21. Корона на проводах лэп и защита от нее. Коронирование в электроустановках это1.12. Коронный разрядПромежутки с однородным и слабонеоднородным полями имеют коэффициент импульса KИМП =1 практически во всем диапазоне времен разряда. Вольт-секундныехарактеристики широко используются для координации изоляции высоковольтного оборудования, т. е. для защиты от воздействия грозовых и коммутационных перенапряжений. С этой целью параллельно защищаемому объекту включается воздушный разрядник (например, вентильный разрядник) с пологой ВСХ. Надежная защита будет обеспечиваться, еслиВСХ разрядника (см. рис. 1.17, кривая1) лежит ниже ВСХ защищаемого оборудования (кривая3) во всем диапазоне времени воздействующего напряжения. Коронный разряд — это самостоятельный разряд, при котором ударная ионизация электронами имеет место не на всей длине промежутка, а лишь в его части, у электродов. Коронный разряд может иметь лавинную и стримерную форму. Пробой коронирующего промежутка происходит при напряжении большем, чем начальное. Корона представляет интерес в связи с потерями энергии при коронировании ЛЭП. Например, на линиях сверхвысокого напряжения потери энергии при коронировании проводов ЛЭП в плохую погоду составляют 100…200 кВт на километр линии и более. Кроме этого, продукты ионизации воздуха разрушительно действуют на изоляцию и металлическую арматуру. Коронный разряд также является источником акустического шума и высокочастотного электромагнитного излучения (спектр частот 0,154…100 МГц), которое создает помехи радио- и телеприему. При коронном разряде происходит ионизация воздуха и у поверхности провода образуется объемный заряд того же знака, что и полярность напряжения на проводе. Под действием сил электрического поля ионы, составляющие объемный заряд, движутся от провода. Для их передвижения необходимы затраты энергии, которые и определяют в основном потери энергии на корону, поскольку затраты энергии на ионизацию воздуха значительно меньше. На постоянном напряжении различают униполярную и биполярную корону. Если коронирует один провод – униполярная корона. При униполярной короне генерируемые короной заряды, имеющие тот же знак, что и коронирующий провод, под действием электрического поля устремляются к земле, где происходит их нейтрализация. При биполярной короне объемные заряды проводов различной полярности движутся на- studfiles.net 21. Корона на проводах лэп и защита от нееКорона бывает местной и общей. Местная корона возникает на неровностях провода ЛЭП, она допустима. А вот общая корона, которая возникает по всему периметру провода, недопустима по следующим причинам: 1. Она приводит к большим потерям. 2. Вызывает радиопомехи и акустический шум. 3. Приводит к коррозии провода. Общая корона на проводе возникает, если радиус провода меньше минимально допустимого. Напряженность на проводе зависит от радиуса провода Е ~. где U − напряжение провода по отношению к земле; r – радиус провода. На рис.21.1 показана напряженность на проводе Е в зависимости от радиуса. При напряженности ЕК возникает общая корона, поэтому радиус провода должен быть больше r min. Рис. 21.1. Зависимость напряженности на проводе Е от радиуса провода r Поэтому, чем выше номинальное напряжение ЛЭП, тем больше должен быть радиус провода. Так для ЛЭП – 110 кВ минимальным сечением является АС-70, при меньшем сечении начинается корона. Начиная с 330 кВ, радиус провода минимального сечения получается слишком большим, поэтому применяют расщепление проводов. В этом случае каждая фаза линии состоит вместо одного провода большого диаметра из нескольких параллельных проводов относительно малого диаметра, расположенных на равных расстоянии по окружности (рис.21.2). Cуществует оптимальное число фаз расщепления: 330 – 2 составляющих; 500 – 3; 750 – 4; 1150 – 8. Но наибольшее влияние на максимальную напряженность электрического поля провода оказывает диаметр расщепления (рис.21.3).
Рис.21.2. Расщепленные провода На 500 кВ Dопт30 см, а на 1150 кВDопт80 см. Как видно из графика уменьшение диаметра менееDопт приводит к резкому возрастанию Е и коронированию. А небольшое увеличение свышеDопт существенно не увеличивает максимальной напряженности, но уменьшает индуктивность провода. Поэтому на 500 кВ обычно принимаютD40 см, а на 1150 кВD100 см.
