Cual es el Efecto corona en líneas de transmisión

Efecto Corona en Las Líneas de Transmisión

Carlos Eligio Budde – 20132001924 – Análisis de Sistemas de Potencia – 1900 [pic 1]

Introducción

        Las líneas de transmisión producen sonido; por lo general, una persona puede escuchar un zumbido de escala variable al estar cerca de una torre de transmisión de alto voltaje. Ese es uno de los efectos perceptibles del efecto corona.

        Además del ruido que se puede escuchar, el efecto corona también viene acompañado con un “brillo” color violeta que se forma en las líneas de transmisión, producción de ozono alrededor de los conductores, pérdida de energía e interferencias radiales.

¿Qué es el efecto corona en una línea de transmisión?

        Para tener una mejor idea, observe la figura 1. Cuando una diferencia de potencial es aplicada entre dos conductores, un gradiente de potencial (o campo eléctrico) circula por el aire; teniendo máximos en las superficies de los conductores. Bajo la influencia de ese gradiente, existen electrones libres en el aire adquiriendo grandes velocidades, y, entre más grande el voltaje aplicado, mayor la cantidad de electrones libres. Este fenómeno se estudia con mayor detenimiento en la sección “Mecanismo de acción”.

        El efecto corona es llamado como tal por el halo (corona) que produce la ionización de átomos alrededor de la línea de transmisión. La primera forma de efecto corona registrada fue el fuego de San Telmo. En clima tormentoso en el mar, en ocasiones aparecían luces como flamas rojizas o azuladas en la parte superior de los mástiles de los barcos. Los marineros lo asociaban con una forma de protección y lo nombraron en honor a su patrono, Erasmo de Formia (San Telmo).

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FIgura 1. Fotografía de larga exposición del efecto corona presente en un aislante de una línea de transmisión de 500kV.

Mecanismo de acción

         El efecto se produce cuando el campo eléctrico es lo suficientemente fuerte como para crear una reacción en cadena: los electrones en el aire chocan con los átomos lo suficientemente fuerte como para ionizarlos, creando más electrones que ionizan más átomos. Vea lo que realmente ocurre en el gas cerca del electrodo de voltaje altamente negativo con respecto al suelo en microescala en la figura 2. El proceso es:

1. Un átomo o molécula neutral, en una región de fuerte campo eléctrico (como el gradiente de alto potencial cerca del electrodo curvo) se ioniza por un evento ambiental natural (por ejemplo, ser golpeado por un fotón ultravioleta o una partícula de un rayo cósmico), para crear un ion positivo y un electrón libre.
2. El campo eléctrico acelera estas partículas con carga opuesta en direcciones opuestas, separándolas, impidiendo su recombinación e impartiendo energía cinética a cada una de ellas.
3. El electrón tiene una relación carga/masa mucho más alta y, por lo tanto, se acelera a una velocidad mayor que el ion positivo. Gana suficiente energía del campo que cuando choca con otro átomo lo ioniza, liberando otro electrón y creando otro ion positivo. Estos electrones se aceleran y colisionan con otros átomos, creando más pares de electrones/iones positivos, y estos electrones colisionan con más átomos, en un proceso de reacción en cadena llamado efecto avalancha. Ambas coronas positivas y negativas dependen de avalanchas de electrones. En una corona positiva, todos los electrones son atraídos hacia el electrodo positivo cercano y los iones son repelidos hacia afuera. En una corona negativa, los iones son atraídos hacia adentro y los electrones son repelidos hacia afuera.
4. El brillo de la corona es causado por electrones que se recombinan con iones positivos para formar átomos neutros. Cuando el electrón vuelve a su nivel de energía original, libera un fotón de luz. Los fotones sirven para ionizar otros átomos, manteniendo la creación de avalanchas de electrones.
5. A cierta distancia del electrodo, el campo eléctrico se vuelve lo suficientemente bajo como para que ya no imparta suficiente energía a los electrones para ionizar los átomos cuando colisionan. Este es el borde exterior de la corona. Fuera de esto, los iones se mueven por el aire sin crear nuevos iones. Los iones que se mueven hacia afuera son atraídos por el electrodo opuesto y eventualmente lo alcanzan y se combinan con los electrones del electrodo para volverse átomos neutros otra vez, completando el circuito.

El efecto corona se puede clasificar en positivo o negativo de acuerdo con la polaridad de la tensión en el electrodo que origina el efecto.

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