Wie hilft der Koronaring gegen die Koronaentladung?

Die Koronaentladung ist ein Stromfluss von der Elektrode zur Außenluft. Die Koronaentladung erfolgt (unter anderem) in Hochspannungsleitungen.

Eine Möglichkeit, die Koronaentladung in diesem Fall zu reduzieren, ist die Verwendung sogenannter Korona-Ringe - dies ist nur ein Ring aus dickem Metallstab, der orthogonal zum Draht positioniert ist, so dass der Draht durch den Ring verläuft. Der Ring wird am Stromleitungspfosten montiert und geerdet.

Wie hilft das? Ich würde erwarten, dass anstelle des "Draht-zu-Luft" -Stromflusses ein "Draht-zu-Ring" -Stromfluss beginnen würde und es genauso wäre. Warum unterdrückt die Verwendung des Koronarings die Koronaentladung?

Russells Antwort ist gut. Um die Funktionsweise von Corona zu verdeutlichen:

Wenn das elektrische Feld an einem Punkt in der Luft stark genug ist, werden einige Elektronen von den Atomen abgestreift und die Luft wird zu einem leitenden Plasma anstelle eines Isolators. Wenn sich ein Objekt auf einer hohen Spannung befindet und eine kleine Krümmung (Draht, scharfe Punkte) aufweist, kann das Feld in der Umgebung eine ausreichend hohe Feldstärke aufweisen, um dies zu erreichen, und bildet dann eine leitende Luftschicht umgeben von normaler isolierender Luft. Wenn die Festigkeit um diese leitende Schicht ebenfalls hoch genug ist (wenn der leitende Bereich spitz ist), kann die leitende Schicht zunehmen und an Größe zunehmen (normalerweise in einer Richtung), bis sie einen vollständigen leitenden Pfad zu einem anderen Objekt bildet und dann einen riesigen Strom fließt in Form eines Lichtbogens .

Selbst wenn die Form des Feldes so ist, dass es keinen Bogen bilden kann, kann es dennoch eine Koronaentladung bilden . Dies ist der Fall, wenn sich eine leitende Plasmaschicht nicht mehr ausdehnt und nur noch um den Draht herum sitzt und Ionen in der Plasmaschicht in neutrale Luft abgestoßen werden, wo sie langsam driften, bis sie sich auf einem anderen Objekt entladen. Dies ist immer noch ein Stromfluss, nur viel kleiner als ein Lichtbogen.

Der Koronaring verändert die Form des elektrischen Feldes und breitet es gewissermaßen aus, so dass es zu keinem Zeitpunkt mehr stark genug ist, um die Luft zu ionisieren.

Zusammenfassung:

• Die Rolle des Koronarings besteht darin, den Gradienten des elektrischen Feldes zu verteilen und seine Maximalwerte unter die Koronaschwelle zu senken, um die Koronaentladung zu verhindern. *

• In der folgenden "hervorragenden Referenz" finden Sie eine äußerst gute Erklärung der theoretischen und praktischen Aspekte.

Ein Koronaring ist ein leitender Ring, der am Ende oder radial außerhalb des Endes eines Isolators in einem Hochspannungssystem (typischerweise 200 kV +) angebracht ist.

Die Rolle des Koronarings besteht darin, die Ionisation der Luft mit der damit verbundenen Koronaentladung zu beseitigen oder zu verringern. Die Koronaentladung beschädigt die Isolatoren und kann zu Ausfallprodukten führen, die zu einem katastrophalen Isolationsversagen führen können.

Ein Koronaring modifiziert die Form der elektrischen Feldstärke so, dass die Feldänderungsrate im ungünstigsten Fall auf dem Isolator verringert wird, wodurch das Spitzenpotential über der Umgebungsluft unter die Durchbruchspannung von etwa 10 kV pro Zoll (trocken) verringert wird Luft, Netzfrequenzen).

Eine nützliche sekundäre Rolle besteht darin, die Verteilung des elektrischen Feldes über einen Stapel von Isolatoren so umzuformen, dass der Potentialabfall pro Isolator gleichmäßiger ist, wodurch die Durchschlagspannungen auf den Isolator mit dem höchsten Spannungsabfall verringert werden. Ein Stapel symmetrischer Isolatoren, die für die EHV-Isolierung verwendet werden, weist am "heißen" Ende des Stapels einen weitaus größeren Spannungsabfall an den Isolatoren auf. Bei langen Isolatorsträngen können Unterschiede von mehr als 10: 1 auftreten, wobei in einigen Fällen mehr als die Hälfte des gesamten EHV-Abfalls an den ersten 3 oder 4 Isolatoren auftritt. Die Umformung des Feldes durch einen Koronaring kann dieses Ungleichgewicht sinnvoll verringern - ein unverhältnismäßig großer Teil der Gesamtspannung kann jedoch immer noch von den ersten Isolatoren getragen werden.