Рис. 21.3. Зависимость максимальной напряженности электрического поля провода от диаметра расщепления 22. Экологическое влияние воздушных линий и распределительных устройствЭлектрическое поле ЛЭП и подстанции может оказывать на человека физиологическое влияние, воздействуя на функциональное состояние центральной нервной системы, сердечно-сосудистой системы и внутренних органов. При прикосновении к незаземленным металлическим предметам, сельскохозяйственным машинам и транспортным средствам человек может подвергаться воздействию кратковременных электрических разрядов, особенно опасных во время возникновения на линии перенапряжений. У нас в стране для персонала, обслуживающего подстанции и линии сверхвысокого напряжения, установлены предельно допустимые продолжительности пребывания в электрическом поле. При выполнении условий, указанных в таблице 2, в течение суток происходит самовосстановление физиологического состояния организма без каких-либо остаточных явлений:
Эти нормы обязательны для персонала, обслуживающего электроустановки 50 Гц сверхвысокого напряжения — 330 кВ и выше. В электрическом поле воздушной линии помимо электротехнического персонала могут находиться местные жители, а также животные. В связи с этим напряженность электрического поля под линией не должна превышать 15 кВ/м в населенной и 20 кВ/м в ненаселенной местностях. На подстанциях по результатам измерений составляются карты распределения напряженностей электрического поля по территории открытого распределительного устройства, которыми пользуются при проведении работ. Если напряженность поля на рабочем месте превышает 25 кВ/м или продолжительность работы превышает допустимое время пребывания в электрическом поле, то работы должны производиться с применением средств защиты от воздействия поля — экранируемых костюмов или экранирующих устройств. а) Защитный принцип Защитные свойства костюма основаны на принципе электростатического экранирования. Как известно, в проводящем теле, внесенном в электрическое поле, происходит перегруппировка электронов, в результате чего на поверхности тела, а точнее, в очень тонком молекулярном слое этой поверхности, возникают заряды на стороне тела, обращенной к внешнему заряду, создавшему поле, заряд имеет знак, противоположный знаку внешнего заряда, а на другой стороне − знак внешнего заряда. В результате этого напряженность результирующего поля внутри тела оказывается равной нулю, т. е. поле внутри проводящего тела независимого от того, сплошное оно или полое, отсутствует (рис.22.1). Таким образом, чтобы оградить какое-либо тело от воздействия на него электрического поля, достаточно поместить его в тонкую металлическую оболочку (экран).
Рис. 22.1. Электростатический экран Опытом установлено, что экран может быть не только сплошным, но и сетчатым: если плетение сетки не особенно редко, то силовые линии (линии напряженности) электрического поля будут замыкаться на ее проволочках и во внутреннее (огражденное сеткой) пространство не проникнут. Для надежности экранирования и устранения возникшего на экране потенциала экран заземляется. б) Конструкция костюма Экранирующий костюм (рис. 22.2) изготовляется из специальной токопроводящей ткани, в которой, например, наряду с обычными нитями содержится изолированный микропровод, расположенный в виде сетки.
Рис. 22.2. Экранирующий костюм: 1 − капюшон из токопроводящей ткани, выполненный как одно целое с курткой: 2 − куртка из токопроводящей ткани; 3 − проводники, обеспечивающие электрическую связь между отдельными элементами костюма; 4 − брюки из токопроводяшей ткани: 5 − сапоги из токопроводяшего материала; 6 − перчатки из токопроводяшей ткани Применяется и так называемая металлизированная ткань − обычная хлопчатобумажная ткань, на поверхности которой путем шоопирования нанесен тонкий слой металла. Экранирующий костюм изготовляется в виде комбинезона или куртки с брюками, а также в виде плаща с капюшоном. В комплект костюма входят также экранирующий головной убор, специальная обувь и рукавицы или перчатки, покрытые электропроводящей тканью. Сопротивление подошвы обуви не должно превышать 50 кОм, благодаря чему обеспечивается хороший контакт костюма с основанием, на котором стоит человек. Все предметы экранирующего костюма — головной убор, куртка, рукавицы (перчатки), брюки и обувь, а точнее, их токопроводящие элементы, должны иметь между собой надежную электрическую связь, осуществляемую специальными проводниками связи (поз. 3 на рис. 22.2). а) Защитный принцип экранирующих устройств Защитные свойства экранирующих устройств основаны на эффекте ослабления напряженности и искажения электрического поля в пространстве вблизи заземленного металлического предмета. Если в электрическое поле внести заземленный металлический предмет, произойдет разделение индуцированных на нем зарядов и стекание в землю заряда одного знака (соответствующего знаку заряда проводника, создавшего поле). Оставшийся на предмете заряд распределится по всей его поверхности, но крайне неравномерно. В результате вблизи внесенного предмета произойдет резкое искажение электрического поля (рис. 22.3).
Рис. 22.3. Искажение электрического поля при внесении в него заземленного металлического предмета При этом на стороне предмета, обращенной к индуцирующему проводнику, напряженность поля значительно возрастет, а на противоположной стороне, как и в пространстве, которое как бы отгораживается или экранируется внесенным предметом, резко ослабится. б) Конструкция и размещение Стационарные экранирующие устройства (экраны) являются неотъемлемой частью конструкции электроустановки и предназначены для защиты персонала при эксплуатационных работах (осмотрах оборудования, оперативных переключениях, выполнении обязанностей наблюдающего за производством работ и т. п.), а также при текущих и капитальных ремонтах выключателей и некоторых других работах. Их изготовляют из металла в виде плоских щитов — козырьков, навесов и перегородок. Козырьки (рис. 22.4) изготовляют из металлической сетки с ячейками не крупнее 50 х 50 мм, укрепляемой на раме из угловой стали. Устанавливают их над рабочими местами, с которых производятся работы по управлению и обслуживанию аппаратов и устройств. Ширина козырька должна быть не меньше ширины шкафа, а длина его выступающей части — не менее 1 м.
