Efecto Corona.

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Escuela de Ingeniería Eléctrica. Dpto. de Potencia.

Terminología:

Aislamiento: Disposición que impide la transmisión de una tensión (y por tanto el paso de una corriente) entre un elemento normalmente bajo tensión y una masa o tierra.

Corriente de fuga: Corriente que en ausencia de un defecto de aislamiento, retorna a la fuente a través de la tierra o del conductor de protección.

Defecto de aislamiento: Ruptura del aislamiento que provoca una corriente de defecto a tierra o una corriente de cortocircuito a través del conductor de protección.

Tensión Critica Disruptiva: La tensión para la que el gradiente antes citado es igual a la rigidez dieléctrica del aire.

Introducción:

Con el incremento del uso de las líneas de transmisión de alto voltaje y la probabilidad de ir a la operación aún mayor de tensiones mas elevadas, los aspectos comunes de la corona (la radio y la influencia pérdida por corona) se han vuelto más importante en el diseño de líneas de transmisión.

En los primeros días de transmisión de alto voltaje, corona era algo que había que evitar, en gran parte debido la pérdida de energía asociada a ella. En los últimos años el RI (influencia radio) los aspectos de la corona se ha vuelto más importante. En las zonas donde RI deben ser consideradas, este factor podría establecer el límite de rendimiento corona aceptable.

A efectos de este escrito corresponderá el estudio del efecto corona aplicado a las perdidas producidas por tal fenómeno.

Mecanismos de formación de descargas en el aire.

Siempre existe un cierto número de pares ión-electrón libre en el aire, usualmente creado por fotoionización producto de radiaciones naturales, que son los encargados de iniciar el proceso de formación de descargas.

Si un electrón choca con un átomo, y otro electrón es liberado, ambos son acelerados por el campo. Y si este campo tiene la intensidad suficiente, cada uno de estos electrones adquiere energía suficiente para desprender más electrones por colisión. De esta forma, se produce una reacción en cadena que aumenta la cantidad de electrones y de iones muy rápidamente, formándose una avalancha. Para que esta multiplicación de electrones se produzca en aire a presión normal, es necesario que el número de electrones liberados por ionización sea superior a los ligados por recombinación.

Para que una avalancha se transforme en una descarga, se debe alcanzar una cierta magnitud del gradiente de voltaje crítica, que depende de la polaridad del conductor; luego, en tensión alterna, el fenómeno es

diferente en cada semiciclo, por efecto del cambio de polaridad del conductor.

Descarga en Conductor con Polaridad Negativa.

En torno al conductor, el campo eléctrico tiene su máxima intensidad. Un electrón libre en esa zona es acelerado, alejándose del conductor, y crea una avalancha. En este caso las condiciones de desarrollo de la avalancha son más desfavorables a medida que se aleja del conductor, pues el campo disminuye rápidamente.

)(

Figura 1 Cargas de espacio en la vecindad de un Conductor Negativo

Algunos de los fotones producidos en esta avalancha golpean al conductor, liberando electrones que crean otras avalanchas y la cantidad de electrones libres crece rápidamente. Los electrones, al alejarse del conductor, dejan atrás los iones positivos producidos y finalmente se ligan a moléculas neutras, generalmente oxígeno, formando iones negativos.

El campo se deforma por efecto de las concentraciones de carga en el espacio: aumenta cerca del conductor por efecto de la carga espacial positiva, y esto provoca que los nuevos electrones libres en la superficie del conductor se recombinen con las cargas positivas antes de multiplicarse. Con el movimiento de la carga positiva hacia el conductor, la ionización en la superficie cesa cuando el campo en esa zona disminuye bajo el valor inicial por neutralización de esta carga y por la presencia de la carga negativa más lejos.

EM

E

r+

+

+ rr

E E

a) b) c) Figura 2 Modificación del campo y desplazamiento de cargas en torno al Conductor Negativo.En a), b) y c) se muestra la distribución de campo eléctrico en tres instantes sucesivos.

Al alejarse la carga negativa por efecto del campo, retornan las condiciones iniciales y el proceso se repite; cada vez se produce un pequeño pulso de corriente de frente muy escarpado por la velocidad de formación de la avalancha. Se produce radiación de energía que aparece en forma de luminosidad continua, por la elevada frecuencia de los pulsos que alcanzan desde 1 KHz hasta algunos MHz, lo cual provoca ruido audible e interferencias a frecuencias de radio.

