Prof. Ernesto Mora Noguera FENMENO CORONA EN UNALNEA DE TRANSMISIN El Fenmeno Corona Siunadiferenciadepotencialalternaesaplicadaentredos conductores espaciadosalgunadistanciaenelaire ysiladiferenciadepotenciales gradualmente incrementada, ser alcanzado un punto en el cual alrededor del conductor sepresentaunaluminiscenciayoloraozono;conhumedad suficiente se puede producir cido de nitrgeno que en casos extremos puede corroer el conductor.Siladiferenciadepotencialesincrementadaanmslaintensidaddela luminiscenciayelruidoseincrementarhastaqueeventualmenteseproduce larupturadelairecomoaislante,quedandolosconductorespuenteadospor medio de un camino conductor. Si los conductores son uniformes y lisos el halo luminosoqueenvuelveelconductoramaneradecorona,seruniformealo largodesulongitud,perodondesepresentacualquierirregularidadse observar una luminiscencia o halo luminoso ms intenso. El fenmenodescritoanteriormenteesllamado Corona, y ya que luz y calor son producidos cierta potencia es absorbida, disminuyendo de esta manera la eficiencia de la transmisin y dando lugar a un flujo de corriente de prdida en el sistema.Laformadeondano-sinusoidalgeneraunvoltajeno-sinusoidalconfuertes componentes de terceros armnicos, tal como se muestra en la siguiente figura.Forma de Onda No-Sinusoidal de la Corriente Capacitiva Fundamentos Fsicos Losionesyelectroneslibresen el aire, que han sido generados por radiacin csmicaoradiactiva,sevenexpuestosalaaccindel campo elctrico del conductor energizado. S el mismo transporta una corriente alterna, la polaridad cambia cada semiciclo, con lo cual las partculas son atradas o repelidas, segn elcaso.Silaintensidaddelcampoeslosuficientementeelevada,estas partculas sufren una aceleracin, alcanzando de esta manera la energa cintica suficiente para ionizar por colisin a otras partculas neutras.Loselectronesasliberadosparticipanenesteproceso,elcualva incrementndoseenformadeavalancha.Apartirdeciertoestadiodela descarga,lafotoionizacinentraadesempearunpapelmuyimportante.El nmerodeelectronesformadosduranteelprocesodelaavalanchayalolargo del campo de longitud s se puede expresar a travs de la siguiente relacin: Dndeoesunfactormultiplicadorqueconsideraelefectodelaavalancha, llamadoelprimercoeficientedeTownsendyqconsideralaabsorcindel medio,esdecir,laadhesindecargaslibres(porejemploelectrones)a molculas neutras. Ambos coeficientes, oyq son funcin del campo E y de la naturaleza del medio. La descarga solo puede ocurrir si la avalancha progresa, para lo cual es menester que o > q. En el caso del aire como medio aislante, la descargaseobservacuandolaintensidaddelcampoexcedealgradiente crtico. Cabeobservarqueparaunconductorcilndrico,comoeldeunalneade transmisin,elgradientemximosepresentaenlasuperficiedelmismoy disminuyeenlamedidaenquenosalejamosdeel.Estoimplicaqueel volumendeaireenelcualpuedeocurrirlaavalanchaprimariaesmuy limitado. ( ) q o q = `)} exp dsEE12Polaridad del Conductor Conductor Positivo. Laavalanchaelectrnicaocurreenel airecircundantey seorienta hacia el conductorelcualtratadeabsorberloselectrones, formando as una nube de iones de mayor masa, mayor volumen y menor movilidad. Esta nube, que se aleja delconductorpositivo, daorigen a la formacin de una nueva avalancha la cual logra alejarse mucho ms que la avalancha de polaridad negativa, tal como se muestra en la siguiente figura. Representacin Esquemtica de una Descarga Positiva Conductor Negativo Opuestamente al caso anterior, la avalancha electrnica se desarrolla alejndose del conductor para frenarse a cierta distancia a partir de la cual el campo elctrico prevaleciente no mantiene su efecto multiplicador. Los iones positivos se aproximan al conductor negativo. Representacin Esquemtica de una Descarga Negativa Alosefectosprcticosdelaobservacindelfenmeno(coronavisual)puede concluirse que el proceso de ionizacin positivo penetra mucho ms en el aire, alejndose del conductor, que el negativo.Descargas Caractersticas del Efecto CoronaGlow CoronaEsunadescargaquepuedepresentarseparaambas polaridadesyse caracteriza por ser estable, con una luminosidad constante. Las prdidas que ocasionapuedenserapreciablesnoaslainterferenciasobrelas comunicaciones inalmbricas. Trichel Corona Se observa solo con polaridad negativa, una vez que la tensin aplicada alcanza o excede ligeramente la Tensin Crtica Disruptiva. Es, en realidad, el primer tipo de corona que suele presentarse durante las pruebas. Se manifiesta como un abanico purpreoquesemueveconstantemente,conunaamplituddecorrientede aproximadamente de 10 mA, una frecuencia de 10 a 100 Khz (tasa de repeticin) y muy corta duracin (aprox. 