Рис. 22.4. Экранирующий козырек над шкафом управления выключателя Литература 1. Правила устройства электроустановок. Разд. 4. 7-е изд.− М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003.−104 с. 2. Руководство по защите электрических сетей 6−1150 кВ от грозовых и внутренних перенапряжений.− СПб., 1999.−353 с. 3. Рекомендации по технологическому проектированию подстанций переменного тока с высшим напряжением 35−750 кВ.− М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2004.− 80 c. 4. Правила устройства электроустановок. Разд. 1. 7-е изд.− М.: Изд-во. НЦ ЭНАС, 2002.−102 с. 6. Техника высоких напряжений: изоляция и перенапряжения в электрических системах / Под общ. ред. В.П. Ларионова.− М.: Энергоатомиздат, 1986.−464 с. 7. Справочник по электрическим аппаратам высокого напряжения / Под ред. В.В. Афанасьева.− Л.: Энергоатомиздат, 1987.−544 с. 8. Электротехнический справочник: В 4т. Т.3 Производство, передача и распределение электрической энергии /Под общ. ред. В.Г.Герасимова и др. – 8-е изд. − М: Изд-во МЭИ, 2002.−964 с. 9. Руководящие указания по расчету зон защиты стержневых и тросовых молниеотводов / СЦНТИ. – М.,1974. – 19 с. 10. Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций.− М.: Из-во НЦ ЭНАС, 2004. – 46 с. 11. Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений. РД 34.21.12г. – 87 / Минэнерго СССР. –М.: Энергоатомиздат, 1989. – 56 с. 12. Техника высоких напряжений / Под ред. Д.В. Разевига. – М.: Энергия, 1976. – 488 с. 13. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках.− М: Энергоатомиздат , 1984.−448 с. 14. Техника высоких напряжений: Учебник для вузов/ И.М.Богатенков, Ю.Н. Бочаров, Н.И. Гумерова, Г.М. Иманов и др.; Под ред. Г.С. Кучинского. – СПб.: Энергоатомиздат. Санкт- Петер. отд-ние, 2003. – 608 с.
31 studfiles.net 21. Корона на проводах лэп и защита от нееКорона бывает местной и общей. Местная корона возникает на неровностях провода ЛЭП, она допустима. А вот общая корона, которая возникает по всему периметру провода, недопустима по следующим причинам: 1. Она приводит к большим потерям. 2. Вызывает радиопомехи и акустический шум. 3. Приводит к коррозии провода. Общая корона на проводе возникает, если радиус провода меньше минимально допустимого. Напряженность на проводе зависит от радиуса провода Е ~. где U − напряжение провода по отношению к земле; r – радиус провода. На рис.21.1 показана напряженность на проводе Е в зависимости от радиуса. При напряженности ЕК возникает общая корона, поэтому радиус провода должен быть больше r min.
Рис. 21.1. Зависимость напряженности на проводе Е от радиуса провода r Поэтому, чем выше номинальное напряжение ЛЭП, тем больше должен быть радиус провода. Так для ЛЭП – 110 кВ минимальным сечением является АС-70, при меньшем сечении начинается корона. Начиная с 330 кВ, радиус провода минимального сечения получается слишком большим, поэтому применяют расщепление проводов. В этом случае каждая фаза линии состоит вместо одного провода большого диаметра из нескольких параллельных проводов относительно малого диаметра, расположенных на равных расстоянии по окружности (рис.21.2). Cуществует оптимальное число фаз расщепления: 330 – 2 составляющих; 500 – 3; 750 – 4; 1150 – 8. Но наибольшее влияние на максимальную напряженность электрического поля провода оказывает диаметр расщепления (рис.21.3).
Рис.21.2. Расщепленные провода На 500 кВ Dопт30 см, а на 1150 кВDопт80 см. Как видно из графика уменьшение диаметра менееDопт приводит к резкому возрастанию Е и коронированию. А небольшое увеличение свышеDопт существенно не увеличивает максимальной напряженности, но уменьшает индуктивность провода. Поэтому на 500 кВ обычно принимаютD40 см, а на 1150 кВD100 см.
Рис. 21.3. Зависимость максимальной напряженности электрического поля провода от диаметра расщепления 22. Экологическое влияние воздушных линий и распределительных устройствЭлектрическое поле ЛЭП и подстанции может оказывать на человека физиологическое влияние, воздействуя на функциональное состояние центральной нервной системы, сердечно-сосудистой системы и внутренних органов. При прикосновении к незаземленным металлическим предметам, сельскохозяйственным машинам и транспортным средствам человек может подвергаться воздействию кратковременных электрических разрядов, особенно опасных во время возникновения на линии перенапряжений. У нас в стране для персонала, обслуживающего подстанции и линии сверхвысокого напряжения, установлены предельно допустимые продолжительности пребывания в электрическом поле. При выполнении условий, указанных в таблице 2, в течение суток происходит самовосстановление физиологического состояния организма без каких-либо остаточных явлений: Таблица 22.1
Эти нормы обязательны для персонала, обслуживающего электроустановки 50 Гц сверхвысокого напряжения — 330 кВ и выше. В электрическом поле воздушной линии помимо электротехнического персонала могут находиться местные жители, а также животные. В связи с этим напряженность электрического поля под линией не должна превышать 15 кВ/м в населенной и 20 кВ/м в ненаселенной местностях. На подстанциях по результатам измерений составляются карты распределения напряженностей электрического поля по территории открытого распределительного устройства, которыми пользуются при проведении работ. Если напряженность поля на рабочем месте превышает 25 кВ/м или продолжительность работы превышает допустимое время пребывания в электрическом поле, то работы должны производиться с применением средств защиты от воздействия поля — экранируемых костюмов или экранирующих устройств. а) Защитный принцип Защитные свойства костюма основаны на принципе электростатического экранирования. Как известно, в проводящем теле, внесенном в электрическое поле, происходит перегруппировка электронов, в результате чего на поверхности тела, а точнее, в очень тонком молекулярном слое этой поверхности, возникают заряды на стороне тела, обращенной к внешнему заряду, создавшему поле, заряд имеет знак, противоположный знаку внешнего заряда, а на другой стороне − знак внешнего заряда. В результате этого напряженность результирующего поля внутри тела оказывается равной нулю, т. е. поле внутри проводящего тела независимого от того, сплошное оно или полое, отсутствует (рис.22.1). Таким образом, чтобы оградить какое-либо тело от воздействия на него электрического поля, достаточно поместить его в тонкую металлическую оболочку (экран).
