7 Kesan Buruk Corona Pada Talian Transmisi

Suspense: I Won't Take a Minute / The Argyle Album / Double Entry (Jun 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Pelepasan Corona

Proses pengionan pelbagai yang terlibat dalam menghasilkan pelepasan korona di kawasan-kawasan yang sangat tertekan berhampiran konduktor talian penghantaran, serta penciptaan dan pergerakan zarah-zarah yang dikenakan dalam medan elektrik, memerlukan perbelanjaan tenaga.

7 Kesan Buruk Corona Pada Talian Penghantaran (kredit foto: rovdrone.eu)

Tenaga ini dibekalkan oleh sumber kuasa voltan tinggi yang disambungkan ke talian penghantaran, yang menghasilkan medan elektrik tinggi berhampiran konduktor yang diperlukan untuk mengekalkan pelepasan korona.

Kebanyakan tenaga ditukar kepada tenaga terma untuk memanaskan udara di sekitar kawasan konduktor. Sebahagian kecil tenaga ditukarkan kepada radiasi elektromagnet termasuk pelepasan cahaya, tenaga akustik, dan tenaga elektrokimia yang diperlukan untuk menghasilkan ozon dan nitrogen oksida effluen gas.

Mari kita bincangkan sekarang tujuh kesan yang sangat buruk terhadap kerja-kerja talian penghantaran HV:

  1. Corona Rugi
  2. Gangguan elektromagnetik
  3. Bunyi yang boleh didengar
  4. Ozon dan NO x
  5. Pelepasan Cahaya
  6. Angin Elektrik dan Getaran Berkuasa Corona
  7. Kesan-kesan lain (sinaran gelombang mikro dan sinaran X)

1. Corona Rugi

Kehilangan kuasa, yang ditentukan oleh kadar di mana tenaga ditarik oleh korona dari sumber kuasa voltan tinggi, dikenali sebagai kehilangan korona . Oleh kerana komponen elektromagnetik, akustik, dan elektrokimia hanya sebahagian kecil daripada tenaga keseluruhan, kehilangan korona secara berkesan disebabkan oleh pergerakan ion positif dan negatif dalam medan elektrik.

Hayat elektron yang dihasilkan dalam pelepasan, sebelum mereka melekat pada molekul neutral dan menjadi ion negatif, sangat pendek, dan akibatnya, pergerakan mereka dalam medan elektrik hanya menimbulkan denyut arus jangka pendek, yang tidak menyumbang secara signifikan kepada korona kehilangan.

Pada talian penghantaran ac, voltan sinusoidal yang digunakan untuk konduktor menyebabkan arus kapasitif ditarik dari sumber kuasa .

Sebelum permulaan corona, sumber tenaga dipanggil untuk membekalkan terutamanya arus kapasitif. Arus kapasitif yang mengalir dalam konduktor menimbulkan sedikit kehilangan kuasa I 2 R.

Walau bagaimanapun, pada voltan di atas permulaan corona, pergerakan pergerakan cas ruang ionik dalam medan elektrik berselang dekat konduktor menimbulkan komponen arus ganti tambahan.

Tidak seperti arus kapasitif, arus yang dihasilkan oleh pergerakan ion kebanyakannya dalam fasa dengan voltan dan, oleh itu, menimbulkan kehilangan kuasa, yang dikenali sebagai kehilangan korona .

Arus korona juga menyumbang kepada komponen kecil dalam fasa dengan arus kapasitif, oleh itu menyebabkan kenaikan ketara dalam kapasitansi konfigurasi konduktor . Rawatan analitik terhadap kehilangan corona pada talian penghantaran ac sangat rumit dan memerlukan penyelesaian bidang caj ruang yang berbeza-beza.

Maklumat yang diperlukan untuk tujuan reka bentuk diperoleh terutamanya melalui kajian eksperimen .

