Comment l'anneau corona aide-t-il contre la décharge corona?

La décharge corona est le flux de courant de l'électrode vers l'air extérieur. La décharge corona se produit (entre autres) dans les lignes à haute tension.

Dans ce cas, une façon de réduire la décharge corona est d'utiliser des soi-disant anneaux corona - c'est juste un anneau fait d'une tige métallique épaisse qui est positionnée orthogonalement au fil de sorte que le fil passe à travers l'anneau. L'anneau est monté sur le poste de ligne électrique et mis à la terre.

Comment cela aide-t-il? Je m'attendrais à ce qu'au lieu d'un flux de courant "fil-à-air", un flux de courant "fil-à-anneau" démarre et qu'il en soit de même. Pourquoi l'utilisation de l'anneau corona supprime-t-elle la décharge corona?

La réponse de Russell est bonne. Pour clarifier le fonctionnement de corona:

Lorsque le champ électrique en un point de l'air est suffisamment fort, certains électrons sont retirés des atomes et l'air devient un plasma conducteur au lieu d'un isolant. Lorsqu'un objet est à haute tension et a une petite courbure (fil, pointes acérées), le champ dans la région qui l'entoure peut avoir une intensité de champ suffisamment élevée pour que cela se produise, formant une couche conductrice d'air, qui est ensuite entouré d'air isolant normal. Si la force autour de cette couche conductrice est également suffisamment élevée (si la région conductrice est pointue), la couche conductrice peut augmenter et augmenter en taille (généralement dans une direction) jusqu'à ce qu'elle forme un chemin conducteur complet vers un autre objet, puis un énorme le courant circule sous forme d' arc .

Même si la forme du champ est telle qu'il ne peut pas former d'arc, il peut quand même former une décharge corona . C'est quand une couche conductrice de plasma cesse de se dilater et se trouve juste autour du fil, et les ions dans la couche de plasma sont repoussés dans l'air neutre, où ils dérivent lentement jusqu'à ce qu'ils se déchargent sur un autre objet. Il s'agit toujours d'un flux de courant, juste beaucoup plus petit qu'un arc.

L'anneau corona change la forme du champ électrique, l'étalant dans un sens, de sorte qu'il n'est plus assez fort à aucun moment pour ioniser l'air.

Sommaire:

• Le rôle de l'anneau corona est de distribuer le gradient de champ électrique et d'abaisser ses valeurs maximales en dessous du seuil corona, empêchant la décharge corona. *

• Reportez-vous à la "superbe référence" ci-dessous pour une très bonne explication des aspects théoriques et pratiques.

Un anneau corona est un anneau conducteur monté à l'extrémité ou radialement à l'extérieur de l'extrémité d'un isolant dans un système à très haute tension (généralement 200 kV +)

Le rôle de l'anneau corona est d'éliminer ou de réduire l'ionisation de l'air avec la décharge corona associée. La décharge Corona endommage les isolateurs et peut produire des produits de dégradation qui peuvent provoquer une défaillance catastrophique de l'isolation.

Un anneau corona fonctionne en modifiant la forme de l'intensité du champ électrique de sorte que le pire cas de changement de champ sur l'isolateur soit réduit, réduisant ainsi le potentiel de crête dans l'air environnant en dessous de la tension de claquage d'environ 10 kV par pouce (sec air, fréquences du réseau).

Un rôle secondaire utile consiste à remodeler la distribution du champ électrique à travers une pile d'isolateurs de sorte que la chute de potentiel par isolateur soit plus uniforme, réduisant ainsi les contraintes de claquage sur l'isolateur avec la plus forte chute de tension. Une pile d'isolateurs symétriques utilisés pour l'isolation EHV aura beaucoup plus de chute de tension aux bornes des isolateurs à l'extrémité "chaude" de la pile. Des différences de plus de 10: 1 peuvent se produire dans les longues chaînes d'isolateurs, avec dans certains cas plus de la moitié de la chute totale de l'EHV se produisant à travers les 3 ou 4 premiers isolateurs. Le remodelage du champ par un anneau corona peut réduire utilement ce déséquilibre - mais une partie disproportionnée de la tension totale est toujours susceptible d'être transportée par les premiers isolateurs.