Рис. 22.1. Электростатический экран Опытом установлено, что экран может быть не только сплошным, но и сетчатым: если плетение сетки не особенно редко, то силовые линии (линии напряженности) электрического поля будут замыкаться на ее проволочках и во внутреннее (огражденное сеткой) пространство не проникнут. Для надежности экранирования и устранения возникшего на экране потенциала экран заземляется. б) Конструкция костюма Экранирующий костюм (рис. 22.2) изготовляется из специальной токопроводящей ткани, в которой, например, наряду с обычными нитями содержится изолированный микропровод, расположенный в виде сетки.
Рис. 22.2. Экранирующий костюм: 1 − капюшон из токопроводящей ткани, выполненный как одно целое с курткой: 2 − куртка из токопроводящей ткани; 3 − проводники, обеспечивающие электрическую связь между отдельными элементами костюма; 4 − брюки из токопроводяшей ткани: 5 − сапоги из токопроводяшего материала; 6 − перчатки из токопроводяшей ткани Применяется и так называемая металлизированная ткань − обычная хлопчатобумажная ткань, на поверхности которой путем шоопирования нанесен тонкий слой металла. Экранирующий костюм изготовляется в виде комбинезона или куртки с брюками, а также в виде плаща с капюшоном. В комплект костюма входят также экранирующий головной убор, специальная обувь и рукавицы или перчатки, покрытые электропроводящей тканью. Сопротивление подошвы обуви не должно превышать 50 кОм, благодаря чему обеспечивается хороший контакт костюма с основанием, на котором стоит человек. Все предметы экранирующего костюма — головной убор, куртка, рукавицы (перчатки), брюки и обувь, а точнее, их токопроводящие элементы, должны иметь между собой надежную электрическую связь, осуществляемую специальными проводниками связи (поз. 3 на рис. 22.2). а) Защитный принцип экранирующих устройств Защитные свойства экранирующих устройств основаны на эффекте ослабления напряженности и искажения электрического поля в пространстве вблизи заземленного металлического предмета. Если в электрическое поле внести заземленный металлический предмет, произойдет разделение индуцированных на нем зарядов и стекание в землю заряда одного знака (соответствующего знаку заряда проводника, создавшего поле). Оставшийся на предмете заряд распределится по всей его поверхности, но крайне неравномерно. В результате вблизи внесенного предмета произойдет резкое искажение электрического поля (рис. 22.3).
Рис. 22.3. Искажение электрического поля при внесении в него заземленного металлического предмета При этом на стороне предмета, обращенной к индуцирующему проводнику, напряженность поля значительно возрастет, а на противоположной стороне, как и в пространстве, которое как бы отгораживается или экранируется внесенным предметом, резко ослабится. б) Конструкция и размещение Стационарные экранирующие устройства (экраны) являются неотъемлемой частью конструкции электроустановки и предназначены для защиты персонала при эксплуатационных работах (осмотрах оборудования, оперативных переключениях, выполнении обязанностей наблюдающего за производством работ и т. п.), а также при текущих и капитальных ремонтах выключателей и некоторых других работах. Их изготовляют из металла в виде плоских щитов — козырьков, навесов и перегородок. Козырьки (рис. 22.4) изготовляют из металлической сетки с ячейками не крупнее 50 х 50 мм, укрепляемой на раме из угловой стали. Устанавливают их над рабочими местами, с которых производятся работы по управлению и обслуживанию аппаратов и устройств. Ширина козырька должна быть не меньше ширины шкафа, а длина его выступающей части — не менее 1 м.
Рис. 22.4. Экранирующий козырек над шкафом управления выключателя Литература 1. Правила устройства электроустановок. Разд. 4. 7-е изд.− М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003.−104 с. 2. Руководство по защите электрических сетей 6−1150 кВ от грозовых и внутренних перенапряжений.− СПб., 1999.−353 с. 3. Рекомендации по технологическому проектированию подстанций переменного тока с высшим напряжением 35−750 кВ.− М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2004.− 80 c. 4. Правила устройства электроустановок. Разд. 1. 7-е изд.− М.: Изд-во. НЦ ЭНАС, 2002.−102 с. 5. Техника высоких напряжений / Под ред. М.В. Костенко. – М.: Высш. шк., 1973. – 528 с. 6. Техника высоких напряжений: изоляция и перенапряжения в электрических системах / Под общ. ред. В.П. Ларионова.− М.: Энергоатомиздат, 1986.−464 с. 7. Справочник по электрическим аппаратам высокого напряжения / Под ред. В.В. Афанасьева.− Л.: Энергоатомиздат, 1987.−544 с. 8. Электротехнический справочник: В 4т. Т.3 Производство, передача и распределение электрической энергии /Под общ. ред. В.Г.Герасимова и др. – 8-е изд. − М: Изд-во МЭИ, 2002.−964 с. 9. Руководящие указания по расчету зон защиты стержневых и тросовых молниеотводов / СЦНТИ. – М.,1974. – 19 с. 10. Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций.− М.: Из-во НЦ ЭНАС, 2004. – 46 с. 11. Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений. РД 34.21.12г. – 87 / Минэнерго СССР. –М.: Энергоатомиздат, 1989. – 56 с. 12. Техника высоких напряжений / Под ред. Д.В. Разевига. – М.: Энергия, 1976. – 488 с. 13. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках.− М: Энергоатомиздат , 1984.−448 с. 14. Техника высоких напряжений: Учебник для вузов/ И.М.Богатенков, Ю.Н. Бочаров, Н.И. Гумерова, Г.М. Иманов и др.; Под ред. Г.С. Кучинского. – СПб.: Энергоатомиздат. Санкт- Петер. отд-ние, 2003. – 608 с.
