Décharge Corona: quel est l'effet Corona?

Décharge corona (aussi connu sous le nom l'effet corona) est une décharge électrique causée par leionisation d'un fluide tel que l'air entourant un conducteur chargé électriquement. L'effet corona se produira dans les systèmes à haute tension, à moins que des mesures suffisantes soient prises pour limiter l'intensité du champ électrique environnant.

La décharge corona peut provoquer un sifflement audible oule bruit de craquement car il ionise l'air autour des conducteurs. Ceci est courant dans les lignes de transport d’électricité à haute tension. L'effet corona peut également produire une lueur violette, une production de gaz ozone autour du conducteur, des interférences radio et une perte de puissance électrique.

Décharge Corona sur une ligne aérienne de 500 kV

Quel est l'effet Corona?

L’effet corona se produit naturellement en raison de lafait que l’air n’est pas un isolant parfait: il contient de nombreux électrons et ions libres dans des conditions normales. Lorsqu'un champ électrique est établi dans l'air entre deux conducteurs, les ions libres et les électrons dans l'air subissent une force. En raison de cet effet, les ions et les électrons libres sont accélérés et déplacés dans la direction opposée.

Les particules chargées lors de leur mouvement entrent en collisionles uns avec les autres et aussi avec des molécules non chargées à mouvement lent. Ainsi, le nombre de particules chargées augmente rapidement. Si le champ électrique est suffisamment fort, une rupture d'air diélectrique se produira et un arc se formera entre les conducteurs.

La transmission de l'énergie électrique traite l'essentieltransfert d'énergie électrique à partir de centrales situées à plusieurs kilomètres des principaux centres de consommation ou des villes. Pour cette raison, les conducteurs de transmission longue distance sont indispensables à un transfert de puissance efficace, ce qui entraîne évidemment des pertes énormes dans le système.

Minimiser ces pertes d'énergie a été un défi majeur pour les ingénieurs en électricité. La décharge Corona peut réduire considérablement l’efficacité des lignes EHV (Extra High Voltage) dans les systèmes électriques.

Deux facteurs sont importants pour que la décharge corona se produise:

  1. La différence de potentiel électrique alternatif doit être fournie sur la ligne.
  2. L'espacement des conducteurs doit être suffisamment grand par rapport au diamètre de la ligne.
effet corona

Quand on fait circuler un courant alternatifà travers deux conducteurs d'une ligne de transmission dont l'espacement est grand par rapport à leurs diamètres, l'air entourant les conducteurs (composé d'ions) est soumis à une contrainte diélectrique.

Aux faibles valeurs de la tension d'alimentation, rien ne se produit car la contrainte est trop faible pour ioniser l'air extérieur. Mais lorsque la différence de potentiel augmente au-delà d’une certaine valeur seuil (appelée tension perturbatrice critique), l'intensité du champ devient suffisamment forte pour que l'air entourant les conducteurs se dissocie en ions - le rendant conducteur. Cette tension de rupture critique survient à environ 30 kV.

L'air ionisé entraîne une décharge électriqueautour des conducteurs (en raison du flux de ces ions). Cela donne une faible lueur luminescente, ainsi que le sifflement accompagné de la libération de l'ozone.

Ce phénomène de décharge électrique survenant dans les lignes de transport à haute tension est connu sous le nom de l'effet corona. Si la tension entre les lignes continue à augmenter, la lueur et le sifflement deviennent de plus en plus intenses, entraînant une perte de puissance élevée dans le système.

Facteurs influant sur la perte de couronne

La tension de ligne du conducteur est la principalefacteur déterminant de la décharge corona dans les lignes de transmission. Lorsque la tension est faible (inférieure à la tension de rupture critique), la contrainte sur l’air n’est pas suffisamment élevée pour provoquer une rupture diélectrique - aucune décharge électrique ne se produit donc.

Avec l'augmentation de la tension, l'effet corona dans unLa ligne de transmission est due à l'ionisation de l'air atmosphérique entourant les conducteurs - elle est principalement affectée par les conditions du câble ainsi que par l'état physique de l'atmosphère. Les principaux facteurs affectant la décharge corona sont les suivants:

  • Conditions atmosphériques
  • Condition des conducteurs
  • Espacement entre les conducteurs

Examinons ces facteurs plus en détail:

Conditions atmosphériques

Nous avons prouvé que le gradient de tension pourla décomposition diélectrique de l'air est directement proportionnelle à la densité de l'air. Ainsi, lors d’une journée orageuse, en raison du flux d’air continu, le nombre d’ions présents autour du conducteur est beaucoup plus élevé que la normale et qu’il est donc plus probable que les lignes de transmission produisent des décharges électriques, par rapport à une journée avec le même temps clair. Le système doit être conçu en tenant compte de ces situations extrêmes.

Condition des conducteurs

Ce phénomène particulier dépend fortement de laconducteurs et sa condition physique. Il a une relation de proportionnalité inverse avec le diamètre des conducteurs. c'est-à-dire qu'avec l'augmentation du diamètre, l'effet de la couronne sur le système d'alimentation diminue considérablement. De plus, la présence de saleté ou de rugosité du conducteur réduit la tension de claquage critique, rendant les conducteurs plus sujets aux pertes par effet corona. Par conséquent, dans la plupart des villes et zones industrielles fortement polluées, ce facteur revêt une importance raisonnable pour contrer les effets pervers qu’il a sur le système.

Espacement entre les conducteurs

Comme déjà mentionné, pour que la couronne se produise dans leL'espacement entre les lignes doit effectivement être beaucoup plus élevé par rapport à son diamètre, mais si la longueur augmente au-delà d'une certaine limite, la contrainte diélectrique sur l'air diminue et, par conséquent, l'effet de corona diminue également. Si l'espacement est trop grand, la couronne pour cette région de la ligne de transmission risque de ne pas se produire du tout.

Réduire la décharge corona

La décharge Corona entraîne toujours une perte de puissance. L'énergie est perdue sous forme de réactions lumineuses, sonores, thermiques et chimiques. Bien que ces pertes soient individuellement réduites, elles peuvent s’ajouter avec le temps à une perte de puissance importante dans les réseaux haute tension.

La décharge corona peut être réduite de:

  • Augmenter la taille du conducteur: Un diamètre de conducteur plus grand entraîne moins de décharge corona.
  • Augmenter la distance entre les conducteurs: L'augmentation de l'espacement des conducteurs diminue la décharge corona.
  • Utilisation de conducteurs groupés: Les conducteurs groupés augmentent le diamètre effectif du conducteur, ce qui entraîne moins de décharge corona.
  • Utiliser des anneaux corona: Le champ électrique est plus fort là où il y acourbure de conducteur pointue. De ce fait, la décharge corona se produit d’abord aux points, arêtes et angles vifs. Les anneaux corona réduisent l’effet corona en «arrondissant» les conducteurs (c’est-à-dire en les rendant moins tranchants). Ils sont utilisés aux bornes des équipements très haute tension (tels que les traversées des transformateurs haute tension). Un anneau corona est connecté électriquement au conducteur haute tension, encerclant les points où une décharge corona est le plus susceptible de se produire. Cet encerclement réduit considérablement la netteté de la surface du conducteur - répartissant la charge sur une zone plus large. Cela réduit les décharges corona.
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