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.

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.

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