31 studfiles.net теория ионизации, схема, механизмы, особенностиКоронный разряд – это процесс ионизации воздуха вдоль провода под действием сильных электромагнитных полей. Теория ионизации воздухаИонизацию воздуха заметили давно, но не сумели правильно истолковать. С появлением в середине XVIII века первых электростатических генераторов разряд стал обычным явлением. Даже успели попробовать на себе жестокое действие лейденской банки. Истинные опыты с электричеством начались после изобретения Вольтой гальванического источника энергии. Первую в мире дугу получил в 1802 году русский учёный с запоминающейся фамилией Петров. Он предсказал возможность использования сего для целей освещения. Сильную досаду вызывает факт, что весь учёный мир обратил внимание на явление. И оказывалось ясно, куда в действительности течёт электрический ток. Ведь отрицательный угольный электрод заострялся под действием дуги, а на аноде образовывалась небольшая ямка. Учёный мир увидел в этом правоту Бенджамина Франклина: заряды наращивают отрицательный угольный стержень, будучи положительны. И лишь к началу XX века, когда опыты с катодными лучами дали первые результаты, стало понятно, что 100 лет назад совершена большая ошибка.
При горении дуги пять шестых светового потока даёт анод. Его температура в стандартных физических опытах составляет 4000 градусов Цельсия. Это на 1000 больше, нежели у катода, дающего 10% светового потока. Прочее берётся от дуги непосредственно, за счёт мерцания ионизированного газа. При столь высоких температурах начинают плавиться даже керамика и вольфрам. Сварку изобрели гораздо позже, с 80-х годов (XIX века) электрод угольный, позже Н.Г. Славянов предложить использовать металлический. Опыт Павлова повторил Дэви, прочие дугой пока не занимались. С его подачи началось исследование разряда в среде газа. Обнаружены первые линейчатые спектры. Фарадей и Уитстон в 30-х годах изучали разряд в разреженных газах. Видя усердие англичан, иностранный инженер, принявший российское подданство, Якоби попробовал применить угольный стрежень для освещения улиц Санкт-Петербурга (1846 год). Но анод быстро выгорал, увеличивая искровой промежуток, и лампа гасла. Ситуацию решил Яблочков, это уже случилось через 30 лет, когда век угольных разрядников подходил к концу. Они находили применение в узких областях долгое время, к примеру, при освещении неба в период Второй мировой войны и отражения вражеских налётов. Катушка Румкорфа (ориентировочно 1846 год) окончательно убедила людей, что высокое напряжение способно создать искру, а Никола Тесла показал, что при помощи экрана Фарадея даже простой смертный сумеет направлять молнии в нужном направлении. Языки пламени в ночном небе над башней Ворденклиф называют самым невероятным коронным разрядом в истории человечества, если не считать устроенного позднее великим изобретателем на крышах Нью-Йорка. Схема возникновения коронного разрядаТочного определения коронного разряда в литературе не встречается. По простой причине нежелания авторов разбираться с темой и обилием дублирующейся информации, упускающей смысл из содержания. Определение коронного разряда, данное в начале, тоже нельзя назвать физически точным. Корректная трактовка большинством читателей не воспримется из-за наличия специфических особенностей. В физике принято прохождение тока через воздух делить на три участка, видных на графике:
Разряд, наблюдаемый визуально, называется искровым и возникает после начала второго роста кривой. Вначале присутствует тихий разряд, глазу не заметный. Его часто называют несамостоятельным, нужен внешний ионизирующий фактор, чтобы поддержать движение носителей. Понижение напряжения вызывает немедленную рекомбинацию всех носителей. Искровой разряд отмечается при напряжениях, где возможна лавинообразная ионизация. Искры проскакивают с частотой от 400 Гц и выше, что сопровождается различимым шумом. Напряжение после каждого разряда падает, чем обусловлено наличие свободного интервала. Визуально искры сливаются в одну. Подвидами указанного типа ионизации считаются родственные разряды:
Коронный разряд ведёт к потере энергии на линии ЛЭП и происходит непрерывно, что различимо на слух как низкочастотный гул и треск. В дождливую погоду сопротивление провода падает, возможно появление языков ионизированного воздуха в виде маленьких молний, идущих вдоль провода или шаров. Коронный разряд используется в фильтрах очистки воздуха (ионизаторах, люстрах Чижевского), улавливая частицы дыма, пыли, заставляя их оседать. Электрическая дугаСказанное выше не позволяет точно понять электрическую дугу. При определённом значении напряжения начинается ударная ионизация воздуха. Если разница потенциалов падает, ток не меняется либо растёт (см. газоразрядные лампы и люминесцентные лампы). Это так называемый участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Процесс, идущий между электродами, именуется дугой. Разряд разжигается высоким напряжением и сближением стержней, а затем идёт самостоятельно. Известно, что сварщик стучит электродом по детали, чтобы начать ударную ионизацию. Потом электрод удаляется, а дуга остаётся, не гаснет. Напряжение тоже низкое. В этом заключается особенность дуги. Это объясняет, почему открытые линии ЛЭП не несут вольтаж выше 2 МВ. А дальше начинается коронный разряд, возникает дуга, чтобы потушить, приходится приложить немало усилий. Тесла строил башню Ворденклиф, чтобы добиться передачи энергии посредством коронного разряда. Созданной дуге предписывалось лететь на приёмник, а оттуда излучаться дальше, вокруг всего Земного шара. По замыслу Теслы требовалось построить передатчики, ловившие языки молний. Безопасность обеспечивалась высокой частотой напряжения (радиодиапазон). Суммируя, нужно заметить, что электрическая дуга по-иному называется самостоятельным разрядом, процесс может поддерживаться. Механизмы ионизацииКоронный разряд образуется на геометрических изломах вследствие повышенной напряжённости поля в этой области. На указанном принципе работают нейтрализаторы и стекатели. Явления, наблюдаемые при газовом разряде, количественно описываются двумя коэффициентами Таунсенда:
