Elektricitet används ofta i det moderna livet, både i produktion och i vardagen. Elproduktionen och dess förbrukning sker i de allra flesta fall inte på ett ställe, och avståndet mellan dessa två punkter är ganska stort. Det huvudsakliga sättet att leverera el till rätt plats är olika kraftledningar.
Byggandet av en kraftledning för betydande kapacitet är ett mycket kostsamt åtagande. Ett av sätten att minska återbetalningsperioden för kapitalkostnader är att öka driftspänningen: när den stiger med en konstant effekt minskar driftsströmmen och därmed minskar förlusterna.
Kraftledningar kan implementeras på basis av kablar eller som luftledningar (PTL). De senare är fördelaktiga genom att luft, som ett bra naturligt dielektrikum, gör det möjligt att effektivt separera ledningarna, vilket återigen sparar kostnader.
Korona urladdning i kraftledningar
Förluster för omvandling till Joule-värme direkt i fasledare är inte den enda förlustmekanismen i överföringsledningar. Förutom dem finns det förluster för de så kallade. korona urladdning. Den akustiska effekten av dess närvaro är tydligt hörbar, särskilt vid hög luftfuktighet, sprak och på natten manifesterar sig koronautsläpp som en glöd (korona) runt metallens skarpa kanter föremål. Ett exempel på detta fenomen visas i figur 1.
Koronautsläppet baseras på effekten av luftnedbrytning som en isolator, som sker vid en elektrisk fältstyrka på minst 30 kV / cm. I detta fall växer spänningen naturligt i området för den skarpa kanten. Resultatet av nedbrytning är jonisering av luftmolekyler med uppkomsten av fria laddningar. De senare interagerar med det elektriska fältet och accelereras intensivt i det. Vid kollision med nästa molekyl inträffar dess sekundära jonisering, och sedan utvecklas processen som en lavin.
På grund av det faktum att med avståndet från ledningen minskar fältstyrkan snabbt (i proportion till avståndets kvadrat), den övervägda mekanismen:
- har ett begränsat omfång;
- alltid "bunden" till ett energiserat metallföremål;
- mest intensiva i området med skarpa kanter.
När man lämnar joniseringsområdet börjar rekombinationen av kostnadsfria bärare, vilket åtföljs av frisättningen av deras ackumulerade energi i form av ett glöd och ett klick.
Varianter av koronala utsläpp
Joniseringsprocessen kan börja både vid katoden, som genererar en lavin av elektroner, och vid anoden, som blir en källa till positiva laddningar. Rörelser av laddningar som skapas under nedbrytning sker alltid från en elektrod mot den andra.
I detta fall, på grund av elektronernas större rörlighet, bestämd av en lägre massa, en stor enhetlighet i deras fördelning i kärnan, och korona, som ett resultat, har en enhetlig glöd.
För positiva laddningar är villkoren för koronabildning vanligtvis lokaliserade, varigenom de får formen av en sladd eller gnistkanal.
Den andra elektroden kanske inte genererar en korona.
Kronadämpning
Oavsett typ av korona betyder dess utseende utseendet på en extra ström, dvs. tillväxt av förluster. För att minska dem är det mest lämpligt att minska fältstyrkan under uppdelningen. Det enklaste sättet är att eliminera skarpa kanter på kraftledningarnas strömförande element. Detta är viktigast när man designar isolatorer, för i dem störs mjukheten i detaljerna naturligt. Ett exempel visas i figur 2.
Ett mer kostsamt och strukturellt komplext men samtidigt mer effektivt sätt att radikalt lösa problemet är att byta till ledningar från det så kallade. delad struktur. Ett exempel på deras konstruktion visas i figur 3. I det här fallet uppnås målet genom att en ökning av antalet ledningar naturligt minskar den elektriska fältstyrkan under den kritiska.