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Efecto corona en líneas de transmisión y transformadores

  • Es una descarga, en ocasiones luminosa, debida a la ionización del gas que rodea a un conductor en el cual existe un gradiente de potencial superior a un determinado valor.
  • Aparece en tensiones altas: aproximadamente 30 kV/cm en el aire.
  • En las líneas aéreas, puede aparecer en los conductores, herrajes, amortiguadores, aisladores, y en general en cualquier punto donde se supere el gradiente de potencial mínimo.
Efecto Corona: El fenómeno de la luz violeta, ruido sibilante y producción de gas ozono en una línea aérea de transmisión.

Origen Físico

En presencia de un fuerte campo eléctrico externo, las moléculas que componen el aire tienden a ionizarse, es decir, a perder o ganar un electrón libre transformándose en cargas eléctricas no neutras. Luego, las partículas ionizadas y los electrones libres son repelidos o atraídos por el campo eléctrico según sea su polaridad.

Cuando el campo eléctrico externo es alterno, entonces las moléculas ionizadas y los portadores libres se acercan y alejan de la fuente del campo eléctrico continuamente. Este movimiento de iones y cargas es más enérgico cuanto mayor sea la magnitud y la frecuencia del campo eléctrico.

Si la magnitud del campo eléctrico supera un cierto valor, entonces el movimiento de las cargas produce choques entre ellas en donde se disipa una cantidad de energía tal que se producen recombinaciones químicas entre las moléculas involucradas. Este proceso químico libera al espacio nuevas moléculas, y la recombinación e ionización de algunas de estas produce la liberación de fotones los cuales producen el efecto visible que se conoce como Efecto Corona.

Factores que afectan el efecto corona:

  1. Atmósfera: Durante una condición de tormentas o lluvias el efecto corona ocurre a un voltaje mucho menor en comparación con un buen tiempo. Debido a que durante una tormenta o lluvia la densidad de iones alrededor de los conductores es mucho mayor que en un buen tiempo.
  2. Tamaño del conductor: La irregularidad de la superficie de los conductores disminuye el voltaje de ruptura. Por esta razón, con el bajo voltaje del aislamiento disruptivo se creará chispas y corona. Es por eso que los conductores sólidos se utilizan sobre todo en vez de conductores trenzados para reducir la corona.
  3. Separación entre conductores: mientras más grande sea la brecha entre los conductores menor será el efecto corona.
  4. Tensión de red: Cada voltaje de línea tiene un límite. Después de que se alcance el límite disruptivo se producirá y creará chispas y corona. Así, con la aplicación de un menor tensión de línea la probabilidad de que el efecto corona ocurra disminuye.

Ventajas:

  1. El área alrededor del conductor se vuelve conductora debido a la formación de corona. Se crea un diámetro más grande virtual del conductor. A medida que el diámetro aumenta, la tensión electrostática entre los conductores disminuye.
  2. El Efecto Corona reduce la sobretensión creadas por maniobra o descargas atmosféricas.  Cuanto mayor es el voltaje aplicado mayor es la corona creada, por eso cuando una sobretensión ocurre se forma la corona y esta va a absorber la energía adicional mediante la creación de resplandor violeta, ruido y chispas.
Desventajas:
  1. Se reduce la eficiencia de transmisión.
  2. El ozono creado por esta causa efecto de corrosión en los conductores.
  3. Debido a la caída de tensión se produce un efecto corona no sinusoidal a través de la línea. Esto puede causar interferencia inductiva con líneas de comunicación vecinas.

El efecto corona se puede reducir por los siguientes métodos:

  1. Aumento de la sección del conductor: Si aumentamos la sección del conductor el valor del gradiente de potencial se incrementará. Para crear el efecto corona se requerirá de una mayor tensión de línea.
  2. Aumento de la separación entre conductores: el efecto corona puede ser eliminado mediante el aumento de la separación entre los conductores. Debido a que el aumento de la separación ocasionará que se requiera de una mayor tensión de línea para crear el efecto corona.
  • Otra forma de evitar el efecto corona es utilizar conductores en haz, es decir, varios conductores por fase. De la fórmula del radio equivalente se ve que se puede aumentar el radio equivalente aumentando el número de conductores por fase. Esto es, en general, más económico que aumentar la sección del único conductor, ya que en este caso se puede disminuir la sección de los sub conductores a medida que se agregan. Sin embargo, igual la línea queda sobredimensionada en ampacidad pero no tanto como cuando se utiliza solo un conductor.
  • En el caso de subestaciones, el efecto corona se produce en conductores a alta tensión que quedan expuestos al aire.
  • Para detectar la aparición del efecto se instalan cámaras térmicas especiales que permiten ver la aparición del efecto a niveles inferiores que el ojo y oído humano. Para evitar el efecto, se aumenta la superficie de los conductores expuestos, o se les diseña con superficies curvas para evitar la concentración de cargas en las puntas.

EFECTO CORONA EN TRANSFORMADORES

Se produce internamente en los bobinados del transformador cuando el aceite pierde partes de sus propiedades dielectricas convirtiendose en un camino facil para la corriente del nucleo hacia la carcaza, ya que los transformadores de potencia manejan tensiones elevadas y corrientes de gran envergadura por las necesidades de consumo los sistemas de aislamiento tienden a versen afectados si no se les realiza un adecuado mantenimiento.

