¿Cómo ayuda el anillo de corona contra la descarga de corona?


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La descarga en corona es el flujo de corriente desde el electrodo hacia el aire exterior. La descarga de corona ocurre (entre otras) en líneas de alta tensión.

Una forma de reducir la descarga de corona en este caso es usar los llamados anillos de corona, que es solo un anillo hecho de una varilla metálica gruesa que se coloca ortogonal al cable para que el cable pase a través del anillo. El anillo está montado en el poste de la línea eléctrica y está conectado a tierra.

¿Cómo ayuda esto? Esperaría que en lugar de un flujo de corriente de "cable a aire" se iniciara un flujo de corriente de "cable a anillo" y sería lo mismo. ¿Por qué el uso del anillo de corona suprime la descarga de corona?

Respuestas:


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La respuesta de Russell es buena. Para aclarar la forma en que funciona la corona:

Cuando el campo eléctrico en un punto en el aire es lo suficientemente fuerte, algunos electrones se eliminan de los átomos y el aire se convierte en un plasma conductor en lugar de un aislante. Cuando un objeto tiene un alto voltaje y tiene una curvatura pequeña (alambre, puntos afilados), el campo en la región a su alrededor puede tener una intensidad de campo lo suficientemente alta como para que esto suceda, formando una capa conductora de aire, que luego se rodeado de aire aislante normal. Si la resistencia alrededor de esta capa conductora también es lo suficientemente alta (si la región conductora es puntiaguda), la capa conductora puede aumentar y aumentar de tamaño (generalmente en una dirección) hasta que forme un camino conductivo completo hacia otro objeto, y luego un enorme La corriente fluye en forma de arco .

Incluso si la forma del campo es tal que no puede formar un arco, aún puede formar una descarga en corona . Esto es cuando una capa conductora de plasma deja de expandirse y simplemente se sienta allí alrededor del cable, y los iones en la capa de plasma son repelidos hacia el aire neutral, donde se desplazan lentamente hasta que se descargan sobre otro objeto. Esto sigue siendo un flujo de corriente, mucho más pequeño que un arco.

El anillo de corona cambia la forma del campo eléctrico, extendiéndolo en cierto sentido, de modo que ya no es lo suficientemente fuerte en ningún punto como para ionizar el aire.


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Resumen:

  • El papel del anillo de corona es distribuir el gradiente del campo eléctrico y reducir sus valores máximos por debajo del umbral de la corona, evitando la descarga de la corona. *

  • Consulte la "excelente referencia" a continuación para obtener una muy buena explicación de los aspectos teóricos y prácticos.


Un anillo de corona es un anillo conductor montado en el extremo o radialmente fuera del extremo de un aislante en un sistema de alto voltaje adicional (típicamente 200 kV +)

El papel del anillo de corona es eliminar o reducir la ionización del aire con descarga de corona asociada. La descarga de corona daña los aisladores y puede producir productos de descomposición que pueden causar fallas catastróficas de aislamiento.

Un anillo de corona funciona modificando la forma de la intensidad del campo eléctrico para que se reduzca la peor tasa de cambio de campo en el aislante, reduciendo así el potencial máximo en el aire circundante por debajo del voltaje de ruptura de aproximadamente 10 kV por pulgada (seco aire, frecuencias de red).

Una función secundaria útil es remodelar la distribución del campo eléctrico a través de una pila de aisladores para que la caída potencial por aislador sea más uniforme, reduciendo así las tensiones de ruptura en el aislador con la mayor caída de voltaje. Una pila de aisladores simétricos utilizados para el aislamiento de EHV tendrá mucha más caída de voltaje a través de los aisladores en el extremo "caliente" de la pila. Pueden ocurrir diferencias de más de 10: 1 en cadenas de aisladores largas, con en algunos casos más de la mitad de la caída total de EHV en los primeros 3 o 4 aisladores. La remodelación del campo por un anillo de corona puede reducir útilmente este desequilibrio, pero una parte desproporcionadamente grande de la tensión total aún puede ser transportada por los primeros aisladores.


Los anillos de corona se pueden ver en cualquier extremo de los aisladores en la foto a continuación.

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La imagen de arriba está tomada de esta magnífica discusión sobre los efectos y el tratamiento de la corona en el mundo real * Su resumen del uso de los anillos de corona es tan breve que lo utilicé para mi resumen al comienzo de esta respuesta. (Solo encontré este artículo después de escribir la versión más larga arriba ;-). ) Señalan: la función del anillo de corona es distribuir el gradiente del campo eléctrico y reducir sus valores máximos por debajo del umbral de la corona, evitando la descarga de la corona.