10 s). Las prdidas y la radio interferencia que causaeste tipo de descarga suele ser muy alta, casi insignificante. Es una descarga muy frecuente. Ha partir de un cierto valor de tensin, denominadoTensin Crtica Disruptiva, seobservandiferentesdescargascoronaparalapolaridadpositivaynegativa, las cuales se describen a continuacin: Burst Corona Seleconsideracomoladescarga de inicio de un Glow positivo y se observa solo para esta polaridad. Se manifiesta apenas latensin crtica es alcanzada o ligeramente excedida. Los impulsos que la caracterizan son de poca amplitud y larga duracin(fracciones de milisegundos). Las prdidas al igual que la radio interferencia son de poca importancia prctica. Corona Streamer Esunadescargarepetitivacaracterizadaporunfilamentoluminosoquese extiende hasta la regin de baja intensidad de campo. Se manifiesta tanto para la polaridad positiva como para la polaridad negativa, y para valores de tensin por encima de la crtica.A medida que aumenta la tensin aumenta el Streamer positivo como un cepillo de color azul luminoso, para degenerar luego en la descarga predisruptiva. Esta se identifica gracias al filamento azul que logra extenderse entre el espacio nter electrnico,alejndosebastantedelelectrododepartida.Laintensidaddela corrientedeladescargadenotaunaamplitudpromediode100mA,conuna corta duracin y una tasa de repeticin de varios Khz. Tanto las prdidas como laradiointerferenciasondeimportanciaparaambaspolaridades.Elestadio final de la descarga se observa solo para valores elevados de tensin. Corona PlumeSe define as a los Streamers positivos antes descrito, en caso de que aparezcan en forma mltiple. Se observan al desintegrarse gotas de agua que descansan sobre la superficieinterior del conductor. Hermstein Glow Es una descarga poco frecuente, difcil de observar en la prctica, que se manifiesta solo ante polaridad positiva, causando elevadas prdidas pero relativamente poca radio interferencia. Elordenenquesuelenpresentarseestasdescargas,alirincrementndosela tensinaplicada,tantodepolaridadpositivacomonegativayladistorsindela ondadecorrientedebidasalfenmenocoronasemuestranenlasfiguras siguientes: Descargas Caractersticas Corona en las Lneas de Transmisin Distorsin Observada en la Corriente Capacitiva debidas al Fenmeno Corona Tipos de Descargas Corona para la Polaridad Negativa Tipos de Descargas Corona para la Polaridad Positiva Gradiente Superficial Crtico de un Conductor Cilndrico Selcampoelctrico fuese perfectamente uniforme, la ionizacin por choque aparecera en el aire, para una temperatura de 250C y una presin atmosfrica de 760 mm. columna de mercurio, al alcanzar la intensidad del campo elctrico o gradientedepotencialunvalor cresta de 30 Kv./cm, que corresponde a un valor eficaz de 21.1 Kv./cm para una onda sinusoidal.En el caso de un conductor de una lnea de transmisin el campo elctrico en la proximidad del conductor no es uniforme; por el contrario vara muy rpidamente en funcin de la distancia, an para distancias del orden del recorrido medio de los iones libres. Debido a esto la ionizacin por choque no aparece ms que cuando el gradiente de potencial en la superficie del conductor alcanza un valor superior a 30 Kv./cm y tanto mayor cuanto ms pequeo es el radio del conductor. og El valor del gradiente de potencial en la superficie del conductor para el cual se inicia la ionizacinpor choque se llama gradiente Superficial Crtico y se representa por. De acuerdo con las investigaciones de Peek, esta dado para las condiciones atmosfricasantescitadas(normales)de250Cdetemperaturaambienteyde unapresinbaromtricade760mmdecolumnademercurio,porlasiguiente expresin: og) / (3 . 01 300cm Kvrg |.|