Kembali ke kandungan ↑

2. Gangguan elektromagnetik

Corona pada konduktor talian penghantaran secara umumnya terhad kepada beberapa sumber titik yang diedarkan secara rawak sepanjang setiap konduktor . Ketumpatan linear sumber korona sangat bergantung pada cuaca dan keadaan persekitaran, dengan ketumpatan terendah yang berlaku dalam cuaca yang adil dan yang paling tinggi dalam cuaca buruk seperti hujan.

Pada gradien permukaan pengalir bahawa garis penghantaran biasanya direka untuk, mod corona yang berlaku biasanya adalah penghalang Trichel semasa kitaran separuh negatif dan penghalang awal semasa kitaran separuh positif.

Kedua-dua mod corona ini menimbulkan denyutan semasa dengan masa naik pantas dan jangka pendek, seperti ditunjukkan dalam Rajah 1.

Rajah 1 - Corona menunaikan denyut arus

Walau bagaimanapun, parameter yang menentukan ketiga-tiga bentuk nadi iaitu amplitud, masa naik, dan tempoh - agak berbeza, seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 1. Dilihat bahawa jurang pelepasan jurang mempunyai amplitud tertinggi, masa kenaikan terpantas, dan tempoh terpendek .

Amplitudo positif pulsa korona adalah kira-kira satu magnitud yang lebih tinggi daripada corona negatif, sementara yang kedua mempunyai masa kenaikan yang lebih cepat dan tempoh yang lebih pendek.

Jadual 1 - Ciri-ciri Corona dan Gap Melepaskan Pulse Semasa

Jenis PulseAmplitud
(mA)
Masa naik
(NS)
Tempoh
(NS)
Kadar Pengulangan
(pulsa / s)
Corona positif10 - 505025010 3 - 5.10 3
Corona negatif1 - 101010010 4 - 10 5
Pelepasan Gap500 - 20001510 2 - 5.10 3

Pulangan semasa transien seperti yang dihasilkan oleh korona dan pelepasan jurang menjana EMI melalui pelbagai frekuensi. Ciri-ciri EMI bergantung kepada ciri-ciri spektralan kekerapan denyut arus semasa, yang merupakan fungsi parameter yang menentukan denyutan serta ciri pengulangan denyut.

Amplitud spektrum frekuensi nadi adalah berkadar dengan hasil amplitud dan durasi nadi (kandungan caj), manakala jalur lebar adalah fungsi songsang dari masa naik nadi.

Spektrum frekuensi relatif corona dan pelepasan jurang ditunjukkan dalam Rajah 2.

Rajah 2 - Spektrum kekerapan corona dan jurang menunaikan jurang semasa

Corona positif dan jurang pelepasan jurang mempunyai spektrum frekuensi amplitud tertinggi, dan pelepasan jurang juga mempunyai jalur lebar frekuensi terluas, memanjangkan ke julat GHz. Spektrum frekuensi pulsa korona positif mula jatuh dengan cepat pada kekerapan di antara 1 dan 2 MHz, manakala pulsa corona negatif mungkin memanjang sehingga kira-kira 100 MHz.

Pelepasan Gap menghasilkan EMI yang meliputi kedua-dua jalur frekuensi radio dan televisyen dan melanjutkan sehingga 1 GHz .

Kerana impedans yang tinggi ke tanah, corona serta pelepasan jurang boleh dianggap sebagai sumber semasa, menyuntikkan denyut arus ke konduktor talian penghantaran dan pengedaran . Pada talian penghantaran, setiap sumber korona menyuntikkan satu rentetan rawak aliran semasa ke konduktor yang terletak. Sumber pada mana-mana konduktor juga mendorong arus amplitud yang lebih rendah di konduktor lain garis.

Nisbah semasa yang disuntik di mana-mana titik membahagikan kepada dua denyutan, masing-masing dengan separuh amplitud denyut asal, bergerak ke arah yang bertentangan di sepanjang konduktor.

