Elektřina je v moderním životě široce používána, a to jak ve výrobě, tak v každodenním životě. Výroba elektřiny a její spotřeba se v drtivé většině případů nevyskytuje na jednom místě a vzdálenost mezi těmito dvěma body je poměrně významná. Hlavním prostředkem dodávky elektřiny na správné místo jsou různá elektrická vedení.
Stavba silnoproudého elektrického vedení se značnou kapacitou je velmi nákladný podnik. Jedním z prostředků ke snížení doby návratnosti kapitálových nákladů je zvýšení provozního napětí: jak roste s konstantním výkonem, provozní proud klesá a podle toho se snižují ztráty.
Elektrické vedení lze realizovat na základě kabelů nebo jako nadzemní elektrické vedení (PTL). Posledně jmenované jsou výhodné v tom, že vzduch jako dobré přírodní dielektrikum umožňuje účinně oddělit dráty, což opět šetří náklady.
Koronový výboj v elektrickém vedení
Ztráty pro převod na Jouleovo teplo přímo ve fázových vodičích nejsou jediným ztrátovým mechanismem v přenosových vedeních. Kromě nich existují ztráty pro tzv. koronový výboj. Akustický účinek jeho přítomnosti je jasně slyšitelný, zejména při vysoké vlhkosti, praskání a v noci se koronový výboj projevuje jako záře (korona) kolem ostrých hran kovů položky. Příklad tohoto jevu je uveden na obrázku 1.
Koronový výboj je založen na účinku rozpadu vzduchu jako izolátoru, ke kterému dochází při síle elektrického pole nejméně 30 kV / cm. V tomto případě napětí přirozeně roste v oblasti ostré hrany. Výsledkem rozkladu je ionizace molekul vzduchu s výskytem volných nábojů. Ty druhé interagují s elektrickým polem a jsou v něm intenzivně akcelerovány. Když se srazí s další molekulou, dojde k její sekundární ionizaci a proces se poté vyvíjí jako lavina.
Vzhledem k tomu, že se vzdáleností od drátu intenzita pole rychle klesá (v poměru k druhé mocnině vzdálenosti), uvažovaný mechanismus:
- má omezený rozsah;
- vždy „připoután“ k kovovému předmětu pod napětím;
- nejintenzivnější v oblasti ostrých hran.
Při opuštění ionizační oblasti začíná rekombinace nosičů volného náboje, která je doprovázena uvolňováním jejich akumulované energie ve formě záře a kliknutí.
Odrůdy koronálních výbojů
Ionizační proces může začít jak na katodě, která vytváří lavinu elektronů, tak na anodě, která se stává zdrojem kladných nábojů. Pohyb nábojů vznikajících při poruše vždy probíhá z jedné elektrody na druhou.
V tomto případě je kvůli větší mobilitě elektronů určována nižší hmotností velká uniformita jejich distribuce v jádru a koróna má ve výsledku uniformu záře.
U kladných nábojů jsou podmínky tvorby korony obvykle lokalizovány, v důsledku čehož získávají podobu šňůry nebo jiskrového kanálu.
Druhá elektroda nemusí generovat koronu.
Potlačení korunky
Bez ohledu na typ koróny znamená její vzhled vzhled dalšího proudu, tj. růst ztrát. Chcete-li je snížit, je nanejvýš účelné snížit intenzitu pole pod úroveň rozkladu. Nejjednodušší je eliminovat ostré hrany na prvcích elektrického vedení, které vedou proud. To je nejdůležitější při navrhování izolátorů, protože v nich je přirozeně narušena plynulost linií detailů. Příklad je znázorněn na obrázku 2.
Nákladnějším a strukturálně složitějším, ale zároveň efektivnějším způsobem radikálního řešení problému je přechod na dráty z tzv. rozdělená struktura. Příklad jejich konstrukce je uveden na obrázku 3. V tomto případě je cíle dosaženo skutečností, že zvýšení počtu vodičů přirozeně snižuje intenzitu elektrického pole pod kritickou hodnotu.