\| + =(valor cresta) DeacuerdoconpruebasmsrecientesrealizadasenlaestacindeChevilly, ElectricidaddeFranciaelgradienteesdeterminado,paralascondiciones atmosfricasantescitadasyparaconductoresentre0.7cmy2.5cm,,porla siguiente expresin: ( )( ) cm Kv r g / 07 . 0 1 300 =(valor cresta) Condiciones que afectan el Fenmeno Corona Corona ser, as afectada por el estado fsico de la atmsfera, as como tambin por las condiciones de diseo de la lnea.Condiciones Ambientales:a.- Nmero de Iones. b.- Tamao y carga de los Iones. c.- Camino medio libre entre iones. Losdosprimerosfactoresserndeterminadosporelestadoelctricodela atmsferaytambinporlacontaminacinatmosfricayelterceroser dependienteodeterminadoporladensidaddelaire.Elgradientedelvoltaje para la ruptura del aire es proporcional a la densidad. Enmaltiempo,elFenmenoCoronapodra,entonces,apareceraunvoltaje muchomenorqueelvoltajerequeridoenbuentiempo.Laniebla,escarcha, lluvia,humo,nieve,disminuyenconsiderablementelatensincrticaDisruptiva, Vc , y aumentan las prdidas. La curva normal de prdidas aumenta gradualmente con la tensin hasta valores prximosalcodo,apartir del cualel aumento es muy pronunciado, como seindica en la figura siguiente: Prdidas Corona en Funcin de las Condiciones Ambientales El gradiente superficial vara con la presin atmosfrica y la temperatura de acuerdoalfactordeCorreccinporDensidaddelAire d e acuerdo a la siguiente expresin: tb+=27392 . 3oDonde: = b Presin baromtrica en cm de columna de mercurio, la cual es determinada por la formula de Halley . Temperaturaambiente ( 0C ).= tFormula de Halley : 1833676hog l b og l =) ( . . . mts m n s lnea la de Altitud h =Donde: SegnPeekelgradientesuperficialcrticoparaunascondicionesatmosfricas, definidas por un factor de densidad del aire, o, es dado por la siguiente ecuacin: ( ) cm Kvrg /3 . 01 300((

