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UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERIA MECANIC AELETRICA CURSO DE LINEAS DE TRANSMISION SECCIÓN: N

TRABAJO DE INVESTIGACION: EFECTO CORONA EN LINEAS DE TRANSMISION DE ENERGIA

NOMBRE: CARNÉ: CARRERA: PROFESOR(A): FECHA:

FERMÍN ALFONSO MURALLES MORALES. 2017 - 00446. INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA. ARMANDO GALVEZ C. 03 DE ABRIL DEL 2,019.

INTRODUCCION En el siguiente informe trata sobre el efecto corona que una transmisión de energía eléctrica lidia prácticamente con toda la carga de la transferencia de esta, desde estaciones situadas a muchos kilómetros de distancia de los centros de consumo principales o de las ciudades. Por esta razón, los cables de transmisión de larga distancia son necesarios para una transferencia efectiva de energía, lo que resulta en grandes pérdidas para el sistema. Minimizarlas ha sido siempre un gran reto para los ingenieros, quienes deben entender muy bien su tipo y naturaleza. El efecto corona en un sistema de energía tiene un rol predominante en la reducción de eficiencia en las líneas de Alto Voltaje Extra. El efecto corona se produce por la ionización del aire que rodea a los conductores de alta tensión cuya sección es circular; por lo tanto, se manifiesta como un halo luminoso que adopta la forma de una corona y cada vez que la tensión sea mayor este aumentará su luminosidad y su temperatura por lo que variará el color de un rojizo a uno azulado.

CAUSAS DEL EFECTO CORONA Para que ocurra el efecto corona deben conjugarse dos factores: 

La diferencia alterna de potencial eléctrico debe ser suministrada a través de la línea.

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El espacio de los conductores debe ser más grande comparado con el diámetro de la línea.

Cuando una corriente alterna corre a través de dos conductores de la línea de transmisión, cuyo espaciado es más grande que sus diámetros, el aire que los rodea es sometido a un estrés dieléctrico. En niveles bajos del suministro del voltaje final, nada ocurre, pues el estrés es muy poco como para ionizar el aire afuera. Pero cuando la diferencia de potencial aumenta más allá del umbral de 30 kV, conocido como voltaje crítico disruptivo, la fuerza del campo se incrementa y el aire afuera es sometido a un gran estrés que resulta suficiente para ser disociado en iones que son conducidos por la atmósfera. Esto provoca una descarga eléctrica alrededor de los conductores debido a la presencia de estos iones, mismos que también generan un resplandor luminiscente acompañado de ruidos y liberación de ozono. El fenómeno de una descarga eléctrica ocurrida en la línea de transmisión debido a los altos niveles de voltaje se conoce como efecto corona en un sistema de energía. Si el voltaje aumenta, el resplandor se hace más brillante y el ruido más intenso, lo que da como resultado una gran pérdida de energía.

El voltaje de la línea del conductor es el factor determinante para el efecto corona en las líneas de transmisión. Debido a que este ocurre por la ionización del aire alrededor de los cables, la condición de estos tiene mucho que ver con su generación, así como el estado de la atmósfera. A continuación, un listado con las causas:

Condiciones atmosféricas La caída del voltaje de la falla dieléctrica del aire es directamente proporcional a la densidad de este último. Por eso, durante un día lluvioso, debido al constante flujo de aire, el número de iones presentes alrededor del conductor es mayor al normal, por lo que una descarga eléctrica es más probable en las líneas de transmisión. El sistema tiene que ser diseñado tomando en cuenta estas situaciones extremas.

Condiciones de los cables Este fenómeno depende en gran medida de la condición física de los conductores. Tiene una proporcionalidad inversa con su diámetro. Si este es mayor, la probabilidad del efecto corona en un sistema se reduce considerablemente. De igual manera, la presencia de tierra o asperezas en los conductores reduce el voltaje crítico disruptivo, haciendo los conductores más propensos a pérdidas.

Espacio entre los conductores Para que ocurra el efecto corona, el espacio entre las líneas debe ser más grande que su diámetro, pero si su longitud excede cierto límite, el estrés dieléctrico en el aire se reduce, así como el efecto corona. Si el espacio es muy grande, este podría no generarse del todo.

Ventajas técnicas: 

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.

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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 técnicas: 

Se reduce la eficiencia de transmisión.

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El ozono creado por esta causa efecto de corrosión en los conductores.

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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: 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. 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.

Conclusiones Para líneas de muy alta tensión (superior a los 200 kV), es económicamente imposible evitar el efecto corona en cualquier condición de operación. En particular, habrá cierto efecto corona en condiciones de lluvia necesariamente. Las medidas que se pueden tomar para evitar el efecto corona en una línea de transmisión apuntan hacia disminuir el gradiente de potencial en la superficie de los conductores expuestos al aire. Una primera forma es aumentar el radio del conductor. Se puede probar que, en general, para líneas de tensión superior a los 200 kV, el radio necesario para evitar el efecto corona en condiciones normales es superior al radio determinado por la ampacidad de diseño de la línea. Es decir, si se quiere evitar el efecto corona se debe utilizar más conductor, obteniéndose una línea sobredimensionada en corriente. Por esta razón, esta medida es poco económica ya que se debe incurrir en un mayor gasto de conductor. 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.