Denyut-denyut ini tertakluk kepada pengecilan dan herotan semasa mereka bergerak, sehingga amplitud menjadi tidak penting . Bergantung pada ciri-ciri impedans garisan penghantaran, pengaruh sumber korona meluas hanya sehingga jarak terhingga di kedua-dua belah pihak.

Oleh itu, arus yang terhasil pada mana-mana titik di sepanjang garisan adalah terdiri daripada denyutan spasi rawak yang berbeza-beza amplitud yang tiba dari sumber yang diedarkan secara rawak dan bergerak di kedua-dua arah.

Analisis EMI yang dihasilkan korona pada talian penghantaran agak rumit dan secara amnya dijalankan dalam domain frekuensi, menggunakan teori penyebaran elektromagnetik klasik.

Oleh kerana EMI yang dihasilkan oleh pelepasan jurang, yang berlaku terutamanya pada garisan pengedaran, memanjangkan kepada frekuensi dalam lingkungan GHz, rawatan analitikal menjadi lebih kompleks.

Kembali ke kandungan ↑

3. Bunyi yang boleh didengar

Mod utama corona pada talian penghantaran - iaitu, penolakan negatif Trichel dan streamer onset positif terdiri daripada pelepasan sementara yang berulang-ulang di mana pengionan pesat berlaku semasa selang waktu yang singkat atas perintah beberapa ratus nanodetik.

Semasa pembangunan streamer, gas di dalam saluran pelapis dipanaskan ke suhu yang sangat tinggi, manakala jumlah fizikalnya tidak dapat berkembang dengan cukup.

Akibatnya, tekanan tempatan di dalam saluran streamer meningkat mengikut undang-undang fizikal yang mengawal gas. Peningkatan tempatan dalam tekanan gas sepadan, dengan definisi, kepada penjanaan gelombang tekanan akustik yang menyebarkan ke luar dari tapak pelepasan.

Bentuk khas satu nadi akustik dihasilkan oleh pelepasan corona pulsatif ditunjukkan dalam Rajah 3 di bawah.

Rajah 3 - Corona menjana nadi akustik

Gelombang akustik kerana kedua-dua corona positif dan negatif mempunyai bentuk yang sama, tetapi amplitud pada polariti positif adalah suatu perintah magnitud yang lebih tinggi daripada yang di polariti negatif, sama dengan amplitudo denyut arus. Oleh itu, dalam kes EMI, corona positif adalah sumber utama bunyi bising pada saluran penghantaran.

Spektrum frekuensi nadi akustik corona yang dihasilkan menjangkau lebih luas daripada julat yang boleh didengar normal manusia - iaitu, di atas 15 kHz .

Kereta rawak akustik denyutan yang dihasilkan oleh sumber-sumber yang berbeza yang diedarkan sepanjang konduktor perjalanan jarak yang berbeza di udara untuk tiba di titik di ruang di dekat paras tanah di mana pemerhati manusia boleh ditempatkan. Kerana pengagihan rawak mereka di ruang dan waktu, gelombang akustik tiba di titik pemerhatian dengan hubungan fasa rawak.

Rawatan analisis bunyi bising dari talian penghantaran adalah, oleh itu, dijalankan dari segi daya akustik, yang tidak memerlukan sebarang maklumat fasa. Sumbangan dari semua fasa garisan ditambah untuk menentukan daya akustik yang dilihat pada titik pemerhatian.

Sebagai tambahan kepada komponen rawak yang diterangkan di atas, bunyi bising daripada talian penghantaran ac juga termasuk satu atau lebih nada tulen, yang dihasilkan oleh pergerakan pergerakan kos ruang ionik yang dibuat di sekitar konduktor dalam kedua-dua kitaran separuh voltan berselang.

Apabila mereka berayun di medan elektrik berselang dekat konduktor, ion mengalihkan tenaga kinetik mereka melalui lipatan elastik ke molekul udara dan menimbulkan nada tulen akustik yang dipanggil hum pada frekuensi dua kali ganda daripada kekerapan kuasa (iaitu, 120 Hz untuk sistem 60Hz).

