Elektriciteit wordt veel gebruikt in het moderne leven, zowel in de productie als in het dagelijks leven. De opwekking van elektriciteit en het verbruik ervan vindt in de overgrote meerderheid van de gevallen niet op één plaats plaats, en de afstand tussen deze twee punten is behoorlijk groot. Het belangrijkste middel om elektriciteit op de juiste plek te krijgen, zijn verschillende elektriciteitsleidingen.
De aanleg van een elektrische stroomleiding voor een aanzienlijke capaciteit is een zeer kostbare onderneming. Een van de manieren om de terugverdientijd van kapitaalkosten te verminderen, is door de bedrijfsspanning te verhogen: naarmate deze stijgt met een constant vermogen, neemt de bedrijfsstroom af en nemen de verliezen dienovereenkomstig af.
Hoogspanningslijnen kunnen worden uitgevoerd op basis van kabels of als hoogspanningslijnen (PTL). Dit laatste is voordelig doordat lucht, als een goed natuurlijk diëlektricum, de draden effectief kan scheiden, wat weer kosten bespaart.
Corona-ontlading in hoogspanningsleidingen
Verliezen voor conversie naar joule-warmte direct in fasegeleiders zijn niet het enige verliesmechanisme in transmissielijnen. Naast hen zijn er verliezen voor de zogenaamde. Corona ontlading. Het akoestische effect van zijn aanwezigheid is duidelijk hoorbaar, vooral bij hoge luchtvochtigheid, gekraak en 's Nachts manifesteert corona-ontlading zich als een gloed (corona) rond de scherpe randen van metaal artikelen. Een voorbeeld van dit fenomeen wordt getoond in figuur 1.
De corona-ontlading is gebaseerd op het effect van luchtdoorslag als isolator, dat optreedt bij een elektrische veldsterkte van minimaal 30 kV / cm. In dit geval groeit de spanning van nature in het gebied van de scherpe rand. Het resultaat van afbraak is ionisatie van luchtmoleculen met het verschijnen van gratis ladingen. Deze laatste staan in wisselwerking met het elektrische veld en worden daarin intensief versneld. Wanneer het botst met het volgende molecuul, vindt zijn secundaire ionisatie plaats, en dan ontwikkelt het proces zich als een lawine.
Vanwege het feit dat met de afstand tot de draad de veldsterkte snel afneemt (in verhouding tot het kwadraat van de afstand), wordt het overwogen mechanisme:
- heeft een beperkte reikwijdte;
- altijd "vastgebonden" aan een geactiveerd metalen voorwerp;
- het meest intens op het gebied van scherpe randen.
Bij het verlaten van het ionisatiegebied begint de recombinatie van vrije ladingsdragers, die gepaard gaat met het vrijkomen van hun verzamelde energie in de vorm van een gloed en een klik.
Soorten coronale ontladingen
Het ionisatieproces kan zowel beginnen bij de kathode, die een lawine van elektronen genereert, als bij de anode, die een bron van positieve ladingen wordt. De beweging van ladingen die tijdens het defect raken ontstaan, vindt altijd plaats van de ene elektrode naar de andere.
In dit geval, vanwege de grotere mobiliteit van elektronen, bepaald door een lagere massa, een grote uniformiteit van hun distributie in de kern, en de corona heeft als resultaat een uniform gloed.
Bij positieve ladingen zijn de condities voor coronavorming meestal gelokaliseerd, waardoor ze de vorm aannemen van een koord of een vonkkanaal.
De tweede elektrode genereert mogelijk geen corona.
Kroononderdrukking
Ongeacht het type corona, het uiterlijk betekent het verschijnen van een extra stroom, d.w.z. groei van verliezen. Om ze te verminderen, is het het meest doelmatig om de veldsterkte onder de doorslag te verlagen. De eenvoudigste manier is om scherpe randen aan de stroomvoerende elementen van hoogspanningslijnen te elimineren. Dit is vooral belangrijk bij het ontwerpen van isolatoren, omdat in hen wordt de gladheid van de lijnen van details op natuurlijke wijze verstoord. Een voorbeeld wordt getoond in figuur 2.
Een duurdere en structureel complexe, maar tegelijkertijd effectievere manier om het probleem radicaal op te lossen, is om over te schakelen op draden van de zogenaamde. split structuur. Een voorbeeld van hun ontwerp wordt getoond in figuur 3. In dit geval wordt het doel bereikt door het feit dat een toename van het aantal draden op natuurlijke wijze de elektrische veldsterkte onder de kritische vermindert.