Разряд в неоднородном электрическом поле. Корона. Сценарии разрядных процессов в коаксиале. (Лекция 3)

1.

Разряд в неоднородном электрическом поле. Корона
Сценарии разрядных процессов в коаксиале
Emax
U
r2
Emax
,
r2 ln
r1
Пусть E0 - начальная
напряженность разряда
Граница распада
стримеров
Область резко неоднородное поле
Перекрытие
промежутка
Незавершенный разряд –
ионизация только вблизи r1
Для перекрытия надо увеличить
- КОРОНА
напряжение

2.

Эффект полярности
Образование анодного (а) и катодного (б) стримера
Е – вакуумное поле промежутка,
Е∑ - суммарное поле с учетом объемного заряда после ионизации

3.

4.

Главный разряд
v 107 м / с
Последовательные стадии развития обратного разряда (а и б) и распределение продольной
напряженности электрического поля в канале (в). 1 стримерный канал 2 – зона
повышенной напряженности(зона перестройки канала) 3 – канал обратного разряда

5.

Разряд в резко неоднородном поле в длинных (S>5 м) промежутках лидер
Относительно низкая средняя напряженность электрического поля 1-2 кВ/см

6.

7.

Влияние времени приложения напряжения на электрическую
прочность газовой изоляции.
Вольт-секундная характеристика (ВСХ)
Временная структура развития разряда на импульсном напряжении
tc - время появления эффективного электрона
tф - время формирования разряда (основная доля лавинная и стримерная фазы)

8.

Определение параметров
стандартного импульса
напряжения
Параметры стандартного
грозового импульса 1.2/50 мкс
Длительность
фронта
Длительность
импульса
Зависимость максимального разрядного напряжения от времени
действия импульса называется вольт-секундной характеристикой

9.

10.

Коэффициент импульса
К
U р 50%имп
Uр ~
50% разрядное импульсное напряжение
Разрядное напряжение при промышленной частоте
Координация ВСХ защитных разрядников и защищаемого оборудования
Рис.2
Рис. 1

11.

Общие характеристики:
Коронный разряд
1. Лавинная и стримерная форма
2. Локализация ионизационных процессов вблизи криволинейных поверхностей
электродов
3. Электромагнитные (0.154-100 МГц) и акустические помехи
4. Потери на воздушных линиях электропередачи в плохую погоду 100-200 кВт/км
Корона при постоянном
напряжении
Рис.1
Напряженность начала короны
(1)
0
.
62
кВ / см
Ek 23.3 m 1
r 0.38
m – коэффициент шероховатости
ВАХ короны (ряд проволок r=1.5 мм между
плоскостями)

12.

Корона при переменном напряжении
du
Емкостной ток провода на землю i C
c
dt

13.

Рис.1
Рис. 2
Рис.3
Мощность потерь на корону
1T
1T
(1) P u i dt u dQ
T0
T0

14.

Мощность потерь на корону по опытным данным
1 –хорошая погода 2 –дождь 1мм/ч 3 – дождь 36 мм/ч
0.62
Ek 23.3m 1
r 0.38 (1)
m -коэффициент гладкости
Погода
m
хорошая
0.85
туман
0.7
иней, гололед, изморозь
0.6
Каплеобразование
«старение» провода
Потери на корону на
проводе АСО-150
Рис.1
S=150 кв.мм
рост потерь
Уменьшение потерь

15.

Расщепление проводов для снижения потерь на корону
Поле одиночного провода (ТОЭ)
E
С0
q
2 r
C0U ф
2 r
(1)
- рабочая емкость фазы
В.Ф.Миткевич 1910
C0U ф
r0
Emax
1 n 1
2 0r0n
rp
(2)
2 0mnr0 En
1
Uн
(3)
1 (n 1)(r0 / rp ) C0
n – число проводов в фазе
m – коэффициент шероховатости
Эквивалентный радиус
rэ – радиус одиночного
провода равной
емкости

16.

Картина поля одиночного провода
Картина поля расщепленного провода

17.

Среднегодовые потери на корону по опытным данным
Н.Н. Тиходеев, Л.В. Егорова
4 2 U ф
Pk 2.5 10 U ф
U
k
5
кВт / км U ф ,U k
Pk , кВт / км
Действующие значения фазного
напряжения и и среднего по
трем фазам критического
напряжения короны, кВ
400
350
300
250
200
500 кВ
750 кВ
1150 кВ
150
1500 кВ
100
2000 кВ
50
0
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
Uф /U k
Допуск на радиопомехи
100 мкВ/м на частоте 100 МГц
на расстоянии 100 м от
крайнего провода в течение не
менее 90% времени года
Сравнение потерь на корону в линии
постоянного и переменного тока

18.

Визуализация коронного разряда с помощью ультрафиолетовых
камер.