コロナリングはコロナ放電にどのように役立ちますか?


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コロナ放電は、電極から外気への電流の流れです。コロナ放電は、高圧送電線で(とりわけ)発生します。

この場合のコロナ放電を減らす1つの方法は、いわゆるコロナリングを使用することです。これは、ワイヤーがリングを通過するようにワイヤーに直交して配置された厚い金属棒でできたリングです。リングは電力線の支柱に取り付けられ、接地されています。

これはどのように役立ちますか?「ワイヤーから空気へ」の電流フローの代わりに「ワイヤーからリングへ」の電流フローが開始し、それはまったく同じになると思います。コロナリングを使用するとコロナ放電が抑制されるのはなぜですか?

回答:


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ラッセルの答えは良いです。コロナのしくみを明確にするには:

空気中のある点の電界が十分に強い場合、一部の電子が原子からはぎ取られ、空気は絶縁体ではなく導電性プラズマになります。オブジェクトが高電圧で曲率が小さい場合(ワイヤー、鋭いポイント)、オブジェクトの周りの領域のフィールドは、これが発生するのに十分な高いフィールド強度を持ち、空気の導電層を形成します。通常の断熱空気に囲まれています。この導電層の周囲の強度も十分に高い場合(導電領域が尖っている場合)、導電層は、別のオブジェクトへの完全な導電パスを形成するまで(通常は一方向に)大きくなり、大きくなります。電流はアークの形で流れます。

フィールドの形状がアークを形成できないような形状であっても、コロナ放電を形成する可能性があります。これは、プラズマの導電層が拡大を停止し、ワイヤの周囲にちょうど配置され、プラズマ層内のイオンが中性空気に反発し、別のオブジェクトで放電するまでゆっくりドリフトする場合です。これはまだ電流の流れであり、アークよりもはるかに小さいです。

コロナリングは電界の形状を変化させ、ある意味でそれを広げるので、どの時点でも空気をイオン化するのに十分な強さではなくなります。


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概要:

  • コロナリングの役割は、電界勾配を分散し、その最大値をコロナしきい値より低くして、コロナ放電を防ぐことです。*

  • 理論的および実用的な側面の非常に良い説明については、以下の「優れたリファレンス」を参照してください。


コロナリングは、超高電圧システム(通常200 kV +)の絶縁体の端に、または絶縁体の端の半径方向外側に取り付けられた導電リングです。

コロナリングの役割は、コロナ放電に伴う空気のイオン化を排除または低減することです。コロナ放電は絶縁体を損傷し、破壊的な生成物を生成し、壊滅的な絶縁破壊を引き起こす可能性があります。

コロナリングは、電界強度の形状を変更することで機能し、絶縁体の電界のワーストケースの変化率が低下するため、周囲の空気全体のピーク電位が1インチあたり約10 kVの絶縁破壊電圧(乾燥空気、幹線周波数)。

有用な二次的な役割は、絶縁体のスタック全体の電界分布を再形成して、絶縁体あたりの電位降下をより均一にし、それによって、電圧降下が最も大きい絶縁体の破壊応力を低減することです。EHV絶縁に使用される対称絶縁体のスタックでは、スタックの「高温」端にある絶縁体での電圧降下がはるかに大きくなります。長い絶縁体ストリングでは10:1を超える差が生じる可能性があり、場合によっては、最初の3つまたは4つの絶縁体全体でEHV降下の半分以上が発生します。コロナリングによる電界の再形成は、この不均衡を効果的に減らすことができますが、全電圧の不相応に大きな部分は、最初のいくつかの絶縁体によって運ばれる傾向があります。


下の写真の絶縁体の両端にコロナリングが見えます。

ここに画像の説明を入力してください

上の画像は、実世界のコロナ効果と治療に関するこのすばらしい議論から取ら れたものです。(私がこの記事を見つけたのは、上記の長いバージョンを書いた後です;-)。)彼らは注意します-コロナリングの役割は、電界勾配を分散させ、その最大値をコロナしきい値より低くして、コロナ放電を防ぐことです。


ウィキペディアは、電力システムでは、たとえば220 kVのコロナリングは、すぐに絶縁体の一方の端と500 kV +の両端に取り付けられる傾向があると述べています。


優れた参考資料 -コロナ低減とコロナリングの機能に関する非常に優れた論文がここにあります- 絶縁体ストリングに沿った電界強度と電位分布に対するコロナリング設計の影響

この2010年の記事では、明らかに新しいポリマー絶縁体の使用が原因で、伝統的に観察されているよりも低い電圧でコロナ損傷と絶縁体の故障が発生していることに言及しています。過去には161 kVと言っていた以下のコロナリング保護が不要であるという予想と比較して、一部の構成では115 kVの低いラインで障害や損傷が報告されています。 コロナリング:それらは必要ですか?-モデリングは、構成、ハードウェア、およびライン電圧に基づいてコロナレベルを予測します。

ここでは簡単ですが役立つグループディスカッション

EPRI(電力研究所)は、さまざまな電力関連の問題に関する論文を発表しています。コロナリングの再利用に関する参考文献の一部を以下に示します


マルチ絶縁体ストリングのコロナリングがある場合とない場合の電界分布の図。説明については、上記の「優れたリファレンス」ペーパーを参照してください。

ここに画像の説明を入力してください


極端な例:

ここに画像の説明を入力してください

から


これらのすべての写真を使用しても、まだ1つのことはわかりません-ワイヤーとリングの間で放電が開始されないのはなぜですか?
シャープトゥース

@sharptooth:電場がアークまたはコロナ放電を可能にするほど強くないため。コロナ放電は、電界が強すぎて導体の周囲の空気が導電性になるときに発生しますが、導電性領域は回路とアークを完成させることができるものに触れていません。代わりに、より遅いイオンの流れが中性空気を通過します。電界を変更することにより、空気が伝導性になるのを防ぎます。
内部石2011

@endolith:これを別の回答として追加していただけませんか?それが私が探していたものです。
シャープトゥース、

それはOKな答えですが、私の答えの2と3の段落が「あなたが欲しかったもの」として見られなかった/見なかったことに驚いています(実際には驚かなかったとしても)。「ポイント」ではなく、理解のために重要です。
ラッセルマクマホン

@sharptooth:まあそれはラッセルが言ったことの単なる説明のようなものですが、大丈夫です
11:45

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それは電荷密度についてです-リングは表面積と曲率半径を増加させ、それ以下に電荷密度を減少させます。これにより、ジョイントの鋭利なエッジなどからコロナが大幅に発生します。


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リングは電源ラインポストに取り付けられ、接地されていますか?

ほとんどのコロナリングは接地されていません。

一部の絶縁体スタックには、コロナリングが1つしかない-常にラインの端にあります。

絶縁体のライン端にあるコロナリングは、電力線に接続されています。そのコロナリングは、電力線と同じ高電圧です。(そのコロナリングは接地されていません)。

時折、スタックのアース側に2つ目のコロナリングがあります。スタックのアース側のコロナリングは、アースされる唯一のコロナリングです。

これはどのように役立ちますか?「ワイヤーから空気へ」の電流フローの代わりに「ワイヤーからリングへ」の電流フローが開始し、それはまったく同じになると思います。コロナリングを使用するとコロナ放電が抑制されるのはなぜですか?

あなたが正しい-仮に、すべてのリングが接地されている場合、ワイヤーからリングへの電流の流れは、リングなしのワイヤーから空気への電流の流れ(コロナ)と同じくらい悪く、おそらく悪いでしょう。


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