L'elettricità è ampiamente utilizzata nella vita moderna, sia nella produzione che nella vita di tutti i giorni. La generazione di elettricità e il suo consumo nella stragrande maggioranza dei casi non si verificano in un unico luogo e la distanza tra questi due punti è piuttosto significativa. I mezzi principali per fornire elettricità al posto giusto sono varie linee di forza.
La costruzione di una linea elettrica di potenza significativa è un'impresa molto costosa. Uno dei mezzi per ridurre il periodo di recupero dei costi di capitale è aumentare la tensione di esercizio: man mano che aumenta con una potenza costante, la corrente di esercizio diminuisce e, di conseguenza, le perdite diminuiscono.
Le linee elettriche possono essere realizzate sulla base di cavi o come linee elettriche aeree (PTL). Questi ultimi sono vantaggiosi in quanto l'aria, in quanto un buon dielettrico naturale, consente di separare efficacemente i fili, con un ulteriore risparmio sui costi.
Scarica corona nelle linee elettriche
Le perdite per la conversione in calore Joule direttamente nei conduttori di fase non sono l'unico meccanismo di perdita nelle linee di trasmissione. Oltre a loro, ci sono perdite per i cosiddetti. scarica corona. L'effetto acustico della sua presenza è chiaramente udibile, specialmente ad alta umidità, crepitio e di notte, la scarica corona si manifesta come un bagliore (corona) attorno ai bordi taglienti del metallo elementi. Un esempio di questo fenomeno è mostrato nella Figura 1.
La scarica a corona si basa sull'effetto della rottura dell'aria come isolante, che si verifica a un'intensità del campo elettrico di almeno 30 kV / cm. In questo caso, la tensione cresce naturalmente nell'area dello spigolo vivo. Il risultato della rottura è la ionizzazione delle molecole d'aria con l'aspetto di cariche libere. Questi ultimi interagiscono con il campo elettrico e in esso vengono intensamente accelerati. In caso di collisione con la molecola successiva, si verifica la sua ionizzazione secondaria e quindi il processo si sviluppa come una valanga.
A causa del fatto che con la distanza dal filo, l'intensità del campo diminuisce rapidamente (in proporzione al quadrato della distanza), il meccanismo considerato:
- ha una portata limitata;
- sempre “legato” ad un oggetto metallico energizzato;
- più intenso nell'area degli spigoli vivi.
Quando si lascia la regione di ionizzazione, inizia la ricombinazione dei portatori di carica gratuiti, che è accompagnata dal rilascio della loro energia accumulata sotto forma di un bagliore e un clic.
Varietà di scariche coronali
Il processo di ionizzazione può iniziare sia al catodo, che genera una valanga di elettroni, sia all'anodo, che diventa una fonte di cariche positive. Il movimento delle cariche create durante la rottura avviene sempre da un elettrodo nella direzione dell'altro.
In questo caso, a causa della maggiore mobilità degli elettroni, determinata da una massa inferiore, grande uniformità della loro distribuzione nel nucleo e la corona, di conseguenza, ha un'uniforme bagliore.
Per le cariche positive, le condizioni di formazione della corona sono solitamente localizzate, a seguito delle quali acquisiscono la forma di una corda o di un canale di scintilla.
Il secondo elettrodo potrebbe non generare una corona.
Soppressione della corona
Indipendentemente dal tipo di corona, il suo aspetto indica la comparsa di una corrente aggiuntiva, ad es. crescita delle perdite. Per ridurli, è più opportuno ridurre l'intensità di campo al di sotto di quella di guasto. Il modo più semplice è eliminare gli spigoli vivi sugli elementi che trasportano corrente delle linee elettriche. Questo è molto importante quando si progettano isolatori, perché in essi la levigatezza delle linee dei dettagli è naturalmente disturbata. Un esempio è mostrato nella Figura 2.
Un modo più costoso e strutturalmente complesso, ma allo stesso tempo più efficace per risolvere radicalmente il problema, è passare ai fili del cosiddetto. struttura divisa. Un esempio della loro costruzione è mostrato nella Figura 3. In questo caso, l'obiettivo è raggiunto dal fatto che un aumento del numero di fili fa diminuire naturalmente l'intensità del campo elettrico al di sotto di quella critica.