电晕放电:如何减少电晕效应

电晕抵消(也称为电晕效果)是由此引起的电气放电电离一种流体,例如围绕着导体的空气电带.电晕效果将发生在高压系统除非采取足够的小心来限制周围的强度电场

电晕放电会导致声音嘶嘶声或破裂噪声,因为它电离导体周围的空气。这是常见的高压电力传输线条。电晕效果还可以产生紫色发光,围绕导体,无线电干扰和电力损耗产生臭氧气体。

电晕放电在架空电力线路上
500kv架空电力线电晕放电

什么是电晕效果?

电晕效应自然发生,因为空气不是一个完美的绝缘体-包含许多自由电子和离子在正常条件下。当两个导体在空气中建立电场时,空气中的自由离子和电子将受到力的作用。由于这种效应,离子和自由电子会加速并向相反的方向移动。

带电粒子在运动过程中会相互碰撞,也会与缓慢运动的不带电分子碰撞。因此,带电粒子的数量迅速增加。如果电场足够强,空气的介电击穿就会发生,导体之间就会形成电弧。

电力传输处理电能的散装转移,从发电站距离主要消费中心或城市的发电站。因此,长距离传输导线对于有效的电力传输非常需要 - 这显然会导致整个系统的巨大损失。

最大限度地减少这些能量损失一直是电力工程师面临的主要挑战。电晕放电会显著降低电力系统中超高压线路的效率。必威亚洲体育

两个因素对于电晕放电很重要:

  1. 交替电位差必须在线提供。
  2. 间距导体,与线直径相比必须大。
电晕效果

当一个交流当前的被跨越两个导体流动输电线路导体(由离子组成)周围的空气受到介电应力的影响,其间距比其直径大。

在供应的低值电压如果压力太小就没有发生任何东西,不能离外空气。但是当电位差异增加超过一些阈值时(称为临界击穿电压),对于围绕导体的空气来解离离子的空气变得足够强大 - 使其导电。该临界破坏性电压发生在大约30kV。

电离的空气在导体周围产生放电(由于这些离子的流动)。这就产生了微弱的冷光,伴随着臭氧释放发出的嘶嘶声。

在高压传输线中发生的这种放电现象是已知的电晕效果.如果跨越线路的电压继续增加,辉光和嘶嘶噪声变得越来越强烈-导致高功率损失进入系统。

影响电晕损失的因素

导体的线电压是传输线中电晕放电的主要决定因素。在电压的低值(小于临界破坏电压小)时,空气上的应力不足以引起介电击穿 - 并且因此不会出现放电。

随着电压的增加,由于导体周围的大气空气的电离而发生传输线中的电晕效应 - 它主要受电缆条件以及大气的物理状态影响。影响电晕放电的主要因素是:

  • 大气条件
  • 导体状况
  • 导体之间的间距

让我们更详细地看看这些因素:

大气条件

我们证明了空气介电击穿的电压梯度与空气密度成正比。Hence in a stormy day, due to continuous air flow, the number of ions present surrounding the conductor is far more than normal, and hence it’s more likely to have electrical discharge in transmission lines on such a day, compared to a day with the fairly clear weather. The system has to be designed considering those extreme situations.

导体状况

这种特殊的现象依赖于导体和其物理状况。它具有与导体直径的倒数比例关系。即,随着直径的增加,Corona对电力系统的影响很大。而且,导体的污垢或粗糙度的存在降低了临界击穿电压,使导体更容易发生电晕损耗。因此,在大多数具有高污染的城市和工业领域,这一因素具有合理的重要性,无法对其对系统的效果进行反击。

导体之间的间距

如前所述,要使电晕有效地出现在线间距中,电晕的直径要比线间距大得多,但如果长度增加超过一定限度,空气中的介电应力就会减小,电晕的影响也会减小。如果间距太大,那么传输线的那个区域可能根本不会发生电晕。

减少电晕放电

电晕放电总是会导致功率损失。能量以光、声、热和化学反应的形式损失。虽然这些损耗单独来说很小,但随着时间的推移,它们会在高压网络中累积成显著的功率损耗。

电晕放电可以减少:

  • 增加导体尺寸:较大的导线导致电晕效果的降低。
  • 增加导体之间的距离:增加导体间距降低了电晕效应。
  • 使用捆绑导体:捆绑导体增加导体的有效直径 - 因此降低了电晕效应。
  • 使用电晕戒指:电场在有锋利的导体曲率的情况下更强。由于这种电晕放电首先发生在尖点,边缘和角落。电晕环通过“舍入”导体(即使尖锐)减少电晕效果。它们用于非常高压设备的端子(例如在高电压的衬套处变形金刚).电晕环与高压导体电连接,围绕着最可能发生电晕效应的点。这种环绕大大降低了导体表面的锐度-使电荷分布在更大的区域。这反过来又减少了电晕放电。
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