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La energía para estos procesos es extraída del campo y constituye las pérdidas corona. Los pulsos de corriente y la frecuencia de éstos conforman las Fuentes de interferencia.

Descarga en Conductor con Polaridad Positiva

Si el cambio de polaridad es producto de una tensión alterna y encuentra una carga espacial negativa en las proximidades del conductor (iones negativos generados en la etapa anterior), estos iones aumentan la intensidad de campo y se desplazan hacia el conductor, donde se neutralizan. Dado que el desplazamiento de los iones es lento, no genera corrientes importantes y no se produce interferencia. En la recombinación se emite una luminosidad continua.

Después de este fenómeno, que sucede al comienzo del semiciclo positivo, el campo toma su distribución normal y comienza otro proceso que es repetitivo y produce efluvios luminosos con perturbaciones radio-eléctricas.

Los electrones libres en este caso son acelerados hacia el conductor y se mueven con intensidad de campo creciente. Si el campo es suficientemente alto, ocurren ionizaciones y se forman avalanchas que alcanzan un valor máximo al llegar al conductor. Los electrones se recombinan en el conductor, dejando atrás los iones formados en la avalancha y produciendo fotones que crean avalanchas secundarias sobre la nube de iones, la cual actúa como prolongación del conductor, dando origen a un canal ionizado. Las cargas espaciales constituidas por iones, se desplazan por efecto del campo y se restablecen las condiciones iniciales y el proceso puede repetirse.

F ) (

Figura 3 Cargas de espacio en la vecindad de un Conductor Positivo

Con el conductor positivo, la avalancha electrónica tiene su origen en el aire en torno al conductor y se desarrolla hacia él. Los electrones son absorbidos por el conductor, dejando atrás una nube de iones positivos de mucha menor movilidad, alejándose del conductor. Esta avanzada de iones positivos actúa como prolongación del conductor, formando canales “streamer” que avanzan producto del alto efecto de borde de campo eléctrico en su extremidad, mucho más lejos que las avalanchas de polaridad negativa. Se crean nuevas avalanchas de electrones libres y pares ión-electrón, creados por fotoionización, en el extremo del canal. Éste queda formado por un frente de intensa carga de espacio

positiva y un cuerpo de plasma recorrido por una intensa corriente electrónica.

Este proceso de ionización se propaga lejos del conductor mucho más que las avalanchas de polaridad negativa, genera corrientes cuyo valor sube muy rápido y alcanza amplitudes varias veces mayores que con polaridad negativa.

E M

E

r

E E

+

+

+

-

-

rr

a ) c )b )

Figura 4 Modificación de campo y desplazamiento de cargas en torno al Conductor Positivo. En a), b) y c) se muestra la distribución de campo eléctrico en tres instantes sucesivos.

Efecto Corona.

Si un conductor de una línea eléctrica adquiere un potencial lo suficientemente elevado para dar lugar a un gradiente del campo eléctrico radial (junto al conductor), igual o superior a la rigidez dieléctrica del aire, se producen corrientes de fuga, análogas a las debidas a la conductancia de los aisladores; tales corrientes producen perdidas de potencia.

El efecto corona es un fenómeno eléctrico que se produce en los conductores de las líneas de alta tensión y se manifiesta en forma de halo luminoso a su alrededor. Dado que los conductores suelen ser de sección circular, el halo adopta una forma de corona, de ahí el nombre del fenómeno.

Es causado por la ionización del aire circundante al conductor debido a los altos niveles de tensión de la línea. En el momento que las moléculas de aire se ionizan, éstas son capaces de conducir la corriente eléctrica y parte los electrones que circulan por la línea pasan a circular por el aire. Tal circulación producirá un incremento de temperatura en el gas, que se tornará de un color rojizo para niveles bajos de temperatura, o azulado para niveles altos. La intensidad del efecto corona, por lo tanto, se puede cuantificar según el color del halo, que será rojizo en aquellos casos leves y azulado para los más severos.

La descarga corona corresponde a una descarga parcial en un gas, localizada en una zona limitada del espacio y que no significa la pérdida completa de las propiedades aislantes del gas, por cuanto el resto del gas conserva sus propiedades dieléctricas originales.

