Entendendo a Descarga Corona: Impacto em Linhas de Transmissão Aéreas

Como discutido em artigos anteriores sobre linhas de transmissão, a energia elétrica é transmitida através de condutores da usina aos consumidores. Durante a transmissão, os condutores apresentam efeitos visuais e sonoros, resultando em perda de potência nas linhas, conhecida como efeito corona.

O que é Efeito Corona / Descarga em Linhas de Transmissão?

"O fenômeno de brilho violeta, ruído de chiado e produção de gás ozônio em linha de transmissão aérea é chamado de corona"

Quando uma diferença de potencial alternada é aplicada entre dois condutores de transmissão cujo espaçamento é grande comparado ao diâmetro transversal, não há mudança no ar circundante se a tensão for baixa. Mas quando a diferença de potencial excede certo valor chamado tensão crítica de ruptura, os condutores são cercados por um fraco brilho violeta chamado corona. Este efeito pode ser acompanhado por som de chiado, brilho violeta, interferência de rádio e produção de ozônio.

Quanto maior a tensão, maior e mais amplo o envelope luminoso ao redor dos condutores, som e perda de potência. Se a diferença de potencial excede o valor de ruptura, ocorre flashover entre condutores, queimando o isolamento do ar. Se condutores são lisos e polidos, brilho uniforme aparece; pontos rugosos aparecem mais brilhantes. Com tensão CC, corona é diferente: fio positivo tem brilho uniforme; fio negativo, brilho pontilhado.

Teoria da formação da corona:

Alguma ionização está sempre presente no ar devido a raios cósmicos, ultravioleta e radioatividade. Em condições normais, o ar contém elétrons livres, íons negativos e moléculas neutras. Mas quando a diferença de potencial entre condutores excede certo valor, um gradiente de potencial estabelece-se na superfície dos condutores. Quando o gradiente atinge 30 kV/cm, suficiente para elétron livre colidir com molécula neutra com força para emitir outro elétron.Este processo ocorre em outras moléculas emitindo mais elétrons livres. Processo cumulativo: grande quantidade de elétrons salta para o ar circundante, o ar ioniza e faísca ocorre entre condutores. O efeito corona divide-se em duas partes: sonora e visual.

1. Tensão crítica de ruptura: Tensão fase-neutro mínima na qual corona ocorre. Considere dois condutores de raio r e espaçamento d. Se V é tensão aplicada, gradiente de potencial na superfície: g = [V / r logₑ(d/r)] volts/cm.
2. Tensão crítica visual: Tensão fase-neutro mínima na qual brilho aparece ao longo de todo condutor. Em condutores paralelos, brilho corona não começa na tensão de ruptura Vc, mas em tensão maior Vv, chamada tensão crítica visual. Valor eficaz fase-neutro dado pela fórmula:
   

Fatores que Afetam a Corona

O fenômeno da corona pode ser afetado pelo estado físico da atmosfera e condição da linha. Fatores:

1. Atmosfera: Como corona forma-se por ionização do ar circundante, é afetada pelo estado físico da atmosfera. Em tempo tempestuoso, número de íons é maior que o normal, então corona ocorre em tensão muito menor comparado a tempo bom.
2. Tamanho e forma do condutor: Corona afetada pela forma e tamanho físico. Superfície irregular gera mais corona que condutor liso. Irregularidade produz mais chances de corona.
3. Espaçamento entre condutores: Espaçamento deve ser maior que diâmetro dos condutores. Se menor, ar circundante ioniza-se em baixa tensão.
4. Tensão da linha: Tensão afeta muito a corona. Se baixa, nenhuma mudança no ar circundante, sem corona. Se excede certo valor, tensões eletrostáticas na superfície ionizam o ar e corona forma-se.

Métodos de Redução do Efeito Corona

Observou-se efeitos intensos de corona em tensões de trabalho de 33 kV ou acima; portanto, cuidado no projeto de linhas e subestações para evitar efeitos enormes e destrutivos. Métodos de redução:

1. Aumentando o tamanho do condutor: Aumentando tamanho, a tensão na qual corona ocorre eleva-se, reduzindo consideravelmente os efeitos.
2. Aumentando espaçamento entre condutores: Aumentando espaço entre condutores reduz consideravelmente o efeito corona. Aumentar espaço a partir do ponto onde corona ocorre. Espaço maior acomoda mais partículas entre condutores.

Méritos e Deméritos do Efeito Corona

Corona tem vantagens e desvantagens. No projeto correto de linha aérea de alta tensão, os seguintes são considerados mais importantes.

Méritos

1. Devido à corona, espaço entre condutores ioniza-se e torna-se caminho condutor, aumentando diâmetro virtual do condutor.
2. Corona reduz efeitos de transitórios produzidos por surtos.

Deméritos

1. Corona acompanha perda de energia. Afeta eficiência das linhas de transmissão.
2. Ozônio produzido na corona pode causar corrosão.
3. Corrente consumida pela linha devido à corona é não senoidal, causando queda de tensão não senoidal na linha.