Corona-Effekt in Übertragungsleitungen: Regen, Rausch- und Leiterdesign

Der Koronaeffekt in Übertragungsleitungen ist die lokalisierte Ionisierung der Luft um einen unter Spannung stehenden Leiter oder eine unter Spannung stehende Armatur, wenn das lokale elektrische Feld ausreichend stark wird. Es kann hörbare Geräusche erzeugen, Funkstörungen und Leistungsverluste ohne Überschlag über die gesamte Isolationsstrecke. Für eine Wechselstrom-Freileitung, sein Verhalten hängt von der Geometrie der Leiteroberfläche ab, die umgebende Linienanordnung und das Wetter, nicht nur vom Laststrom oder der Leiterfläche. Die praktische Designfrage ist daher nicht nur, ob der Leiter den erforderlichen Strom führt, sondern wie sich die gesamte energetische Geometrie unter den relevanten Oberflächen- und Umgebungsbedingungen verhält.

Diese Erklärung betrifft blanke Freileitungen, hauptsächlich auf Wechselstromübertragungsleitungen. Es handelt sich nicht um eine Beschreibung einer Teilentladung innerhalb eines isolierten Stromkabels, und es handelt sich nicht um eine Felddiagnose, die allein auf Geräuschen basiert.

Beginnen Sie mit elektrischem Stress, nicht mit Leitertemperatur

Strom erzeugt Widerstandsheizung. Spannung und die Geometrie um eine unter Spannung stehende Oberfläche bestimmen die elektrische Spannung. Die beiden Phänomene können mit einer Betriebslinie interagieren, aber sie sind nicht das gleiche Problem. Eine Erhöhung des Nennstroms eines Leiters allein führt noch nicht zu einer akzeptablen Koronaleistung.

Das elektrische Feld ist nicht gleichmäßig über jede Litze und jedes Zubehörteil verteilt. Eine lokale Projektion oder eine Änderung der Geometrie kann einen Bereich mit höherer Spannung erzeugen, als die durchschnittliche Beschreibung des Leiters vermuten lässt. Daher sind neben dem Nenndurchmesser des Leiters auch die Außenfläche und die in der Nähe befindlichen Armaturen von Bedeutung. Ein Produktname wie z ACSR-Leiter identifiziert eine Konstruktionsfamilie, nicht die vollständige elektrische Feldumgebung der installierten Leitung.

Die nützliche Unterscheidung ist zwischen Corona-Ausbruch, das Auftreten einer lokalen Entladung unter den angegebenen Bedingungen, und die daraus resultierenden Geräusche oder Störungen an einem bestimmten Beobachtungspunkt. Sie sind verwandt, aber eine Vorhersage des einen ist nicht automatisch eine Messung des anderen. Beides lässt sich nicht auf eine universelle Spannungsschwelle reduzieren, die für jede Freileitung gilt.

Konzeptdiagramm eines Trockenleiters und eines Nassleiters mit einer Beschreibung zur Feldverstärkung durch Wassertropfen
Wassertropfen können die lokale elektrische Belastung verändern. Diese illustrative Skizze enthält keine berechneten Feldwerte und ist kein Entladungstestbild.

Eine leichte Benetzung kann den Klang stärker verändern als erwartet

Wassertropfen können das lokale Feld an Teilen einer unter Spannung stehenden Leiteroberfläche verstärken. Eine Leine, die sich bei Trockenheit ruhig verhält, kann daher bei Nässe stärker auffallen. Jedoch, Die Niederschlagsintensität allein beschreibt nicht den tatsächlichen Benetzungszustand des Leiters.

A 2024 CIGRE-Wissenschaft & Eine technische Studie zum Lärm von Wechselstrom-Freileitungen ergab, dass sehr niedrige Regenraten besondere Aufmerksamkeit verdienen und in einigen bestehenden Vorhersagen nicht ausreichend berücksichtigt werden. Die Feststellung ist keine Regel, dass Nieselregen immer lauter ist als Starkregen. Es stellt fest, dass es leicht regnet, Nebel und eine anhaltend nasse Oberfläche sind nicht einfach deshalb von der Hand zu weisen, weil die registrierte Niederschlagsmenge gering ist.