Se presenta, también, en campos no uniformes, en zonas con grandes intensidades de campo, o cuando la dimensión de los electrodos es mucho menor que la distancia que los separa, puede ocurrir dentro de los

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huecos en aisladores, así como en el conductor de interfaz aislante.

Alrededor de conductores de línea

En espaciadores y amortiguadores

Aislantes eléctricos dañados de cerámica o un material diferente de la cerámica

Aislantes contaminados

En los extremos vivos de ensambles de aislantes y manguitos aisladores

En cualquier punto de su equipo eléctrico, donde la fuerza del campo eléctrico exceda los 3MV/m

En definitiva, todo sucede como si el aire se hiciese conductor, y de aquí la analogía citada. En los conductores aéreos el fenómeno es visible en la obscuridad, pudiéndose observar como quedan envueltos por un halo luminoso, azulado de sección transversal circular. Esta es la razón del nombre de efecto corona, dado al fenómeno. Incluso en ingles se mantiene la palabra española corona.

La tensión para la que el gradiente antes citado es igual a la rigidez dieléctrica del aire, se llama “Tensión Critica Disruptiva” y aquella para la cual comienzan los efluvios, “Tensión Critica Visual”, esta ultima es de mayor valor que la disruptiva.

En los cálculos de la perdidas de potencia debidas al efecto corona, se opera siempre con los valores de la disruptiva, y no con los de la visual.

Las perdidas por corona empiezan a producirse en el momento que la tensión critica disruptiva sea menor que la de la línea.

Parámetros a los cuales se asocia el Efecto Corona.

Posición y naturaleza de los conductores que forman la línea, así como de sus diámetros (a mayor diámetro menor gradiente de potencial, y por lo tanto menor ionización)

Tensión de la línea y frecuencia,

Condiciones atmosféricas (con niebla, contaminación y es-carcha, el fenómeno se verá incrementado sensiblemente, aunque la reducción mayor de la tensión disruptiva se obtiene cuando se producen nevadas) (5). (5). - El viento y la humedad del ambiente no tienen mucha influencia. Sin embargo queda rebajada la tensión crítica cuando el conductor está mojado.

El grado de limpieza de la superficie de los cables también influirá sobre el efecto, elevando o bajando la tensión critica.

Variables influyentes en el Efecto Corona.

1. Gradiente superficial. 2. Estado de la superficie del conductor. 3. Densidad relativa del aire. 4. Efecto del agua en el conductor.

Fenómeno Corona en Líneas Aéreas. Factores que afectan la Corona.

A un voltaje dado, la corona está determinada por el diámetro del conductor, la configuración de la línea, el tipo de conductor, la condición de su superficie, y el clima. La lluvia es, con mucho, el aspecto más importante de tiempo en aumento del efecto corona. Escarcha y la niebla han dado lugar a elevados valores de pérdida de corona en las líneas experimentales de prueba. Sin embargo, se cree que estas elevadas pérdidas fueron causadas por sublimación o de condensación vapor de agua, que no son condiciones probable que ocurra en una línea de operación debido a que la temperatura del conductor varía normalmente, y deberá ser superior a la ambiente. Por esta razón, las mediciones de la pérdida realizada bajo condiciones de niebla y escarcha podrían ser poco fiables a menos que los conductores estén operando a esas temperaturas. La caída de nieve por lo general sólo causa: un aumento moderado de la corona. Además, la humedad relativa, temperatura, presión atmosférica, y el campo eléctrico de la Tierra puede afectar la corona, pero su efecto es menor en comparación a la de la lluvia. Hay otros factores desconocidos aparentemente encuentran en condiciones desérticas que puede aumentar corona. El efecto de la presión atmosférica y la temperatura es generalmente el considerado a modificar el voltaje crítico de ruptura de un conductor directamente, o como 2/3 de la potencia del factor de densidad del aire, 훿, que está dada por:

훿 =17.9푏

459 + ˚퐹

donde:

b = presión barométrica expresada en pulgadas de mercurio.

˚F = temperatura en grados Fahrenheit.

Tabla 1- Presión en función de la altitud.

La temperatura a utilizar en la ecuación anterior se considera generalmente que es la temperatura del conductor. En condiciones estándar (29,92 pulg de Hg, y 77 ° F) el factor de densidad del aire es igual a 1,00.