+ =ooDe acuerdo a investigaciones posteriores de Peterson el gradiente superficialcrtico vara en proporcin directa a o2 / 3: 3 / 20'0o = g gDeacuerdoconexperienciasrecientesenlneasexperimentalesenLeadville (Colorado.USA)elgradientesuperficialcrticovaraenproporcindirectaala raz cuadrada de o : 2 / 1 'o =o og gDnde og es el gradiente crtico superficial a condiciones normales. Condiciones Fsicas y los Factores de Diseo de la Lnea: a. - Voltaje de Operacin de la Lnea de Transmisin. b. -Razn D/r. c. - Contorno de la Superficie. d. -Estado de la Superficie. El primer factor no necesita otra explicacin, ya que hemos visto que corona es una funcin de la diferencia de potencial aplicada entre conductores. SD/r < e,unaumentoenr causaun incremento en el gradiente de potencial aplicadaentreconductores, mientrasque s D/r >eelgradientede potencial disminuyeyVc ser mayor s D R aumentan, disminuyendo en consecuencia las prdidas por efecto corona.ElaumentodelaseparacinentrefasesD,resultafuertementelimitadaporel costo de las estructuras, lo cual obliga a utilizar mayores calibres. Enelcasodelneasconunconductorporfase,elvalordereselradiodel conductor,peroenelcasodetenervariosconductoresporfase(hacesde conductores) el valor de V debe ser modificado para tomar en cuenta el efecto del grupo en el campo electrosttico. En realidad podra ser demostrado que el radioefectivordetalgrupoesmayorqueelradiodeunsoloconductor, teniendo igual rea de seccin. Porlotanto,dependiendodelnmerodeconductoresporfase,ladistancia entreellosyladistanciaentrelosgruposdeconductores,elvoltajecrtico requeridoaumentaryenconsecuenciaseproducirunadisminucin marcada de las prdidas por efecto corona y de su tasa de crecimiento con el aumento de la tensin. VL( Kv. )n ____________ __ 275 y ms1 -2 400 2 -4 500 2 -4 765 41100 6-8 ( Tensin Futura )150010 - 12 Haz Tpicos: El cableado y la condicin del conductor son tomados en cuenta por medio de la utilizacin de un factor de superficie m, el cual es definido como el producto de dos coeficientes: un coeficiente que toma en cuentala forma general de la seccin del conductor, mfy un coeficiente que toma en cuenta el estado de la superficie del conductor, mS; para los cuales se estiman los valores siguientes: - Valores del Coeficiente de forma, fm: =fm 1 para seccin perfectamente circular.=0.85 para un cable de 6 hilos en la capa exterior. =0.9 para un conductor de 12 a 30 hilos en al capa exterior. - Valores del Coeficiente de Superficie, :Sm=Sm 0.9 para cables limpios. =0.8 para cables nuevos. == 0.5 a 0.3 para cables recubiertos con gotas de agua. 0.7 para cables sucios. Lapresenciadegotasenlasuperficieinferiordeunconductorhacequese deforme la misma modificando as el campo elctrico.Efecto de las Gotas de Agua en el Gradiente Superficial Corona en Conductores Mojados Corona con Conductores Mojados con la Superficie Sucia o con Insectos Voltaje Crtico Disruptivo a.-Sistema Monoconductor Si el gradiente de potencial en la superficie del conductor alcanza el valor del gradiente superficial crtico: ) / ( ) 07 . 0 1 ( 303 / 2cm Kv r m go = oElvoltaje al neutro correspondiente se llama voltaje crtico disruptivo y se representa porcV: ( ) ( ) KvrDMGL r r m VN c = 07 . 0 1 303 / 2ocV representa el valor eficaz del voltaje al neutro, en Kv., para el cual se inicia la ionizacin por choque de las partculas de aire que rodean al conductor.( ) ( ) KvrDMGLog r r m Vc = 07 . 0 1 078 . 693 / 2oCoeficiente de Seguridad = ncVV b.-Sistema Multiconductor b.1.- Mtodo del Gradiente Medio Para el caso de un haz de N conductores por fase el gradiente superficial medio enfuncindelacargaelctricatotaldelhazdeconductoresesdadoporla siguiente expresin: ) / (10 189cm vr nqgmedio =Dnde: ...f ase por ores subconduct de Nmero ncm en conductor del Radio rcoulomb enf ase por s conductore de haz del total elctrica ga Car q===Laexpresinparacalcularlacargatotaldelhazdeconductoresporfase,sin tener en cuenta el efecto de tierra, es la siguiente: ) (10 189CoulombRMGDMGLnVqn = Dnde: n nnR r n RMGV neutro al Voltaje V1) ( ==Tomandoencuentaelefectodelatierra,expresinanteriorsemodifica de la siguiente forma: ) (4210 182 29CoulombDMG HMGHMGRMGDMGLnVqn+ =Sustituyendo esta expresin de q en la ecuacin del gradiente medio, se tiene: ) / (422 2cm VDMG HMG RMGHMG DMGLn r nVgnmedio+ =Engeneral,talcomofueexplicadoanteriormenteparaunhazden conductores, el gradiente superficial crtico mximo esta dado por: ) / () 1 (1 ) 07 . 0 1 ( 30) 1 (13 / 30cm KvRr nr mRr ng gmedio((