Auf dem Foto unten sind an beiden Enden der Isolatoren Coronaringe zu sehen.

Das obige Bild stammt aus dieser hervorragenden Diskussion über Koronareffekte und -behandlung in der Praxis. * Die Zusammenfassung der Verwendung von Koronaringen ist so kurz, dass ich sie zu Beginn dieser Antwort für meine Zusammenfassung verwendet habe. (Ich habe diesen Artikel erst gefunden, nachdem ich die längere Version oben geschrieben habe ;-). ) Sie bemerken - Die Rolle des Koronarings besteht darin, den Gradienten des elektrischen Feldes zu verteilen und seine Maximalwerte unter die Koronaschwelle zu senken, um die Koronaentladung zu verhindern.

Wikipedia stellt fest, dass in Stromversorgungssystemen mit beispielsweise 220 kV Koronaringe von Rechts wegen an einem Ende der Isolatoren und an beiden Enden bei 500 kV + angebracht werden können.

Hervorragende Referenz - Hier ist ein äußerst gutes Papier über Koronareduktion und Koronaringfunktionalität - Auswirkungen des Koronarringdesigns auf die Intensität des elektrischen Feldes und die potenzielle Verteilung entlang einer Isolatorschnur

In diesem Artikel aus dem Jahr 2010 wird das Auftreten von Koronaschäden und Isolatorversagen bei niedrigeren Spannungen als traditionell beobachtet, offenbar aufgrund der Verwendung neuer Polymerisolatoren. In einigen Konfigurationen wurden Fehler und / oder Schäden an Leitungen mit nur 115 kV gemeldet, verglichen mit den Erwartungen, dass in der Vergangenheit kein Koronaringschutz unter beispielsweise 161 kV erforderlich war. Corona-Ringe: Werden sie benötigt? - Die Modellierung sagt Koronapegel basierend auf Konfiguration, Hardware und Netzspannung voraus.

Kurze aber nützliche Gruppendiskussion hier

Das EPRI (Electric Power Research Institute) veröffentlicht Artikel zu einer Reihe von strombezogenen Themen. Hier sind einige ihrer Referenzen zur Verwendung von Koronaringen

Darstellung der elektrischen Feldverteilungen mit und ohne Koronaring auf Mehrfachisolatorstrang. Weitere Informationen finden Sie oben im Artikel "Hervorragende Referenz".

Extreme Beispiele:

Von

Es geht um die Ladungsdichte - der Ring vergrößert die Oberfläche und den Krümmungsradius und reduziert die Ladungsdichte unter diejenige, die durch scharfe Kanten an Fugen usw. eine signifikante Korona verursachen würde.

Der Ring ist am Stromleitungspfosten montiert und geerdet ?

Die meisten Koronaringe sind nicht geerdet.

Einige Isolatorstapel haben nur einen Koronaring - er befindet sich immer am Leitungsende.

Der Koronaring am Leitungsende der Isolatoren ist mit der Stromleitung verbunden. Dieser Koronaring hat die gleiche Hochspannung wie die Stromleitung. (Dieser Koronaring ist nicht geerdet).

Gelegentlich befindet sich am Erdende des Stapels ein zweiter Koronaring. Der Koronaring am Erdungsende des Stapels ist der einzige geerdete Koronaring.

Wie hilft das? Ich würde erwarten, dass anstelle des "Draht-zu-Luft" -Stromflusses ein "Draht-zu-Ring" -Stromfluss beginnen würde und es genauso wäre. Warum unterdrückt die Verwendung des Koronarings die Koronaentladung?

Sie haben Recht - Wenn hypothetisch alle Ringe geerdet wären, wäre der Stromfluss von Draht zu Ring genauso schlecht und wahrscheinlich schlechter als der Stromfluss von Draht zu Luft (Korona) ohne die Ringe.

Das elektrische Feld zirkuliert auf dem Ring anstelle der Oberfläche des Isolators, so dass die Koronaentladung verringert wird.