Descarga corona: Como reducir o efecto corona

Descarga Corona, tamén coñecida como Efecto Corona, é un fenómeno de descarga eléctrica que ocorre cando un condutor que transporta alta tensión ioniza o fluido circundante, xeralmente o aire. O efecto corona ocorrerá en sistemas de alta tensión a menos que se tomen precaucións suficientes para limitar a forza do campo eléctrico circundante.

Como a descarga corona implica unha perda de enerxía, os enxeñeiros buscan reducir a descarga corona para minimizar a perda de potencia eléctrica, a produción de gas ozono e a interferencia radioeléctrica.

A descarga corona pode causar un siseo ou chasquido audible ao ionizar o aire arredor dos conductores. Isto é común en liñas de transmisión de enerxía eléctrica de alta tensión. O efecto corona tamén pode producir un brillo violeta, a produción de gas ozono arredor do conductor, interferencia radioeléctrica e perda de potencia eléctrica.

Qué é o Efecto Corona?

O efecto corona ocorre naturalmente porque o aire non é un perfecto aislante—contén moitos electróns libres e íons ba as condicións normais. Cando se establece un campo eléctrico no aire entre dous conductores, os íons e electróns libres no aire experimentarán unha forza. Debido a este efecto, os íons e electróns libres son acelerados e movidos en dirección oposta.

As partículas cargadas durante o seu movemento coliden entre si e tamén con moléculas non cargadas que se moven lentamente. Así, o número de partículas cargadas aumenta rapidamente. Se o campo eléctrico é suficientemente forte, ocorrerá un desgaste dieléctrico do aire e formará un arco entre os conductores.

A transmisión de enerxía eléctrica trata da transferencia en bloque de enerxía eléctrica, desde estacións xeradoras situadas a varios quilómetros de distancia dos principais centros de consumo ou das ciudades. Por esta razón, son de máxima necesidade os conductores de transmisión a longa distancia para unha transmisión eficaz de enerxía—que resulta en enormes perdas no sistema.

Minimizar estas perdas de enerxía foi un gran reto para os enxeñeiros de potencia. A descarga corona pode reducir significativamente a eficiencia das liñas de EHV (Extra High Voltage) nos sistemas de potencia.

Son importantes dous factores para que ocorra a descarga corona:

1. Debe fornecerse diferenzas de potencial eléctricas alternas a través da liña.

2. O espazado dos conductores debe ser suficientemente grande en comparación co diámetro da liña.

Cando un corrente alternada se fai fluir a través de dous conductores dunha liña de transmisión cuxo espazado é grande en comparación cos seus diámetros, o aire circundante aos conductores (compuesto por íons) está suxeto a estrés dieléctrico.

A valores baixos da tensión de alimentación, nada ocorre xa que o estrés é demasiado pequeno para ionizar o aire exterior. Pero cando a diferenza de potencial aumenta máis aló dun valor límite (coñecido como a tensión crítica disruptiva), a forza do campo tornase suficientemente forte para que o aire circundante aos conductores se disociar en íons—facendo que sexa condutor. Esta tensión crítica disruptiva ocorre aproximadamente a 30 kV.

O aire ionizado resulta en descarga eléctrica arredor dos conductores (debido ao fluxo destes íons). Isto dá lugar a un brillo lumínico tenue, xunto cun siseo acompañado da liberación de ozono.

Este fenómeno de descarga eléctrica que ocorre en liñas de transmisión de alta tensión coñécese como o efecto corona. Se a tensión a través das liñas continua aumentando, o brillo e o siseo converteñense cada vez máis intensos—inducindo unha alta perda de potencia no sistema.

Factores que Afetan a Perda Corona

A tensión da liña do condutor é o principal factor determinante para a descarga corona nas liñas de transmisión. A valores baixos de tensión (inferiores á tensión crítica disruptiva), o estrés no aire non é suficientemente alto para causar un desgaste dieléctrico—e, polo tanto, non ocorre descarga eléctrica.