Оба коэффициента растут вместе с разницей потенциалов. После несамостоятельного разряда отмечается лавинообразная ионизация с образованием меж электродами облака положительного заряда. Этот момент соотносится с возникновением короны. Дальнейшее повышение напряжения приводит к нарушению стационарности положительного облака, и ток начинает колебаться в районе конкретного значения. Изложенное называется теорией Роговского и поясняет, где возникает корона, как образуется искрение. Все определяется полётом электронов и пространственным распределением заряда. Главный признак – не происходит короткого замыкания цепи при коронном разряде, как происходит при искрении (кратковременно) или дуге (постоянно). Коэффициент альфа определяет удалённость свечения от электрода. Гамма скорее характеризует геометрическую форму поверхности и разницу потенциалов, приведшую к появлению разряда. Особенности коронного разрядаКоронный разряд обычно возникает в месте с наименьшим радиусом кривизны. Если это линия, максимальная вероятность образования проявляется на механическом дефекте. Область наиболее частого возникновения заряда называется коронирующей, либо коронирующим электродом. Проводник — под положительным или отрицательным потенциалом. Соответственно, различают и короны аналогичного рода (см. выше). Положительный и отрицательный разряд отличаются внешним видом. В первом случае свечение равномерное, во втором имеются эпицентры по поверхности провода. Механизм процесса меж электродами:
Важно! Критическое и искровое напряжение отличаются для положительной и отрицательной короны. Итак, коронный разряд в лабораторной установке является предшественником искрового, а искровой – дугового. На практике при номинальном напряжении сети электрики не слишком беспокоятся о защите. Возможно повысить вольтаж на 10% без особого ущерба, если в указанной местности не бывает частой непогоды, преимущественно песчаных бурь. Если расстояние между электродами слишком мало, коронный разряд не образуется: после несамостоятельного немедленно идёт искровой. Провода в ЛЭП стараются разнести на дистанцию, применяют керамические изоляторы. Коронный разряд часто заменяется кистевым, если присутствует ярко выраженное острие. Оба лишь формальное обозначение идентичного явления. vashtehnik.ru Коронный разряд на линиях электропередач — Мегаобучалка
Корона является одним из видов самостоятельного разряда и возникает в резконеоднородных полях, к которым, в частности, относится и электрическое поле в окрестности проводов линий электропередачи. Напряженность электрического поля в воздухе на поверхности гладкого полированного цилиндра, при которой возникает коронный разряд, т. е. начальная напряженность, определяется по формуле, кВ/см: , (1.5) которая справедлива при отрицательной полярности, но может быть использована и при положительной полярности, так как эффект полярности невелик. Провода линий электропередачи свиты из большого числа отдельных проволок и поэтому имеют негладкую поверхность (рис. 1.11), вследствие чего напряженность поля в различных точках поверхности неодинакова. Для витых проводов обычно определяют среднюю напряженность поля на поверхности провода Eпр = Q/2peeor, где Q - заряд на проводе; r - радиус описанной окружности. Так как коронный разряд прежде всего возникает на выступающих частях провода (в точках а), где напряженность превышает среднюю, то начальная напряженность поля для витого провода меньше, чем для гладкого провода того же радиуса: mЕo < Еo. Коэффициент m< 1 называется коэффициентом гладкости провода. Различные заусеницы и шероховатости, которые всегда имеются на поверхности проводов, еще больше снижают начальную напряженность поля, а следовательно, и коэффициент m, который для проводов линий электропередачи обычно лежит в пределах 0,82 - 0,90. Ионизационные процессы в коронном разряде происходят лишь вблизи электрода с малым радиусом кривизны, в рассматриваемом случае вблизи провода, в узкой зоне, которая обычно называется чехлом короны. Чехол коронного разряда на проводах далеко не всегда бывает однородным, особенно при достаточно больших напряжениях. При отрицательной короне ионизация происходит вблизи большого числа точек на поверхности провода, поэтому чехол короны 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. При больших диаметрах проводов напряженность электрического поля в окрестности провода уменьшается значительно медленнее, чем вблизи проводов малого диаметра. Поэтому зона ионизации – «чехол» короны - имеет большие размеры, и даже при начальном напряжении лавины могут достигать критической длины. Корона в этом случае возникает сразу в стримерной форме. На проводах малых диаметров (до 1 см) корона возникает в лавинной форме. При увеличении напряжения сверх начального размеры зоны ионизации возрастают, и корона из лавинной переходит в стримерную. Ток