Меню

Корона при переменном напряжении

Характеристики короны на проводах при переменном напряжении

излучение как в видимой, так и в более коротковолновой частях спектра

— большие электрические потери в ВЛЭП

Экспериментальные способы подтверждения зажигания короны:

— по вольт-амперной характеристике

— по вольт-кулоновой характеристике

Физический смысл потерь энергии при коронировании на переменном напряжении определяется образованием и рекомбинацией объемного заряда вблизи проводника

Мощность потерь на корону при переменном напряжении (формула Пика):

, кВт/км на фазу, где f – частота Гц,

— относительная плотность воздуха;

r 0 – радиус повода, м;

S – расстояние между проводами, м;

*— действующее значение фазного напряжения, кВ;

U 0 – некоторая расчетная величина напряжения, близкая к критическому значению напряжения короны, кВ.

Коэффициент гладкости провода характеризует отклонение поверхности провода от цилиндрической поверхности.

Коэффициент погоды характеризует влияние погоды на коронирование проводов

Рис.1. Принципиальная электрическая схема установки

АТ – автотрансформатор

Т – высоковольтный трансформатор

R 3 – защитное сопротивление

R1-R2 – высоковольтный омический делитель

С1-С2 – высоковольтный емкостной делитель

С – делитель для снятия вольт-кулоновой характеристики

R – делитель для снятия характеристики по кривой тока и вольт-амперной

Ц – металлический цилиндр

Результаты измерений

Таблица 1
Напряжение зажигания короны

Методика регистрации напряжения зажигания короны

Радиус провода, мм

По вольт-кулоновой характеристике

Среднее значение напряжения

Таблица 2
Потери на корону

Величина напряжения на коронирующем электроде U, кВ

Ротн.ед., по вольт-кулоновым характеристикам

Объяснить полученные результаты:

1. Почему при увеличении радиуса провода напряжение зажигания короны увеличивается (рис.2)

2. Почему при увеличении напряжения на проводе потери на корону возрастают (рис.3)

1. При увеличении радиуса провода напряжение зажигания короны увеличивается, т.к. снижается максимальная напряженность поля на поверхности провода, которая при заданном напряжении определяется главным образом радиусом провода.

2. При увеличении напряжения на проводе потери на корону возрастают, т.к. напряженность зажигания короны зависит в первую очередь от радиуса провода, и если после зажигания короны повышать напряжение, то просто будут возрастать потери напряжения, а потребитель будет получать все то же напряжение при котором зажглась корона.

1. На какие виды делится все многообразие погодных условий?

2. Какой вид погоды вызывает наибольшие потери энергии?

3. Как влияет интенсивность осадков на потери энергии при короне?

4. В чем отличие потерь энергии на местную корону и общую корону?

5. Чем определяется и какова величина для хорошей погоды?

6. Возможные пути снижения потерь на корону на ЛЭП.

7. Какой благоприятный эффект оказывает корона на ЛЭП в случае возникновения волн перенапряжений?

Ответы на вопросы:

— Хорошая погода (при этом поверхность провода остается сухой и чистой)

— Иней, гололед, изморозь (приводят к образованию на поверхности провода кристаллов льда, имеющих форму иголок, которые сильно искажают электрическое поле)

— Дождь и мокрый снег (приводят к существенному увеличению потерь на корону, которые зависят от интенсивности осадков)

— Сухой снег (приводит к более сильному искажению электрического поля, чем дождь или мокрый снег той же интенсивности)

2. Наибольшие потери энергии вызывает сухой снег, т.к. при сухом снеге напряженность поля может усиливаться по всей поверхности провода, в отличии от искажений электрического поля при дожде и мокром снеге, т.к. капельки дождя растекаются по поверхности провода и наибольшее искажение имеет место на нижней поверхности проводов, где происходит отрыв капель.

3. При возникновении дождя потери на корону сначала резко возрастают, а в дальнейшем заметно падают даже при неизменной интенсивности дождя. Это явление объясняется тем, что на проводе в начале дождя возникают отдельные изолированные друг от друга капельки воды, на поверхности которых напряженность поля резко возрастает. В дальнейшем эти капельки воды сливаются друг с другом, шероховатость провода уменьшается и потери падают.

4. Отличие потерь энергии на местную корону и общую корону заключается в том, что местная корона возникает на сравнительно небольших напряжениях на отдельных наиболее крупных неровностях поверхности провода и, соответственно, потери существенно ниже, чем при общей короне, которая возникает при увеличении напряжения и возрастании количества очагов ионизации.

5. Величина при хорошей погоде лежит в пределах от 0.5 до 0.95 и определяется плотностью воздуха, геометрией проводов и коэффициентом гладкости их поверхности.