+ =((

+ =oPor lo tanto elvoltaje crticodisruptivo tomandoen consideracin el efecto de la tierra, es dado por la expresin siguiente: 2 23 / 242) 1 (1 ) 07 . 0 1 ( 078 . 69DMG HMGHMGRMGDMGLog r nRr nr m Vc+ ((

+ = oDnde n es el nmero de subconductores por fase. El voltaje crtico disruptivo sin considerar el efecto de la tierra, es determinado a partir de la expresin siguiente: RMGDMGLog r nRr nr m Vc ((

+ =) 1 (1 ) 07 . 0 1 ( 078 . 693 / 2oMtodo de la Lnea ImaginariaElmtodoconsisteenestablecerparaunalneaimaginariaconconductores simpleseidnticosalossubconductoresdelalneaaestudiar,condiciones talesquelasprdidasporcoronadeunafasedeunalneaimaginariasean iguales a las de un subconductor de la misma fase de una lnea real. Paraqueestoseaposible,elgradientedelconductorsimpleenlalnea imaginariadebeserigualalgradienteequivalentedeunsubconductordela lneadelamismafaseenlalneareal.Elgradienteequivalenteesun gradiente uniforme a lo largo del permetro de un sub conductor, por lo cual, a los fines del clculo se puede reemplazar el gradiente real que no es uniforme. Paraqueenlalneaimaginariaelgradientedeunafasetengaelvalor deseado, es necesario que la tensin equivalente y la distancia equivalente entre fases tengan un valor adecuado, conocidos estos parmetros las prdidas por corona de cada fase de la lnea imaginaria pueden sercalculadas Las prdidas as calculadas sern iguales a las de un subconductor de la fase correspondiente de la lnea real.) (eD) (eVClculo de la Distancia Equivalente A partir de los valores de capacitancia por fase y tomando los mayores valores de capacitancia, se procede a calcular la distancia equivalente a partir de la expresin siguiente: eDdeDCeB2log 4 . 41106 =Donde:b f ase la de ncia Capacita Ce Equivalent Dimetro dee Equivalent ncia Dista DBe===neqRr nR r =El dimetro equivalente es calculado, parala configuracin de la lnea real, por medio de la expresin: Clculo de la capacitancia de cada Fase de la Lnea Imaginaria Los valores de la capacitancia de cada fase de la lnea imaginaria se calculan mediante la expresin siguiente: dDeLogCLi2. 41106 =Donde: conductor del Dimetro dimaginaria lnea la de ncia Capacita CLi==Clculo de la Tensin Equivalente) 5 . 0 1 (210 18'6ad nC VEBe + =Donde: ores subconduct entre ncia Dista snSen nsdacm tor suibconduc del Dimetro dores subconduct de Nmero nKm F f ase la de ncia Capacita CKv lnea la de f ase de Tensin Vcm Kv e equivalent gradiente del Valor EBe= ======t) 1 () () / () () / ('El gradiente de una fase de la lnea imaginaria se puede expresar de la forma siguiente: dC VELie =1210 18' '6Igualando los gradientes dados por las dos ecuaciones anteriores permite obtener la tensin equivalente, es decir: naCCV V VLiBe + = =5 . 0 1' ' 'Clculo de la Tensin Crtica) () 1 ( 100 2002) 1 (248603 / 2Kvdt K dtdt Kdt K dDeLog tdt K DeLog mVc + + =oaire del densidad por Correccin de Factordperf icie su de e Coef icient mttCosKdt dt dexterior capa la en hilos de Nmero texterior capa la de hilo un de Dimetro dt==+ = ===ot ttt21) (Donde: Prdida de Potencia por Corona A.- Sistema Monoconductor a.- Modelo de Peek ( ) ( ) ( ) fase Km Kw V VDMGrf Pc c/ / 10 25245 + =oDeacuerdoaPeek,lasprdidasporcoronaparabuentiempopuedenser calculadas a partir de la siguiente expresin: Dnde: = fFrecuencia (Hz).= rRadio del conductor (cm). = DMGDistancia media geomtrica entre fase (cm). =cVVoltaje Crtico Disruptivo (Kv. / fase). = VVoltaje de operacin de la lnea (Kv. / fase). Para mal tiempo la prdida puede ser calculadaa partir de la ecuacin anterior, multiplicandopor 0.8. LaecuacindePeekdaunresultado correcto s: a) La frecuencia es comprendida entre 25 y 120 Hz, b) El radio del conductor es mayor de 0.25 cm, y c) La razn entre es mayor de 1.8. cVcV y Vb.- Modelo de Peterson DeacuerdoaPeterson,lasprdidasdepotenciacorrespondientesabuen tiempo pueden ser calculadas a partir de: ( ) f ase Km KW F V frDMGLnPc/ /10 11066 . 1224 |.|

\|=Radio del conductor(cm). Distancia media geomtrica entre fases (cm). Frecuencia en Hz. Voltaje de operacin fase a neutro(Kv.). = r= DMG= f= VDnde: B.- SistemaMulticonductor = F FactordeCoronadeterminadopormediodepruebas,comounafuncin de la razn decV V /. Tpicamente para tiempo bueno, se tiene: V/VC 0.6 0.8 1.01.21.41.61.82.0 2.2 F 0.012 0.0180.050.08 0.31.03.56.0 8.0 a.- Modelo de Alexandrov En este caso las prdidas son determinadas a partir de la ecuacin siguiente: ( ) | | f ase Km Kw jVVV Pcopc/ / 2 . 0 35 . 0 1 10 5 . 252 4 ||.|

\| =) / () () ( : . ) ( . .2mm A conductor el en corriente de Densidad jKv f ase de disruptivo crtico Voltaje VKv T L la de f ase de operacin de Voltaje VKv T L la de f ase de inal nom Voltaje Vcorona por Prdidas Pcopc=====Donde: Caracterstica de la ecuacin de Alexandrov: - Presenta una dependencia de la densidad de carga, es decir, el fenmeno corona como funcin de la carga de la lnea. - Se observa una marcada dependencia de la relacin entre la tensin de operacin de la lnea y la tensin crtica disruptiva. - La tensin crtica disruptiva es obtenida a partir de la siguiente ecuacin( )) / (1 12cm KvRrn CE r nVoMAX K oc((