Harmonik yang lebih tinggi juga mungkin terdapat dalam hum, tetapi biasanya magnitud yang lebih rendah. Kerana persamaan dalam mekanisme fizikal yang terlibat, kebisingan hum sangat dikaitkan dengan kehilangan korona.

Kembali ke kandungan ↑

4. Ozon dan NO x

Reaksi elektrokimia kompleks berlaku dalam proses pelepasan corona positif dan negatif, menghasilkan penjanaan ozon O 3, dan pelbagai oksida nitrogen, secara kolektif dikenali sebagai NO x .

Penyisipan molekul oksigen di udara kerana proses pengionan menghasilkan oksigen atom, yang dalam tindak balas seterusnya menimbulkan ozon dan oksida nitrat .

Kembali ke kandungan ↑

5. Pelepasan Cahaya

Proses yang membawa kepada pelepasan korona di udara menimbulkan pengujaan serta pengionan molekul. Molekul yang teruja, di mana elektron orbital terluar tersebar ke keadaan tenaga yang lebih tinggi, memancarkan foton apabila mereka kembali ke keadaan tenaga asal mereka.

Molekul lain di udara menyerap beberapa foton, tetapi sebahagian daripada mereka berjaya melarikan diri dan menyumbang kepada manifestasi visual pelepasan korona .

Pemerhatian visual menunjukkan bahawa cahaya adalah warna kebiruan pucat. Kajian mengenai spektrisi pelepasan pelepasan korona menunjukkan bahawa kebanyakan cahaya dipancarkan dari molekul nitrogen yang teruja.

Rajah 4 - (a) Spektrum cahaya Corona; (b) Spektrum cahaya solar yang boleh dilihat

Rajah 4 menunjukkan spektrum tipikal cahaya yang dipancarkan oleh pelepasan korona di udara. Spektrum sinaran matahari yang kelihatan juga ditunjukkan dalam angka tersebut.

Adalah dilihat bahawa corona menghasilkan sinaran ultraviolet intensiti rendah di pinggir spektrum cahaya suria .

Kembali ke kandungan ↑

6. Angin Elektrik dan Getaran Terapan Corona

Sebagai tambahan kepada kesan yang diperhatikan secara meluas diuraikan di atas, pelepasan korona juga menghasilkan kesan yang kurang dikenali seperti angin elektrik dan getaran yang disebabkan oleh corona .

Dalam kes-kes kedua-dua corona positif dan negatif, ion-ion kekutuban yang sama dicipta dan ditolak daripada konduktor yang sangat tertekan.

Momentum yang diperolehi oleh ion dalam medan elektrik dipindahkan ke molekul gas neutral, yang menghasilkan perbezaan tekanan dalam gas dan aliran gas bergerak dari konduktor. Fenomena ini biasanya dikenali sebagai angin elektrik. Oleh itu, angin elektrik adalah versi nadi akustik yang mantap .

Kehadiran air pada konduktor semasa cuaca hujan kadang-kadang menyebabkan konduktor bergetar pada frekuensi yang sangat rendah (1-5 Hz), yang menimbulkan getaran yang disebabkan oleh corona. Penurunan air pada konduktor dipanjangkan dengan kehadiran medan elektrik permukaan konduktor yang tinggi, menyebabkan mereka mengeluarkan titisan air.

Kekuatan elektrostatik yang menjijikkan di antara drop yang dikeluarkan dan penurunan yang digantung, bersama-sama dengan daya reaktif yang dihasilkan oleh angin elektrik yang dihasilkan oleh corona dan juga oleh lekukan air, mengerahkan daya ke atas konduktor.

Sementara itu, drop yang digantung diisi semula dan lagi memanjakan di medan elektrik.

Getaran yang disebabkan oleh Corona teruja, pertama, oleh kuasa elektrostatik, terutamanya daya coulombic yang menjijikkan dan daya reaktif yang disebabkan oleh angin ionik . Amplitud getaran itu kemudiannya dikuatkan oleh daya reaktif mekanikal dalam lonjakan titisan atau titisan dari titisan yang digantung.

