Електричеството се използва широко в съвременния живот, както в производството, така и в ежедневието. Производството на електроенергия и нейното потребление в по-голямата част от случаите не се случват на едно място и разстоянието между тези две точки е доста значително. Основното средство за доставка на електричество до правилното място са различни електропроводи.
Изграждането на електропровод за значителен капацитет е много скъпо начинание. Едно от средствата за намаляване на периода на изплащане на капиталовите разходи е увеличаването на работното напрежение: тъй като то се повишава с постоянна мощност, работният ток намалява и съответно намаляват загубите.
Електрическите линии могат да бъдат изпълнени на базата на кабели или като въздушни електропроводи (LEP). Последните са изгодни, тъй като въздухът като добър естествен диелектрик дава възможност за ефективно разделяне на проводниците, което отново спестява разходи.
Коронарен разряд в електропроводи
Загубите за преобразуване в Джоулова топлина директно във фазови проводници не са единственият механизъм за загуби в преносните линии. Освен тях има загуби и за т.нар. коронарен разряд. Акустичният ефект от неговото присъствие се чува ясно, особено при висока влажност, пращене и през нощта короновият разряд се проявява като блясък (корона) около острите ръбове на метала елементи. Пример за това явление е показан на фигура 1.
Коронният разряд се основава на ефекта от разпадането на въздуха като изолатор, който се получава при напрежение на електрическото поле от най-малко 30 kV / cm. В този случай напрежението естествено нараства в областта на острия ръб. Резултатът от разграждането е йонизация на въздушните молекули с появата на свободни заряди. Последните взаимодействат с електрическото поле и се ускоряват интензивно в него. Когато се сблъска със следващата молекула, настъпва нейната вторична йонизация и тогава процесът се развива като лавина.
Поради факта, че с разстоянието от проводника, силата на полето бързо намалява (пропорционално на квадрата на разстоянието), разглежданият механизъм:
- има ограничен обхват;
- винаги „вързан“ за захранван метален предмет;
- най-интензивен в областта на остри ръбове.
При напускане на района на йонизация започва рекомбинацията на свободните носители на заряд, която е придружена от освобождаването на натрупаната им енергия под формата на блясък и щракване.
Разновидности на коронални разряди
Процесът на йонизация може да започне както на катода, който генерира лавина от електрони, така и на анода, който се превръща в източник на положителни заряди. Движението на заряди, създадени по време на пробив, винаги се случва от един електрод в посока на другия.
В този случай, поради по-голямата подвижност на електроните, определена от по-ниска маса, голяма равномерност на тяхното разпределение в ядрото, а короната, като резултат, има еднаква блясък.
За положителни заряди условията на образуване на корона обикновено са локализирани, в резултат на което те придобиват формата на шнур или искров канал.
Вторият електрод може да не генерира корона.
Потискане на короната
Независимо от вида на короната, нейният външен вид означава появата на допълнителен ток, т.е. ръст на загубите. За да се намалят, най-целесъобразно е да се намали силата на полето под пробивната. Най-лесният начин е да се премахнат острите ръбове на тоководещите елементи на електропроводи. Това е най-важно при проектирането на изолатори, тъй като в тях естествено се нарушава плавността на линиите на детайлите. Пример е показан на фигура 2.
По-скъп и структурно сложен, но в същото време по-ефективен начин за радикално решаване на проблема е преминаването към проводници от т.нар. разделена структура. Пример за тяхната конструкция е показан на фигура 3. В този случай целта се постига от факта, че увеличаването на броя на проводниците естествено намалява силата на електрическото поле под критичното.