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El factor de densidad del aire debe ser considerado en el diseño de líneas de transmisión que se construyan en zonas de gran altitud o temperaturas extremas. La Tabla 1 muestra presiones barométricas como una función de la altitud. Para un conductor particular el Efecto Corona con buen tiempo es insignificante o moderado, hasta una tensión cerca de la tensión disruptiva. Por encima de este efecto corona tensión aumentan muy rápidamente. La tensión calculada disruptiva es un indicador del rendimiento corona. Un valor alto de voltaje disruptivo crítico no es el único criterio de rendimiento corona satisfactorio. También se debe tener en cuenta la sensibilidad del conductor a condiciones de mal tiempo. Corona aumenta un poco más rápido en los conductores lisos de lo que hace en conductores trenzados. Así, las características relativas de corona de estos dos tipos de conductores pueden intercambiar entre el buen tiempo y mal.

Mientras más estrechamente cercana sea la superficie de un conductor a un cilindro liso, mayor es la tensión disruptiva crítica suponiendo su diámetro constante. Para diámetros iguales, un conductor trenzado es generalmente satisfactorio para 80 a 85 por ciento de la tensión de un conductor suave. Cualquier distorsión de la superficie de un conductor como hebras planteadas, rebabas y arañazos, aumentará corona. Se debe tener cuidado en la manipulación de conductores, si se desea obtener el mejor rendimiento corona del mismo.

Corona es un fenómeno extremadamente variable. En un conductor energizado a una tensión ligeramente superior a la de su arranque variaciones de hasta 10 a 1 en la pérdida de corona y radio-factor de influencia se han registrado durante esa climatología. La presencia de lluvia produce pérdida de corona en un conductor con tensiones tan bajas como 65 por ciento de la tensión a la que se observa la misma pérdida durante el clima. Así, no es práctico diseñar una línea de alta tensión tal que nunca estará en corona.

Si un conductor se de-energiza durante más de un día, la corona se aumenta temporalmente. Este efecto es moderado en comparación con la de la lluvia. Puede ser mitigado por volver a energizar una línea durante el buen tiempo cuando esta opción es posible.

Calculo de la Tensión Crítica Disruptiva.

El calculo del valor de la tensión critica disruptiva se hace con la formula debida al ingeniero norteamericano Peek, que la dio a conocer en 1912.

Es la siguiente:

푽풄 = 푉 √3 =29,8

√2√3푚 훿푚 푟2,302푙표푔

퐷푟

푽풄 = 84푚 훿푚 푟푙표푔퐷푟

El significado de la notación es el siguiente:

VC : tensión compuesta critica eficaz en kilovoltios para la que empiezan las perdidas por efecto corona, o sea la tensión critica disruptiva.

29,8 : valor máximo o de cresta, en kV/cm, de la rigidez dieléctrica del aire a 25 ˚C de temperatura, y la presión barométrica de 76cm de columna de mercurio.

Para operar con valores eficaces hay que dividirlo por

√2, ya que se trata de corrientes senoidales. Por eso es común ver la formula de la tensión crítica disruptiva con el valor de 21,1 que simplemente es el cociente:

29,8

√2= 21,1푘푉/푐푚

mC : coeficiente de rugosidad del conductor; sus valores son:

mC = 1 para hilos de superficie lisa.

mC = de 0,93 a 0,98, para hilos oxidados o rugosos.

mC = de 0,83 a 0,87 para cables.

ml : coeficiente meteorológico para tener en cuenta el efecto que produce la humedad (lluvia, nieve, niebla, escarcha) haciendo disminuir el valor de la tensión crítica disruptiva.

ml = 1 para tiempo seco.

ml = 0.8 para tiempo húmedo.

r: radio del conductor en centímetros.

D: distancia media geométrica entre fases, en centímetros.

휹: factor de corrección de la densidad del aire, función de la altura sobre el nivel del mar.

Este factor 휹 es directamente proporcional a la presión barométrica, e inversamente proporcional a la temperatura absoluta del aire.

Nota: como antesala en este artículo se dio la apertura explicando el mismo factor, ahora se procede a solo mencionar el mismo y mostrarlo en unas unidades más adecuadas.

Se determina con la siguiente formula:

훿 =273 + 25

76ℎ

273 + 휃=

3,921ℎ273 + 휃

En donde:

h: presión barométrica en centímetros expresada en columna de mercurio.

