Файл: Техника высоких напряжений учеб. пособие.pdf

В реальных условиях проводов воздушных линий положительная стримерная корона возникает при напряжениях, значительно мень­ ших U„ . Причиной образования очагов стримерной (местной) короны является резкое искажение поля при попадании на провод мелких на­ секомых и частиц органического происхождения. Зимой стримерная корона часто возникает на кристаллах изморози, царапинах и местах

зывает импульс тока, длительность которого определяется длиной стримера и скоростью движения электронов вдоль стримера. После устранения электронов из стримера в объеме газа остается столб из­ быточного объемного заряда положительных ионов. Достигшие про­ вода электроны растекаются по его поверхности, нейтрализуя влияние столба положительного заряда (до возникновения стримера и после из­ влечения из него электронов потенциал поверхности провода остается неизменным). Быстрое изменение избыточного заряда на поверхности провода является причиной возникновения и распространения вдоль линии электромагнитной волны.

Амплитуда и форма импульса являются случайными величинами. При исследованиях очагов местной короны на проводе, имеющих вид «факелов», оказалось, что каждый такой «факел» может являться ис­ точником либо разных, либо примерно одинаковых по амплитуде импульсов тока короны. Число импульсов одного очага при постоян­ ном напряжении может изменяться в очень широких пределах — от десятков до нескольких сотен в секунду.

При переменном напряжении число очагов стримеров меньше, чем при постоянном напряжении (при одинаковом напряжении). Однако амплитуды импульсов при переменном напряжении в среднем больше, чем при постоянном. Среднее значение длины фронта импульсов не­ зависимо от величины и вида напряжения (постоянное, переменное) составляет тф«0,08 мксек при относительном среднеквадратичном от­ клонении стт «0,12. Среднее значение длины импульсов на уровне

половины амплитуды импульса составляет тн«0,21 мксек при ах «

«0,14.

Амплитуды импульсов возрастают при увеличении напряжения. В качестве примера на рис. 3.8 показаны статистические распределе­ ния амплитуд импульсов тока стримерной положительной короны при изморози при различных напряжениях, начальное напряжение короны £/„=145 кв.

Спектр электромагнитных волн, распространяющихся вдоль линии, определяется интегральным эффектом от всех очагов стримерной ко­ роны. Он чрезвычайно широк (от сотен килогерц до десятков мегагерц), что и является причиной радиопомех, вызываемых ЛЭП, и помех в- высокочастотных каналах связи. Вследствие значительно меньшей амплитуды импульсов тока отрицательной короны на линиях перемен-

66

иого тока и на биполярных линиях постоянного тока отрицательная корона не определяет уровень радиопомех.

Выполненные измерения и расчеты позволили установить макси­ мальные напряженности на поверхности проводов средней фазы трехфазной линии с расположением проводов в одной горизонтальной плоскости Ел,р, допустимые по уровню радиопомех,

/+ М '

мени года. Следует особо подчеркнуть, что данные формулы (3.8) справедливы не только для линий с одиночными проводами, но и для линий с расщепленными проводами. При неизменной конструкции составляющих проводов линии и одинаковой максимальной напря­ женности поля на их поверхности уровень помех не зависит от числа составляющих (это экспериментально проверено при изменении числа составляющих от 1 до 8). По-видимому, увеличение числа источников стримерной короны при увеличении числа составляющих компенси­ руется экранирующим влиянием возрастающего числа соседних сос­ тавляющих.

Представляет интерес сравнение £ д.р с критической напряженно­ стью короны (рис. 3.9). Как видно, £'д.р< Ек, однако при малых ра­ диусах проводов £ д р ;> Я к. При увеличении высоты над уровнем мо­ ря Н (в км) средняя плотность воздуха уменьшается согласно соот­ ношению

что необходимо учитывать при оценке критической напряженности короны Ек.

§ 3.3. ПОЛЕ КОРОНПРУЮЩИХ ПРОВОДОВ. ХАРАКТЕРИСТИКИ КОРОНИРУЮЩИХ линии

Повышение напряжения на проводе сопровождается пропорци­ ональным увеличением напряженности поля Е во всех точках рассмат­ риваемого воздушного промежутка. При этом плотность тока смещения в каждой точке поля пропорциональна скорости изменения Е, т. е. І=г0(дЕ/ді). Напряженность поля на поверхности провода возрастает при увеличении напряжения вплоть до начальной напряженности ко­ роны £ н, после чего изменяется незначительно. Поэтому плотность тока непосредственно у поверхности провода при повышении напря­ жения сверх начального напряжения короны практически полностью определяется током конвекции — переноса пространственного за­ ряда электронов и ионов. Образующийся у поверхности провода объ­ емный заряд (см. § 2.6) перемещается в поле коронирующего проме­ жутка. Область, занятая объемным зарядом, где помимо тока смеще­ ния имеет место ток конвекции, постепенно расширяется.

Величина Е вблизи поверхности коронирующего провода при t i< t< tü остается практически неизменной (dE/dt=0). Поэтому при за­ данной скорости изменения напряжения скорость изменения Е во внеш­ ней (вне объемного заряда) области оказывается больше, чем при от­ сутствии короны. Соответственно при наличии короны заданному при­ ращению напряжения соответствует большее приращение полного' заряда и больший ток в промежутке, чем при отсутствии короны. Н а­ против, при заданной кривой изменения тока через промежуток пря наличии короны напряжение на промежутке нарастает медленнее, чем при отсутствии короны. Это обстоятельство способствует огра­

ничению кратковременных перенапряжений на линиях электропере­ дачи.

На рис. 3.10 показаны кривые изменения заряда на коронирующем проводе, полного заряда (на проводе и в объеме газа), тока через раз­ рядный промежуток и пути перемещения объемного заряда в течение первых полупериодов промышленной частоты после включения напря­ жения. Полный заряд, отнесенный к заряду на проводе, соответствует относительной величине напряжения на линии при отсутствии объем­ ного заряда короны. Поэтому разность ординат (q/q,,) — (U/U„) опре­ деляет относительную величину снижения напряжения под влиянием короны.

При увеличении напряжения сверх начального напряжения короны заряд на проводе q0 остается практически неизменным вплоть до мо­ мента перехода полного заряда через максимум и равным

2яе0пг0Е „

/п І+ (л -1 )(г0/гр) •

После этого уменьшение полного заряда в коронирующем промежутке осуществляется за счет уменьшения заряда на проводе, поскольку объемный заряд не изменяется по величине. Объемный заряд вблизи его внешней границы перемещается под влиянием поля полного заряда. Объемный заряд вблизи его внутренней границы движется только под

68

влиянием поля заряда на проводе. Поэтому после перехода через нуль кривой заряда на проводе он начинает двигаться по направлению к проводу. Наличие объемного заряда, образованного при первом полу-

энергии в течение первого _ КОрОНИруЮТ м е Г Г Г р я Г „ ^ МЮЧеШШ " "

энергии происходит и в течение третьего полупериода, поскольку воз­ рос объемный заряд противоположной полярности, образованный при втором полупериоде. При последующих полупериодах процесс стаби­ лизируется, чему способствует часть объемного заряда, неуспевающая возвратиться к проводу. Чем больше кратность перенапряжений, тем большая часть объемного заряда не успевает возвращаться к проводу и тем быстрее устанавливается процесс формирования объемного за­ ряда.

Образование объемного заряда приводит к увеличению динамиче­ ской емкости короннрующего промежутка Ca=dq/du. Изменение Сд при

69