Sähköä käytetään laajalti nykyaikaisessa elämässä sekä tuotannossa että jokapäiväisessä elämässä. Sähköntuotanto ja sen kulutus valtaosassa tapauksia ei tapahdu yhdessä paikassa, ja näiden kahden pisteen välinen etäisyys on melko merkittävä. Tärkeimmät keinot toimittaa sähköä oikeaan paikkaan ovat erilaiset voimajohdot.
Huomattavan kapasiteetin sähkölinjan rakentaminen on erittäin kallista. Yksi keino vähentää pääomakustannusten takaisinmaksuaikaa on lisätä käyttöjännitettä: kun se kasvaa tasaisella teholla, käyttövirta pienenee ja vastaavasti häviöt vähenevät.
Voimajohdot voidaan toteuttaa kaapeleiden pohjalta tai ilmajohtoina (PTL). Viimeksi mainitut ovat edullisia siinä mielessä, että ilma hyvänä luonnollisena dielektrikkona mahdollistaa johtojen tehokkaan erottamisen, mikä taas säästää kustannuksia.
Coronan purkaus voimajohdoissa
Häviöt muunnettaessa joulelämmöksi suoraan vaihejohtimissa eivät ole ainoat häviömekanismit siirtolinjoissa. Niiden lisäksi on tappioita ns. koronapurkaus. Sen läsnäolon akustinen vaikutus on selvästi kuultavissa, erityisesti korkeassa kosteudessa, halkeilussa ja yöllä koronapurkautuminen ilmenee hehkuna (korona) metallin terävien reunojen ympärillä kohteita. Esimerkki tästä ilmiöstä on esitetty kuvassa 1.
Koronapurkaus perustuu ilman hajoamisen vaikutukseen eristeenä, joka tapahtuu vähintään 30 kV / cm: n sähkökentän voimakkuudella. Tässä tapauksessa jännitys luonnollisesti kasvaa terävän reunan alueella. Hajoamisen tulos on ilmamolekyylien ionisaatio ilmaisten varausten ilmaantuessa. Viimeksi mainitut ovat vuorovaikutuksessa sähkökentän kanssa ja kiihtyvät siinä voimakkaasti. Kun se törmää seuraavan molekyylin kanssa, tapahtuu sen sekundäärinen ionisaatio ja sitten prosessi kehittyy kuin lumivyöry.
Koska etäisyys langasta, kentän voimakkuus laskee nopeasti (suhteessa etäisyyden neliöön), tarkasteltu mekanismi:
- on rajoitettu soveltamisala;
- aina "sidottu" jännitteiseen metalliesineeseen;
- voimakkain terävien reunojen alueella.
Poistuessaan ionisaatioalueelta alkaa vapaiden latauskantajien rekombinaatio, johon liittyy niiden kertyneen energian vapautuminen hehkun ja napsautuksen muodossa.
Erilaiset koronaalipurkaukset
Ionisointiprosessi voi alkaa sekä katodista, joka tuottaa elektronien laviinin, että anodista, josta tulee positiivisten varausten lähde. Hajoamisen aikana syntyvien varausten liike tapahtuu aina elektrodista toiseen.
Tässä tapauksessa elektronien suuremman liikkuvuuden vuoksi, joka määritetään pienemmällä massalla, suuri niiden jakautumisen yhtenäisyys ytimessä, ja seurauksena koronalla on yhtenäinen hehku.
Positiivisten varausten kohdalla koronanmuodostusolosuhteet ovat yleensä paikallisia, minkä seurauksena ne hankkivat johdon tai kipinän muodon.
Toinen elektrodi ei välttämättä tuota koronaa.
Kruunun tukahduttaminen
Koronan tyypistä riippumatta sen ulkonäkö tarkoittaa ylimääräisen virran, ts. tappioiden kasvu. Niiden vähentämiseksi on tarkoituksenmukaisinta pienentää kentän voimakkuus jakautumisen alapuolelle. Helpoin tapa on poistaa terävät reunat voimajohtojen virtaa kuljettavissa elementeissä. Tämä on tärkeintä eristimiä suunniteltaessa, koska niissä yksityiskohtien sileys häiriintyy luonnollisesti. Esimerkki on esitetty kuvassa 2.
Kalliimpi ja rakenteellisesti monimutkaisempi, mutta samalla tehokkaampi tapa ratkaista ongelma radikaalisti on siirtyminen johtimiin ns. jaettu rakenne. Esimerkki niiden suunnittelusta on esitetty kuvassa 3. Tällöin tavoite saavutetaan sillä, että johtojen määrän kasvu luonnollisesti vähentää sähkökentän voimakkuutta kriittisen alapuolelle.