Con un aumento da tensión, o efecto corona na liña de transmisión ocorre debido á ionización do aire atmosférico circundante aos conductores—está principalmente afectado polas condicións do cabo así como polo estado físico da atmosfera. Os principais factores que afectan a descarga corona son:

• Condicións Atmosféricas

• Condición do Conductores

• Espazado Entre Conductores

Vexamos estes factores con maior detalle:

Condicións Atmosféricas

O gradiente de tensión para o desgaste dieléctrico do aire é directamente proporcional á densidade do aire. En consecuencia, nos días de tormenta, o número de íons arredor do conductor aumenta debido ao flujo continuo de aire, facendo que a descarga eléctrica sexa máis probable que nos días de tempo limpo.

O sistema de tensión debe deseñarse para acomodar estas condicións extremas.

Condición do Conductores

O impacto do corona depende en gran medida dos conductores e do seu estado físico. O fenómeno é inversamente proporcional ao diámetro dos conductores, o que significa que un aumento no diámetro reduce considerablemente o efecto corona.

Ademais, a presenza de suciedade ou rugosidade no conductor reduce a tensión crítica de ruptura, facendo que os conductores sexan máis susceptibles a perdas de corona. Este factor é particularmente significativo nas cidades e zonas industriais con alta contaminación, onde as estratexias de mitigación son esenciais para contrarrestar os seus efectos negativos no sistema.

Espazado Entre Conductores

O espazado entre conductores é un elemento crucial para a descarga corona. Para que ocorra a descarga corona, o espazado entre as liñas debe ser moito maior que o seu diámetro.

No entanto, se o espazado é excesivamente grande, o estrés dieléctrico no aire diminúe, reducindo o efecto corona. Se o espazado é demasiado grande, a corona podería non ocorrer en absoluto nesa rexión da liña de transmisión.

Estratexias para Reducir a Descarga Corona

Dado que a descarga corona invariablemente leva a perdas de potencia na forma de luz, son, calor e reaccións químicas, é crucial empregar estratexias para minimizar a súa ocurrencia en redes de alta tensión.

A descarga corona pode reducirse:

• Aumentando o tamaño do condutor: Un condutor de maior diámetro resulta nunha diminución do efecto corona.

• Aumentando a distancia entre conductores: Aumentar o espazado entre os conductores diminúe o efecto corona.

• Usando conductores agrupados: Os conductores agrupados aumentan o diámetro efectivo do condutor—por tanto, reducen o efecto corona.

• Usando aneis corona: Os campos eléctricos son máis fortes nos puntos de curvatura aguda do conductor, polo que a descarga corona ocorre primeiro en puntos afiados, bordos e cantos. Os aneis corona, que están conectados eléctricamente ao condutor de alta tensión, rodean os puntos onde é máis probable que ocorra o efecto corona. Eles efectivamente "redondean" os conductores, reducindo a agudeza da superficie do conductor e distribuíndo a carga sobre unha área máis ampla, reducindo así a descarga corona. Os aneis corona usanse nos terminais de equipos de moi alta tensión (como nos bushings de transformadores de alta tensión).

Descarga Corona e Corrente

Unha vista máis detallada da relación entre a descarga corona e a corrente ofrece máis insights sobre o impacto deste fenómeno nos sistemas de alta tensión.

O Papel da Corrente na Descarga Corona

O fluxo de carga eléctrica xoga un papel vital na ocurrencia da descarga corona. Cando se aplica unha alta tensión a unha liña de transmisión, a corrente que fluye a través dos conductores crea un campo eléctrico arredor dellos.

Este campo eléctrico ioniza as moléculas de aire circundantes aos conductores, levando ao efecto corona.

A magnitude da corrente que fluye a través da liña de transmisión é proporcional á severidade da descarga corona. Niveis máis altos de corrente xeran un campo eléctrico