Descarga de la Corona (también conocido como el Efecto Corona) es una descarga eléctrica causada por el ionización de un fluido como el aire que rodea a un conductor que es cargado eléctricamente. El efecto corona se producirá en sistemas de alto voltaje a menos que se tenga el suficiente cuidado de limitar la fuerza del entorno campo eléctrico.
La descarga de la corona puede causar un silbido audible o un ruido de chasquido al ionizar el aire alrededor de los conductores. Esto es común en transmisión de energía eléctrica de alto voltaje líneas. El efecto corona también puede producir un resplandor violeta, producción de gas de ozono alrededor del conductor, interferencia de radio y pérdida de energía eléctrica.
¿Qué es el efecto corona?
El efecto corona se produce de forma natural debido a que el aire no es un aislante perfecto que contenga muchos electrones e iones libres en condiciones normales. Cuando se establece un campo eléctrico en el aire entre dos conductores, los iones y electrones libres en el aire experimentarán una fuerza. Debido a este efecto, los iones y electrones libres se aceleran y se mueven en la dirección opuesta.
Las partículas cargadas durante su movimiento colisionan entre sí y también con moléculas no cargadas de movimiento lento. Por lo tanto, el número de partículas cargadas aumenta rápidamente. Si el campo eléctrico es lo suficientemente fuerte, se producirá una ruptura dieléctrica del aire y se formará un arco entre los conductores.
Transmisión de energía eléctrica se ocupa de la transferencia masiva de energía eléctrica, desde estaciones de generación situadas a muchos kilómetros de los principales centros de consumo o de las ciudades. Por esta razón, los conductores de transmisión a larga distancia son de suma necesidad para la transferencia efectiva de energía que, evidentemente, resulta en enormes pérdidas en todo el sistema.
Minimizar estas pérdidas de energía ha sido un gran desafío para los ingenieros de energía. La descarga de la corona puede reducir significativamente la eficiencia de las líneas de EHV (Extra High Voltage) en los sistemas de energía.
Hay dos factores importantes para que se produzca la descarga de la corona:
- Alternando diferencia de potencial eléctrico deben ser suministrados a través de la línea.
- El espaciado de la conductoresdebe ser lo suficientemente grande en comparación con el diámetro de la línea.
Cuando una alternancia actual se hace fluir a través de dos conductores de un línea de transmisión cuyo espacio es grande en comparación con sus diámetros, el aire que rodea a los conductores (compuesto por iones) está sujeto a una tensión dieléctrica.
A valores bajos de la oferta voltajeno ocurre nada ya que el estrés es demasiado pequeño para ionizar el aire exterior. Pero cuando la diferencia de potencial aumenta más allá de algún valor umbral (conocido como voltaje crítico de interrupción), la fuerza del campo se hace lo suficientemente fuerte para que el aire que rodea a los conductores se disocie en iones haciéndolo conductor. Este crítico voltaje disruptivo se produce a aproximadamente 30 kV.
El aire ionizado produce una descarga eléctrica alrededor de los conductores (debido al flujo de estos iones). Esto da lugar a un tenue brillo luminiscente, junto con el sonido sibilante acompañado de la liberación de ozono.
Este fenómeno de descarga eléctrica que se produce en las líneas de transmisión de alta tensión se conoce como el efecto corona. Si el voltaje a través de las líneas continúa aumentando, el resplandor y el ruido sibilante se hace más y más intenso induciendo una alta pérdida de potencia en el sistema.
Factores que afectan a la pérdida de la corona
El voltaje de la línea del conductor es el principal factor determinante para la descarga de la corona en las líneas de transmisión. A valores bajos de voltaje (menores que el voltaje crítico de disrupción) la tensión en el aire no es lo suficientemente alta como para causar una ruptura dieléctrica y por lo tanto no se produce ninguna descarga eléctrica.
Con el aumento del voltaje, el efecto corona en una línea de transmisión se produce debido a la ionización del aire atmosférico que rodea a los conductores, y se ve afectado principalmente por las condiciones del cable, así como por el estado físico de la atmósfera. Los principales factores que afectan a la descarga de la corona son:
- Condiciones atmosféricas
- Condición de los conductores
- El espacio entre los conductores
Examinemos estos factores con mayor detalle:
Condiciones atmosféricas
Hemos demostrado que el gradiente de voltaje para la ruptura dieléctrica del aire es directamente proporcional a la densidad del aire. Por lo tanto, en un día de tormenta, debido al flujo continuo de aire, el número de iones presentes alrededor del conductor es mucho más que el normal, y por lo tanto es más probable que se produzca una descarga eléctrica en las líneas de transmisión en un día así, en comparación con un día con el tiempo bastante claro. El sistema tiene que ser diseñado considerando esas situaciones extremas.
Condición de los conductores
Este fenómeno particular depende en gran medida de los conductores y de su condición física. Tiene una relación de proporcionalidad inversa con el diámetro de los conductores. Es decir, con el aumento del diámetro, el efecto de la corona en el sistema de energía se reduce considerablemente. Además, la presencia de suciedad o rugosidad en el conductor reduce el voltaje de avería crítica, haciendo que los conductores sean más propensos a las pérdidas de la corona. Por lo tanto, en la mayoría de las ciudades y zonas industriales que tienen una alta contaminación, este factor tiene una importancia razonable para contrarrestar los efectos nocivos que tiene en el sistema.
El espacio entre los conductores
Como ya se ha mencionado, para que la corona se produzca en el espacio entre las líneas, efectivamente debería ser mucho mayor en comparación con su diámetro, pero si la longitud aumenta más allá de un cierto límite, la tensión dieléctrica en el aire se reduce, y en consecuencia, el efecto de la corona se reduce también. Si el espaciamiento se hace demasiado grande, entonces la corona para esa región de la línea de transmisión podría no ocurrir en absoluto.
Reducción de la descarga de la corona
La descarga de la corona siempre resulta en una pérdida de potencia. La energía se pierde en forma de luz, sonido, calor y reacciones químicas. Aunque estas pérdidas son individualmente pequeñas, con el tiempo pueden sumarse a una pérdida significativa de energía en las redes de alto voltaje.
La descarga de la corona puede ser reducida por:
- Aumentando el tamaño del conductor: Un mayor diámetro del conductor resulta en una disminución del efecto corona.
- Aumentando la distancia entre los conductores: El aumento del espaciado de los conductores disminuye el efecto corona.
- Usando conductores agrupados:Conductores agrupados aumentar el diámetro efectivo del conductor, reduciendo así el efecto corona.
- Usando los anillos de la corona: El campo eléctrico es más fuerte donde hay una curvatura aguda del conductor. Debido a esta descarga de la corona se produce primero en los puntos afilados, los bordes y las esquinas. Los anillos de la corona reducen el efecto de la corona redondeando los conductores (es decir, haciéndolos menos afilados). Se utilizan en los terminales de equipos de muy alto voltaje (como en los casquillos de alta tensión transformadores). Un anillo corona está conectado eléctricamente al conductor de alto voltaje, rodeando los puntos donde el efecto corona es más probable que ocurra. Este rodeo reduce significativamente la nitidez de la superficie del conductor que distribuye la carga en un área más amplia. Este a su vez reduce la descarga de la corona.