+ =c t) / () () () (cm Kv crtico Gradiente EF lnea la de f ase por propia ancia Capacit Cmts ores subconduct de haz del Radio Rmts or subconduct un de Radio rf ase por ores subconduct de Nmero naire del ad PermitividMAX Ko====== cDonde: Lasprdidasdelalneaimaginaria,porkilmetroyporfase,puedenser calculadas para condiciones de tiempo bueno y una frecuencia de operacin de 60 Hz, por medio de la ecuacin siguiente: b.- Modelo de Peterson ) / / ( 102log94 . 2062fase Km KwdDVF n f Peec||||.|

\| =A partir de las prdidas de una fase de la lnea imaginaria, podemos calcular lasprdidastotalesparatiempobuenoporkilmetrodelalneareal, multiplicandolosvaloresdeobtenidosporelnmerodesubconductores de la lnea real y por el nmero de fases. cPCalculo de Prdidas por Efecto Corona para Tiempo Bueno por Correccin de Tensin Esnecesario dividirlalneaentramosendonde latensinpuedaser consideradauniformeyademssepuedaconsideraruna variacin lineal de la tensin, tal como en la expresin siguiente:((

+ + + = ) (3) (4) (5) (63 3 4 4 5 5 6 6b a b a b a b ab acV VgV VCV VBV VAV V KP) / / ( fase Km Kwtramo del final extremo del Tensin Vtramo del inicial extremo del Tensin Vba==22 6)2(log1 10 68 . 1256dDK nKe =30 )1( 167 . 15 . 0 11VKAnaCCKLiB = +=Donde: 09591028 . 3)1( 2 . 3020 = = =gVKCVKBSeobservaquelaecuacinrespondeadiferenciasdetensioneselevadasa exponentes superiores, por lo que es de esperarse grandes cambios de potencia para pequeos cambios de tensin. Prdidas por Efecto Corona para Tiempo Malo Paralneasdetransmisindeextraaltatensin,laprdidadebidaatiempo lluvioso es determinada por la expresin siguiente: ( )P PVJ r Ln kR Ecmt cbt imin= + +