Es gibt zwei getrennte Fragen: wie viel Schall die Leitung erzeugt, und wie auffällig dieser Ton gegenüber der Umgebung ist. Regen selbst sorgt für Hintergrundgeräusche. Ein ruhiger Ort mit leichter Benetzung stellt eine andere Beobachtungsbedingung dar als der gleiche Ort während eines lauten Regengusses.

Für einen technischen Vergleich sind vergleichbare Oberflächen- und Wetterbedingungen erforderlich. Eine trockene Probe, Eine frisch benetzte Probe und eine Probe, die nach Regenfällen feucht bleibt, stellen nicht automatisch gleichwertige Zustände dar. Ein ungeklärter Unterschied zwischen zwei Geräuschmesswerten ist daher kein ausreichender Grund, die Änderung ausschließlich dem Leitertyp zuzuschreiben.

Einzelleiter- und gleichphasige Doppelbündelsymbole mit Abstandsbeschriftung
Anzahl und Abstand der Unterleiter sind Variablen für die Liniengestaltung. Bei diesem Konzept handelt es sich nicht um einen flächentreuen Vergleich und es werden keine Abmessungen oder Reduzierungsprozentsätze empfohlen.

Die gleiche Metallfläche bedeutet nicht die gleiche elektrische Feldgeometrie

Die Metallquerschnittsfläche beschreibt in erster Linie, wie viel leitendes Material vorhanden ist. Es beschreibt nicht vollständig die äußere Form einer verseilten Anordnung oder die Positionen benachbarter unter Spannung stehender Elemente. Unterschiedliche Konstruktionen können unterschiedliche Gesamtdurchmesser und Außendrahtanordnungen haben, auch wenn ein Überschriftenbereich ähnlich erscheint.

Für eine Übertragungsleitungsphase, mehrere Teilleiter können als Bündel angeordnet werden. Diese getrennten Mitglieder gehören derselben Phase an; Sie sind nicht die Phasen einer isolierten ABC-Baugruppe. Die Anzahl der Unterleiter, Ihr individueller Durchmesser und ihre Trennung gehen alle in die elektrische Feldgeometrie der Linie ein. Die Bündelung ist eine anerkannte Gestaltungsmöglichkeit zur Corona-Kontrolle, aber sein Nutzen hängt von der vollständigen Anordnung ab.

CIGREs öffentlicher Überblick über die technische Broschüre 792, Kompakte Wechselstrom-Freileitungen, hebt eine konkurrierende Einschränkung hervor: Eine Verringerung des Phasenabstands kann die Leiteroberflächengradienten erhöhen und das Risiko einer Überschreitung der Kriterien für hörbares Rauschen erhöhen. Eine Änderung des Layouts zur Anpassung an einen schmaleren Korridor kann daher die elektrische Umgebung verändern, selbst wenn der Leiter selbst unverändert bleibt.

Menge Was es beschreibt Was es alleine nicht schafft
Metallbereich, mm2 Der angegebene Bereich des Leitermaterials, mit der angegebenen Gebietskonvention. Die fertige Außenform bzw. das installierte Flächenfeld.
Gesamtdurchmesser, mm Die Außenabmessung eines bestimmten Leiters. Bündelabstand, Phasenanordnung oder Nebenbeanspruchung.
Oberflächengradient, kV/cm oder kV/m Elektrisches Feld an der Oberfläche unter einem angegebenen Modell und Betriebszustand. Ein universeller Geräuschpegel an einer Wohn- oder Flurgrenze.
Schalldruckpegel, dB(A) Ein gewichteter akustischer Pegel an einem angegebenen Beobachtungspunkt und einer bestimmten Messbedingung. Eine vom Abstand unabhängige Leitereigenschaft, Umgebung und Hintergrundgeräusche.

Die Produktinformationen und das Linienmodell müssen den gleichen angebotenen Aufbau verwenden. Ersetzen des verifizierten Durchmessers durch die Nennfläche, oder den Bündelabstand als austauschbares Zubehördetail zu behandeln, Entfernt Informationen, die die Corona-Bewertung benötigt.

Die Oberflächenbehandlung ist eine bedingte Maßnahme, keine Lärmgarantie

Der Zustand der Leiteroberfläche kann sich darauf auswirken, wie sich Wasser ansammelt. Hydrophile Behandlungen gehören zu den untersuchten Ansätzen zur Bekämpfung von Lärm bei nassem Wetter. Der 2024 CIGRE-Untersuchungen zeigten auch, dass ihr Nutzen vom Oberflächengefälle abhängt. Ein Behandlungsergebnis kann nicht von der Geometrie und den Testbedingungen getrennt werden, unter denen es erzielt wurde.