Wikipedia señala que en los sistemas de energía, por ejemplo, los anillos de corona de 220 kV pueden instalarse directamente en un extremo de los aisladores y en ambos extremos a 500 kV +.


Referencia Superb - Aquí es un muy buen papel en la reducción de corona y la funcionalidad de anillo de efecto corona - efectos de la intensidad CORONA anillo del diseño sobre el Electric CAMPO Y DISTRIBUCIÓN potencial a lo largo de un aislante STRING

Este artículo de 2010 señala la aparición de daños en la corona y la falla del aislador a voltajes más bajos de lo que se ha observado tradicionalmente, aparentemente debido al uso de nuevos aisladores de polímeros. Se han reportado fallas y / o daños en líneas de tan solo 115 kV en algunas configuraciones, en comparación con las expectativas de no necesitar protección de anillo de corona por debajo de, digamos, 161 kV en el pasado. Anillos de corona: ¿son necesarios? - El modelado predice los niveles de corona en función de la configuración, el hardware y el voltaje de línea.

Breve pero útil discusión grupal aquí

El EPRI (Instituto de investigación de energía eléctrica) publica documentos sobre una variedad de asuntos relacionados con la energía. Estas son algunas de sus referencias sobre el uso de anillos corona


Ilustración de las distribuciones de campo eléctrico con y sin anillo de corona en una cadena de aisladores múltiples. Vea el documento de "excelente referencia" arriba para discusión.

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Ejemplos extremos:

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Desde


Con todas esas fotos todavía no consigo una cosa: ¿por qué no comenzaría una descarga entre el cable y el anillo?
Sharptooth

@Sharptooth: Debido a que el campo eléctrico ya no es lo suficientemente fuerte como para permitir una descarga de arco o corona. Una descarga en corona se produce cuando el campo eléctrico es tan fuerte que el aire alrededor del conductor se vuelve conductor, pero la región conductora no toca nada que pueda completar el circuito y el arco. En cambio, un flujo más lento de iones viaja a través del aire neutral. Al modificar el campo eléctrico, evita que el aire se vuelva conductor.
endolito el

@endolith: ¿Podría agregar esto como una respuesta por separado? Eso es lo que estaba buscando.
Sharptooth

Esa es una respuesta correcta, pero estoy sorprendido (si no está realmente sorprendido) de que no haya / no haya visto los párrafos 2 y 3 de mi respuesta como "lo que quería". No importa para los "puntos" pero sí importa para la comprensión.
Russell McMahon

@sharptooth: Bueno, es una especie de aclaración de lo que dijo Russell, pero está bien
endolito el

4

Se trata de la densidad de carga: el anillo aumenta el área de superficie y el radio de curvatura, reduciendo la densidad de carga por debajo de lo que causaría una corona significativa de cosas como bordes afilados en las juntas, etc.


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¿El anillo está montado en el poste de la línea eléctrica y conectado a tierra ?

La mayoría de los anillos de corona no están conectados a tierra.

Algunas pilas de aisladores tienen solo un anillo de corona: siempre está en el extremo de la línea.

El anillo de corona en el extremo de la línea de los aisladores está conectado a la línea de alimentación. Ese anillo de corona tiene el mismo alto voltaje que la línea de alimentación. (Ese anillo de corona no está conectado a tierra).

Ocasionalmente hay un segundo anillo de corona en el extremo de tierra de la pila. El anillo de corona en el extremo de tierra de la pila es el único anillo de corona que está conectado a tierra.

¿Cómo ayuda esto? Esperaría que en lugar de un flujo de corriente de "cable a aire" se iniciara un flujo de corriente de "cable a anillo" y sería lo mismo. ¿Por qué el uso del anillo de corona suprime la descarga de corona?

Tiene razón: si, hipotéticamente, todos los anillos estuvieran conectados a tierra, entonces el flujo de corriente de cable a anillo sería igual de malo y probablemente peor que el flujo de corriente de cable a aire (corona) sin los anillos.


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El campo eléctrico circulará en el anillo en lugar de la superficie del aislante, por lo que se reduce la descarga de la corona.


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El campo eléctrico es cero en la superficie de un conductor o dentro de un conductor. Difícilmente puede circular allí.
Sharptooth
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