Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniería Escuela de Mecánica Eléctrica Líneas de Transmisión Ing. Armando Castillo
Investigación: Efecto Corona en Líneas de Transmisión de Energía
Nombre: Rony Estuardo Reyes Palacios Carné: 201314529 Fecha: 21/09/2016
Introducción El siguiente documento tiene como objetivo dar conocer al estudiante lo que es el efecto corona en las líneas de transmisión. Las como sus diferentes causas u orígenes que lo producen, las consecuencias que este trae a la distribución y sobre todo como poder reducir de manera óptima sus efectos.
Causas del Efecto Corona
La causa de este efecto se desarrolla físicamente, iniciando con la presencia de un campo eléctrico externo (de gran magnitud), 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 formadas y los electrones libres son repelidos o atraídos por el campo eléctrico según sea su polaridad. Cuando el campo eléctrico externo es variante en el tiempo (alterno), entonces las moléculas ionizadas y los portadores libres se mantienen oscilando, acercándose y alejándose de la fuente del campo eléctrico continuamente. Este movimiento de iones y cargas es más enérgico entre mayor sea la magnitud y 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 libera una cantidad de energía tal que se producen recombinaciones entre las moléculas involucradas. Este proceso libera al espacio nuevas moléculas, y la recombinación e ionización de algunas de estas produce la liberación de fotones (haces de luz) los cuales producen el efecto visible que se conoce como Efecto Corona.
Figura No. 1. Simulación virtual del efecto corona
Impacto Sobre Las Líneas De Transmisión
Ya que las líneas de transmisión generalmente transportan valores elevados de tensión/corriente, es donde este efecto va a estar más propenso a producirse. Por esta razón las líneas eléctricas están diseñadas para que el efecto corona sea lo más mínimo posible, puesto que también suponen una pérdida en su capacidad de transporte de energía. Las causas más frecuentes que este efecto esté presente en las líneas de transmisión de debe a diferentes aspectos:
Tensión de la línea: cuanto mayor sea la tensión de funcionamiento de la línea, mayor será el campo eléctrico en la superficie de los cables y, por tanto, mayor el efecto corona. En realidad sólo se produce en líneas de tensión superior a 80 kV.
La humedad que se encuentra en el aire: una mayor humedad, especialmente en caso de lluvia o niebla, incrementa de forma importante el efecto corona.
El estado físico de la superficie del conductor: las rugosidades, irregularidades, defectos, impurezas adheridas, etc., incrementan el efecto corona.
Número de subconductores: el efecto corona será menor cuanto más subconductores tenga cada fase de la línea.
Formas de Calcular su Magnitud Debido a la disipación fotones (luz, por lo tanto es calor), el efecto corona se considera como una perdida en el estudio de las líneas de transmisión. Dicha perdida se puede calcular por medio de la ecuación de pérdidas por fase, estando esta expresada de la siguiente manera:
Pc =
√
244 r ( f +25 ) ( V s−V c ) ²∗10−5 δ D
Dónde:
Pc
δ
factor de densidad del aire.
f
frecuencia de la línea en Hz.
D
distancia entre ejes de fase.
Vs
valor de la tensión fase-neutro (o tensión simple) en kV.
Vc
valor de tensión crítica disruptiva en kV.
perdida por conductancia en kW/km.
Medidas Para Mitigar Su Efecto Así como hay diferentes causas que ayudan a la producción de este efecto, existirán diferentes métodos para reducirlo, los cuales son los siguientes:
Utilizar un conductor con mayor sección transversal: Si se aumenta la sección del conductor el valor del campo eléctrico 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.
Utilizar conductores en haz: varios conductores por fase, para aumentar el radio equivalente (aumentar la sección por medio de diferentes conductores) se puede aumentar el radio equivalente aumentando el número de conductores por fase. Este método resulta 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.
Recomendaciones
Al momento de diseñar una línea de transmisión, tener en cuenta las pérdidas que pueden ser ocasionadas por este efecto.
Mantenimiento constante en las líneas de transmisión, para tener el control del estado del conductor y evitar futuros percances.
Implementar las medidas de aumento de sección en las líneas que transporten tensiones mayores a 80KV.
Conclusiones
El efecto corona es causado por distintas razones, por lo cual nunca se podrá anular en su totalidad.
Es producido generalmente en líneas que transportan tensiones de 80KV en adelante.
Al diseño de una línea de transmisión se debe tener en cuenta la perdida que este efecto puede representar al sistema.
Bibliografía
SYSRED sistemas eléctricos--EFECTO CORONA EN LÍNEAS DE TRANSMISIÓN--febrero de 2013 documento online (www.sysred.cl/files/434609019.pdf).
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Perú—Documentos ---(http://fiee.uni.edu.pe/sites/default/files/promociones/l1/2001_1/archivos/efecto_cor ona.html)
Fuente Figura No. 1: Redes de alta tensión Por el Dr. Luis Fernández (http://asanacem.blogspot.com/2010/10/redes-de-alta-tension.html)