Corona Výboj: Jaký je efekt Corona?

Corona Discharge (také známý jako efekt Corona) je elektrické vybití způsobenéionizace tekutiny, jako je vzduch obklopující vodič, který je elektricky nabitý. Koroonový efekt se vyskytuje ve vysokonapěťových systémech, pokud není věnována dostatečná pozornost omezení síly okolního elektrického pole.

Koronový výboj může způsobit zvukový syčení neboprasklý šum, protože ionizuje vzduch kolem vodičů. To je běžné u vysokonapěťových přenosových vedení elektrického proudu. Koroonový efekt může také způsobit fialovou záři, tvorbu ozónového plynu kolem vodiče, rádiové rušení a ztrátu elektrické energie.

Jaký je efekt Corona?

Koronový efekt se přirozeně vyskytuje v důsledkuskutečnost, že vzduch není dokonalým izolátorem - obsahuje mnoho volných elektronů a iontů za normálních podmínek. Když je ve vzduchu umístěno elektrické pole mezi dvěma vodiči, volné ionty a elektrony ve vzduchu zažijí sílu. Díky tomu se ionty a volné elektrony zrychlují a pohybují se opačným směrem.

Nabité částice během jejich pohybu se srazínavzájem a také s pomalu se pohybujícími nenabitými molekulami. Tím se počet nabitých částic rychle zvyšuje. Pokud je elektrické pole dostatečně silné, dojde k dielektrickému rozbití vzduchu a vznikne oblouk mezi vodiči.

Elektrický přenos energie se zabývá objemempřenos elektřiny z výrobních stanic, které se nacházejí mnoho kilometrů od hlavních konzumních středisek nebo měst. Z tohoto důvodu jsou dálkové přenosové vodiče nejvhodnější pro efektivní přenos výkonu - což zjevně vede k obrovským ztrátám v celém systému.

Minimalizace těchto energetických ztrát byla velkou výzvou pro energetické inženýry. Výboj Corona může výrazně snížit účinnost vedení EHV (Extra High Voltage) v napájecích systémech.

Pro výskyt koronového výboje jsou důležité dva faktory:

1. Střídavý rozdíl elektrického potenciálu musí být napájen přes linku.
2. Rozteč vedení musí být dostatečně velký ve srovnání s průměrem vedení.

Když je proud prouděn střídavým proudempřes dva vodiče přenosové linky, jejichž rozteč je větší než jejich průměry, je vzduch obklopující vodiče (složený z iontů) vystaven dielektrickému namáhání.

Při nízkých hodnotách napájecího napětí se nic neděje, protože napětí je příliš malé, aby ionizovalo vzduch venku. Ale když potenciální rozdíl vzroste nad určitou prahovou hodnotu (známou jako kritické rušivé napětí), síla pole se stává dostatečně silná, aby vzduch, který obklopuje vodiče, se oddělil od iontů - čímž byl vodivý. Toto kritické rušivé napětí nastává přibližně u 30 kV.

Ionizovaný vzduch vede k elektrickému vybitíkolem vodičů (kvůli toku těchto iontů). To vede k slabé luminiscenční záři, spolu se zvukem, který doprovází osvobození ozónu.

Tento jev elektrického výboje, který se vyskytuje ve vedeních vysokého napětí, je známý jako koronový efekt. Pokud se napětí napříč linií stále zvyšuje, záblesk a syčící šum se stávají stále intenzivnějšími - což způsobuje vysokou ztrátu energie v systému.

Faktory ovlivňující ztrátu Corona

Napájecí napětí vodiče je hlavníurčující faktor koronového výboje v přenosových vedeních. Při nízkých hodnotách napětí (menší než kritické rušivé napětí) není napětí na vzduchu dostatečně vysoké, aby způsobilo poškození dielektrikem - a proto nedochází k elektrickému výboji.

Se zvyšujícím se napětím koronový efekt v apřenosová linka nastává kvůli ionizaci atmosférického vzduchu obklopujícího vodiče - ovlivňuje to především podmínky kabelu a fyzikální stav atmosféry. Hlavní faktory ovlivňující koronový výboj jsou:

• Atmosférické podmínky
• Stav vodičů
• Vzdálenost mezi vodiči

Podívejme se na tyto faktory podrobněji:

Atmosférické podmínky

Dokázali jsme, že napětí gradient prodielektrické rozbití vzduchu je přímo úměrné hustotě vzduchu. Proto v bouřlivém dni je kvůli nepřetržitému proudění vzduchu počet iontů přítomných v okolí vodiče mnohem větší než normální, a proto je pravděpodobnější, že v takovém dni bude mít elektrický výboj v přenosových vedeních, ve srovnání se stejným dnem jasno. Systém musí být navržen s ohledem na tyto extrémní situace.

Stav vodičů

Tento konkrétní jev závisí velmi na tomvodičů a jejich fyzického stavu. Má poměr inversní proporcionality s průměrem vodičů. tj. s nárůstem průměru, účinek korony na energetickém systému značně snižuje. Také přítomnost nečistot nebo drsnosti vodiče snižuje kritické napětí v rozbití, což činí vodiče více náchylné k koronovým ztrátám. Ve většině měst a průmyslových oblastech s vysokým znečištěním je proto tento faktor přiměřeně důležitý, aby vyvrátil špatné účinky, které má na systém.

Vzdálenost mezi vodiči

Jak již bylo řečeno, korona se vyskytuje vmezery mezi čarami by měly být mnohem vyšší v porovnání s průměrem, avšak pokud se délka zvýší nad určitou hranici, snižuje se dielektrický stres na vzduchu a následkem toho se také snižuje účinek korony. Pokud je rozteč příliš velký, pak koruna pro tuto oblast přenosové linky nemusí vůbec dojít.

Snížení odtoku Corona

Výtok Corona vždy vede ke ztrátě výkonu. Energie se ztrácí ve formě světla, zvuku, tepla a chemických reakcí. Přestože jsou tyto ztráty individuálně malé, mohou časem dojít k výraznému ztrátě výkonu ve vysokonapěťových sítích.

Výtok Corona lze snížit o:

• Zvýšení velikosti vodiče: Větší průměr vodiče vede k menšímu koronovému výboji.
• Zvýšení vzdálenosti mezi vodiči: Zvýšení vzdálenosti vodičů snižuje koronový výboj.
• Použití sdružených vodičů: Přiváděné vodiče zvyšují účinný průměr vodičů - což vede k menšímu koronovému výboji.
• Použití koronových kroužků: Elektrické pole je silnější tam, kde je aostré zakřivení vodičů. Kvůli tomuto koronovému výboji dochází nejprve v ostrých bodech, okrajích a rohách. Koronové kroužky snižují koronový efekt tím, že zaokrouhlují vodiče (tj. Je méně ostré). Používají se na svorkách zařízení s vysokým napětím (např. Na pouzdrech vysokonapěťových transformátorů). Koronový kroužek je elektricky spojen s vodičem vysokého napětí, který obklopuje body, kde je nejpravděpodobnější výskyt koronového výboje. Toto obtékání výrazně snižuje ostrost povrchu vodiče - rozděluje náboj přes širší oblast. To zase snižuje koronový výboj.