휃: temperatura en grados centígrados, correspondiente a la altitud del punto que se considere.

El calculo de 훿 se hace generalmente con la formula anteriormente expuesta, para lo que hay que hallar el valor de h, que es función de la altitud sobre el nivel del mar. Se calcula con la formula de Halley:

logℎ = log 76 −푦

18,336

En donde y es la altitud citada expresada en metros.

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Tabla 2 – Resultados de la Formula de Halley

Perdidas por Corona.

Como se ha podido apreciar el efecto corona se ve caracterizado por una descarga luminosa, un chisporroteo característico, formación de ozono y una fuerte radiación electromagnética de alta frecuencia. Todos estos efectos conllevan a una distribución de energía, la cual bien puede expresarse como una perdida de potencia por unidad de longitud (W/km).

La intervención de un gran número de investigadores se ha hecho en la determinación de la pérdida de corona en conductores operados con diversos voltajes.

Este trabajo ha conducido al desarrollo de las tres fórmulas. El Carroll-Rockwell y las fórmulas Peterson se consideran la más precisas, especialmente en la región importante de perdidas bajas (por debajo de 5 kW por milla trifásica). La fórmula de Peterson, cuando se utiliza juiciosamente, ha demostrado ser un fiable indicador de rendimiento corona para voltajes de transmisión en uso hasta el momento. Un trabajo reciente en la pérdida de corona se ha dirigido hacia la extra-alta tensión rango que indica que la información más reciente se debe utilizar para estos voltajes.

La mayoría de las formulas que cuantifican en forma aproximada las perdidas ocasionadas por el efecto corona suponen condiciones climáticas buenas o ideales. En la práctica, se puede demostrar que las perdidas bajo lluvia exceden a aquellas computadas en condiciones de buen tiempo.

Como se ha explicado las perdidas por corona dependen del estado del tiempo, de las condiciones del conductor (limpio, sucio, con irregularidades sobre la superficie, etc.), y de otros factores secundarios. Las formulas más difundidas inclusive, no contemplan las perdidas en los aisladores. Estas pueden exceder fácilmente las perdidas del conductor bajo condiciones de buen tiempo.

Método de F. W. Peek [1]

El fenómeno corona ha sido estudiado, entre otros, por F. W. Peek, quien mediante observaciones

empíricas desarrolló fórmulas para el estudio cuantitativo de éste en el caso de cilindros paralelos, de superficie lisa.

La pérdida corona PPEEK, en kW/km/fase, queda expresada en la fórmula:

52 10)()25(241 xVVDMGRMGfP dPEEK

Donde:

: Densidad relativa del aire. f : frecuencia del sistema, en Hz. RMG : radio del conductor, en cm. DMG : distancia efectiva entre fases, en cm. V : voltaje efectivo fase neutro, en KV. Vd : voltaje efectivo crítico disruptivo, en KV,

RDLnRmgV

d

00

Para valores de mO = mC anteriormente mencionados. g0 = 21.07 Kvef / cm = 0.392 P / (273+T) P: presión atmosférica en mm de Hg.

T: temperatura ambiental en C.

Esta expresión es válida para el caso de un

único conductor por fase, y para conductores “delgados” (menos de 1 pulgada de diámetro). Peek tampoco consideró en la expresión propuesta condiciones climáticas adversas, las cuales pueden ser incorporadas sustituyendo el valor de “m0” por un factor “m” que incluya dichas condiciones.

Método de Peterson [1]

En este procedimiento se calcula primero la tensión característica de la línea por fase (ed), luego, se calcula la razón entre la tensión por fase de servicio y la tensión característica de la línea, con esta última se

calcula un factor () que se obtiene de las curvas mostradas en las figuras 5 y 6 y finalmente se aplica la ecuación de Peterson para pérdidas corona. Para una mejor aplicación, se ha subdividido el método en las siguientes etapas:

Primera etapa:

Para el cálculo de ed existen tres casos importantes, dos de ellos para conductor en hebra:

1) Conductores redondos de superficie lisa y limpia:

ed = 48.6 m 2/3 R Log10(D/R) en que: R: radio del conductor en cm. D: distancia entre fases en cm.

: densidad relativa del aire. ed: tensión característica de la línea por fase, en kVefectivo fn .

