Qu'est-ce que l'effet de couronne dans la transmission

Définition : L'effet de couronne désigne le phénomène où l'air autour d'un conducteur se ionise, entraînant une lueur lumineuse accompagnée d'un sifflement.

L'air sert de milieu diélectrique entre les lignes de transmission. Autrement dit, il agit comme un isolant entre les conducteurs porteurs de courant. Lorsque la tension induite entre les conducteurs est de nature alternative, un courant de charge circule entre les conducteurs. Ce courant de charge augmente la tension de la ligne de transmission.

L'intensité du champ électrique augmente également en raison du courant de charge. Lorsque l'intensité du champ électrique est inférieure à 30 kV, le courant induit entre les conducteurs peut être négligé. Cependant, si la tension dépasse 30 kV, l'air entre les conducteurs se charge et commence à conduire. Des étincelles se produisent entre les conducteurs jusqu'à ce que les propriétés isolantes des conducteurs soient complètement détruites.

Sommaire

• Effet de couronne

• Formation de la couronne

• Facteurs influençant la couronne

• Inconvénients de la décharge de couronne

• Minimisation de la couronne

• Points importants

Formation de la couronne

L'air n'est pas un isolant parfait. Même dans des conditions normales, il contient de nombreux électrons libres et ions. Lorsqu'un champ électrique est établi entre les conducteurs, ces ions et électrons libres subissent une force. En conséquence, ils sont accélérés et se déplacent dans des directions opposées.

Au cours de leur mouvement, les particules chargées entrent en collision les unes avec les autres et avec des molécules non chargées se déplaçant lentement. Par conséquent, le nombre de particules chargées augmente rapidement, augmentant la conductivité de l'air entre les conducteurs jusqu'à ce qu'une rupture se produise. À ce stade, un arc est établi entre les conducteurs.
Facteurs influençant la couronne
Les facteurs suivants influencent la couronne :

• Effet de la tension d'alimentation : Une tension d'alimentation plus élevée entraîne une perte de couronne plus importante sur les lignes. Dans les lignes de transmission basse tension, la couronne est négligeable car le champ électrique est insuffisant pour maintenir l'ionisation.
  État de la surface du conducteur : Un conducteur lisse donne lieu à un champ électrique plus uniforme qu'un conducteur rugueux. La rugosité du conducteur, causée par la saleté, la poussière, les rayures, etc., réduit la perte de couronne sur les lignes de transmission.

• Facteur de densité de l'air : La perte de couronne est inversement proportionnelle au facteur de densité de l'air. Autrement dit, la perte de couronne augmente lorsque la densité de l'air diminue. Les lignes de transmission dans les zones montagneuses peuvent subir une perte de couronne plus importante que celles dans les plaines, car la densité de l'air est plus faible dans les régions montagneuses.

• Effet de la tension du système : L'intensité du champ électrique autour des conducteurs dépend de la différence de potentiel entre eux. Une différence de potentiel plus élevée entraîne une intensité de champ électrique plus élevée et, par conséquent, une couronne plus prononcée. La perte de couronne augmente avec l'augmentation de la tension.

• Espacement entre les conducteurs : Si la distance entre deux conducteurs est beaucoup plus grande que le diamètre du conducteur, une perte de couronne se produit. Lorsque cette distance est augmentée au-delà d'une certaine limite, le milieu diélectrique entre eux diminue, réduisant ainsi la perte de couronne.

Inconvénients de la décharge de couronne

Les effets négatifs de la couronne sont les suivants :

• Indication de perte de puissance : Une lueur apparaît autour du conducteur, ce qui est un signe clair de perte de puissance sur celui-ci.

• Bruit acoustique et perte de puissance : L'effet de couronne génère un bruit acoustique, et ce bruit est accompagné d'une perte de puissance sur le conducteur.

• Vibration du conducteur : L'effet de couronne provoque la vibration du conducteur, ce qui peut affecter son intégrité structurelle au fil du temps.

• Corrosion due à la production d'ozone : La couronne génère de l'ozone, ce qui rend le conducteur sensible à la corrosion, raccourcissant sa durée de vie.

• Signaux non sinusoïdaux et chutes de tension : Elle produit des signaux non sinusoïdaux, entraînant des chutes de tension non sinusoïdales le long de la ligne, ce qui peut perturber le fonctionnement normal des équipements électriques connectés à la ligne.

• Réduction de l'efficacité de la ligne : La perte de puissance causée par la couronne réduit considérablement l'efficacité globale de la ligne de transmission.

• Interférences radio et TV : L'effet de couronne peut interférer avec les signaux radio et télévisuels, causant des perturbations dans les services de communication et de radiodiffusion.

Minimisation de la couronne

Comme la couronne réduit l'efficacité des lignes de transmission, sa minimisation est cruciale. Les approches suivantes peuvent être envisagées pour contrôler la couronne :

• Augmentation du diamètre du conducteur : Augmenter le diamètre des conducteurs est une méthode efficace pour réduire la perte de couronne. Cela peut être réalisé en utilisant des conducteurs creux ou des conducteurs en aluminium à âme d'acier (ACSR). Ces types de conducteurs augmentent non seulement le diamètre, mais maintiennent également la résistance mécanique et la conductivité électrique nécessaires.

• Ajustement de la tension de la ligne : La tension des lignes de transmission est déterminée par des facteurs économiques. Bien que l'augmentation de l'espacement entre les conducteurs puisse augmenter la tension de rupture, cette méthode a des limites pratiques. Par exemple, un espacement excessif peut nécessiter plus de terrain, augmenter les coûts de construction et poser des défis en termes de stabilité structurelle.

• Optimisation de l'espacement des conducteurs : Bien que l'augmentation de l'espace entre les conducteurs puisse augmenter la chute de tension en raison de l'augmentation de la réactance inductive, un ajustement approprié de l'espacement dans des limites raisonnables peut aider à contrôler la couronne. Il faut trouver un équilibre entre la réduction de la couronne et le maintien de niveaux de tension acceptables pour la transmission de l'énergie.

Points importants

• Tension de rupture : Il s'agit de la tension minimale à laquelle l'isolation de l'air se rompt, marquant le début de la couronne. Une fois cette tension atteinte, l'air entre les conducteurs commence à se ioniser, entraînant la formation de la couronne.

• Tension critique visuelle : C'est la tension minimale à laquelle la couronne devient visible. En dessous de cette tension, bien que la couronne puisse toujours se produire à un niveau non visible, la lueur caractéristique associée à la couronne n'est pas observable.