|
|||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
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 рис15синусоида в различных масштабах дает фазовое напряжение источника и напряженность поля на поверхности провода, которые связаны друг с другом зависимостью, справедливой при отсутствии короны: (11), где С — рабочая емкость линии. Корона на проводе зажигается в момент времени t1 когда напряженность поля на поверхности провода станет равной mE0. Для упрощения изложения будем в дальнейшем считать, что критическая напряженность ЕКравна mE0, 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 , аследовательно, 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 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. 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 UЗ=2UК-UМАКС 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, бприведена 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)
пределялись бы площадью этой вольт-кулоновой характеристики, 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. 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.
Контрольные вопросы
1. Объясните, как происходит процесс ионизации в коронном разряде? 2. Назовите виды и основные характеристики коронных разрядов при постоянном напряжении. 3. Опишите процесс образования короны при переменном напряжении. 4. Назовите методы ограничения потерь на корону. 5. Объясните влияние атмосферных явлений на величину потерь на корону.
Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.005 сек.) |