7 лоших ефеката корона на преносним линијама

Calling All Cars: Crime v. Time / One Good Turn Deserves Another / Hang Me Please (Јули 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Цорона пражњења

Сви разноврсни процеси јонизације који су укључени у производњу коронских испуста у високо напонским подручјима у близини проводника далековода, као и стварање и кретање наелектрисаних честица у електричном пољу, захтевају потрошњу енергије.

7 лоших ефеката Цорона на преносним линијама (фото кредит: ровдроне.еу)

Ова енергија снабдева високонапонски извор енергије прикључен на далековод, који генерише високо електрично поље близу проводника потребних за одржавање коронских пражњења.

Већина енергије се претвара у топлотну енергију за загревање ваздуха у непосредној близини проводника. Мали проценат енергије претвара се у електромагнетно зрачење, укључујући емисију светлости, на акустичну енергију, и на електрохемијску енергију потребну за производњу гасовитих ефлуената озона и азотних оксида.

Сада ћемо размотрити седам заиста лоших ефеката на рад преносних водова ХВ-а:

  1. Корона губитак
  2. Електромагнетска интерференција
  3. Аудибле Ноисе
  4. Озон и НО к
  5. Емисија светлости
  6. Електрични ветар и корона-индуковане вибрације
  7. Други ефекти (микроталасно севање и Кс зраци)

1. Корона губитак

Губитак снаге, дефинисан брзином којом енергија извлачи корона из високонапонског извора енергије, позната је као губитак корона . Пошто су електромагнетне, акустичне и електрохемијске компоненте само мали део укупне енергије, губитак корона је ефективно узрокован кретањем позитивних и негативних јона у електричном пољу.

Век трајања електрона створених у пражњењу, прије него што се прикључе на неутралне молекуле и постану негативни јони, је врло кратак, а самим тим и њихов покрет у електричном пољу подстиче само краткотрајне струјне импулсе, који не доприносе значајно корону губитак.

На линији преносног напона, синусоидни напон који се примјењује на проводнике доводи до стварања капацитивног струје из извора напајања .

Пре почетка корона, извор енергије је позван да испоручује претежно капацитивну струју. Капацитивна струја која тече у проводнику доводи до мале количине губитка снаге И 2 Р.

Међутим, при напонима изнад коронског старта, осцилаторно кретање јонског просторног набоја у промјенљивом електричном пољу близу проводника доводи до додатне додатне компоненте наизменичне струје.

За разлику од капацитивних струја, струја произведена покретом јона углавном је у фази са напоном и стога доводи до губитка снаге, познате као губитак корона .

Корона струја такође доприноси малој компоненти у фази са капацитивном струјом, чиме се узрокује очигледно повећање капацитета конфигурације проводника . Аналитички третман губитка корона на преносним водовима је веома комплексан и захтијева рјешење временских варијабли поља поља.

Информације потребне за потребе дизајна се добијају углавном кроз експерименталне студије .

Повратак на садржај ↑

2. Електромагнетне сметње

Корона на проводницима далековода углавном је ограничена на више тачкастих извора насумично распоређених дуж дужине сваког проводника . Линеарна густина коронских извора зависи пуно од околног времена и услова околине, са најнижим густином који се јавља у добром времену, а највише у лошем времену, као што је киша.

На градијентима површина проводника, за које су углавном дизајнирани далеководи, корона се јављају углавном Трицхел стреамерс током негативног полукружног циклуса, а почетак гурања током позитивног полу циклуса.

Оба ова мода корона дају тренутне импулсе са брзим растом и кратким трајањем, као што је приказано на слици 1.

Слика 1 - Корона пражњења струјних импулса

Међутим, параметри који дефинишу три облика пулса - наиме, амплитуда, време раста и трајање - су сасвим различити, као што је приказано у Табели 1. Видљиво је да импулси пражњења празнине имају највеће амплитуде, најбрже растуће и најкраће трајање .

Амплитуде позитивних коронских импулса су око реда веће од оних негативних корона, док друге имају брже пораст времена и краће трајање.

Табела 1 - Карактеристике струјних импулса из корона и гапа

Тип пулсаАмплитуда
(мА)
Време пораста
(нс)
Трајање
(нс)
Стопа понављања
(импулса / с)
Поситиве Цорона10 - 505025010 3 - 5, 10 3
Негативна корона1 - 101010010 4 - 10 5
Гап Дисцхарге500 - 20001510 2 - 5, 10 3

Трансиентне струјне импулсе, као што су оне произведене коронима и празњења протока, стварају ЕМИ на широком опсегу фреквенција. Карактеристике ЕМИ зависе директно од фреквентних спектралних карактеристика струјних импулса, које су функције параметара које дефинирају импулсе, као и карактеристике понављања пулса.

Амплитуда фреквенцијског спектра импулса је пропорционална производу импулзне амплитуде и трајања (садржај напуњености), док је пропусни опсег инверсе функција времена пораста импулса.

Релативни фреквентни спектри корона и празнина су приказани на слици 2.