Kembali ke kandungan ↑

7. Kesan Lain

Radiasi Ketuhar Gelombang Mikro dan X?

Di samping pelbagai kesan yang dinyatakan di atas yang telah tertakluk kepada penyiasatan eksperimen dan analisis, terdapat beberapa spekulasi dalam pendengaran awam alam sekitar dan bahkan dalam kesusasteraan saintifik yang korona pada konduktor talian penghantaran boleh menimbulkan kesan lain yang membawa kepada kesan buruk alam sekitar .

Adalah berguna untuk mempertimbangkan kebolehlaksanaan beberapa perkara yang lebih buruk daripada kesan-kesan ini.

Oleh sebab pelepasan korona diketahui menghasilkan radiasi elektromagnet, soalan-soalan telah dibangkitkan mengenai kemungkinan radiasi gelombang mikro dan sinaran X yang dihasilkan oleh korona pada konduktor talian penghantaran .

EMI yang dijana Corona pada frekuensi sehingga 1 GHz telah diukur dari talian kuasa yang beroperasi pada voltan sehingga 800 kV. Pengukuran EMI juga telah dibuat lebih baru pada 900 MHz pada 230kV dan 500kV garisan litar ganda dalam cuaca hujan.

Kajian-kajian ini menunjukkan bahawa EMI yang boleh diukur boleh dihasilkan oleh talian penghantaran walaupun pada frekuensi di atas 1 GHz, tetapi tahap jatuh secara berkadar berbanding dengan frekuensi. Akibatnya, mana-mana EMI yang dihasilkan oleh talian penghantaran di frekuensi gelombang mikro yang rendah dapat dikesan hanya dalam cuaca hujan, dan tahapnya sangat rendah untuk tidak menimbulkan risiko kesihatan .

Ia juga meramalkan bahawa elektron yang dihasilkan oleh korona pada konduktor boleh berinteraksi dengan molekul air ambien untuk menghasilkan radiasi gelombang mikro di band X dan K (9 - 25 GHz). Kajian makmal (DeVore dan Ungvichian 1975) bagaimanapun menunjukkan bahawa tiada sinaran yang boleh diukur dihasilkan pada frekuensi ini.

Begitu juga, kemungkinan pengeluaran sinar X kerana korona pada konduktor talian penghantaran telah dibangkitkan di beberapa pemeriksaan alam sekitar, tetapi pertimbangan fizik yang terlibat menunjukkan bahawa tidak munasabah . Proses pengionan di udara pada tekanan atmosfera menghasilkan foton pada tenaga sepadan dengan cahaya yang kelihatan dan ultraviolet seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4.

Oleh kerana foton sinaran X mempunyai tenaga yang dua hingga tiga pesanan magnitud lebih tinggi daripada radiasi ultraviolet, secara fizikal tidak mungkin untuk korona dan pelepasan jurang untuk menghasilkan sinar X.

Dalam satu kajian baru-baru ini (Silva et al., 2004), semua mekanisme yang berpotensi untuk menghasilkan sinaran X oleh corona talian penghantaran dianalisis dan dinilai dari prinsip asas fizikal, dan disimpulkan bahawa tidak ada yang dapat menghasilkan sebarang sinar X yang dapat dikesan .

Selain daripada konduktor dan perkakasan, korona mungkin berlaku pada permukaan penebat, seperti penebat bukan seramik dan kabel gentian optik, menyebabkan hakisan dan akhirnya membawa kepada kegagalan penebat. Akhirnya korona juga boleh berlaku pada tip tipis daun, tumbuh-tumbuhan, dan objek lain yang terletak berdekatan dengan konduktor talian penghantaran.

Kembali ke kandungan ↑

Rujukan // EPRI AC Reference Line Transmission - 200kV dan ke atas

Panduan elektrik & artikel berkaitan

CARI: Artikel, perisian & panduan