Φαινόμενο Κορωνής, αλλιώς γνωστό ως Επίδραση Κορωνής, είναι ένα φαινόμενο ηλεκτρικής διάρρηξης που συμβαίνει όταν ένας ηγέτης που μεταφέρει υψηλή τάση ιονίζει το περιβάλλον υγρό, συχνά τον αέρα. Η επίδραση κορωνής θα συμβεί σε συστήματα υψηλής τάσης εκτός αν ληφθούν αρκετές προφυλάξεις για να περιοριστεί η ισχύς του περιβάλλοντος ηλεκτρικού πεδίου.
Επειδή η διάρρηξη κορωνής περιλαμβάνει απώλεια ενέργειας, οι μηχανικοί προσπαθούν να μειώσουν τη διάρρηξη κορωνής για να ελαχιστοποιήσουν την απώλεια ηλεκτρικής ενέργειας, την παραγωγή οζόνου και την αλλοίωση ραδιοφωνικών σημάτων.
Η διάρρηξη κορωνής μπορεί να προκαλέσει ορατό ήχο σιστίσματος ή κράκιγμα καθώς ιονίζει τον αέρα γύρω από τους ηγέτες. Αυτό είναι συνηθές σε γραμμές μεταφοράς υψηλής τάσης ηλεκτρικής ενέργειας. Η επίδραση κορωνής μπορεί επίσης να παράγει άνθρακα βιολετούχο, παραγωγή οζόνου γύρω από τον ηγέτη, αλλοίωση ραδιοφωνικών σημάτων και απώλεια ηλεκτρικής ενέργειας.
Η επίδραση κορωνής συμβαίνει φυσικά επειδή ο αέρας δεν είναι τέλειος αμεταλλακτής—περιέχει πολλά ελεύθερα ηλεκτρόνια και ιόντα υπό συνήθεις συνθήκες. Όταν ένα ηλεκτρικό πεδίο εγκαθίσταται στον αέρα μεταξύ δύο ηγετών, τα ελεύθερα ιόντα και ηλεκτρόνια στον αέρα θα βιώσουν μια δύναμη. Λόγω αυτής της επίδρασης, τα ιόντα και τα ελεύθερα ηλεκτρόνια επιταχύνονται και κινούνται σε αντίθετη κατεύθυνση.
Τα φορτισμένα σωματίδια κατά την κίνησή τους συγκρούονται μεταξύ τους και επίσης με βραδύτερα μη φορτισμένα μόρια. Έτσι, ο αριθμός των φορτισμένων σωματιδίων αυξάνεται γρήγορα. Εάν το ηλεκτρικό πεδίο είναι αρκετά ισχυρό, θα συμβεί ηλεκτρική διάρρηξη του αέρα και θα σχηματίσεται ένας τόξος μεταξύ των ηγετών.
Η μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας ασχολείται με τη μαζική μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας, από εγκαταστάσεις παραγωγής που βρίσκονται πολλά χιλιόμετρα μακριά από τα κύρια κέντρα κατανάλωσης ή τις πόλεις. Γι' αυτό, οι γραμμές μεταφοράς μεγάλων αποστάσεων είναι απαραίτητες για αποτελεσματική μεταφορά ενέργειας—το οποίο αναπόφευκτα οδηγεί σε μεγάλες απώλειες στο σύστημα.
Η μείωση αυτών των απωλειών ενέργειας έχει αποτελέσει μεγάλη πρόκληση για τους μηχανικούς ενέργειας. Η διάρρηξη κορωνής μπορεί να μειώσει σημαντικά την απόδοση των EHV (Πολύ Υψηλής Τάσης) γραμμών στα συστήματα ενέργειας.
Δύο παράγοντες είναι σημαντικοί για την εμφάνιση διάρρηξης κορωνής:
Πρέπει να παρέχονται εναλλασσόμενες ηλεκτρικές δυναμικές διαφορές μεταξύ της γραμμής.
Η απόσταση των ηγετών πρέπει να είναι αρκετά μεγάλη σε σχέση με το διάμετρο της γραμμής.
Όταν ένας εναλλασσόμενος ρεύματα επιτρέπεται να ρέει μεταξύ δύο ηγετών μιας γραμμής μεταφοράς, η οποία έχει απόσταση μεγάλη σε σχέση με το διάμετρό της, ο αέρας που περιβάλλει τους ηγετές (αποτελείται από ιόντα) υπόκειται σε ηλεκτρική ένταση.
Σε χαμηλές τιμές της εφοδιασμού τάσης, δεν συμβαίνει τίποτα, καθώς η ένταση είναι πολύ μικρή για να ιονίσει τον αέρα εκτός. Ωστόσο, όταν η δυναμική διαφορά αυξάνεται πέρα από μια κατώφλια τιμή (γνωστή ως κρίσιμη διαταρακτική τάση), η ισχύς του πεδίου γίνεται αρκετά ισχυρή για τον αέρα που περιβάλλει τους ηγετές να διασπαστεί σε ιόντα—καθιστώντας τον ηλεκτρογόνο. Αυτή η κρίσιμη διαταρακτική τάση συμβαίνει περίπου στα 30 kV.
Ο ιονισμένος αέρας οδηγεί σε ηλεκτρική διάρρηξη γύρω από τους ηγετές (λόγω της ροής αυτών των ιόντων). Αυτό προκαλεί ένα αδύ φως, μαζί με τον ήχο σιστίσματος και την απελευθέρωση οζόνου.
Αυτό το φαινόμενο ηλεκτρικής διάρρηξης που συμβαίνει σε γραμμές μεταφοράς υψηλής τάσης είναι γνωστό ως επίδραση κορωνής. Εάν η τάση μεταξύ των γραμμών συνεχίζει να αυξάνεται, το φως και ο ήχος γίνονται πιο έντονοι—προκαλώντας μεγάλη απώλεια ενέργειας στο σύστημα.
Η τάση της γραμμής του ηγέτη είναι ο κύριος παράγοντας που καθορίζει τη διάρρηξη κορωνής στις γραμμές μεταφοράς. Σε χαμηλές τιμές τάσης (μικρότερες από την κρίσιμη διαταρακτική τάση), η ένταση στον αέρα δεν είναι αρκετά υψηλή για να προκαλέσει ηλεκτρική διάρρηξη—και, επομένως, δεν συμβαίνει ηλεκτρική διάρρηξη.
Με την αύξηση της τάσης, η επίδραση κορωνής σε μια γραμμή μεταφοράς συμβαίνει λόγω της ιονίσης του ατμοσφαιρικού αέρα που περιβάλλει τους ηγετές—κυρίως επηρεάζεται από τις συνθήκες του καλώδιου καθώς και τη φυσική κατάσταση της ατμόσφαιρας. Οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν τη διάρρηξη κορωνής είναι:
Ατμοσφαιρικές Συνθήκες
Κατάσταση των Ηγετών
Απόσταση Μεταξύ των Ηγετών
Ας εξετάσουμε αυτούς τους παράγοντες με μεγαλύτερη λεπτομέρεια:
Η τάση για την ηλεκτρική διάρρηξη του αέρα είναι ανάλογη με την πυκνότητα του αέρα. Συνεπώς, σε ημέρες με καταιγίδες, ο αριθμός των ιόντων που περιβάλλουν τον ηγέτη αυξάνεται λόγω της συνεχούς ροής αέρα, κάνοντας την ηλεκτρική διάρρηξη πιο πιθανή από ό,τι σε ημέρες με καθαρό καιρό.
Το σύστημα τάσης πρέπει να σχεδιαστεί για να εξυπηρετεί αυτές τις ακραίες συνθήκες.