Fuentes: facebook.com/AllAboutEEE, electricosaficionados.blogspot.com

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José Luis de la Cruz

Ingeniero Electricista especialista en análisis y diseño de sistemas eléctricos de transmisión y distribución Líder del equipo de desarrollo de los software TOPOMAGIC (Topografía), REDLIN (Software de diseño de líneas de transmisión y distribución) y REDCAD (Software de Diseño de Redes de Energía Eléctrica de Media y Baja Tensión): www.esolutions.com.pe Líder del equipo de desarrollo del Software PSECAD: Software GIS para el planeamiento, análisis técnico y determinación del sistema eléctrico MT/BT económicamente adaptado, para efectos del cálculo del VAD. Realizado por encargo del Osinergmin. Especialidades Diseño de líneas de transmisión Diseño de sistemas eléctricos de distribución: MT, BT y energía renovable Especialista en análisis y planeamiento de sistemas eléctricos de potencia (DigSilent Power Factory) Experto en desarrollo de software especializado aplicado al diseño, análisis técnico y geográfico(GIS) de sistemas eléctricos de transmisión y distribución Formulación y evaluación de proyectos de inversión pública (Especialista SNIP) Estudios de preinversión (Perfiles, Estudios de Factibilidad) y estudios definitivos Estudios de tarifas y demandas Elaboración de presupuestos de proyectos de AT, MT, BT y energía Renovable Desarrollador C++ Senior, experto en algoritmos avanzados aplicados a la ingeniería Experiencia (2009-Actualidad) CEO en ESOLUTIONS S.A.C. (2003-2008) Jefe de Proyectos en PRICONSA Educación (2012-2013) Massachusetts Institute of Technology-MIT, EDX Program Certificate of mastery in 6.00x: Introduction to Computer Science and Programming (2012) University of California, Berkeley, EDX Program Certificate in CS188.1x: Artificial Intelligence - Certificate in CS184.1x: Foundations of Computer Graphics Certificate in CS169.1x: Software as a Service (2003) Universidad Nacional de Ingeniería, Lima- Perú - Ingeniero Electricista, Ingeniería Eléctrica Contacto Linkedin: pe.linkedin.com/in/jldcruz Twitter: twitter.com/#!/jldcruz_

26 comentarios

  1. Quisiera ver un video de corona.Hoy he visto en el cielo unos movimientos en el cielo de noche, lo describiría como los animados de fantasmas, moviendose en forma circular, a veces movimientos irregulares o como se chocaban, eran muy rápidos, del color de las nubes

  2. Asi fue titulada nuestra Tesis de grado en la UASD:
    «EFECTO CORONA Y SU IMPORTACIA EN LA LINEA DE TRANSMISION», Sustentada por los Ingenieros Luther Francisco Rosario Pena, (fallecido), Jose A Cabrera Pena y Fausto Lockhart.
    Nos graduamos el 29 de Junio de 1978 como Ingenieros Electromecanicos. Muy intersante este tema.

  3. En la calle donde vivo hay un transformador justo frente a donde tengo la cabecera de mi cama, unos 3 metros de distancia debido a la banqueta. ¿Puede esto causar efectos dañinos a mi cuerpo, cómo se manifiesta el efecto, qué riesgos existen de tenerlo a esta distancia? Por lo pronto mi teléfono inalámbrico no funciona cerca de la cabecera y aún lejos de ella, sufre distorsiones en la señal. ¿Se puede deber a esto? Gracias, estoy considerando pedir el cambio a la Compañía Federal de Electricidad, pero requiero soporte técnico para mi solicitud.

  4. Una consulta, aquí en Guatemala se tiene el concepto que aislador dañado hay que cambiarlo. Pero hace poco estuvimos haciendo una inspección en lineas de distribución mediante ultrasonido y pudimos notar que no es así.

    Verificamos un par de aisladores que estaban quebrados y no presentaban anomalía mediante inspección ultrasonica.

    Lamese a esto efecto corona, tracking o arLes agradezco sus respuestas.

  5. Eliezer
    Debes monitorear tu transformador mediante DGA(Análisis de gases disueltos), El hidrógeno, COx, y los gases combustibles te darán una buena referencia de si está ocurriendo o que tan intenso es, aunque la ubicación solo será referencial.

    Si deseas inspecciones de Detección de Efecto Corona con cámara UV en tus instalaciones puedes contactarnos a thermotek@thermotek.com.pe

  6. Buena tarde Dios les Bendice.
    Les saluda Eliezer Avendaño:
    Una consulta como prevengo o como doy solución cuando tengo un efecto de corona en un trasnformador elevador.

  7. En el Centro de Investigaciones Aplicadas CIAP – VENEZUELA, hemos hecho inspecciones al sistema a 765 kV. con dos cámaras , una de origen Israelí , marca Daycor II plus y la otra una cámara de África del Sur, marca Corocam II con resultados altamente SATISFACTORIOS, luego publicare algunos artículos interesantes sobre los resultados de las inspecciones. Si requieren bibliografía no dejen de leer el libro Alta Tensión y Sistemas de Transmisión de Luis Siegert : http://books.google.co.ve/books/about/Alta_Tensión_y_Sistemas_de_Transmisión.html?id=UXPkAAAACAAJ

    1. Estimado Gabriel

      En la actualidad se han llegado a obtener curvas semiempíricas para determinar las pérdidas por el efecto Corona, de acuerdo a las investigaciones planteadas por Peek(1929) y Petterson(1933).

      Actualmente existen proyectos de normalización de los test de valores aceptables para el efecto corona, planteados por el IEEE:
      http://www.ieee-tpc.org/WG_CF&E-CoronaGuideKuffel_July2012.pdf
      http://standards.ieee.org/develop/project/1829.html
      Pero se encuentran en etapa de proyecto.

      Espero haber ayudado. Saludos.

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