6. Основным методом снижения потерь на корону является увеличение радиуса провода, но на больших напряжениях это становится невозможным из-за громоздкости элементов ЛЭП, поэтому широкое применение получило расщепление проводов.

Читайте также:  Проверка реле регулятора напряжения генератора ваз 2107 мультиметром

7. Корона на ЛЭП в случае возникновения волн перенапряжений выполняет роль ограничителя напряжения, т.к. при скачках напряжения возрастают потери напряжения на корону

Источник



Корона при переменном напряжении

Анализ движения объемного заряда в пространстве между проводами при переменном напряжении показывает, что основная масса нерекомбинировавшего заряда совершает возвратно-поступательное движение в окрестности каждого провода, не удаляясь от него на расстояние, большее нескольких десятков сантиметров. Только очень небольшая доля объемного заряда проникает к соседним проводам. Это обстоятельство позволяет рассматривать процессы, происходящие вблизи проводов различных фаз, независимо друг от друга. Вследствие возвратно-поступательного характера движения зарядов отрицательные ионы, возникшие в отрицательный полупериод изменения напряжения, возвращаются в зону ионизации в положительный полупериод и, распада-ясь, приводят к снижению напряженности поля у провода до критической.

Далее рассматривается изменение объемного заряда в окрестности одного из проводов и напряженности электрического поля на поверхности этого провода при синусоидальном напряжении источника. Допустим, что линия подключена к источнику в момент нуля напряжения.

Корона на проводе зажигается в момент времени, когда напряженность поля на поверхности провода станет равной. Напряжение при этом равно. После зажигания короны в пространстве вокруг провода накапливается объемный заряд того же знака, что и заряд на проводе. Объемный заряд уменьшает напряженность поля на поверхности провода, причем, как и для короны при постоянном напряжении, в процессе горения короны напряженность поля на поверхности провода остается неизменной и равной.

Таким образом, после зажигания короны кривые напряжения и напряженности поля расходятся. Напряжение продолжает изме¬няться по синусоиде, а напряженность поля остается неизменной. В связи с этим остается неизменным и заряд на проводе, а следовательно, и создаваемое этим зарядом напряже¬ние. Разница напряжений поддерживается объемным зарядом, который в процессе роста напряжения постепенно увеличивается и достигает максимума.

Так как объемный заряд распределен в пространстве, суммарный заряд оказывается существенно больше заряда, который был бы на проводе при том же напряжении, если бы корона отсутствовала. Таким образом, воз-никновение короны сопровождается увеличением суммарного заряда и возрастанием емкости линии от обычной величины С (она часто называется «геометрической» емкостью) до эквивалентной емкости, которая с ростом напряжения возрастает в связи с постепенным удалением объемного заряда от коронирующего провода.

После того, как напряжение источника достигло максимума, общий заряд должен начать уменьшаться. Так как заряд в объеме является малоподвижным, в первую очередь будет уменьшаться заряд на проводе. Это немедленно приведет к уменьшению напряженности поля и погасанию короны. Что касается объемного заряда, то первое время после максимума напряжения он будет продолжать удаляться от провода, затем начнет двигаться в обратном направлении, но это перемещение будет происходить настолько медленно, что в первом приближении и объемный заряд и создаваемое им напряжение могут считаться неизменными.

Белая краска для стен и фасадная краска купить в Москве. . Высококачественная только у нас укупорка флаконов металлическими крышками.

Источник

2.2.Корона на проводах при переменном напряжении

Анализ движения объемного заряда в пространстве между про­водами при переменном напряжении показывает, что основная масса нерекомбинировавшего заряда совершает возвратно-поступа­тельное движение в окрестности каждого провода, не удаляясь от него на расстояние, большее нескольких десятков сантиметров. Только очень небольшая доля объемного заряда проникает к со­седним проводам. Это обстоятельство позволяет рассматривать

Рис.15. Корона при переменном напряжении.

а — изменение во времени приложенного напряже­ния (u) и напряженности поля на поверхности про­вода (еПР ); б — емкостный ток iС и ток короны iК.

процессы, происходящие вблизи проводов различных фаз, независимо друг от друга. Вследствие возвратно-поступательного характера

движения зарядов отрицательные ионы, возникшие в отрицательный полупериод изменения напряжения, возвращаются в зону ионизации в положительный, полупериод и, распадаясь, приводят к снижению напряженности поля у провода до критической.

Рассмотрим изменение объемного заряда в окрестности одного из проводов и напряженности электрического поля на поверхности этого

провода при синусоидальном напряжении источника. Допустим, что

линия подключена к источнику в момент нуля напряжения. Показанная

на рис15 синусоида в различных масштабах дает фазовое напряжение

источника и напряженность поля на поверхности провода, которые

связаны друг с другом зависимостью, справедливой при отсутствии короны:

Читайте также:  Холодильник при понижении напряжения

(11),

где С рабочая емкость линии.

