Разрядные напряжения воздушных промежутков при импульсных напряжениях. Пороги зарождения лавин и отрицательных стримеров. Положительные и отрицательные стримеры, страница 12

При больших длинах воздушных промежутков (более 10м) поправки на атмосферные условия в настоящее время не вносятся.

Корона при переменном напряжении.

При пере­менном напряжении промышленной частоты изменение по­лярности напряжения, приложенного к коронирующему электроду, происходит за время полупериода, т.е. за время, не превышающее 0,01с. Если учесть, что подвижность ио­нов в воздухе имеет порядок , а напряженность поля во внешней области короны составляет несколько кВ на 1 см, то в промежутках длиной свыше нескольких см время пробега иона от коронирующего слоя до противопо­ложного электрода оказывается соизмеримым с периодом приложенного напряжения. В итоге ионы одного знака могут не успеть дойти до противоположного электрода за время одного полупериода, направление поля изменяется на противоположное и во внешней области короны будет происходить колебание пространственного заряда.

Анализ КР при переменном напряжении удобнее всего проводить для наиболее распространенной конфигурации промежутка провод-плоскость. При воздействии пере­менного напряжения в области у провода имеет место своеобразная пульсация плотности объемного заряда, со­здаваемого то новым зарядом, образующимся в процессе ионизации в данный полупериод, то зарядом от предшеству­ющего полупериода, возвращающимся из внешней зоны. В остальной части внешней зоны располагается зона дрейфа, в которой ионы совершают колебательно-поступательное движение. В установившемся режиме эта область заполнена зарядами обоих знаков с приблизительно равной плотно­стью ~ 10⁷ —10⁸ см^-3, медленно движущимися от провода к некоронирующему электроду. Суммарный заряд в зоне дрейфа близок к нулю.

Плотность объемного заряда в области пульсации на один или даже два порядка выше, чем в зоне дрейфа. На­пряженность электрического поля в области дрейфа объем­ного заряда примерно на порядок ниже соответствующей напряженности в области пульсации.

С короной на переменном напряжении связан важный для энергетики фактор - потери энергии. Корона, воз­никающая на проводах высоковольтной ЛЭП, приводит к затратам мощности , где i- ток с единицы длины линии. При этом положение усугубляется тем, что в трех­фазных линиях корона является биполярной (напряжение на проводах сдвинуто по фазе на 120°). Происходят встреч­ный дрейф ионов противоположного знака и их нейтрали­зация, что снижает ограничение тока короны и увеличивает потери по сравнению с униполярной короной.

Начальную напряженность (кВ/см) возникновения ко­роны на одиночном гладком проводе можно рассчитать по следующей формуле:

где плотность воздуха  отнесена к плотности при нормальных условиях. Приведенное уравнение близко к известной эмпириче­ской формуле Пика:

где - радиус коронирующего провода.

Потери мощности на корону на ЛЭП зависят от влажности воздуха и могут достигать 1кВт/км

при напряжении 200-300 кВ. При дожде, изморози или снеге оседаю­щие на провод капли или кристал­лики льда снижают напряжение за­жигания короны из-за местного воз­растания поля и потери на корону резко возрастают (рис. IV.7.143).

Рис. IV.7.143. Потери мощности на ко­рону для провода диаме­тром 2,5см при разных напряжениях высоковольт­ной линии; 1 - солнечная погода, 2 - при дожде

Вэлектротехнике применяются электрические установки высокого напряжения, работающие при повышенных частотах от сотен герц до сотен килогерц: установки для индукционного нагрева и ультразвуковой обработки металлов, статические преобразователи напряжения. Высшие частоты этого диапазона используются для радиовещания и связи. Колебания напряжения с частотами в сотни и тысячи герц возникают в электрических системах при переходных процессах.

Если при данной частоте напряжения межэлектродное расстояние промежутка с однородным полем превышает критическое значение или, наоборот, при известном расстоянии между электродами частота напряжения выше критической, то разрядные напряжения в этих условиях снижаются по сравнению с их значениями при длительно действующих напряжениях (постоянном или переменном частотой 50 Гц). Снижение разрядных напряжений связано с накоплением в промежутке  пространственного заряда. В промежутках с резко неоднородными полями образование объемных зарядов идет более интенсивно, критические частоты меньше и разрядные напряжения снижаются еще более значительно.