Des anneaux corona peuvent être vus à chaque extrémité des isolateurs sur la photo ci-dessous.

L'image ci-dessus est tirée de cette superbe discussion sur les effets et le traitement corona du monde réel * Leur résumé de l'utilisation des anneaux corona est si succinct que je l'ai utilisé pour mon résumé au début de cette réponse. (Je n'ai trouvé cet article qu'après avoir écrit la version plus longue ci-dessus ;-). ) Ils notent - Le rôle de l'anneau corona est de distribuer le gradient de champ électrique et d'abaisser ses valeurs maximales en dessous du seuil corona, empêchant la décharge corona.

Wikipedia note que dans les systèmes électriques, disons 220 kV, les anneaux corona sont susceptibles d'être montés de droit à une extrémité des isolateurs et aux deux extrémités à 500 kV +.

Superbe référence - Voici un très bon document sur la réduction de la couronne et la fonctionnalité des anneaux de couronne - EFFETS DE LA CONCEPTION DE LA BAGUE CORONA SUR L'INTENSITÉ DU CHAMP ÉLECTRIQUE ET LA DISTRIBUTION POTENTIELLE LE LONG D'UNE CORDE D'ISOLATEUR

Cet article de 2010 note l'occurrence de dommages corona et de défaillance de l'isolateur à des tensions inférieures à celles traditionnellement observées, apparemment en raison de l'utilisation de nouveaux isolants en polymère. Des pannes et / ou des dommages ont été signalés sur des lignes aussi faibles que 115 kV dans certaines configurations, par rapport aux attentes de ne pas avoir besoin de protection par anneau corona en dessous de 161 kV par le passé. Bagues Corona: sont-elles nécessaires? - La modélisation prédit les niveaux de couronne en fonction de la configuration, du matériel et de la tension de ligne.

Discussion de groupe brève mais utile ici

L'EPRI (Electric Power Research Institute) publie des articles sur une gamme de sujets liés à l'énergie. Voici quelques-unes de leurs références concernant l'utilisation d'anneaux corona

Illustration des distributions de champ électrique avec et sans anneau corona sur une chaîne multi isolant. Voir le document "superbe référence" ci-dessus pour discussion.

Exemples extrêmes:

De

Il s'agit de la densité de charge - l'anneau augmente la surface et le rayon de courbure, réduisant la densité de charge en dessous de celle qui provoquerait une couronne importante provenant de choses comme des arêtes vives aux joints, etc.

L'anneau est monté sur le poste de ligne électrique et mis à la terre ?

La plupart des anneaux corona ne sont pas mis à la terre.

Certaines piles d'isolateurs ont un seul anneau corona - c'est toujours à la fin de la ligne.

L'anneau corona à l'extrémité de ligne des isolateurs est connecté à la ligne électrique. Cet anneau corona est à la même haute tension que la ligne électrique. (Cet anneau corona n'est pas mis à la terre).

Parfois, il y a un deuxième anneau corona à l'extrémité terre de la pile. L'anneau corona à l'extrémité terre de la pile est le seul anneau corona mis à la terre.

Comment cela aide-t-il? Je m'attendrais à ce qu'au lieu d'un flux de courant "fil-à-air", un flux de courant "fil-à-anneau" démarre et qu'il en soit de même. Pourquoi l'utilisation de l'anneau corona supprime-t-elle la décharge corona?

Vous avez raison - si, hypothétiquement, tous les anneaux étaient mis à la terre, le flux de courant fil à anneau serait tout aussi mauvais et probablement pire que le flux de courant fil à air (corona) sans les anneaux.

Le champ électrique circulera sur l'anneau au lieu de la surface de l'isolateur, de sorte que la décharge corona est réduite.