电晕效应如何影响架空输电线路
正如我们在之前的文章中所讨论的关于输电线路,电力如何通过输电线路导体从发电房传输到用户场所。在向用户传输电力时,导体显示出一些视觉和声音效果。结果,传输线上会发生功率损耗,称为电晕效应。
什么是输电线路中的电晕效应/放电?
“架空输电线路中紫光、嘶嘶声和臭氧气体产生的现象称为电晕”
当在间距大于其横截面直径的两导体传输线之间施加交流电势差时。如果电压低,电线周围的空气不会出现变化。但是,当电位差超过某个称为临界破坏电压的值时,导体会被称为电晕的微弱紫光包围。这种效果可能伴随着嘶嘶声、紫光、无线电干扰和臭氧的产生。
电压越高,导体周围产生的发光包络、声音和功率损耗就越高、越大。如果电位差超过击穿值,则导体之间发生闪络并烧毁空气绝缘。如果导体是光滑和抛光的,那么导体周围会出现均匀的发光,而粗糙的点会在抛光的导体上显得更亮。与直流电压电晕不同。正极线周围有均匀的发光,而负极线周围有斑点。
日冕形成理论:
由于宇宙、紫外线和放射性,空气中总是存在一些电离。所以在正常情况下,空气中含有一些自由电子、负离子和中性分子。但是,当导体之间的电位差超过某个值时,导体表面就会产生电位梯度。当电位梯度达到 30kv/cm 时,足以使自由电子与具有足够力量的中性分子撞击以发射电子。 这个过程发生在其他释放更多自由电子的分子中。这个过程是累积的,这就是为什么大量电子跳入导体周围的空气中,空气现在被电离并且在导体之间产生火花。现在电晕效应可以分为两个部分,一个是声音,另一个是视觉部分。
- 临界破坏电压 : 它是发生电晕的最小相中性电压。考虑两个半径为 r 且空间 b/w 为 d 的导体。如果 V 已施加电压,则导体表面的电位梯度为,
g =[V/ r loge (d/r)] 伏特/厘米
- 视觉临界电压: 它是沿导体周围出现辉光的最小相中性电压。已经看到,在并联导体的情况下,电晕辉光不是在破坏电压 Vc 开始,而是在更高的电压 Vv 开始,Vv 称为视觉临界电压。目测临界电压相中性线有效值由下式给出,
影响电晕的因素
电晕现象会受到大气物理状态以及线路状况的影响。以下是电晕所依赖的因素。
- 氛围 :由于电晕是由于导体周围的空气电离而形成的,因此电晕受到大气物理状态的影响。在暴风雨天气中,离子的数量比正常情况多,因此与晴天相比,电晕发生的电压要低得多。
- 导体尺寸和形状 :电晕也会受到导体的物理形状和尺寸的影响。如果导体的表面是不规则的,那么与实心导体相比,它会产生电晕。因为导体的不平整比表面光滑的导体产生更多的电晕机会。
- 导体间距 :传输线导体之间的间距必须大于导体的直径,因为如果导体之间的间距较小,则导体周围的空气可以在低压下电离。
- 线电压 :线电压对电晕影响很大。如果线路电压低,则周围的空气不会发生变化,因此不会形成电晕。但是,如果线路电压超过某个值,则会在导体表面产生静电应力,从而使空气电离并形成电晕。
降低电晕效应的方法
据观察,工作电压在33kv或以上时出现强烈的电晕效应;因此,在设计输电线路和变电站时应注意避免电晕的这种巨大的破坏性影响。以下是降低电晕放电影响的方法。
- 通过增加导体尺寸 :通过增加导体的尺寸,电晕发生的电压升高,因此电晕效应大大降低。
- 通过增加导体间距 :通过增加传输线导体之间的间距可以大大降低电晕效应。我们应该从发生电晕的空间增加空间 b/w 导体。增加的空间可以容纳更多的粒子 b/w 导体。
电晕效应的优缺点
Corona 有很多优点和缺点。在高压架空线路的正确设计中,以下优缺点被认为是最重要的。
优点
- 由于电晕,空间b/w导体被电离并成为导电路径,因此导体的虚拟直径增加了。
- 电晕降低了浪涌产生的瞬变的影响。
缺点
- 电晕伴随着能量损失。这会影响传输线的效率。
- 电晕中也会产生臭氧,可能会造成腐蚀。
- 线路因电晕而汲取的电流是非正弦的,因此线路中会出现非正弦的电压降。
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