Como o anel corona ajuda na descarga da corona?

A descarga corona é o fluxo de corrente do eletrodo para o ar externo. A descarga de corona ocorre (entre outros) em linhas de alta tensão.

Uma maneira de reduzir a descarga de corona nesse caso é usar os chamados anéis de corona - esse é apenas um anel feito de haste de metal espessa que é posicionada ortogonal ao fio para que o fio passe pelo anel. O anel é montado no poste da linha de energia e aterrado.

Como isso ajuda? Eu esperaria que, em vez do fluxo de corrente "fio-a-ar", um fluxo de corrente "fio-a-anel" fosse iniciado e seria o mesmo. Por que o uso do anel corona suprime a descarga corona?

A resposta de Russell é boa. Para esclarecer o funcionamento da corona:

Quando o campo elétrico em um ponto no ar é forte o suficiente, alguns elétrons são retirados dos átomos e o ar se torna um plasma condutor em vez de um isolador. Quando um objeto está em alta tensão e possui uma pequena curvatura (arame, pontos pontiagudos), o campo na região ao redor pode ter uma força de campo suficientemente alta para que isso aconteça, formando uma camada condutora de ar, que é então cercado por ar isolante normal. Se a força ao redor dessa camada condutora também for alta o suficiente (se a região condutora for pontiaguda), a camada condutora poderá aumentar e aumentar de tamanho (geralmente em uma direção) até formar um caminho condutor completo para outro objeto e, em seguida, uma enorme a corrente flui na forma de um arco .

Mesmo que a forma do campo seja tal que não possa formar um arco, ela ainda poderá formar uma descarga de coroa . É quando uma camada condutora de plasma para de se expandir e fica parada ao redor do fio, e os íons na camada de plasma são repelidos para o ar neutro, onde flutuam lentamente até descarregar em outro objeto. Ainda é um fluxo de corrente, muito menor que um arco.

O anel corona muda a forma do campo elétrico, espalhando-o em um sentido, de modo que ele não é mais forte o suficiente a qualquer momento para ionizar o ar.

Resumo:

• O papel do anel da coroa é distribuir o gradiente do campo elétrico e diminuir seus valores máximos abaixo do limiar da coroa, impedindo a descarga da coroa. *

• Consulte a "excelente referência" abaixo para obter uma explicação extremamente boa dos aspectos teóricos e práticos.

Um anel corona é um anel condutor montado na extremidade ou radialmente fora da extremidade de um isolador em um sistema de voltagem extra alta (normalmente 200 kV +)

O papel do anel corona é eliminar ou reduzir a ionização do ar com a descarga corona associada. A descarga corona danifica os isoladores e pode produzir produtos de avaria que podem causar falhas catastróficas no isolamento.

Um anel corona funciona modificando a forma da intensidade do campo elétrico para reduzir a pior taxa de mudança de campo no isolador, reduzindo assim o potencial de pico no ar circundante para abaixo da tensão de ruptura de cerca de 10 kV por polegada (seco ar, frequências da rede).

Uma função secundária útil é remodelar a distribuição do campo elétrico em uma pilha de isoladores, para que a queda potencial por isolador seja mais uniforme, reduzindo assim as tensões de ruptura no isolador com maior queda de tensão. Uma pilha de isoladores simétricos usados ​​para isolamento de EHV terá muito mais queda de tensão nos isoladores na extremidade "quente" da pilha. Diferenças de mais de 10: 1 podem ocorrer em longas cadeias de isoladores, com em alguns casos mais da metade da queda total do EHV ocorrendo nos primeiros 3 ou 4 isoladores. A remodelagem do campo por um anel corona pode reduzir esse desequilíbrio de maneira útil - mas uma parcela desproporcionalmente grande da tensão total ainda pode ser transportada pelos primeiros isoladores.

Os anéis de corona podem ser vistos em cada extremidade dos isoladores na foto abaixo.

A imagem acima foi tirada dessa excelente discussão sobre os efeitos e o tratamento da corona no mundo real. * Seu resumo do uso dos anéis de corona é tão sucinto que eu o usei para o meu resumo no início desta resposta. (Encontrei este artigo somente depois de escrever a versão mais longa acima ;-). ) Eles observam - O papel do anel da coroa é distribuir o gradiente do campo elétrico e diminuir seus valores máximos abaixo do limiar da coroa, impedindo a descarga da coroa.

A Wikipedia observa que , nos sistemas de energia de, digamos, anéis corona de 220 kV, é provável que sejam montados direito a uma extremidade dos isoladores e a ambas as extremidades a 500 kV +.

Soberba referência - Aqui está um artigo extremamente bom sobre a redução da coroa e a funcionalidade do anel da coroa - EFEITOS DO PROJETO DE CORONA RING NA INTENSIDADE DE CAMPO ELÉTRICO E DISTRIBUIÇÃO POTENCIAL AO LONGO DE UMA CORDA ISOLADORA

Este artigo de 2010 observa a ocorrência de danos na coroa e falha do isolador em tensões mais baixas do que as tradicionalmente observadas, aparentemente devido ao uso de novos isoladores de polímero. Falhas e / ou danos foram relatados em linhas tão baixas quanto 115 kV em algumas configurações, em comparação com as expectativas de não precisar de proteção de anel corona abaixo, digamos 161 kV no passado. Anéis de corona: eles são necessários? - A modelagem prevê níveis de coroa com base na configuração, hardware e tensão da linha.

Breve, mas útil discussão em grupo aqui

O EPRI (instituto de pesquisa de energia elétrica) publica artigos sobre diversos assuntos relacionados à energia. Aqui estão algumas de suas referências: reutilização de anéis corona

Ilustração de distribuições de campo elétrico com e sem anel corona na corda do multi isolador. Veja o documento "excelente referência" acima para discussão.

Exemplos extremos:

De

Trata-se da densidade de carga - o anel aumenta a área da superfície e o raio de curvatura, reduzindo a densidade de carga abaixo daquela que causaria uma coroa significativa de coisas como bordas afiadas nas juntas, etc.

O anel está montado no poste da linha de energia e aterrado ?

A maioria dos anéis corona não são aterrados.

Algumas pilhas de isoladores têm apenas um anel corona - está sempre no final da linha.

O anel corona na extremidade da linha dos isoladores está conectado à linha de energia. Esse anel corona está na mesma alta tensão que a linha de energia. (Esse anel corona não está aterrado).

Ocasionalmente, há um segundo anel corona na extremidade terra da pilha. O anel de corona na extremidade terra da pilha é o único anel de corona aterrado.

Como isso ajuda? Eu esperaria que, em vez do fluxo de corrente "fio-a-ar", um fluxo de corrente "fio-a-anel" fosse iniciado e seria o mesmo. Por que o uso do anel corona suprime a descarga corona?

Você está certo - se, hipoteticamente, todos os anéis fossem aterrados, o fluxo de corrente fio-a-anel seria tão ruim e provavelmente pior que o fluxo de corrente fio-a-ar (corona) sem os anéis.

O campo elétrico circulará no anel em vez da superfície do isolador, reduzindo a descarga da coroa.