Cosa è l'effetto corona nella trasmissione?

Definizione: L'effetto corona si riferisce al fenomeno in cui l'aria circostante intorno a un conduttore si ionizza, risultando in una luminescenza accompagnata da un sibilo.

L'aria funge da mezzo dielettrico tra le linee di trasmissione. In altre parole, agisce come isolante tra i conduttori portatori di corrente. Quando la tensione indotta tra i conduttori è di natura alternata, una corrente di carica scorre tra i conduttori. Questa corrente di carica aumenta la tensione della linea di trasmissione.

L'intensità del campo elettrico aumenta anche a causa della corrente di carica. Quando l'intensità del campo elettrico è inferiore a 30 kV, la corrente indotta tra i conduttori può essere trascurata. Tuttavia, se la tensione supera i 30 kV, l'aria tra i conduttori si carica e inizia a condurre. Si verifica un arco tra i conduttori fino a quando le proprietà isolanti dei conduttori si rompono completamente.

Sommario

• Effetto corona

• Formazione della corona

• Fattori che influenzano la corona

• Svantaggi della scarica di corona

• Minimizzazione della corona

• Punti importanti

Formazione della corona

L'aria non è un perfetto isolante. Anche in condizioni normali, contiene numerosi elettroni liberi e ioni. Quando si stabilisce un campo elettrico tra i conduttori, questi ioni ed elettroni liberi subiscono una forza. Di conseguenza, vengono accelerati e si muovono in direzioni opposte.

Durante il loro movimento, le particelle cariche collidono tra loro e con molecole non cariche a bassa velocità. Come risultato, il numero di particelle cariche aumenta rapidamente, migliorando la conducibilità dell'aria tra i conduttori fino a quando si verifica un cedimento. A questo punto, si stabilisce un arco tra i conduttori.
Fattori che influenzano la corona
I seguenti sono i fattori che influenzano la corona:

• Effetto della tensione di alimentazione: Una tensione di alimentazione più alta porta a una maggiore perdita di corona nelle linee. Nelle linee di trasmissione a bassa tensione, la corona è trascurabile perché il campo elettrico non è sufficiente per sostenere l'ionizzazione.
  Condizioni della superficie del conduttore: Un conduttore liscio risulta in un campo elettrico più uniforme rispetto a uno ruvido. La ruvidità del conduttore, causata da sporco, depositi di polvere, graffi, ecc., riduce la perdita di corona nelle linee di trasmissione.

• Fattore di densità dell'aria: La perdita di corona è inversamente proporzionale al fattore di densità dell'aria. Quindi, la perdita di corona aumenta man mano che la densità dell'aria diminuisce. Le linee di trasmissione in zone montane possono sperimentare una perdita di corona maggiore rispetto a quelle nelle pianure perché la densità dell'aria è inferiore nelle aree montane.

• Effetto della tensione del sistema: L'intensità del campo elettrico intorno ai conduttori dipende dalla differenza di potenziale tra di essi. Una differenza di potenziale maggiore porta a un'intensità del campo elettrico maggiore e, di conseguenza, a una corona più pronunciata. La perdita di corona aumenta con l'aumento della tensione.

• Spaziatura tra i conduttori: Se la distanza tra due conduttori è molto maggiore del diametro del conduttore, si verifica una perdita di corona. Quando questa distanza viene estesa oltre un certo limite, il mezzo dielettrico tra di essi si riduce, diminuendo la perdita di corona.

Svantaggi della scarica di corona

Gli effetti negativi della corona sono i seguenti:

• Indicatore di perdita di potenza: Appare una luminescenza intorno al conduttore, che è un chiaro segno di perdita di potenza in corso su di esso.

• Rumore acustico e perdita di potenza: L'effetto corona genera rumore acustico, e questo rumore è accompagnato da una perdita di potenza sul conduttore.

• Vibrazione del conduttore: L'effetto corona causa la vibrazione del conduttore, che può influire sulla sua integrità strutturale nel tempo.

• Corrosione dovuta alla generazione di ozono: La corona genera ozono, che a sua volta rende il conduttore suscettibile alla corrosione, accorciandone la durata.

• Segnali non sinusoidali e cadute di tensione: Produce segnali non sinusoidali, portando a cadute di tensione non sinusoidali lungo la linea, che possono interrompere il normale funzionamento degli apparecchi elettrici collegati alla linea.

• Riduzione dell'efficienza della linea: La perdita di potenza causata dalla corona riduce significativamente l'efficienza complessiva della linea di trasmissione.

• Interferenza radio e TV: L'effetto corona può interferire con i segnali radio e televisivi, causando interruzioni nei servizi di comunicazione e trasmissione.

Minimizzazione della corona

Poiché la corona riduce l'efficienza delle linee di trasmissione, minimizzarla è cruciale. I seguenti approcci possono essere considerati per controllare la corona:

• Aumento del diametro del conduttore: Aumentare il diametro dei conduttori è un modo efficace per ridurre la perdita di corona. Ciò può essere ottenuto utilizzando conduttori vuoti o conduttori d'alluminio a nucleo d'acciaio (ACSR). Questi tipi di conduttori non solo aumentano il diametro, ma mantengono anche la necessaria resistenza meccanica e la conducibilità elettrica.

• Regolazione della tensione della linea: La tensione delle linee di trasmissione è determinata da fattori economici. Anche se aumentare la spaziatura tra i conduttori può elevare la tensione di cedimento, questo metodo ha limiti pratici. Ad esempio, una spaziatura eccessiva può richiedere più terreno, aumentare i costi di costruzione e presentare sfide in termini di stabilità strutturale.

• Ottimizzazione della spaziatura dei conduttori: Anche se aumentare lo spazio tra i conduttori può aumentare la caduta di tensione a causa dell'aumento della reattività induttiva, un'adeguata regolazione della spaziatura entro limiti ragionevoli può aiutare a controllare la corona. È necessario trovare un equilibrio tra la riduzione della corona e il mantenimento di livelli di tensione accettabili per la trasmissione di energia.

Punti importanti

• Tensione di cedimento: Si riferisce alla tensione minima a cui l'isolamento dell'aria si rompe, segnando l'inizio della corona. Una volta raggiunta questa tensione, l'aria tra i conduttori inizia a ionizzarsi, portando alla formazione della corona.

• Tensione critica visiva: Questa è la tensione minima a cui diventa evidente la corona visibile. Al di sotto di questa tensione, mentre la corona potrebbe ancora verificarsi a un livello non visibile, la caratteristica luminescenza associata alla corona non è osservabile.