Корона на проводах ЛЭП при импульсном напряжении

При поражении линии молнией провода приобретают высокий потенциал, превосходящий напряжение коронирования. В результате по проводу от места поражения в разные стороны движется волна перенапряжения, которая создает импульсную корону.

Фронт волны имеет большую скорость нарастания, следовательно, стримеры имеют температуру около 2000°С. С провода в окружающую среду выносится существенный заряд, вследствие чего емкость в линии возрастает. Индуктивность остается прежней, так как между стримерами нет контакта и ток идет только по проводу. Это приводит к снижению скорости движения волны перенапряжения. Форма импульсной короны зависит от полярности провода.

Основной характеристикой импульсной короны является вольт-кулоновая характеристика, вид которой при обеих полярностях показан на рис. 3.4.

Она имеет ярко выраженную стримерную структуру. Отрицательная корона содержит множество светящихся нитей небольшой длины, положительная корона имеет меньшее число нитей, но более длинных. Фронт волны импульса нарастает очень быстро, по этой причине стример имеет большую скорость развития, что соответствует большому току, который разогревает канал до 2000 ºС. Это является главным отличием импульсной короны от стационарной. Высокая температура способствует термической ионизации в каналах, что увеличивает проводимость.

Рис. 3.4. Вольт-кулоновая характеристика импульсной короны

Стримерная структура коронного чехла исключает возможность прохождения тока по чехлу в осевом направлении, так как отдельные каналы стримеров не соприкасаются друг с другом. Поэтому продольный ток в линии по-прежнему проходит только по проводу, т.е. на индуктивность линии корона влияния не оказывает. Напротив, заряды перемещаются с провода на периферию коронного чехла, благодаря чему емкость линии существенно увеличивается. На рис. 3.4 представлена вольт-кулоновая характеристика импульсной короны. При отсутствии короны заряд изменялся бы по прямой, наклон которой пропорционален геометрической емкости линии: C _ст = q / U. При напряжении U _к вспыхивает корона, в результате чего зависимость q = f (U) перестает быть линейной. Касательная к кривой представляет собой динамическую емкость C _д = d q /d U.

Скорость распространения волны вдоль некоронирующей линии равна скорости света c:

. (3.28)

Скорость распространения волны вдоль коронирующей линии:

(3.29)

Чем больше амплитуда фронта импульса, тем выше будет емкость линии С _д и, следовательно, ниже скорость распространения волны. На рис. 3.5 представлена деформация фронта волны, вызванная уменьшение скорости распространения волны с увеличением напряжения.

Рис. 3.5. Деформация фронта волны: 1 – недеформированная волна; 2 - деформированная волна

Разобьем шкалу напряжения на уровни U ₁, U ₂, U ₃, U ₄ и т.д., что соответствует по оси времени t ₁, t ₂, t ₃, t ₄. В момент времени t ₁ вспыхнула корона при напряжении U ₁, скорость движения волны уменьшилась, поэтому напряжение U ₂ будет достигнуто ко времени t ₂, т.е. наклон линии фронта уменьшился. С каждым последующим моментом времени напряжение растет, поэтому наклон линии фронта будет уменьшаться сильнее. Сглаженный фронт волны вызывает меньшие перенапряжения, т.е. импульсная корона – это положительное явление.

Дата добавления: 2014-12-16