( =3121) ( 5 ,) / (.() () () / ( ,) / ( ,perimental ex a igual mente aproximada Exponente mcm Kv simo i conductor del voltaje de Gradiente Etres por do multiplica haz porores subconduct de nmero al igual s conductore de total Nmero ncm conductor del Radio rKv lnea de operacin de Voltaje VKm Kv tiempo buen a debida corona por Prdida PKm Kv lluvioso tiempo a debidas Corona por Prdida Picbtcmt= ======h mm en dado es R sihumedad de e Coef icient Kh gadas pul o h mm en lluvia de Intensidad RKv y aKv acorriente de prdida de ante Const J/ 10/ ) (" /700 500 10 32 . 3400 10 37 . 41010=== = ==Dnde: Ruido de Radio (RN) Ruido en las Frecuencias de Radio Lasdescargascoronatratadasanteriormente,danorigenaunaseriede perturbaciones de naturaleza electromagntica que van desde la perturbacin en la banda de frecuencia de radio (3 Khz a 30 Ghz) hasta el ruido audible. Dadalanaturalezapulsantedelefectocorona,su campo electromagntico genera perturbaciones sobre un amplio margen de frecuencias en la operacin de los canales de radio y televisin.Las lneas de transmisin con tensiones crticas disruptivas bajas se convierten, por lo tanto, en fuentes de perturbacin.Losfactoresquesuelenejercerinfluenciasobreelniveldeperturbacinson, entreotros:laproximidaddelalneaalreceptorderadiofrecuencia,la orientacindelaantenareceptora,lageometrautilizadaenelesquemade transmisin y las condiciones climticas. Elespectrodefrecuenciade los pulsos generados por las descargas corona puede incluir una porcin importante de la banda de radio frecuencia, la cual se extiende desde 3 Khz a 30000 Mhz. PPor lo tanto, el trmino ruido de radio (RN) es un trmino general que incluye el trmino de radio interferencia (RI) para aquellas perturbaciones en la banda de amplitud modulada y el trmino TVI para la interferencia de seales de vdeo. Espectro de Frecuencias Cuando la tensin del conductor excede a la tensin crtica disruptiva ocurre una bruscaformacindecargaselctricascomoconsecuenciadelosfenmenos explicadosanteriormente.Estscargassemuevenalrededordelconductor dandoorigenaunaintensidaddecorrientepulsante,quebienpuedeser expresada a travs de: | |tf t ts te e I I/ /0 =Elvalorpico o cresta de esta corriente, , es igual a para el tipo de impulso en cuestin, donde el subndiceelude al tiempo de semiamplitud o de cola, mientras que el f al tiempo de formacin de cresta.OI 6 . 0MAXISParadescargasfrecuentesenconductorestrenzadosseobtieneelsiguiente cuadro ilustrativo: Polaridad de ImpulsoNegativa61527 Positiva 30180 60.00 ) (NS tf) (NS tS) (mA IMaxElespectrodefrecuenciapuederepresentarseconlaayudadelatransformada de Fourier, a saber por la siguiente expresin: S w i e dtjwtb() = }Siendo w = 2tf la frecuencia angular. En la siguiente figura se ilustra el espectro de frecuencia y la amplitud relativa para ambas polaridades.Llamalaatencinquela intensidad espectral del impulso negativo es 80 veces ms pequeo (-38 db)que la del positivo, a pesar que contiene componentes de frecuencia de mayor rango.La frecuencia de corte, es decir, aquella para la cual la intensidad espectral se encuentra 3 db por debajo de la asntotahorizontal, asciende a 1 Mhz para el impulso positivo y 3.5 para el impulso negativo.De este breve anlisis del espectro puede concluirse que los impulsos ocasionan lasinterferenciasparalasfrecuenciasinferioresa3Mhz,mientrasquelos negativos, ms numerosos, hacia 10 Mhz.Estoimplicaquelosimpulsospositivosperturbanlastransmisionesderadio (AM),mientrasquelosnegativoslastransmisionesderadiodefrecuencia modulada (FM) y vdeo (TV). Espectro de Frecuencias de los Impulsos Positivos y Negativos Radio Interferencia Laradiointerferenciaesuntipoderuidoqueestapresenteenlarecepcinde radioAM,incluyendolabandadetransmisindesde0.5a1.6Mhz,ynoenla banda FM. Enlasiguientefigurasemuestralamanerayloscaminos por medio de los cuales tal interferencia es transmitida al receptor de radio.Mecanismos a Travs La Interferencia es Transmitida al Receptor de Radio Mecanismos: a.- Conduccin b.- Induccin c.- Radiacin La transmisin por medio de los dos primeros es ms efectiva a frecuencias bajas, debido a que la corriente a dichas frecuencias disminuye ms lentamente con las distancias a lo largo de la lnea en la medida que la frecuencia disminuye.A frecuencias elevadas, el mecanismo de la radiacin es relativamente ms eficiente y es ms probable que sea la causa de la perturbacin.En cualquier caso, no obstante, la interferencia de una lnea de transmisin tiende a ser inversamente proporcional a la frecuencia, esto implica que a mayor frecuencia el nivel absoluto de la interferencia es menor.Por lo tanto, por arriba de 100 Mhz, la interferencia por conduccin requiere que la fuente de radio interferencia este a una distancia de 6 a 8 vanos del receptor de radio afectado.No obstante, en el caso de la perturbacin por radiacin, la fuente puede estar a 30 millas.La lluvia como la humedad incrementa los niveles de radio interferencia.En la figura mostrada a continuacin,secomparaelperfil de RN para buen tiempo y el perfil de RN para mal tiempo (fuerte lluvia) para una lnea a 765 Kv.Comparacin del Perfil de RN para Buen Tiempo, y el Perfil de RN para Mal Tiempo En la medida en que los conductores envejecen, los niveles de RN tienden a decrecer. Ya que el fenmeno corona es principalmente una funcin del gradiente de potencial en la superficie de los conductores y el RN es asociado con el fenmeno corona, la RN se incrementar con el voltaje.La RN depende, tambin de la configuracin de la lnea, incluyendo el nmero y lalocalizacindelasfasesylosconductoresdetierra,ladensidaddelaire, viento,humedad,contaminacin,lluvia,imperfeccionesdelconductorylongitud del mismo. El fenmenoy los problemas de RI pueden ser reducidoso evitadospormedio delaseleccinapropiadadeltamaodelconductorodelusodelsistema multiconductorporfase(hazbundle).Enlasiguientefigurasemuestran valorestpicosdedimetrosdeconductoresloscualesgeneranniveles aceptables de interferencia electromagntica. Valores Tpicos de Dimetros de Conductores que Producen Niveles Aceptables de Interf. El valor aproximado de la RI puede ser determinado a partir de la siguiente formula emprica: ( ) RI k E LdF LdFm n n n FW= + + + + + 50 1695 17 368639313894920. . .= ruido de radio en db sobre 1 V / m a 1 Mhz. = 3 para 750 Kv. = 3.5 para otros, gradiente lmite 15 - 19 Kv. / cm. = gradiente mximo en Kv. / cm (r.m.s.) = dimetro del subconductor (cm). = - 4 db para un conductor simple. para n > 1, n = nmero de subconductores. =Distancia radial del conductor a la antena (m)= =Altura promedio de la lnea (m). = Distancia lateral desde la antena a la fase ms cercana (m). = 17, para tiempo malo, 0, para tiempo bueno RIkMEdNFDhRWF) 4 / ln( 3422 . 4 n2 / 1 2 2) ( R h +Dnde: Alternativamente,laRIdeunalneadetransmisinpuedeserdeterminadaa partir del mtodo por la Booneville Power Administration (BPA), el cual relaciona elRIdeunalneadadaalRI(bajolasmismascondicionesmeteorolgicas) medido en una lnea de referencia. RI RIggddh Dh D= + + +00 00202120 40 20 log log logDnde: 0RIdDgh

