Высоковольтные провода сильнее гудят во время тумана, мороси и дождя из-за коронного разряда. Капли воды и мокрые загрязнения делают поверхность проводника неоднородной и усиливают электрическое поле возле отдельных точек. Воздух рядом с ними начинает частично ионизироваться, возникают множество быстрых микроскопических разрядов. Они создают колебания давления, которые слышны как шипение, потрескивание или низкий гул.
Что такое коронный разряд
Вокруг провода под высоким напряжением существует сильное электрическое поле. Если возле поверхности оно становится достаточно напряжённым, отдельные молекулы воздуха теряют электроны и превращаются в заряженные частицы. Воздух в небольшой области становится частично проводящим.
Такое явление называют коронным разрядом. В отличие от электрической дуги, он не образует сплошной яркий канал между двумя проводниками. Разряд остаётся локальным возле провода, арматуры или другого участка с особенно сильным полем.
Корона может создавать слабое свечение, радиопомехи, потери энергии и звук. Она относится к явлениям, связанным с электричеством, но не означает, что вся передаваемая по линии энергия свободно уходит в окружающий воздух.
На сухом чистом проводе круглого сечения электрическое поле распределяется сравнительно равномерно. Поэтому в хорошую погоду коронный шум нередко почти неразличим.
Как капли воды усиливают разряд
Капля на проводе образует выпуклость, а иногда вытягивается под действием электрического поля. Возле её узкой части поле становится сильнее, чем над ровной поверхностью металла. Подобный эффект возникает возле царапин, острых кромок, загрязнений и повреждённой арматуры.
В результате коронный разряд начинается в большем числе точек и становится интенсивнее. На мокром проводе одновременно могут работать множество небольших источников шума.
Поэтому особенно хорошо линии слышны при:
- тумане и конденсации влаги;
- мороси и слабом дожде;
- мокром снеге;
- остаточных каплях после осадков;
- загрязнении изоляторов и арматуры в сочетании с влагой.
Слово «сырость» здесь не означает только большое количество невидимого водяного пара. Наиболее заметный эффект обычно создают капли, осевшие на проводе и элементах линии. Высокая влажность способствует их появлению, особенно при тумане и охлаждении поверхности.
Откуда берутся гул и потрескивание
Каждый маленький разряд быстро нагревает и приводит в движение окружающий воздух. Возникают короткие изменения давления, то есть звуковые волны. Их распространение и восприятие изучает акустика.
В линии переменного тока напряжение постоянно меняет величину и направление. Коронная активность усиливается возле определённых участков каждого электрического цикла, поэтому часть шума воспринимается как устойчивый гул. Нерегулярные разряды возле отдельных капель добавляют шипение и характерное потрескивание.
Таким образом, слышимый звук обычно состоит из нескольких компонентов. Он не обязательно напоминает чистую музыкальную ноту и может меняться вместе с дождём, ветром и количеством воды на проводах.
Звуковая энергия при этом очень мала по сравнению с энергией, которую передаёт линия. Но человеческий слух хорошо замечает постоянный треск и шипение, особенно в тихом месте.
Почему во время сильного дождя линия иногда кажется тише
Коронный разряд при мокрой поверхности может оставаться активным, но шум падающих капель и воды на земле маскирует звук проводов. Поэтому максимальная слышимость не всегда совпадает с самым сильным ливнем.
Линия часто особенно заметна при слабом дожде, мороси, густом тумане или сразу после осадков. Вокруг уже тихо, но капли всё ещё удерживаются на проводниках. По мере высыхания поверхности коронная активность уменьшается, и шум постепенно ослабевает.
Ветер тоже влияет на восприятие. Он создаёт собственный шум, перемещает капли и меняет распространение энергии звуковых колебаний.
Всегда ли гудение создаёт именно корона
Воздушная линия может издавать и механические звуки. Ветер заставляет провода колебаться, а элементы арматуры иногда вибрируют. На подстанциях гул также создают трансформаторы, металлические детали которых реагируют на переменное магнитное поле.
Однако характерное усиление шипения и потрескивания в дождь или туман возле высоковольтных проводов обычно связано прежде всего с коронным разрядом.
По одному звуку невозможно определить техническое состояние линии. Обычный коронный шум может возникать на исправном оборудовании. Но к упавшим, оборванным или необычно низко висящим проводам нельзя приближаться независимо от того, слышен гул или нет. Электрический ток опасен для человека, а земля возле повреждённой линии тоже может оказаться под напряжением.
Как инженеры уменьшают шум
Коронный разряд стараются ограничивать ещё при проектировании линии. Для этого используют проводники достаточного диаметра, гладкую арматуру без острых выступов и специальные кольца, выравнивающие электрическое поле возле изоляторов.
На линиях очень высокого напряжения одну фазу часто выполняют в виде пучка из нескольких параллельных проводов. Такая конструкция уменьшает напряжённость поля у поверхности каждого проводника и снижает вероятность сильной короны.
Также важны качество соединений, состояние изоляторов и отсутствие повреждений. Полностью исключить коронные явления при любой погоде трудно, но правильная конструкция помогает уменьшить шум, потери энергии и радиопомехи.
---
Сырая погода не заставляет металл звучать сама по себе. Капли воды создают на поверхности провода участки с усиленным электрическим полем. Возле них воздух чаще ионизируется, множество коронных микроразрядов возбуждает звуковые волны, и линия начинает заметнее шипеть, трещать или гудеть.
