ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Начальные и критические градиенты короны из "Корона переменного тока" Для возникновения короны, как и любого другого вида электрического разряда в газе, необходимо, чтобы напряжение, приложенное к данной системе электродов, превосходило по величине определенный уровень, который принято называть начальным напряжением короны. Величина начального напряжения короны зависит от рода и плотности газа, геометрических размеров электродов и состояния поверхности электродов с малыми радиусами кривизны поверхности, на которых собственно и возникает корона. При прочих равных условиях при изменении межэлектродных расстояний будут изменяться и значения начального напряжения короны. Однако при этом градиенты потенциала электрического поля у поверхности электродов с малыми радиусами кривизны будут сохраняться одинаковыми, что позволяет по их величинам находить и соответствующие начальные напряжения короны для тех или иных систем электродов. Таким образом, начальные градиенты короны, т. е. градиенты потенциала у поверхности электродов с малыми радиусами кривизны, по достижении которых и возникает корона, являются более общей характеристикой коронирующих электродов, чем начальное напряжение короны. [c.26] Наличие двух формул для начального градиента короны переменного тока предполагает, что для провода одного и того же радиуса при одинаковых атмосферных условиях возможны, хотя и не сильно отличающиеся, но два значения начального градиента в зависимости от вида системы электродов — коаксиальные электроды или два параллельных провода. Такое положение не может найти объяснения на основе общих физических законов электрического разряда в газах и противоречит им. Действительно, электрические поля в окрестностях провода радиуса Гц как в случае, когда он служит внутренним электродом цилиндрического конденсатора, так и в случае его расположения параллельно другому проводу того Же радиуса при расстоянии между проводами существенно большем их радиусов, имеют практически совершенно одинаковое распределение. Следовательно, усл01вия для возникновения ионизации у поверхности проводов, в этих двух системах электродов будут также одинаковы и самостоятельный разряд должен возникать при одних и тех же значениях начального градиента потенциала. Сказанное заставляет считать, что две формулы Пика отображают действительные значения начальных градиентов короны с различной степенью приближения, т. е. при использовании одной из формул погрешно-сть определения величины начального градиента будет больше, чем при использовании другой формулы. [c.27] При обосновании формулы (1-9) использовались в значительной степени литературные данные, вторая же формула (1-10) базируется всего лишь на шести экспериментальных точках [Л. 12], полученных ее автором соответственно для шести проводов разного радиуса (го = 0,0981,005 см). [c.27] Сопоставление расчетных и экспериментальных данных показывает, что для всего рассмотренного диапазона радиусов проводов в целом наилучшее их согласование получается для второй фор.мулы Пика (1-7). Если, кроме того, учесть, что только к этой формуле относятся достаточно надежные экспериментальные данные о зависимости начального градиента короны от плотности воздуха, то следует рекомендовать ее для практических расчетов начального градиента короны переменного тока в форме (1-8), где учтена поправка, связанная с различием нормальных температур. [c.28] Обсуждавшиеся выше формулы для начального градиента короны переменного тока относятся к цилиндрическим проводам с гладкой поверхностью. Однако на линиях электропередачи почти исключительно используются витые провода, на которых величины начального напряжения короны ниже, чем на цилиндрических. Это обстоятельство принято учитывать введением так называемого коэффициента гладкости витого провода, который представляет собой отношение начального напряжения короны па витом проводе к начальному нанряженню короны на гладком цилиндрическом провэде равного радиуса при прочих равны.х условиях (одинаковые межэлектродные расстояния, одинаковая плотность воздуха, отсутствие осадков). [c.28] Тиходеева (Л. 14J, в которой был осуществлен теоретический анализ электрического поля у поверхности витых проводов и на этой основе, с учетом известного условия стационарности газового разряда Таунсенда—Роговского, рассчитан коэффициент гладкости для витых проводов типов АС, АСУ и A O. Для всех проводов указанных типов независимо от их диаметров была получена величина коэффициента гладкости 0,82. Впоследствии более подробное изучение вопроса [Л. 76] привело Н. Н. Тиходеева к значениям коэффициента гладкости 0,85—0,9. [c.29] Проведенное позднее И. Б. Богдановой экспериментальное исследование коэффициента гладкости витых проводов [Л. 2] псжаз -ло, что общепринятая его величина является существенно заниженной и не отражает особенностей конструкции витых проводов. В экспериментах провода. подвергались тщательной очистке, удалению забоин, заусениц и пр. с целью ликвидации местных очагов короны на их поверхности. [c.29] В табл. 1-1 воспроизведены п( лученные в [Л. 2] путем сопоставления экспериментальных данных для витых и гладких проводов коэффициенты гладкости вигых проводов. [c.29] Различие коэффициентов гладкости для разных проводов является следствием не различия их конструкций, а, по-видимому, следствием неодинаковой степени очистки их поверхности. Независимо от этого полученные значения коэффициентов гладкости во всех случаях