Hiện tượng phóng điện vầng quang (corona power) là một dạng phóng điện cục bộ vốn phát sáng và thỉnh thoảng chúng ta có thể thấy được bằng mắt trần. Vầng quang xảy ra khi không khí xung quanh một dây dẫn mang điện trở nên bị ion hóa, gây nên một sự phóng điện.
Vầng quang điện
Vầng quang điện là sự phóng điện gây ra bởi sự ion hóa của chất lỏng như không khí xung quanh một vật dẫn mang điện.
Vầng quang điện xảy ra khi điện trường quanh bề mặt dây dẫn vượt quá sức bền về điện của không khí khoảng 21kV.
Điện áp tới hạn sụp đổ là điện áp tạo ra sự chọc thủng điện môi không khí quanh dây dẫn.
Vầng quang xảy ra khi các khiếm khuyết hiện hữu ở các dây dẫn như là các rìa có cạnh sắc nhọn hoặc các chỗ vỡ tại đó tạo nên điện trường cục bộ lớn. Ta cũng có thể nghe một âm thanh như tiếng rít khi xảy ra vầng quang.
Các phân tử nitơ trong không khí bị kích thích và dẫn đến sự phát xạ tia cực tím. Thỉnh thoảng chúng ta thấy được vầng quang xuất hiện như là một quầng sáng xanh mờ bao xung quanh các dây dẫn, đặc biệt trong bóng đêm.
Các nguyên nhân gây tổn hao vầng quang điện
Điện áp đường dây của vật dẫn là yếu tố chính quyết định sự phóng điện hào quang trong đường dây tải điện. Ở các giá trị điện áp thấp (nhỏ hơn điện áp đánh thủng tới hạn), ứng suất trong không khí không đủ cao để gây ra đánh thủng điện môi – và do đó không xảy ra phóng điện.
Khi tăng điện áp, hiệu ứng hào quang trong đường truyền xảy ra do sự ion hóa của không khí trong khí quyển xung quanh các dây dẫn – nó chủ yếu bị ảnh hưởng bởi các điều kiện của cáp cũng như trạng thái vật lý của khí quyển. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến phóng hào quang là:
- Điều kiện khí quyển.
- Tình trạng của dây dẫn.
- Khoảng cách giữa các dây dẫn.
Cách giảm tổn thất vầng quang điện
Sự phóng điện của vầng quang điện luôn gây ra tổn thất điện năng. Năng lượng bị mất dưới dạng ánh sáng, âm thanh, nhiệt và các phản ứng hóa học. Mặc dù những tổn thất này là nhỏ, nhưng theo thời gian, chúng có thể gây ra tổn thất điện năng đáng kể trong mạng điện áp cao.
Sự phóng điện của vầng quang điện có thể được giảm bớt bằng cách:
- Tăng kích thước dây dẫn: Đường kính dây dẫn lớn hơn dẫn đến giảm hiệu ứng hào quang.
- Tăng khoảng cách giữa các dây dẫn: Tăng khoảng cách giữa các dây dẫn làm giảm hiệu ứng hào quang.
- Sử dụng dây dẫn đi kèm: Dây dẫn bó làm tăng đường kính hiệu dụng của dây dẫn do đó làm giảm hiệu ứng hào quang.
- Sử dụng các vòng hào quang: Điện trường càng mạnh ở những nơi có dây dẫn nhọn uốn cong. Bởi vì sự phóng điện hào quang này xảy ra đầu tiên ở các điểm sắc, cạnh và góc. Các vòng hào quang làm giảm hiệu ứng hào quang bằng cách ‘làm tròn’ các dây dẫn (tức là làm cho chúng kém sắc nét hơn). Chúng được sử dụng ở các đầu nối của thiết bị điện áp rất cao (chẳng hạn như ở ống lót của máy biến áp cao thế). Một vòng hào quang được kết nối bằng điện với dây dẫn điện áp cao, bao quanh các điểm có khả năng xảy ra hiệu ứng hào quang nhất. Sự bao bọc này làm giảm đáng kể độ sắc nét của bề mặt vật dẫn – phân phối điện tích trên một khu vực rộng hơn. Điều này sẽ làm giảm sự phóng điện của hào quang.