Слика 2 - Фреквентни спектри корона и празњења струјних импулса

Позитивни импулси на коронима и празнину имају највећу амплитуру фреквенцијског спектра, а празна празнина такође има најшира фреквенцијску ширину, проширујући се у опсег ГХз. Спектар фреквенција позитивних корона пулсова почиње да пада брзо на фреквенцијама између 1 и 2 МХз, док се код негативних коронских импулса може повећати до око 100 МХз.

Гап пражњења производе ЕМИ који покрива радио и телевизијске фреквентне опсеге и продужава до 1 ГХз .

Због високе импедансе на земљу, корона као и празњења могу се посматрати као актуелни извори, ињектирајући струјне импулсе у проводнике преносних и дистрибутивних линија . На преносним линијама, сваки извор корона убризгава случајни струјни струјни импулс у проводник на којем се налази. Извори на било ком проводнику такође индукују струје много ниже амплитуде у другим проводницима линије.

Тренутни импулс који се убризгава у било којој тачки дели се на два импулса, сваки са пола амплитуде првобитног импулса, који путује у супротним правцима дуж проводника.

Импулси су подложни слабљењу и изобличењу док путују, све док амплитуда не постане занемарљива . У зависности од импеданцијских карактеристика далековода, утицај коронског извора пролази само до коначне удаљености на обе стране.

Дакле, резултујућа струја која тече у било којој тачки дуж линије састоји се од случајно размакнутих импулса различитих амплитуда које долазе из насумично распоређених извора и путују у оба правца.

Анализа корона генерисаних ЕМИ на преносним водовима је прилично сложена и генерално се одвија у фреквенцијском домену, користећи класичну електромагнетну теорију размножавања.

С обзиром да се ЕМИ генерише издувавањем празнина, који се јавља углавном на дистрибутивним линијама, протеже се на фреквенције у опсегу ГХз, аналитички третман постаје још сложенији.

Повратак на садржај ↑

3. Аудибле Ноисе

Главни начини корона на преносним водовима - наиме, негативни трицелери Трицхел и позитивни стартни снопови се углавном састоје од понављајућих пролазних пражњења у којима се брза јонизација одвија у кратком временском интервалу по поруџбини од неколико стотина наносекунди.

У току развоја струје, гас унутар канала сензора загрева се на веома високе температуре, док се њен физички волумен не може довољно проширити.

Као резултат тога, локални притисак унутар канала сензора повећава се у складу са физичким законима који регулишу гасове. Локално повећање притиска гаса одговара, по дефиницији, стварању звучног таласног таласа који се шири споља од места одвода.

Типичан облик појединачног акустичног пулса генерисаног пулсативним пражњењем корона приказан је на Слици 3 у наставку.

Слика 3 - Корона генерише акустични импулс

Акустични импулси захваљујући позитивном и негативном корону имају сличне облике, али амплитуде при позитивном поларитету су редослед магнитуде већи од оних код негативног поларитета, слично тренутним амплитудама импулса. Као иу случају ЕМИ, стога је позитивна корона главни извор звучне буке на преносним водовима.

Спектар фреквенција акустичног пулса генерисаног на корону протеже се шири од нормалног звучног опсега људи - тј. Изнад 15 кХз .

Насумични возови акустичних импулса произведених од стране различитих извора распоређених дуж проводника путују различитим растојањима у ваздуху како би стигли до тачке у простору у близини нивоа земље гдје се може пронаћи човек посматрач. Због њихове случајне расподеле у простору и времену, акустични таласи стижу до тачке посматрања са случајним фазним односима.

Аналитички третман звучног буке из далековода се стога врши у смислу акустичне моћи, која не захтијева никакве фазне информације. Додато је да се додају доприноси из свих фаза линије како би се утврдила акустична снага која се посматра у тачки посматрања.

Осим случајне компоненте описане горе, звучни шум из преносних линија наизменичне струје такође укључује један или више чистих тонова, који се производе помоћу осцилаторног кретања зарона јонског простора креираног у близини проводника у оба полу циклуса напонског напона.

Како осцилирају у електричном пољу у близини проводника, јони преносе своју кинетичку енергију кроз еластичне сударе на молекуле ваздуха и дају звук звучног чистог звука названог хум с фреквенцијом два пута од фреквенције снаге (тј. 120 Хз за 60Хз систем).

Већи хармоници могу бити присутни у хумању, али обично са много мањим величинама. Због сличности у укљученим физичким механизмима, шум хум је у корелацији са губитком корона.

Повратак на садржај ↑

4. Озон и НО к

Комплексне електрохемијске реакције се одвијају у процесу пражњења позитивног и негативног корона, што резултира стварањем озона О 3 и разним оксидима азота, колективно познатим као НО к .

Дисоцијација молекула кисеоника у ваздуху услед процеса јонизације ствара атомски кисеоник, који у следећим реакцијама доводи до озона и азотних оксида .

Повратак на садржај ↑

5. Емисија светлости

Процеси који доводе до пражњења корона у ваздуху дају узбуђење, као и јонизацију молекула. Узбуђени молекули, у којима су крајњи орбитални електрони ударе у више стање енергије, емитују фотоне када се врате у своје изворно стање енергије.

Други молекули у ваздуху апсорбују неке фотоне, али неки од њих успевају да побегну и допринесу визуелној манифестацији коронских пражњења .

