In qualità di fornitore di trasformatori ad altissima tensione (EHV), ho assistito in prima persona al ruolo cruciale che questi giganti elettrici svolgono nei sistemi di alimentazione. Tuttavia, come qualsiasi apparecchiatura elettrica complessa, i trasformatori EHV non sono esenti da sfide e uno dei problemi più significativi che spesso incontriamo è la scarica corona.
Comprendere la scarica della corona
La scarica a corona è un tipo di scarica elettrica che si verifica quando l'intensità del campo elettrico attorno a un conduttore supera la resistenza alla rottura del mezzo circostante, tipicamente l'aria. Nei trasformatori EHV questo fenomeno può verificarsi a causa di diversi fattori. In primo luogo, i livelli di alta tensione coinvolti nei sistemi EHV creano forti campi elettrici. Quando l'intensità del campo elettrico sulla superficie di un conduttore, come un avvolgimento ad alta tensione o un passante, raggiunge un valore critico, le molecole d'aria attorno ad esso si ionizzano.
Il processo di ionizzazione inizia con il distacco degli elettroni dalle molecole dell'aria, creando una regione di plasma vicino al conduttore. Questa regione del plasma può condurre elettricità in una certa misura ed emette luce visibile, spesso apparendo come un debole bagliore attorno al conduttore. La scarica corona può essere classificata in diversi tipi, come corona positiva e negativa, a seconda della polarità della tensione sul conduttore.
Cause della scarica corona nei trasformatori EHV
- Livelli di alta tensione
- I trasformatori EHV funzionano a tensioni estremamente elevate, spesso nell'ordine di centinaia di kilovolt o anche superiori. Questi livelli di alta tensione possono facilmente generare forti campi elettrici che superano la resistenza alla rottura dell’aria. Ad esempio, nell'aTrasformatore di potenza nella centrale elettrica, gli avvolgimenti ad alta tensione sono progettati per gestire grandi quantità di energia elettrica ad alte tensioni. Se la progettazione dell'isolamento non è ottimizzata, il campo elettrico attorno agli avvolgimenti può concentrarsi, provocando una scarica effetto corona.
- Spigoli vivi e sporgenze
- Eventuali spigoli vivi o sporgenze sui conduttori o su altri componenti del trasformatore possono causare un aumento locale dell'intensità del campo elettrico. Nel processo di fabbricazione, se i conduttori non sono adeguatamente levigati o se sono presenti bave sulle parti metalliche, il campo elettrico si concentrerà in questi punti. Questo aumento locale del campo elettrico può innescare la scarica corona anche a livelli di tensione complessivi relativamente più bassi.
- Contaminanti e umidità
- Anche i contaminanti sulla superficie dell'isolamento o dei conduttori del trasformatore possono contribuire alla scarica effetto corona. Polvere, sporco e altre particelle possono modificare le proprietà elettriche dell'aria circostante e creare aree con maggiore intensità del campo elettrico. L’umidità è particolarmente problematica, poiché può ridurre la resistenza alla degradazione dell’aria. Quando l'aria attorno al trasformatore è umida, la probabilità di scarica effetto corona aumenta in modo significativo.
Effetti della scarica corona
- Perdita di potenza
- La scarica corona è un processo inefficiente che consuma energia elettrica. L'energia dissipata sotto forma di calore, luce e suono durante la scarica corona rappresenta una perdita di potenza dal trasformatore. Questa perdita di potenza non solo riduce l'efficienza complessiva del trasformatore ma aumenta anche i costi operativi. Nei sistemi di alimentazione su larga scala, anche una piccola quantità di perdita di potenza in ciascun trasformatore può raggiungere, nel tempo, un valore significativo.
- Degrado dell'isolamento
- L'aria ionizzata nella regione di scarica della corona contiene specie reattive come radicali liberi e ozono. Queste specie reattive possono reagire con i materiali isolanti del trasformatore, provocandone la degradazione chimica. Nel tempo, le proprietà meccaniche ed elettriche dell'isolamento possono deteriorarsi, riducendone l'efficacia nel prevenire i guasti elettrici. Ciò può portare a guasti di isolamento più gravi e potenzialmente al malfunzionamento del trasformatore.
