1.12. Коронний розряд

Коронний розряд це самостійний розряд, при якому ударна іонізація електронами має місце не на всій довжині проміжку, а лише в його частині біля електродів. Коронний розряд може мати лавинну й стримерну форму. Пробій коронуючого проміжку відбувається при напрузі більшій початкової.

Корона становить інтерес у зв'язку із втратами енергії при коронування ЛЕП. Наприклад, на лініях надвисокої напруги втрати енергії при коронуванні проводів ЛЕП у погану погоду становлять 100-200 кВт на кілометр лінії й більше. Крім цього, продукти іонізації повітря руйнують ізоляцію й металеву арматуру. Коронний розряд також є джерелом акустичного шуму й високочастотного електромагнітного випромінювання (спектр частот 0,154-100 МГц), що створює перешкоди радіо- і теле- прийому.

При коронному розряді відбувається іонізація повітря і біля поверхні проводів утвориться об'ємний заряд того ж знака, що й полярність напруги проводу. Під дією сил електричного поля іони, що складають об'ємний заряд, рухаються від проводу. Для їхнього пересування необхідні витрати енергії, які й визначають в основному втрати енергії на корону, оскільки витрати енергії на іонізацію повітря значно менше.

При постійній напрузі розрізняють уніполярну й біполярну корону. Якщо короную один провід - уніполярна корона.

При уніполярній короні генеруємі короною заряди, що мають той же знак, що й коронуючий провід, під дією електричного поля спрямовуються до землі, де відбувається їхня нейтралізація.

При біполярній короні об'ємні заряди проводів різної полярності рухаються назустріч один одному. При зустрічі відбувається рекомбінація іонів різних знаків. Частина іонів проникає в простір поблизу протилежного проводу, що приводить до посилення інтенсивності коронування. Це збільшує втрати на корону.

При змінній напрузі коронний розряд запалюється при досягненні початкової напруги, рівній напрузі запалювання корони U_н при часі t₁ (мал. 1.18, а). Навколо проводу утвориться зона іонізації, названа чохлом корони (мал. 1.18, в) Із чохла корони позитивні заряди (як на мал. 1.18, в) виносяться в навколишній простір і утворять зовнішній об'ємний заряд (ОЗ). Процес коронування триває доти, поки напруга не досягне U_макс при t₂.

Незважаючи на підвищення напруги до U_макс, напруженість на проводі залишається постійної й рівною E_Н через вплив об'ємного заряду. Потім напруга починає знижуватися. Синхронно знижується й напруженість на проводі, що приводить до загасання корони. Але після загасання корони (після t₂) у просторі навколо проведення залишається позитивний зовнішній об'ємний заряд, що віддаляється від проводу (мал. 1.18, в). Відстань, на яку віддаляється об'ємний заряд, залежить від напруги на проводі й становить ~ 40–100 см. Різниця потенціалів між проводом і ОЗ збільшується в міру зменшення напруженості на проводі до часу t₃. При t₄ (мал. 1.18, а, в), коли напруга досягає U₀, що значно менше U_н, запалюється негативна корона. При цьому негативно заряджені частки починають рухатися від проводу в зовнішню область, а назустріч (до проводу) рухаються позитивно заряджені частки із зовнішнього об'ємного заряду. Відбувається рекомбінація заряджених часток до повної компенсації позитивного зовнішнього ОЗ. Потім накопичується негативний ОЗ у зовнішній області. Все це відбувається за час від t₄ до t₅ (мал. 1.18, а, в). У момент часу t₅ (початок зменшення напруги) негативна корона гасне. Надалі всі ці цикли повторюються й запалювання корони на обох полярностях відбувається при U₀.

Між проводами і землею має місце ємність С, що заряджається й розряджається із частотою змінного струму. При цьому між проводами і землею протікає ємнісної струм i (мал. 1.18, б):

(1.35)

Виникнення коронного розряду в момент t₁ приводить до появи струму корони i, що накладається на ємнісний струм лінії й спотворює синусоїду струму (мал. 1.18, б). Тривалість піків струму корони дорівнює тривалості її горіння, тобто від t₁ до t₂ (або t₄ − t₅, t₆ − t₇).

Рис. 1.18. Розвиток корони при змінній напрузі

При змінній напрузі коронування проводів більше інтенсивне, чим 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 мають погодні умови. Атмосферні опади різко знижують початкову напругу виникнення корони.