значительно выше общепринятой величины 0,82. [c.29] Начальные градиенты короны определяют условия ее возникновения. После ее возникновения условия у поверхности провода изменяются — возникают и существуют процессы ионизации и ряд других процессов. При этом граничные условия у поверхности коронирую-щих электродов характеризуют уже не начальными, а критическими градиентами. [c.29] Иначе дело обстоит в случае биполярной короны постоянного тока и короны переменного тока, когда во внешней зоне короны суш,ествуют ионы обоих знаков. Появляется возможность снижения критического градиента у положительного электрода при постоянном напряжении и в положительный полупериод переменного напряжения за счет разрушения отрицательных ионов, поступающих из внешнего пространства в зону ионизации и служащих дополнительным источником свободных электронов. [c.30] Предположение о возможности снижения критического градиента у положительного провода биполярной короны постоянного тока впервые было показано Н. А. Капцовым [Л. 3], Факт существования значительного различия величин критического и начального градиентов положительной короны в биполярном режиме был установлен В. И. Попковым [Л. 9] на основе тщательного анализа экспериментальных данных, включая и результаты зондовых исследований поля биполярной короны. [c.30] Позднее была сделана попытка [Л. 15] поставить под сомнение указанный факт, исходя из теоретических соображений. Несостоятельность этих соображений доказана в [Л. 16]. [c.30] Применительно к короне переменного тока один из возможных путей выяснения вопроса — использование экспериментальной характеристики зажигания короны переменного тока — обоснован и развит в [Л. 17] и [Л. 18]. [c.30] Уравнение (1-И) справедливо для любого момента времени и в том числе для моментов вспышки и угасания короны, уравнения для которых и используются для последующего анализа. При этом учитывается следующее. Вспышка короны в каждый полупериод происходит в чистом от объемного заряда пространстве вблизи поверхности шровода, т. е. при напряженности электрического поля у поверхности провода, равной начальной напряженности, соответствующей полярности данного полупериода. Спустя некоторое время после вспышки ионы предыдущего полупериода начинают поступать на провод и только тогда могут влиять на элементарные ионизационные процессы и на величину критического градиента. [c.31] Действительные характеристики зажигания короны переменного тока отличны от идеализнрованпой, как это следует из графика на рис. 1-12, где приведены экспериментальные данные для коронирующего провода диаметром 3 мм в цилиндре диаметром 192 см. Отличие прежде всего состоит в том, что кривые разных полярностей не совпадают кривая отрицательной полярности идет ниже кривой положительной полярности. Кроме того, характеристики проходят через нуль при перенапряжении, большем двойного. Первое обусловлено тем, что положительный критический градиент короны в условиях биполярного режима ниже отрицательного. Второе связано с уменьшением во времени напряжения, обусловленного объемным зарядом. [c.33] В уравнения (1-19) входят три неизвестные величины ио, п, Все эти величины определяются по экспериментальной характеристике зажигания начальное напряжение 1Уо — по точке на продолжении характеристики зажигания для отрицательной полярности, в которой абсцисса и ордината одинаковы. В нашем случае (рис. 1-12) /7о = 51,5 кв. Это значение начального напряжения хорошо согласуется с величиной, определенной по формуле Пика (1-8) для начального градиента видимой короны. По характеристике зажигания для положительной полярности определяется величина п, для чего используется первое уравнение системы (1-19). [c.34] Величины градиента у поверхности провода, определенные по найденным значениям будут также ниже начального градиента короны. [c.35] Уровень критического градиента в соответствии с данными рис. 1-12 по мере роста амплитуды приложенного напряжения сначала быстро снижается, а затем скорость уменьшения становится ниже и намечается стремление к определенному пределу. Такой характер зависимости можно объяснить следующим образом. По мере роста приложенного напряжения возрастает плотность отрицательных ионов, поступающих из внешней зоны в зону ионизации. Это, естественно, должно сопровождаться увеличением числа свободных электронов, которые образуются при распаде отрицательных ионов в области сильного цоля, и должно благодаря этому приводить к снижению критического градиента. Однако снижение критического градиента не может быть безграничным, так как процесс ударной ионизации может иметь место только при градиентах выше некоторой величины. Поэтому при приближении критического градиента к этой величине, несмотря на возрастание числа отрицательных ионов при увеличении напряжения, темп снижения критического градиента должен уменьшаться и должен существовать предел, ниже которого критический градиент опуститься не может. Наличие такого предела обусловлено также тем обстоятельством, что по мере снижения градиента уменьшается вероятность распада отрицательных ионов с освобождением свободных электронов. Это явление также влияет на уменьшение скорости снижения критического градиента по мере роста перенапряжения. [c.35] В соответствии с данными рис. 1-12 наименьшее достигнутое в опытах значение критического градиента составляет 34 кв1см. Начальный градиент короны для рассматриваемого случая ( о = 53 кв1см) превышает это значение более чем в 1,5 раза. [c.35] Вернуться к основной статье