Коронный разряд. Развитие разряда в резко-неоднородных полях, страница 17

В соответствии с вольтамперной характеристикой, приведенной ниже,  в коронном разряде выделяется значительная мощность.

На рис.2.6 показаны потери мощности на 1 км длины для проводов линии высокого напряжения диаметром 2,5 см. В дождливую погоду, зимой напряжение зажигания значительно уменьшается, так как капельки дождя, кристаллики льда, осевшие на проводах, создают дополнительные источники усиления поля. Ток утечки и потери при том же напряжении резко возрастают.

Рисунок 2.6. Потери мощности на 1 км длины при короне для провода диаметром 2,5 см как функция напряжения: 1 — хорошая солнечная погода, 2—слабый дождь [4]

Прерывистая корона.

При некоторых условиях коронный разряд, несмотря на постоянство напряжения, горит в виде периодических импульсов тока с частотами повторения до 10⁴ Гц, если коронирует анод, и до 10⁶ Гц, если катод. Прерывистые явления были обнаружены в лаборатории Леба Тричелем, Кипом (1938г.). Леб и его школа внесли большой вклад в изучение искрового и коронного разрядов. Периодические эффекты представляют и практический интерес. Частоты их лежат в радиодиапазоне, и корона в линиях передач может оказаться источником радиопомех. Для лабораторного изучения особенно удобна корона с острия на плоскость в воздухе комнатной температуры.

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