стримерной короны состоит из отдельных импульсов с очень крутым фронтом. Эта высокочастотная составляющая тока короны является источником интенсивного электромагнитного изучения с широким спектром частот, которое создает помехи радио- и телевизионному приему. При коронировании проводов линий сверхвысокого напряжения может также возникать звуковой эффект, особенно сильный при дожде. За счет процессов ударной ионизации в чехле короны непрерывно создаются заряженные частицы обоих знаков. Частицы того же знака, что и коронирующий электрод, под действием электрического поля выходят из чехла короны во внешнюю область и постепенно перемещаются к противоположному электроду. Если к промежутку приложено постоянное напряжение, то в стационарном режиме вся внешняя область короны, т. е. область, в которой ионизация отсутствует, оказывается заполненной объемным зарядом того же знака, что и коронирующий провод. При этом заряд, уходящий в единицу времени на противоположный электрод, в точности равен заряду, выделяющемуся за это же время во внешнюю область из чехла короны, так что суммарный объемный заряд остается неизменным. Значение и характер пространственного распределения объемного заряда внешней области короны (объемный заряд зоны ионизации не учитывается) должны быть такими, чтобы напряженность поля на поверхности коронирующего провода оставалась бы равной начальной, т. е. приблизительно равной mЕo,независимо от значения приложенного напряжения. Действительно, при наличии объемного заряда напряжение между электродами определяется суммой u = (qпр/С) + Duоб, (1.6) где qпр - заряд на проводе; С-емкость между проводом и противоположным электродом; Duоб - напряжение, создаваемое объемным зарядом. Наличие напряжения Duоб уменьшает заряд на проводе, а следовательно, и напряженность электрического поля на его поверхности eпр = qпр /2peeor. Если напряженность поля на поверхности провода сделается меньше mЕo,ионизация в чехле прекратится, взамен уходящему на противоположный электрод заряду из чехла короны не будет выделяться новый заряд, суммарный заряд в объеме и Duоб уменьшатся. В результате увеличится заряд на проводе и напряженность поля на его поверхности возрастет до mЕo,после чего заряд в объеме приобретет свое прежнее значение. Если напряженность поля на поверхности провода превысит mЕo,интенсивность ионизации в чехле короны возрастет, из чехла короны будет выделяться больший заряд, чем заряд, уходящий к противоположному электроду, суммарный заряд во внешней зоне возрастет, благодаря чему напряженность поля на поверхности провода снизится до mЕo. Это свойство коронного разряда является весьма важным, так как оно регулирует величину объемного заряда во внешней зоне. Движение этого объемного заряда под действием электрического поля создает ток короны, который на много порядков превышает нормальный ток утечки в линиях электропередачи. Связанные с прохождением этого тока потери энергии могут иметь очень большую величину, соизмеримую с потерями в активных сопротивлениях проводов под действием рабочего тока. Итак, потери на корону связаны с относительно медленным (со скоростью ионов) движением объемного заряда внешней зоны. Процессы, происходящие в чехле короны, существенного влияния на потери энергии не оказывают, однако они важны с другой точки зрения. Для чехла короны характерны быстрые процессы, происходящие со скоростью электронов или стримеров. Поэтому ток короны, помимо медленно меняющейся составляющей, определяемой перемещением объемного заряда, содержит большое количество кратковременных пиков, соответствующих развитию стримеров или групп лавин. Эта высокочастотная составляющая тока короны является источником интенсивного электромагнитного излучения с широким спектром частот, который соответствует радиотехническому диапазону. Излучаемые коронирующей линией радиоволны создают помехи радиоприему (особенно сильные вблизи линии), которые могут достигнуть недопустимого уровня. Таким образом, появление коронного разряда на проводах линий электропередачи сопровождается потерями энергии и радиопомехами. Необходимость ограничения до приемлемых значений уровня потерь энергии и радиопомех приводит к тому, что рациональная конструкция проводов и арматуры линий электропередачи в значительной мере определяется коронным разрядом, особенно при наивысших номинальных напряжениях. megaobuchalka.ru 1.12. Коронный разрядПромежутки с однородным и слабонеоднородным полями имеют коэффициент импульса KИМП =1 практически во всем диапазоне времен разряда. Вольт-секундныехарактеристики широко используются для координации изоляции высоковольтного оборудования, т. е. для защиты от воздействия грозовых и коммутационных перенапряжений. С этой целью параллельно защищаемому объекту включается воздушный разрядник (например, вентильный разрядник) с пологой ВСХ. Надежная защита будет обеспечиваться, еслиВСХ разрядника (см. рис. 1.17, кривая1) лежит ниже ВСХ защищаемого оборудования (кривая3) во всем диапазоне времени воздействующего напряжения. Коронный разряд — это самостоятельный разряд, при котором ударная ионизация электронами имеет место не на всей длине промежутка, а лишь в его части, у электродов. Коронный разряд может иметь лавинную и стримерную форму. Пробой коронирующего промежутка происходит при напряжении большем, чем начальное. Корона представляет интерес в связи с потерями энергии при коронировании ЛЭП. Например, на линиях сверхвысокого напряжения потери энергии при коронировании проводов