1.29)
Виникнення коронного розряду у момент t1 призводить до появи струму корони iк, який накладається на струм місткості лінії і спотворює синусоїду струму (рис. 1.18, б). Тривалість піків струму корони дорівнює тривалості її горіння, тобто від t1 до t2 (чи t4 – t5, t6 – t7).
При змінній напрузі коронірованії дротів інтенсивніше, ніж при постійній напрузі, і за інших рівних умов втрати енергії на корону істотно більше.
На характеристики коронного, розряду - початкова напруга, втрати енергії, радіоперешкоди, шум - значний вплив чинять погодні умови. Атмосферні опади різко знижують початкову напругу виникнення корони.