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2) Para cables de varios hilos, que tienen 12 o más

hebras en la capa exterior:

e mLog D

c Rn Log D

R c R

cRn

R c R

dh

hh

h

h

h

48 61

1 12

23

10 10.

( )

( )

con:

cn

n

h

h

1

2

2

s e n

nh: número de hebras de la capa exterior. Rh: radio hebra capa exterior en cm. R: radio medio del conductor en cm.

3) Para un cable que tiene 6 hebras en la capa exterior:

ed = 35.47 2/3 R m (Log10(D/R)+0.0677)

Valores de m propuestos: 0,87 – 0,90 para condiciones comunes. 0,67 – 0,64 para conductores no lavados 0,912 – 0,93 para conductores lavados con disolvente de grasa. 0,885 escobillados con una escobilla de alambre. 1,00 pulido 0,72 – 0,75 conductores arrastrados y sucios con polvo. 0,945 después de 5 meses expuestos a la condición atmosférica. 0,92 sometido a la acción atmosférica, humedad baja de día. 0,78 idem, pero de noche.

Segunda etapa:

Se calcula enseguida la razón V/ed y se determina, a través del gráfico presentado en las figuras 7 y 8, el valor del factor .

Función empírica de Peterson para calcular la

pérdida por efecto Corona

0.01

0.1

1

10

0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6

V/ed

Figura 5. Función de Peterson para cálculo de pérdidas por Efecto

Corona con razón (V/ed) entre 0.6 y 2.4.

Función empírica de Peterson para calcular la

pérdida por Efecto Corona

0.1

1.0

10.0

100.0

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21

V/ed

Figura 6. Función de Peterson para cálculo de pérdida por Efecto Corona con razón (V/ed) entre 1 y 19.

Tercera etapa:

Determinado , se calcula la pérdida por efecto corona para buen tiempo por la siguiente relación:

P f V

Log DR

PETERSON 20 95 10 6 2

102

.

( )

PPETERSON : Potencia de pérdida por corona, en kW / km / fase. F: frecuencia del sistema, en Hz.

V : tensión de servicio en KV efect.fn.

El método de Peterson es aplicable sólo al caso de un conductor por fase y entrega mejores aproximaciones en el caso de conductores “gruesos” (más de 1 pulgada de diámetro).

Método de Electricité de France (EDF) [1]

Los investigadores C. Gary y M. Moreau desarrollaron dos métodos para el cálculo de pérdida corona para conductor tipo en haz. Uno de estos métodos es aplicable a condiciones climáticas de buen tiempo y el otro para mal tiempo.

Método para buen tiempo

Para un conductor fasciculado de n subconductores por fase se da la siguiente relación empírica para PEDF : potencia de pérdida por corona, kW / km / fase:

PEDF = P0 r1.8 (n + 6)2 f / 50

donde: f: frecuencia de la tensión en Hz. r: radio del subconductor en cm. n: número de subconductores. P0: es un factor de pérdida de potencia que se obtiene de la figura siguiente, considerando el gradiente relativo como razón entre el gradiente máximo del haz y el campo eléctrico crítico del subconductor liso, E0.

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E gr0 0 1 0 301

.

E0: campo eléctrico crítico del subconductor liso ideal, en kVefect. . r: radio del subconductor, en cm.

g0 y : son los descritos en el método de Peek.

-3

0.410-4

10

0.5 0.6

10-2

10-1

0.80.7 0.9

Em/Eo

Gradiente relativo

P é r d i d a s

P0Cond. limpio

Cond. sucio

Estado mediode superficie

Figura 7. Ábaco para pérdidas en conductores secos.

Método para mal tiempo

Este método es un proceso analítico desarrollado rigurosamente y verificado experimentalmente con mediciones en líneas y en jaulas de prueba. Fueron utilizadas configuraciones en haz de 1 a 8 subconductores, con diámetros entre 2.0 y 5.8 cm por conductor.

La pérdida corona para mal tiempo queda determinada por:

PEDF = k Pe

k: factor que depende de las características geométricas de la línea y viene dado por la expresión.

k f n r

Log RR Log R

Log Rc c

502 10 0 10

10 0( )

f: frecuencia del sistema, en Hz. r: radio del subconductor, en cm. R0: radio del conductor a potencial cero, de la línea coaxial equivalente, en cm. Rc: radio del conductor único equivalente de igual capacidad, en cm. : radio medio de emigración de la carga espacial, en cm.

