Elektrická energia sa v modernom živote široko využíva ako vo výrobe, tak aj v každodennom živote. Výroba elektriny a jej spotreba sa v drvivej väčšine prípadov nevyskytuje na jednom mieste a vzdialenosť medzi týmito dvoma bodmi je dosť značná. Hlavným prostriedkom na dodávku elektriny na správne miesto sú rôzne elektrické vedenia.
Výstavba silnoprúdového elektrického vedenia so značnou kapacitou je veľmi nákladný podnik. Jedným z prostriedkov na zníženie doby návratnosti kapitálových nákladov je zvýšenie prevádzkového napätia: ako stúpa s konštantným výkonom, klesá prevádzkový prúd a podľa toho aj straty.
Elektrické vedenie je možné realizovať na základe káblov alebo ako vzdušné elektrické vedenie (PTL). Posledné menované sú výhodné v tom, že vzduch ako dobré prírodné dielektrikum umožňuje efektívne oddelenie drôtov, čo opäť šetrí náklady.
Výboj koróny v elektrických vedeniach
Straty pri premene na Jouleovo teplo priamo vo fázových vodičoch nie sú jediným stratovým mechanizmom v prenosových vedeniach. Okrem nich existujú straty aj pre tzv. korónový výboj. Akustický účinok jeho prítomnosti je zreteľne počuť, najmä pri vysokej vlhkosti, praskaní a v noci sa korónový výboj prejavuje ako žiara (koróna) okolo ostrých hrán kovu položky. Príklad tohto javu je znázornený na obrázku 1.
Korónový výboj je založený na účinku rozpadu vzduchu ako izolátora, ku ktorému dochádza pri sile elektrického poľa najmenej 30 kV / cm. V tomto prípade napätie prirodzene rastie v oblasti ostrej hrany. Výsledkom rozkladu je ionizácia molekúl vzduchu so vznikom voľných nábojov. Posledné menované interagujú s elektrickým poľom a sú v ňom intenzívne akcelerované. Po zrážke s ďalšou molekulou dôjde k jej sekundárnej ionizácii a potom sa proces vyvinie ako lavína.
Vzhľadom na skutočnosť, že so vzdialenosťou od drôtu intenzita poľa rýchlo klesá (v pomere k štvorcu vzdialenosti), uvažovaný mechanizmus:
- má obmedzený rozsah;
- vždy „priviazaný“ k kovovému predmetu pod napätím;
- najintenzívnejšie v oblasti ostrých hrán.
Pri opustení ionizačnej oblasti začína rekombinácia nosičov voľného náboja, ktorá je sprevádzaná uvoľňovaním ich nahromadenej energie vo forme žiary a kliknutia.
Odrody koronálnych výbojov
Ionizačný proces môže začať tak na katóde, ktorá vytvára lavínu elektrónov, ako aj na anóde, ktorá sa stáva zdrojom kladných nábojov. Pohyb nábojov vznikajúcich pri poruche nastáva vždy z jednej elektródy v smere k druhej.
V tomto prípade je z dôvodu väčšej pohyblivosti elektrónov určená nižšou hmotnosťou veľká rovnomernosť ich distribúcie v jadre a koróna má vo výsledku rovnomernosť žiariť.
Pre kladné náboje sú podmienky tvorby koróny zvyčajne lokalizované, v dôsledku čoho získajú tvar kábla alebo iskry.
Druhá elektróda nemusí generovať korónu.
Potlačenie koruny
Bez ohľadu na typ koróny jej vzhľad znamená vzhľad prídavného prúdu, t.j. rast strát. Na ich zníženie je najúčelnejšie znížiť intenzitu poľa pod úroveň rozkladu. Najjednoduchším spôsobom je eliminovať ostré hrany na prvkoch elektrického vedenia prenášajúcich prúd. To je najdôležitejšie pri navrhovaní izolátorov, pretože v nich je prirodzene narušená plynulosť línií detailov. Príklad je uvedený na obrázku 2.
Nákladnejším a konštrukčne zložitejším, ale zároveň efektívnejším spôsobom radikálneho riešenia problému je prechod na drôty z tzv. rozdelená štruktúra. Príklad ich konštrukcie je znázornený na obrázku 3. V tomto prípade je cieľ dosiahnutý skutočnosťou, že zvýšenie počtu drôtov prirodzene znižuje intenzitu elektrického poľa pod kritickú hodnotu.