Визуелна посматрања показују да је светло бледо плавичасте боје. Студије емисионих спектара пропуштања корона указују на то да се већина светлости емитује из узбуђених молекула азота.

Слика 4 - (а) Корона светлосни спектар; (б) Видљиви спектар сунчеве светлости

На слици 4 приказан је типични спектар светлости који емитују коронска пражњења у ваздуху. Спектар видљивог сунчевог зрачења такође је приказан на слици.

Видјено је да корона производи углавном ниско интензитет ултравиолетног зрачења на ивици спектра соларне енергије .

Повратак на садржај ↑

6. Електрични ветар и корона-индуковане вибрације

Поред широко опажених ефеката описаних горе, коронска пражњења такође производе мање познате ефекте као што су електрични ветар и вибрације изазване коронима .

У случајевима позитивне и негативне короне, јони истог поларитета створени су и одбачени од високо напетог проводника.

Импулс добијен од јона у електричном пољу преноси се у молекуле неутралног гаса, који стварају разлику притиска у плину и проток гаса у покрету од проводника. Овај феномен је опћенито познат као електрични ветар. Електрични ветар је, стога, стабилна верзија генерације звучних импулса .

Присуство капљица воде на проводницима током кишног времена понекад може проузроковати да се проводници вибрирају на веома ниском фреквенцијском (1-5 Хз), што доводи до вибрација изазваних коронима. Капљице воде на проводницима су издужене у присуству високих нивоа електричног поља површинског проводника, што их доводи до избацивања капљица воде.

Одбојне електростатичке силе између издуженог капљица и суспендованог капљица, заједно са реактивном силом произведеном од електричног ветра произведеног на корону, као и избором воде, врши силу на горе на проводнику.

У међувремену, суспендовани пад се поново попуњава и поново је издужен у електричном пољу.

Вибрације које изазивају Цорона узбуђене су, прво, електростатичким силама, углавном кулмичким одбојним силама и реактивном силом узрокованом јонским вјетром . Амплитуда вибрација се затим амплификује механичком реактивном силом у избацивање капи или капљица из суспендованих капљица.

Повратак на садржај ↑

7. Други ефекти

Микровална радијација и Кс зрачења?

Поред различитих горе описаних ефеката који су предмет експерименталних и аналитичких истрага, дошло је до неких спекулација на јавним саслушањима на заштити околине, па чак иу научној литератури да корона на проводницима далековода може довести до других ефеката који доводе до негативног утицаја на животну средину .

Корисно је размотрити веродостојност неких од озлоглашенијих ових ефеката.

Како је знано да су испусти корона произведени електромагнетном зрачењем, постављена су питања о могућностима микроталасног зрачења и Кс зрака које произведе корона на проводницима далековода .

Цорона-генерисани ЕМИ на фреквенцијама до 1 ГХз су мерени од енергетских линија које раде на напонима до 800 кВ. ЕМИ мерења су такође направљена недавно на 900 МХз на 230кВ и 500кВ линијама двоструког круга у кишним временским условима.

Ове студије показују да мјерљиви ЕМИ може бити произведен од далековода чак и на фреквенцијама изнад 1 ГХз, али нивои падају обратно сразмерно фреквенцији. Сходно томе, било који ЕМИ произведен од далековода на ниским микроталасним фреквенцијама може се открити само у кишним временским условима, а нивои су толико ниски да не представљају ризик за здравље .

Такође је спекулисано да електрони креирани од стране корона на проводницима могу да комуницирају са молекулима амбијенталне воде да би произвели микроталасно зрачење у Кс и К опсезима (9-25 ГХз). Лабораторијска студија (ДеВоре и Унгвицхиан 1975) показала је, међутим, да на овим фреквенцијама није произведено мерљиво зрачење.

Слично томе, могућност производње Кс зрака због корона на проводницима далековода подигнута је на неким еколошким саслушањима, али разматрање укључене физике показује да то није вероватно . Ионизациони процеси у ваздуху при атмосферском притиску производе фотоне у енергијама које одговарају видљивом и ултраљубичастом светлу као што је приказано на слици 4.

Пошто фотони Кс зрака имају енергију која је два до три реда магнитуде већа од ултраљубичастог зрачења, физички је немогуће да се корона и празнина испразне да производе Кс зраке.

У недавној студији (Силва ет ал., 2004), сви потенцијални механизми за производњу рентгенских корона коронима далековода анализирани су и оцењивани из основних физичких принципа и закључено је да ниједно не може произвести детектабилне количине рендгенских зрака .

Осим проводника и хардвера, корона се може појавити на површинама изолације, као што су нонцерамиц изолатори и оптички каблови, узрокујући ерозију и евентуално доводити до отказа изолације. Коначно, корона се може десити и на оштрим врховима лишћа, вегетације и других објеката који се налазе у непосредној близини проводника далековода.

Повратак на садржај ↑

Референца // Референтна књига ЕПРИ АЦ Трансмиссион Лине - 200кВ и изнад

Повезани електрични водичи и чланци

СЕАРЦХ: Чланци, софтвер и водичи