In eerdere artikelen bespraken we transmissielijnen en hoe elektriciteit via geleiders van de centrale naar de verbruiker wordt getransporteerd. Tijdens transmissie tonen de geleiders visuele en geluidseffecten, wat leidt tot een stroomverlies op de lijnen, bekend als het corona-effect.

Wat is het Corona-effect / Ontlading in Transmissielijnen?

„Het fenomeen van violette gloed, sissend geluid en productie van ozon in een overhead-transmissielijn heet corona.”

Wanneer een wisselspanning wordt toegepast over twee geleiders van een transmissielijn wiens onderlinge afstand groot is ten opzichte van hun doorsnede, verandert er niets in de omringende lucht bij lage spanning. Maar wanneer de potentiaalverschil een bepaalde waarde overschrijdt, de kritische verstorende spanning, worden de geleiders omringd door een zwakke violette gloed: corona. Dit effect kan vergezeld gaan van sissend geluid, violette gloed, radio-interferentie en ozonproductie.

Hoe hoger de spanning, hoe groter en intenser de lumineuze omhulling om de geleiders, het geluid en het stroomverlies. Wanneer de spanning de doorbraakwaarde overschrijdt, treedt een flashover op tussen de geleiders en verbrandt de luchtisolatie. Bij gladde, gepolijste geleiders verschijnt een uniforme gloed; bij ruwe punten op gepolijste geleiders zijn deze helderder. Bij DC-spanning is corona anders: de positieve draad heeft een uniforme gloed, de negatieve een vlekkerige gloed.

Theorie van coronavorming:

Er is altijd enige ionisatie in de lucht door kosmische straling, UV-straling en radioactiviteit. Onder normale omstandigheden bevat de lucht vrije elektronen, negatieve ionen en neutrale moleculen. Maar wanneer het potentiaalverschil tussen de geleiders een bepaalde waarde overschrijdt, ontstaat een potentiaalgradiënt op het oppervlak van de geleiders. Wanneer de potentiaalgradiënt 30 kV/cm bereikt, wat voldoende is voor een vrije elektron om met voldoende kracht met een neutraal molecuul te botsen en een elektron vrij te maken.Dit proces herhaalt zich in andere moleculen, die meer vrije elektronen vrijmaken. Dit proces is cumulatief, waardoor grote aantallen elektronen in de omringende lucht springen, de lucht geïoniseerd wordt en een vonk ontstaat tussen de geleiders. Het corona-effect kan in twee delen worden verdeeld: geluid en visueel deel.

1. Kritische verstorende spanning: De minimum fase-nul spanning waarop corona optreedt. Bij twee geleiders met straal r en afstand d, bij aangelegde spanning V, is de potentiaalgradiënt aan het oppervlak: g = [V / (r ln(d/r))] V/cm.
2. Visuele kritische spanning: De minimum fase-nul spanning waarop een gloed verschijnt langs de gehele geleiders. Bij parallelle geleiders begint de coronagloed niet bij de verstorende spanning Vc, maar bij een hogere spanning Vv, de visuele kritische spanning. De effectieve waarde is gegeven door de formule in de afbeelding.
   

Factoren die Corona Beïnvloeden

Het coronafenomeen kan worden beïnvloed door de fysieke toestand van de atmosfeer en de staat van de lijn. De volgende factoren zijn beslissend:

1. Atmosfeer: Omdat corona ontstaat door ionisatie van de omringende lucht, beïnvloedt de fysieke toestand van de atmosfeer corona. Bij onweersweer is het aantal ionen hoger dan normaal, zodat corona kan optreden bij veel lagere spanning dan bij mooi weer.
2. Geleidergrootte en -vorm: Corona wordt beïnvloed door de fysieke vorm en grootte van de geleider. Een oneffen oppervlak geeft meer corona dan een gladde geleider, omdat oneffenheden meer kans op corona creëren.
3. Afstand tussen geleiders: De afstand moet groter zijn dan de diameter van de geleiders. Als de afstand kleiner is, kan de omringende lucht bij lagere spanning geïoniseerd raken.
4. Lijnspanning: De lijnspanning beïnvloedt corona sterk. Bij lage spanning verandert er niets in de omringende lucht, dus geen corona. Wanneer de spanning een bepaalde waarde overschrijdt, ontstaan electrostatische spanningen aan het geleideroppervlak die de lucht ioniseren en corona vormen.

Methoden om het Corona-effect te Verminderen

Er is waargenomen dat intense corona-effecten optreden bij werkspanningen van 33 kV of hoger; bij het ontwerpen van transmissielijnen en schakelstations moet rekening worden gehouden met deze destructieve effecten. De volgende methoden verminderen corona-ontlading:

1. Door de geleidergrootte te vergroten: Door de geleider te vergroten, stijgt de spanning waarop corona optreedt, waardoor corona-effecten aanzienlijk worden verminderd.
2. Door de afstand tussen geleiders te vergroten: Het vergroten van de afstand tussen transmissielijngeleiders kan het corona-effect aanzienlijk verminderen. De afstand moet worden vergroot ten opzichte van de afstand waarop corona optreedt. Meer ruimte accommoderen meer deeltjes tussen de geleiders.

Voordelen en Nadelen van het Corona-effect

Corona heeft voor- en nadelen. Bij een correct ontwerp van een hoge-spannings overhead-lijn worden de volgende als meest belangrijk beschouwd.

Voordelen

1. Door corona wordt de ruimte tussen geleiders geïoniseerd en wordt een geleidend pad, waardoor de virtuele diameter van de geleider toeneemt.
2. Corona vermindert de effecten van transiënten veroorzaakt door golven.

Nadelen

1. Corna gaat vergezeld van energieverlies, wat de efficiëntie van de transmissielijn beïnvloedt.
2. Ozon wordt geproduceerd en kan corrosie veroorzaken.
3. De stroom door corona is niet-sinusvormig, wat een niet-sinusvormige spanningsval in de lijn veroorzaakt.