Корона на проводе зажигается в момент времени t1 когда напря­женность поля на поверхности провода станет равной mE. Для упрощения изложения будем в дальнейшем считать, что критическая напряженность ЕК равна mE, где m=0,82-0,9 — коэффициент гладкости провода.

Напряжение при этом равно uФ=UК. После зажигания короны в пространстве вокруг провода накапливается объемный заряд того же знака, что и заряд на про­воде. Объемный заряд уменьшает напряженность поля на поверх­ности провода, причем, как и для короны при постоянном напря­жении, в процессе горения короны напряженность поля на поверх­ности провода остается неизменной и равной Ек.

Таким образом, после зажигания короны кривые напряжения и напряженности поля расходятся. Напряжение продолжает изме­няться по синусоиде, а напряженность поля остается неизменной. В связи с этим остается неизменным и заряд на проводе , а следовательно, и создаваемое этим зарядом напряже­ние . Разница напряжений (на рис. 15 заштрихована) поддерживается объемным зарядом, который в процессе роста напряжения постепенно увеличивается и достигает .

Так как объемный заряд распределен в пространстве, суммарный заряд оказывается существенно больше заряда, который был бы на проводе при том же напряжении, если бы корона отсутствовала. Таким образом, возникновение ко­роны сопровождается увеличением суммарного заряда и возраста­нием емкости линии от обычной величиныС (она часто называется «геометрической» емкостью) до эквивалентной емкости , которая с ростом напряжения возрастает в связи с постепенным уда­лением объемного заряда от коронирующего провода.

После того, как напряжение источника достигло максимума, общий заряд должен начать уменьшаться. Так как заряд в объеме является малоподвижным, в первую очередь будет уменьшаться заряд на проводе. Это немедленно приведет к уменьшению напря­женности поля и погасанию короны. Что касается объемного заряда, то первое время после максимума напряжения он будет про­должать удаляться от провода, затем начнет двигаться в обратном направлении, но это перемещение будет происходить настолько медленно, что в первом приближении и объемный заряд и созда­ваемое им напряжение могут считаться неизменными.

В следующий полупериод корона загорится тогда, когда абсо­лютная величина напряженности поля на поверхности провода снова станет равной ЕК. Так как в этот момент в промежутке еще сохранился оставшийся от предыдущего полупериода объемный заряд противоположного знака, мгновенное значение напряжения (UЗ) будет значительно меньше начального.

Из графика, приведенного на рис. 15 следует, что

но так как , то

Следовательно, если амплитуда напряжения источника UМАКС более чем в 2 раза превышает напряжение зажигания короны, отрицательная корона может возникнуть еще в положительный полу­период (UЗ>0).

После зажигания короны в отрицательный полупериод вокруг провода образуется отрицательный объемный заряд, который постепенно компенсирует положительный заряд, оставшийся от предыдущего полупериода. К моменту t3 положительный объемный заряд оказывается полностью скомпенсированным, а после достижения напряжением амплитудного значения избыточный отрицательный заряд становится численно равным максимальному заряду в предыдущий полупериод.

Далее процесс повторяется, и во все полупериоды, кроме первого, источник отдает линии двойной заряд 2qОБ, половина кото­рого тратится на компенсацию заряда противоположной полярности. На рис.15, б приведена кривая изменения тока между проводами коронирующей линии. Во время горения короны ток значительно превышает емкостный ток , определяемый геометрической емкостью линии и напряжением источника. Ток короны iK показан в виде гладкой кривой, однако в действительности, так же как и при постоянном напряжении, на эту гладкую кривую накладываются многочисленные кратковременные импульсы, осо­бенно мощные в положительный полупериод, которые являются источником радиопомех.

Для теоретического определения потерь на корону при переменном напряжении необходимо исследовать движение ионов в пространстве между проводами и изменение суммарного заряда. Если бы была известна зависимость суммарного заряда от на­пряжения (вольт-кулоновая характеристика), то потери мощности на корону

(12)

определялись бы площадью этой вольт-кулоновой характеристики, Такая попытка теоретического определения потерь на корону была, предпринята немецким ученым Майром, который предложил использовавшуюся широко формулу, а также Хольмом и Залесским. Однако сильная зависимость потерь на корону от условий погоды, как уже указывалось, выдвигает на первый план экспериментальные методы.