- Interferenza elettromagnetica (EMI)
- La scarica a corona genera onde elettromagnetiche in un'ampia gamma di frequenze. Queste onde elettromagnetiche possono interferire con i sistemi di comunicazione e i dispositivi elettronici vicini. In una sottostazione elettrica, l'EMI derivante dalla scarica corona può interrompere il normale funzionamento delle apparecchiature di controllo e monitoraggio, portando a letture imprecise e situazioni potenzialmente pericolose.
Rilevazione e prevenzione della scarica Corona
- Metodi di rilevamento
- Esistono diversi metodi per rilevare la scarica corona nei trasformatori EHV. Uno dei metodi più comuni è l'ispezione visiva. Poiché la scarica corona spesso produce un bagliore visibile, i tecnici addestrati possono utilizzare fotocamere o binocoli specializzati per cercare la presenza del bagliore durante la notte o in condizioni di scarsa illuminazione. I rilevatori a ultrasuoni possono essere utilizzati anche per rilevare le onde sonore ad alta frequenza generate dalla scarica corona. Un altro metodo è l'uso di dispositivi di misurazione elettrici per rilevare le variazioni di corrente e tensione associate alla scarica corona.
- Tecniche di prevenzione
- L’ottimizzazione della progettazione è fondamentale per prevenire la scarica corona. I trasformatori dovrebbero essere progettati con conduttori lisci e bordi arrotondati per ridurre la concentrazione di campi elettrici. I materiali isolanti devono essere selezionati attentamente e installati correttamente per garantire che possano resistere all'ambiente ad alta tensione. Ad esempio, l'utilizzo di materiali isolanti di alta qualità con buone proprietà dielettriche può migliorare la resistenza alla rottura del sistema isolante.
- Anche il controllo ambientale è importante. I trasformatori possono essere installati in involucri o aree esterne con adeguate misure di ventilazione e protezione dalla polvere. Nelle aree con elevata umidità, è possibile utilizzare apparecchiature di deumidificazione per ridurre il contenuto di umidità nell'aria attorno al trasformatore.
Esempi di trasformatori EHV e relative considerazioni sulla scarica a effetto corona
Offriamo una vasta gamma di trasformatori EHV, come ilTrasformatore di potenza per sottostazione riempito di liquido da 35 kV con certificato ULETrasformatore della centrale elettrica. Questi trasformatori sono progettati con la tecnologia più recente per ridurre al minimo il rischio di scarica corona.
Per il trasformatore di potenza per sottostazione riempita di liquido da 35 kV, l'isolamento del liquido fornisce proprietà dielettriche migliori rispetto all'aria. Ciò aiuta a ridurre la probabilità di scarica corona anche a livelli di tensione più elevati. Il design degli avvolgimenti e dei passanti è attentamente ottimizzato per garantire una distribuzione uniforme del campo elettrico.
Nel caso del trasformatore della centrale elettrica, tipicamente utilizzato negli impianti di produzione di energia su larga scala, i componenti ad alta tensione sono soggetti a sollecitazioni elettriche estremamente elevate. Per prevenire la scarica corona, utilizziamo materiali isolanti e tecniche di produzione avanzati. Il trasformatore è inoltre dotato di sistemi di monitoraggio per rilevare eventuali primi segni di scarica corona, consentendo una manutenzione tempestiva.
Conclusione
L'effetto corona è un problema significativo nei trasformatori EHV, con conseguenze di vasta portata sull'efficienza, l'affidabilità e la durata delle apparecchiature del sistema di alimentazione. In qualità di fornitore di trasformatori EHV, ci impegniamo a fornire prodotti di alta qualità progettati per ridurre al minimo il rischio di scarica corona. Attraverso la continua ricerca e sviluppo, ci impegniamo a migliorare i processi di progettazione e produzione per garantire le prestazioni ottimali dei nostri trasformatori.
Se sei interessato ai nostri trasformatori EHV o hai domande relative alla scarica effetto corona o ad altri problemi tecnici, ti invitiamo a contattarci per discussioni sull'approvvigionamento. Il nostro team di esperti è pronto a fornirvi informazioni tecniche dettagliate e soluzioni personalizzate per soddisfare le vostre esigenze specifiche.
Riferimenti
- Grover, AK "Progettazione di macchine elettriche". Nuova Era Internazionale, 2007.
- Blackburn, JL "Relaying protettivo: principi e applicazioni". Marcel Dekker, 1998.
- Società elettrica Westinghouse. "Libro di riferimento sulla trasmissione e distribuzione elettrica". Westinghouse Electric Corporation, 1964.