ЛЭП в плохую погоду составляют 100…200 кВт на километр линии и более. Кроме этого, продукты ионизации воздуха разрушительно действуют на изоляцию и металлическую арматуру. Коронный разряд также является источником акустического шума и высокочастотного электромагнитного излучения (спектр частот 0,154…100 МГц), которое создает помехи радио- и телеприему. При коронном разряде происходит ионизация воздуха и у поверхности провода образуется объемный заряд того же знака, что и полярность напряжения на проводе. Под действием сил электрического поля ионы, составляющие объемный заряд, движутся от провода. Для их передвижения необходимы затраты энергии, которые и определяют в основном потери энергии на корону, поскольку затраты энергии на ионизацию воздуха значительно меньше. На постоянном напряжении различают униполярную и биполярную корону. Если коронирует один провод – униполярная корона. При униполярной короне генерируемые короной заряды, имеющие тот же знак, что и коронирующий провод, под действием электрического поля устремляются к земле, где происходит их нейтрализация. При биполярной короне объемные заряды проводов различной полярности движутся на- studfiles.net Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1КоронированиеCтраница 1 Коронирование в пазовой части может быть исключено путем применения проводящих или полупроводящих покрытий, принимающих потенциал стенок паза. В качестве такого покрытия в СССР для машин от 6 600 в применяется железисто-асбестовая лента, накладываемая впритык в пазовой части и выступающая примерно на 30 мм над краем паза. Помимо устранения коронирования, наложение железисто-асбестовой ленты выравнивает поле под вентиляционными каналами, тем самым разгружая в электрическом отношении твердую изоляцию. [1] Коронирование при переменном поле оказывает большее влияние на теплообмен, чем при постоянном. [2] Коронирование и, соответственно, потери активной мощности сильно зависят от напряжения ВЛ, радиуса провода, атмосферных условий и состояния поверхности провода. [3] Коронирование шин весьма нежелательно, так как интенсивная ионизация воздуха снижает его электрическую прочность, что облегчает перекрытие изоляторов и пробой между фазами, особенно если поверхность изоляции загрязнена. В области короны происходят химические реакции, сопровождающиеся образованием озона и окислов азота. Озон интенсивно окисляет металлические конструкции распределительного устройства. [4] Особенно интенсивное коронирование наблюдается в установках напряжением 110 кв и выше. Поэтому в этих установках применяют шины круглой формы, так как при заданном напряжении установки и расстоянии между фазами можно путем увеличения диаметра круглой шины настолько уменьшить напряженность у ее поверхности, что шина совсем не будет коронировать. В практике стремятся к тому, чтобы шины распределительного устройства 35 кв и выше нормально не короннровали, допуская некоторое коронирование шин открытых распределительных устройств в плохую погоду. [5] Коронирование сухих изоляторов начинается в области наибольшей напряженности электрического поля, у электродов. В зависимости от кривизны электродов и частоты напряжения возникает либо лавинная, либо стримерная форма коронного разряда. Поскольку характеристики короны оказывают влияние на развитие процесса перекрытия изолятора, то разрядные напряжения оказываются в сильной степени зависимыми от конфигурации электродов изолятора. Это обстоятельство затрудняет сравнение экспериментальных результатов и делает их подчас даже несопоставимыми. Иллюстрацией этому могут служить показанные на рис. 72 напряжения перекрытия по поверхности фарфора при острых и закругленных электродах. [6] Коронирование проводов воздушных линий оказывает мешающее влияние на радиоприем. Определение потерь мощности и годовых потерь электроэнергии на корону является трудной задачей, поскольку эти величины зависят от ряда факторов. [7] Коронирование электрода высокого напряжения А ( см. рис. 17.18) или приемного электрода В резко искажает форму импульса и должно быть исключено. [8] Явление коронирования можно получить не только в цилиндрическом конденсаторе, но и в таком, в котором электроды будут по размерам сильно отличаться один от другого, например, если взять пластину и провод. [10] При коронировании одного провода эти характеристики могут быть учтены с помощью схемы, показанной на рис. 10.13, а. На схеме С - емкость провода некоронирующей линии; остальные элементы имитируют характеристики короны. При Е [ / Н один из вентилей ( В, или В2) отпирается и параллельно емкости С подключаются элементы СК1, Ск2 и RK. При спаде напряжения этот вентиль запирается, а затем отпирается другой вентиль, имитирующий корону обратного знака. Выполнение этого требования оказывается достаточным для воспроизведения вольткулоновых характеристик короны в переходном процессе и квазиустанозившемся режиме внутренних перенапряжений. [12] При коронировании одного только электрода во внешнююобласть разряда попадают только ионы одного знака, и проводимость ее является униполярной. Сила тока в коронном разряде определяется разностью потенциалов, приложенной к электродам. [14] При коронировании одного только электрода во внешнюю область разряда попадают только ионы одного знака, и проводимость ее является униполярной. Сила тока в коронном разряде определяется разностью потенциалов, приложенной к электродам. [15] Страницы: 1 2 3 4 www.ngpedia.ru |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