Проводившиеся в последние годы эксперименты позволили уста­новить, что потери на корону и радиопомехи в первую очередь зависят от максимальной напряженности поля на поверхности про­вода, которая при заданном напряжении определяется главным образом радиусом провода. Поэтому основным методом ограничения потерь на корону и радиопомех является увеличение радиуса про­вода. При очень высоких номинальных напряжениях пришлось бы применять провода чрезмерно большого сечения, в ряде случаев превышающего сечение провода, выбранное из условия передачи по линии заданной мощности.

Читайте также:  Схема понижения напряжения 12в

Экономическое решение можно получить посредством примене­ния так называемых расширенных проводов. Это провода достаточно большого диаметра, обеспечивающего необходимое снижение напря­женности электрического поля на их поверхность. Для сохранения заданного сечения токоведущей части расширенные провода делаются полыми или заполняются непроводящей массой, например бумагой.

Другое решение, широко используемое у нас в стране, состоит в применении расщепленных проводов.

Для уменьшения потерь на корону вместо одного провода в фазе можно применить пучок проводников, находящихся друг от друга на расстоянии нескольких десятков сантиметров. Такой пу­чок параллельно соединенных проводников называется расщепленным проводом.

При расчете потерь на корону в настоящее время принято различать следующие виды погоды:

хорошая погода. При этом поверх­ность провода остается сухой и чис­той. Однако к хорошей погоде относят обычно и условия повышенной влаж­ности воздуха, при которой на холод­ном проводе может конденсироваться влага. Хотя провода линии, находящейся под нагрузкой, нагреваются рабочими токами, благо­даря чему конденсация влаги делается гораздо менее вероятной, измерения на действующих линиях обнаружили повышенные потери при повышенной влажности воздуха. Поэтому для хорошей погоды целесообразно принимать коэффициент гладкости, близкий к нижнему пределу возможных значений, т. е. примерно 0,85;

туман сопровождается довольно интенсивным оседанием капе­лек воды на поверхности провода. Коэффициент гладкости при тумане примерно равен 0,7;

иней, гололед, изморозь приводят к образованию на поверх­ности провода кристаллов льда, имеющих форму иголок, которые сильно искажают электрическое поле. Коэффициент гладкости примерно равен 0,6;

Совершенно естественно, что такое разделение всего многооб­разия атмосферных условий на пять видов погоды является грубым приближением и не учиты­вает ряд деталей. В частности, некоторые наблюдения показы­вают, что при возникновении дождя потери на корону сначала резко возрастают, а в дальнейшем заметно падают даже при неизменной интенсивности дождя. Это явление объясняется тем, что на проводе в начале дождя возникают отдельные изоли­рованные друг от друга капельки воды, на поверхности кото­рых напряженность поля сильно возрастает. В дальнейшем эти капельки воды сливаются друг с другом, шероховатость провода уменьшается и потери падают. Хорошо известно также явление «старения» провода, которое заключается в том, что при первом включении вновь построенной линии потери на корону всегда осо­бенно велики, а с течением времени (месяцы) они постепенно умень­шаются до установившегося значения. Повышенные потери на но­вых линиях объясняются повреждением поверхности провода, когда его протаскивают по земле при подвеске на опоры. Образовав­шиеся при этом мелкие заусеницы являются очагами интенсивной местной короны, но за счет нагревания токами короны в присутст­вии образующихся при ионизации активных газов (атомарный ки­слород, озон, окись азота) постепенно разрушаются, благодаря чему потери на корону стабилизируются. Из этих примеров следует, что даже при одних и тех же условиях погоды потери на корону могут быть существенно различными, поэтому любые расчеты по­терь на корону могут дать лишь средние величины.

Ток короны в каждом очаге ионизации состоит из ряда кратковременных импульсов, наиболее мощные из которых связаны с образованием стримеров в чехле короны. В линиях электропередачи все эти радиальные коронные токи складываются и создают некоторый продольный ток, проходя­щий по проводам линии и замыкающийся через источник. Так как и радиальный и продольный токи содержат очень высокие частоты, коронный разряд на линии сопровождается электромагнитным излу­чением, часть спектра которого находится в диапазоне от 0,15 до 100 МГц.

Расчеты показывают, что даже непосредственно под проводами линии высокочастотное электромагнитное поле в основном создается током в проводах, так как излучение радиального тока очень быстро затухает по мере удаления от очага ионизации. Поэтому все теоре­тические работы по радиопомехам посвящены анализу распростра­нения коронного тока вдоль линии и возникающего при этом элект­ромагнитного поля.

Так же как и потери на корону, радиопомехи сильно зависят от условий погоды.

Объясните, как происходит процесс ионизации в коронном разряде?

Назовите виды и основные характеристики коронных разрядов при постоянном напряжении.

Опишите процесс образования короны при переменном напряжении.

Назовите методы ограничения потерь на корону.

Объясните влияние атмосферных явлений на величину потерь на корону.

Источник

Adblock
detector