Efecto corona en líneas de transmisión

El EFECTO CORONA consiste en la ionización del aire que rodea a los conductores de Alta Tensión. Este fenómeno tiene lugar cuando el gradiente eléctrico supera la rigidez dieléctrica del aire y se manifiesta en forma de pequeñas chispas o descargas a escasos centímetros de los cables.

Las líneas eléctricas se diseñan para que el efecto corona sea mínimo, puesto que también suponen una pérdida en su capacidad de transporte de energía; en su aparición e intensidad influyen los siguientes condicionantes:

• Tensión de la línea: cuanto mayor sea la tensión de funcionamiento de la línea, mayor será el gradiente 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 relativa del aire: una mayor humedad, especialmente en caso de lluvia o niebla, incrementa de forma importante el efecto corona.
• El estado 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.

El efecto corona es un fenómeno ampliamente conocido y no representa ningún peligro para la salud. En este sentido, la Organización Mundial de la Salud declaraba en una Nota Descriptiva publicada en noviembre de 1998 que «Ninguno de estos efectos (debidos al efecto corona) es suficientemente importante para afectar a la salud.»

El ruido provocado por el efecto corona consiste en un zumbido de baja frecuencia (sobre  los 100 Hz) provocado, a su vez, por el movimiento de los iones y un chisporroteo producido por las descargas eléctricas.

(Entre 0,4 y 16 kHz). Son ruidos de pequeña intensidad que en muchos casos apenas son perceptibles; únicamente cuando el efecto corona sea elevado se percibirán en la proximidad inmediata de las líneas de muy Alta Tensión, disminuyendo rápidamente al aumentar la distancia a la línea.

Cuando la humedad relativa es elevada, por ejemplo cuando llueve, el efecto corona aumenta mucho, dando lugar a un incremento importante del ruido audible. Sin embargo, este ruido generalmente queda opacado por el producido por las gotas de lluvia golpeando en el suelo, tejados, ropa, etc., que provoca un nivel acústico superior.

En condiciones de niebla también aumenta el efecto corona y el ruido audible, pero la existencia de ésta frena la propagación del ruido, es decir, se oye más al lado de la línea pero se deja de percibir a mayor distancia.

En la valoración del impacto debido al ruido por efecto corona habrá que tener en cuenta que el nivel de ruido ambiente para un área rural varía entre los 20 y 35 dB (A), que puede llegar a ser muy superior en el caso de uso de maquinarias agrícolas o presencia de carreteras.

A modo de ejemplo, el nivel alcanzado por el efecto corona es similar al producido por un “rumor” y éste puede variar entre 10 y 20 dB, una lluvia moderada provoca un ruido de alrededor de 50 dB(A), e incluso una conversación en un local cerrado se sitúa en torno a 60 dB(A).

Valores límite recomendados por la O.M.S. (Organización Mundial dela Salud) expresados como nivel de presión acústica equivalente (Leq) con ponderación A para distintos ambientes:

 Valores límite de exposición al ruido recomendados por la O.M.S. (en dB)

A partir de todos estos datos se puede deducir que el ruido originado por el funcionamiento de la línea eléctrica es similar al valor medio del ruido que existe en medios rurales o residenciales.

Cálculo de Efecto Corona en la Línea 66 kV.  Badalona- Sant Feliu de LLobregat.

La tensión para la cual comienzan las pérdidas a través del aire se llama tensión crítica disruptiva, para cuyo valor el fenómeno no es aún visible. Los efluvios se hacen luminosos cuando se alcanza la tensión crítica visual. O sea, que la disruptiva es de menor valor que la visual.

La consecuencia práctica del efecto corona es, en definitiva, una corriente de fuga análoga a la debida a la conductancia del aislamiento, la que representa una pérdida en la energía transmitida por la línea. Esta pérdida comienza a producirse cuando la tensión de la línea supera la tensión crítica disruptiva.

La fórmula general de la tensión crítica disruptiva para la que se presenta el efecto corona se debe al ingeniero americano Peek y es la siguiente:

donde:

Uc = tensión compuesta crítica eficaz en kV para la que comienza el efecto Corona, esto es, tensión crítica disruptiva.

mc = Coeficiente de rugosidad del conductor. Sus valores son:

mc =1 para hilos de superficie lisa. 

mc = de 0,93 a 0,98 para hilos oxidados y rugosos.

 mc = de 0,83 a 0,87 para cables.

d = factor de corrección de la densidad del aire, función directa de la presión barométrica e inversa de la temperatura absoluta del medio ambiente: 

 siendo:

h = presión barométrica en centímetros de columna de mercurio.

q = temperatura media en grados centígrados.

m_t = Coeficiente para tener en cuenta el efecto que produce la lluvia haciendo descender el valor de Uc.

 m_C =1 con tiempo seco.

m_C = 0,8 con tiempo lluvioso. 

r = radio del conductor en centímetros. 

D = Distancia entre ejes de fases, en centímetros.

Cálculo Línea 66 kV.  Badalona- Sant Feliu de LLobregat: 

            Datos:

–         Conductor de Aluminio (Al): 485-Al1/63-ST1A (antepenúltimo de la tabla adjunta)

–         Tensión de línea: 66 kV

–          Sección total:   547,3 mm²

–          Diámetro del cable: 30,42 mm…..r = D/2= 30,42/2=14,795mm (en cm=1,4795)

–         Coeficiente para tiempo lluvioso: m_C =0,85

–          Presión barométrica: h=72,4cm de Hg.

–         Temperatura media: q = 25°C

–         Separación entre ejes de las fases: D =140 cm

–          La línea tiene un conductor por fase.

Cálculos: 

Calculamos el factor de la densidad del aire: d = factor de corrección de la densidad del aire.

Ya podemos sustituir en la ecuación de Peek:

• Tomamos como coeficiente: m_C =1 como tiempo seco. 

• Ahora, tomamos como coeficiente: m_C =0,8 como tiempo lluvioso:

De acuerdo a lo indicado en páginas anteriores, en este caso se comprueba que no existirá efecto Corona en la línea, ya que su tensión de servicio, 66 kV, es mucho menor que la tensión crítica disruptiva, Uc, calculada de acuerdo a las características.

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