Für eine herstellerbezogene Spezifikation, Die nützliche Anforderung ist ein identifizierter Oberflächenzustand und Nachweise, die für die vorgeschlagene Leitungskonfiguration relevant sind, anstelle einer nicht unterstützten Beschreibung wie „rauscharmer Leiter“. Ein optisch glatter Leiter ist kein gemessenes akustisches Ergebnis. Ähnlich, Eine an anderer Stelle technisch mögliche Oberflächenbehandlung darf ohne geprüfte Produktdokumentation nicht als XWA-Lieferfähigkeit dargestellt werden.

Der B2.83-Forschungsumfang von CIGRE berücksichtigt die Form von Leitern und Anschlüssen, Wetter, Oberflächenbehandlungen, Phasenanordnung und Bündelkonfiguration zusammen. Dieser Ansatz mit mehreren Variablen ist vertretbarer, als eine Materialbezeichnung zu ändern und davon auszugehen, dass ein Lärmproblem gelöst wurde.

Der Freileitungsbereich Bietet Konstruktionskontext. Für die Bewertung auf Linienebene sind weiterhin die tatsächliche Geometrie und Umgebung erforderlich; Die Produktseite ist kein Ersatz für diese Beurteilung.

Identifizieren Sie den Mechanismus, bevor Sie ein Mittel auswählen

Ein Knistern, Brummen oder Pfeifen in der Nähe einer Leitung ist eine Beobachtung, keine vollständige technische Diagnose. Elektrische Entladung bei nassem Wetter, Windwechselwirkungen und ein lokalisiertes Geräteproblem können unterschiedliche Untersuchungen erfordern. Der Schall allein beweist nicht, dass eine Leitung sicher ist, es beweist auch keinen Leiterfehler.

  • Knistern oder Zischen bei nassem Wetter: Untersuchen Sie die Wetterkorrelation und den Ort der Einleitung mithilfe der vom Betreiber genehmigten Bewertungsmethoden. Gehen Sie nicht davon aus, dass alle Geräusche von den Leiterspannen und nicht von den Armaturen herrühren.
  • Windbedingte Bewegung oder Geräusch: Betrachten Sie die aerodynamische Anregung separat. Der Unterschied zwischen Äolische Vibration und Galopp betrifft mechanische Bewegung und Ermüdung, kein akustischer Abnahmetest für Corona.
  • Ein neu lokalisiertes oder sich veränderndes Symptom: den Standort behalten, Zeitpunkt und Bedingungen für die Prüfung durch den Netzbetreiber. Eine elektrische Untersuchung darf nicht durch die allgemeine Behauptung ersetzt werden, dass Übertragungsleitungsrauschen normal sei.

Für einen Geräuschvergleich ist auch eine festgelegte Messmethode erforderlich: Beobachtungsposition, Wetter, relevante akustische Metrik, Instrumenteneinrichtung, Hintergrundbehandlung und Unsicherheit. Das National Physical Laboratory Anleitung zur Messunsicherheit erklärt, warum der Betrieb und die Kalibrierung von Schallpegelmessern zur Unsicherheit des Ergebnisses beitragen. Sein historischer Bericht ist methodischer Kontext, keine aktuelle Akzeptanzgrenze für Übertragungsleitungen.

AC- und DC-Abschlüsse müssen ebenfalls getrennt bleiben. Der HGÜ-Forschungsüberblick von EPRI identifiziert Raumladungseffekte, die das Verhalten des elektrischen Gleichstromfeldes vom Wechselstrombetrieb unterscheiden. Ein Zusammenhang zwischen Wechselstrom-Nässe- und Wettergeräuschen lässt sich nicht einfach auf eine HGÜ-Leitung übertragen.

Für eine lärmsensible Strecke, Geben Sie die Bedienzeile an, nicht nur der Dirigent. Leiterabmessungen und Oberflächenzustand, Phasen- und Bündelgeometrie, Relevante Wetterlagen und der Beurteilungsort bilden die technische Grundlage einer aussagekräftigen Auswertung. Dieser Ansatz ermittelt, ob die fehlenden Informationen in der Produktdefinition liegen, das Liniendesign oder die Messung, anstatt einen größeren Bereich als automatische Antwort zu behandeln.