25 n r

= 1 + 0.308 / r

Pe: pérdida específica corona, que depende del

campo eléctrico relativo E* y del estado de superficie de los conductores.

El factor m, para un mismo valor de intensidad de lluvia puede variar en 20 - 30 %, dependiendo del grado de envejecimiento del conductor. Esta variación puede traducirse perfectamente en una variación de hasta 100 % en las pérdidas específica Pe, con bajas intensidades

de lluvia, y bajo campo eléctrico.

0.1

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

1 10 100

mm/hr

valores excepcionales

conductor nuevo

conductor viejo

E N V E J E C I M I E N T O

Intensidad de lluvia

Coef .

de

Estado

de

S u p.

m

Figura 8. Ábaco para determinación de "m".

0.05

0.10

0.20

0 .50

1 .00

2 .00

5 .00Pe

E m /E 0

m = 0.4 0 .5 0 .6 0 .7 0 .8

G radie nte re la tivo

0 .4 0 .5 0 .6 0 .7 0 .8 0 .9 1 .0

P é r d .

e s p e c í f c a

Figura 9. Pérdida específica corona

Beneficios de Corona.

Los efectos de la generación del sonido de la corona se puede utilizar para crear audio de alta precisión altavoces! La principal ventaja es que no es cero en masa que necesita ser movido para crear el sonido, de modo que se mejora la respuesta transitoria. Fenómenos asociados al Efecto Corona.

En las inmediaciones de las líneas de alta tensión, este efecto se puede percibir como un ruido (perfectamente audible), semejante al "zumbido de abejas", cuya intensidad será mayor cuenta más tensión soporten tos conductores.

Se producirán también perturbaciones radiofónicas y televisivas en las zonas cercanas a los conductores. La fuga transversal de corriente, que se producirá para valores instantáneos de tensión que superan un cierto umbral, dará lugar a unas corrientes no senoidales, pero periódicas, por lo que las

Efecto Corona.

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intensidades de la línea estarán afectadas por un gran contenido en armónicos, que serán también causa de perturbaciones.

El efecto corona no es visible si las tensiones son relativamente bajas, pero a partir de unos determinados voltajes, que varían según circunstancias, el fenómeno puede ser percibido ópticamente. Esto ocurrirá al superar la denominada tensión crítica visual, que cuando sea alcanzada por la tensión instantánea en la línea, aparecerá una tenue CORONA VIOLACEA, acompañada de generación de ozono.

Prevención.

Reduciendo al mínimo la tensión de gradiente del campo eléctrico. Esto se logra mediante la utilización de buenas prácticas de diseño de alta tensión, es decir, maximizar el distancia entre los conductores que tienen grandes diferencias de tensión, con conductores radios grandes, y evitando puntas o bordes filosos.

La tensión de inicio de la corona a veces se puede aumentar mediante el uso de un tratamiento de superficie, tales como semiconductores capa, masilla de alta tensión. Además, utilizar un aislante homogéneo. Vacío sin sólidos, tales como preparación adecuada epoxy y materiales de silicona funcionan bien.

Si se usa el aire como su aislante, entonces la geometría queda como el parámetro crítico.

Por último, se deben tomar medidas para reducir o eliminar las tensiones transitorias no deseados, que puede causar la corona.

La corriente del efecto corona es de naturaleza activa, y supone pérdidas en el transporte de la energía eléctrica. Para paliar en la mayor medida posible sus efectos negativos, las compañías eléctricas utilizan algunos "trucos" encaminados a disminuir el valor del campo eléctrico en las proximidades de los conductores. Tales como:

Jugar con la disposición relativa de los conductores

Utilizar conductores en haz,

Mediante aleaciones especiales.

Bibliografía.

Libros

CHECA, Luis María. “Líneas de Transporte de Energía”. Tercera Edición. México. Marcombo, Boixareu Editores. 1988.

WESTINGHOUSE. “Electrical Transmission and Distribution Reference Book”. Fourth Edition. USA. 1964.

Capítulos de un Libro.

SIEGERT, Luis A. “Corona y R.I.V”. Alta Tensión y Líneas de Transmisión. Tercera Edición. México. 1995.

Otros.

FENÓMENO CORONA EN LÍNEAS AÉREAS [1]. Nelson Morales Osorio. Junio 2006