4.11 Коронный разряд на проводах линий электропередачи

Корона как вид самостоятельного разряда. Для превращения разряда в неоднородном поле в самостоятель­ный начальная лавина должна обеспечить образование нового элек­трона на катоде за счёт всех вторичных процессов. Так как число элек­тронов в лавине, развивающейся в неоднородном поле, равно , условие самостоятельности разряда в неоднородном поле имеет вид

,

где интегрирование проводится вдоль силовой линии поля между элек­тродами.

Выполнение условия самостоятельности разряда при неоднород­ном поле не обязательно должно означать полный пробой промежутка. При высокой степени неоднородности ионизационные процессы кон­центрируются в узкой зоне вблизи одного или обоих электродов и мо­жет образоваться особый вид самостоятельного разряда – коронный разряд. При нём ток в промежутке хотя и возрастает, но остаётся на много порядков меньше тока короткого замыкания между электрода­ми.

Если коронный разряд является устойчивым, то выполнение ус­ловия самостоятельности разряда означает появление коронного раз­ряда и соответствующее напряжение называется начальным. Для пол­ного пробоя промежутка в резконеоднородных полях напряжение должно быть значительно повышено.

Ионизация и сопутствующие ей процессы рекомбинации, связан­ные с переходом возбуждённых ионов и молекул в нормальное состоя­ние, способствуют выделению большого количества квантов света, благодаря чему чехол короны светится.

Зависимость коронного тока от приложенного напряжения явля­ется одной из основных энергетических характеристик коронного раз­ряда.

Измерения тока короны в промежутке игла – плоскость показы­вают, что при отрицательной полярности ток имеет форму периодиче­ских пиков. С увеличением напряжения амплитуда пиков не увеличивается, а период сокращается и средний ток возрастает. При положительной полярности острия, ток также имеет форму пиков, но они возникают хаотично и накладываются один на другой. С возраста­нием напряжения средний ток короны увеличивается.

Ионизационные процессы в коронном разряде происходят вблизи электрода с малым радиусом кривизны, в узкой зоне, которая обычно называется чехлом короны. При отрицательной короне ионизация про­исходит вблизи большего числа точек на поверхности провода и чехол состоит из многочисленных проводящих нитей. При положительной полярности, помимо сплошного чехла, на проводе образуются стриме­ры, длина которых может быть достаточно большой, но гораздо мень­ше расстояния между электродами.

За счёт процессов ударной ионизации в чехле короны непрерывно создаются заряженные частицы обоих знаков. Частицы того же знака, что и коронирующий электрод, выходят из чехла короны во внешнюю область и перемещаются к противоположному электроду. Внешняя об­ласть короны заполняется объёмным зарядом того же знака, что и ко­ронирующий провод.

При наличии объёмного заряда напряжение между электродами определяется суммой

(4.94)

где q_пp – заряд на проводе; С – ёмкость между проводом и противоположным электродом; U_oб – напряжение, создаваемое объёмным зарядом.

Напряжённость поля на поверхности коронирующего провода приблизительно равна mЕ₀, независимо от значения приложенного напряжения.