Как понимать кольца короны и стеклянные изоляторы?

Понимание колец Corona и стеклянных изоляторов сНУА Электрик: Симбиотические отношения в системах высокого напряжения

Что касается высоковольтной передачи электроэнергии, надежная и безопасная доставка энергии зависит от производительности важнейших компонентов, таких как стеклянные изоляторы и кольца короны. Несмотря на кажущуюся простоту, их взаимодействие является увлекательным примером инженерного проектирования для управления мощными электрическими силами. По сути, стеклянные изоляторы обеспечивают необходимое электрическое разделение, в то время как коронные кольца защищают эти изоляторы от разрушительного явления, известного как коронный разряд.

АСтеклянный изоляторПредставляет собой устройство, предназначенное для поддержки и отделения высоковольтных проводников от заземленной конструкции, такой как башня передачи. Эти изоляторы, изготовленные из специально разработанного закаленного стекла, обладают высокой диэлектрической прочностью, что означает, что они сопротивляются потоку электрического тока. Их характерная форма колокола и серия юбок не являются произвольными; они тщательно разработаны, чтобы увеличить «расстояние утечки»-путь, по которому электрическая дуга должна была бы пройти вдоль поверхности изолятора, чтобы достичь заземленной башни. Такая конструкция помогает предотвратить пробоин, которые по существу являются короткими замыканиями по воздуху.

Тем не менее, цепочка стеклянных изоляторов, поддерживающих высоковольтную линию, не находится под равномерным электрическим напряжением. Электрическое поле, область невидимой силы, создаваемой высоким напряжением, распределено неравномерно. Самая высокая концентрация этого электрического поля происходит на «заряженном конце»Изоляционная нить-Точка, ближайшая к линии электропередачи. Это интенсивное электрическое давление в определенной точке является корнем серьезной проблемы.

Когда напряженность электрического поля на поверхности проводника или изолятора превышает диэлектрическую прочность окружающего воздуха, он может ионизировать молекулы воздуха. Эта ионизация создает светящееся, часто пурпурное свечение, сопровождаемое шипением или треском. Это явление называется коронным разрядом.

Хотя это может показаться незначительной утечкой энергии, коронный разряд имеет несколько вредных последствий для системы передачи энергии:
Потеря мощности: представляет собой непрерывную утечку электрической энергии в атмосферу.
Звуковой и радиошум: разряд генерирует слышимый шум и электромагнитные помехи, которые могут нарушить радио-и коммуникационные сигналы.
Деградация материала: химические побочные продукты коронного разряда, в первую очередь озон (O 3) и азотная кислота (HNO 3), образующиеся в присутствии влажности, являются высококоррозионными. Со временем эти вещества могут ухудшить поверхность стеклянного изолятора и его металлической фурнитуры.
Предшественник вспышки: в некоторых случаях сильный коронный разряд может создать проводящий путь в воздухе, увеличивая вероятность полного пробоя, что может привести к отключению электроэнергии и повреждению оборудования.

Именно здесь в игру вступает коронное кольцо. Коронное кольцо представляет собой гладкое, круговое или тороидальное (в форме пончика) проводящее кольцо, которое устанавливается на подпитанный конец строки стеклянного изолятора. Он электрически подключен к высоковольтному проводнику.

Основная функция кольца короны заключается в изменении и управлении электрическим полем. Путем введения более крупной и гладкой проводящей поверхности кольцо короны эффективно перераспределяет линии электрического поля, делая их более однородными по всей строке изолятора. Это значительно снижает высокую концентрацию электрического поля в острых точкахАппаратные средства изолятора(Колпачок и булавка).

Такое перераспределение электрического поля имеет несколько важных преимуществ:

Предотвращает коронный разряд: понижая пиковую напряженность электрического поля ниже порога, необходимого для ионизации воздуха, коронное кольцо предотвращает образование коронного разряда.
Защищает изолятор: смягчая корону, кольцо защищает стеклянный изолятор и его оборудование от коррозионного воздействия озона и азотной кислоты, тем самым продлевая срок их службы и обеспечивая их долгосрочную надежность.
Улучшает распределение напряжения: коронное кольцо также помогает выровнять распределение напряжения между отдельными блоками изолятора в цепочке. Без кольца первые несколько изоляторов на напорном конце несут непропорционально высокую долю общего напряжения. Кольцо помогает распределить это напряжение более равномерно, уменьшая электрическое напряжение на любом отдельном изоляторе.

Итак, согласно вышеупомянутому Nooa Electric: отношения между стеклянными изоляторами и коронными кольцами являются критическим партнерством в высоковольтной технике. Стеклянный изолятор обеспечивает необходимую изоляцию, в то время как кольцо короны действует как жизненно важный защитник, защищая изолятор от разрушительного воздействия высоких электрических полей. Это элегантное и эффективное решение обеспечивает безопасную, надежную и эффективную передачу электроэнергии на большие расстояния. Для линий электропередачи, работающих при очень высоких напряжениях, обычно 230 киловольт (кВ) и выше, наличие коронных колец не только полезно, но и необходимо для долговечности и надлежащего функционирования всей системы.