Как коронное кольцо помогает против коронного разряда?

Коронный разряд - это поток тока от электрода к наружному воздуху. Коронный разряд происходит (среди прочего) в высоковольтных линиях электропередач.

Одним из способов уменьшения коронного разряда в этом случае является использование так называемых коронных колец - это просто кольцо из толстого металлического стержня, которое расположено перпендикулярно проволоке так, чтобы проволока проходила через кольцо. Кольцо крепится к опоре линии электропередач и заземляется.

Как это помогает? Я ожидаю, что вместо тока «провод-воздух» начнется поток тока «провод-кольцо», и он будет таким же. Почему использование коронного кольца подавляет коронный разряд?

Рассел отвечает хорошо. Чтобы выяснить, как работает корона:

Когда электрическое поле в точке воздуха достаточно сильное, некоторые электроны отрываются от атомов, и воздух становится проводящей плазмой вместо изолятора. Когда объект находится под высоким напряжением и имеет небольшую кривизну (проволока, острые точки), поле в области вокруг него может иметь достаточно высокую напряженность поля, чтобы это произошло, образуя проводящий слой воздуха, который затем окружен нормальным изолирующим воздухом. Если прочность вокруг этого проводящего слоя также достаточно высока (если проводящая область заостренна), проводящий слой может увеличиваться и увеличиваться в размере (обычно в одном направлении), пока он не образует полный проводящий путь к другому объекту, а затем огромный ток течет в виде дуги .

Даже если форма поля такова, что она не может образовать дугу, она все равно может образовать коронный разряд . Это когда проводящий слой плазмы перестает расширяться и просто сидит там вокруг провода, и ионы в плазменном слое отталкиваются в нейтральный воздух, где они медленно дрейфуют, пока не разрядятся на другом объекте. Это все еще поток тока, только намного меньше, чем дуга.

Кольцо короны меняет форму электрического поля, в некотором смысле распространяя его, так что оно больше не является достаточно сильным в любой точке для ионизации воздуха.

Резюме:

• Роль коронного кольца заключается в распределении градиента электрического поля и снижении его максимальных значений ниже порога короны, предотвращая коронный разряд. *

• Обратитесь к «превосходной справке» ниже для чрезвычайно хорошего объяснения теоретических и практических аспектов.

Кольцо короны представляет собой проводящее кольцо, установленное на конце или радиально снаружи конца изолятора в системе сверхвысокого напряжения (обычно 200 кВ +)

Роль коронного кольца заключается в устранении или уменьшении ионизации воздуха с соответствующим коронным разрядом. Коронный разряд повреждает изоляторы и может привести к выходу из строя продуктов, которые могут привести к катастрофическому повреждению изоляции.

Коронное кольцо работает путем изменения формы напряженности электрического поля, так что скорость изменения поля на изоляторе в худшем случае уменьшается, тем самым снижая пиковый потенциал в окружающем воздухе до уровня ниже пробивного напряжения около 10 кВ на дюйм (сухой) эфир, частоты сети).

Полезная вторичная роль состоит в том, чтобы изменить распределение электрического поля по стопке изоляторов, чтобы падение потенциала на изолятор было более равномерным, тем самым уменьшая напряжения пробоя на изоляторе с наибольшим падением напряжения. Пакет симметричных изоляторов, используемых для изоляции сверхвысокого напряжения, будет иметь гораздо большее падение напряжения на изоляторах на «горячем» конце пакета. Различия более 10: 1 могут возникать в длинных гирляндах изоляторов, причем в некоторых случаях более половины общего падения СВН происходит на первых 3 или 4 изоляторах. Изменение формы поля коронным кольцом может эффективно уменьшить этот дисбаланс, но непропорционально большая часть общего напряжения все еще может нести первые несколько изоляторов.

Кольца короны можно увидеть на обоих концах изоляторов на фото ниже.

Приведенное выше изображение взято из этого превосходного обсуждения реальных эффектов короны и их обработки. * Краткое изложение использования коронирующих колец настолько лаконично, что я использовал его для краткого изложения в начале этого ответа. (Я нашел эту статью только после написания более длинной версии выше ;-). ) Они отмечают: роль коронного кольца заключается в распределении градиента электрического поля и снижении его максимальных значений ниже порога короны, предотвращая коронный разряд.

Википедия отмечает, что в энергосистемах, скажем, 220 кВ коронирующие кольца могут устанавливаться как справа, так и на одном конце изоляторов при напряжении 500 кВ +.

Превосходный справочник - Вот очень хорошая статья о сокращении короны и функциональности коронного кольца - ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКЦИИ КОРОНА-КОЛЬЦА НА ИНТЕНСИВНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛА НА СТРОКЕ ИЗОЛЯТОРА

В этой статье 2010 года отмечается возникновение коронного повреждения и повреждения изолятора при более низких напряжениях, чем это традиционно наблюдалось, по-видимому, из-за использования новых полимерных изоляторов. В некоторых конфигурациях сообщалось об отказах и / или повреждениях на линиях электропередачи всего 115 кВ по сравнению с ожиданиями, что в прошлом не требовалась защита от коронного кольца, скажем, ниже 161 кВ. Кольца короны: нужны ли они? - Моделирование предсказывает уровни короны на основе конфигурации, оборудования и линейного напряжения.

Краткое, но полезное групповое обсуждение здесь

EPRI (Исследовательский институт электроэнергетики) публикует статьи по ряду вопросов, связанных с энергетикой. Вот некоторые из их ссылок повторного использования коронных колец

Иллюстрация распределений электрического поля с коронным кольцом и без него на много изолирующей струне. См. «Превосходную справочную» статью выше для обсуждения.

Экстремальные примеры:

От

Речь идет о плотности заряда - кольцо увеличивает площадь поверхности и радиус кривизны, уменьшая плотность заряда ниже той, которая может вызвать значительную корону из-за таких вещей, как острые края в соединениях и т. Д.

Кольцо крепится к столбу линии электропередачи и заземляется ?

Большинство коронирующих колец не заземлены.

Некоторые стопки изоляторов имеют только одно коронное кольцо - оно всегда в конце линии.

Кольцо короны на конце линии изоляторов соединено с линией электропередачи. Это кольцо короны находится под тем же высоким напряжением, что и линия электропередачи. (Это коронное кольцо не заземлено).

Время от времени есть второе кольцо короны на конце земли. Кольцо короны на земном конце стека является единственным заземленным кольцом короны.

Как это помогает? Я ожидаю, что вместо тока «провод-воздух» начнется поток тока «провод-кольцо», и он будет таким же. Почему использование коронного кольца подавляет коронный разряд?

Вы правы - если, гипотетически, все кольца были заземлены, то ток в проводном кольце был бы таким же плохим и, вероятно, хуже, чем ток в проводном воздухе (корона) без колец.

Электрическое поле будет циркулировать по кольцу вместо поверхности изолятора, поэтому коронный разряд уменьшается.