=Radio interferencia de una lnea de referencia. =Subconductores (mm). =Distancia directa (radial) desde los conductores a la antena (m). =Gradiente mximo promedio (haz) en Kv. /cm. = Altura promedio de la lnea (m). Interferencia de Vdeo (TV) La TVI es debida a la descarga corona presente en gotas de agua depositadas enlaparteinferiordelosconductoresdurantemaltiempo.Silaradio interferencia(RI)deunalneadetransmisinesconocida,laTVIentiempo malo puede ser determinada a partir de la siguiente ecuacin: ( )( )2 . 3/ 15 1/ 1log 202 / 122+(((

||.|

\|++ =hh Rf RI TVITVIfRh

= Interferencia de TV, en db (casi pico) sobre 1 V / m a 1 Mhz y a una distancia lateral de 15 mts del conductor o fase ms externa. = Frecuencia (Mhz). = Distancia lateral desde la antena a la fase ms cercana (m). =Altura promedio del conductor al suelo (m). Dnde: Alternativamente, a partir del mtodo adoptado por la BPA, la TVI durante tiempo malo puede ser determinado por medio de la expresin siguiente: TVI TVIggddDD= + + +00 0 0120 40 20 log log logDnde: 0TVI TVIgdD = de la lnea de referencia. = Gradiente promedio mximo (haz) ( Kv. / cm ). = Dimetro del subconductor (mm). = Distancia directa (radial) desde el conductor a la antena (m). Ruido Audible Ruido Audible (An) generado por una lnea de transmisin ocurre principalmente en tiempo malo. En tiempo bueno, los conductores generalmente operan por debajo de los niveles crticos de corona, existiendo muy pocas fuentes de corona.En consecuencia, la emisin de ruido a partir de una lnea de ultra alta tensin con conductores en haz apropiadamente diseada es muy baja.En tiempo malo, no obstante en las gotas de agua localizadas en el conductor se producen un nmero grande de descargas corona,cada una de ellas constituye una fuente importante de ruido,Estas descargas generan un ruido aleatorio con componentes de frecuencias en el rango de ultrasonido, con picos substancialmente elevados en el rango audible del odo humano.Unespectrodefrecuenciatpico,medidocercadeunalneadeUHVde prueba es mostrado en la figura siguiente: Espectro de Frecuencia del Ruido Audible durante Mal Tiempo de una Lnea 4x2 en Haz El ruidosemanifiestacomo un silbido de elevada frecuencia. Adicionalmente, corona produce tonos puros de baja frecuencia, bsicamente 120 y 240 Hz, los cuales son generados por el movimiento de las cargas espaciales alrededor del conductor,muycaracterstico,quepuedeserpercibidocomounzumbido (armnico de la frecuencia de rgimen, de orden no muy elevado).Aunquetantoelruidoaleatoriocomolostonospuroscontribuyen,ambos,a determinarelgradodemolestiasdelmismo.Solamenteelruidoaleatorioha sido medidoy graficado. En condiciones de lluvia suave el ruido es generalmente menor, pero a gradientes elevados, la diferencia entre el ruido en condiciones de lluvia suave y fuerte es despreciable.Con lluvia suave, el ruido desaparece rpidamente despus de pasar la lluvia. Agradienteselevados,elruidocontinamientraslasgotasdelluvia permanecenenlosconductores.Agradienteselevados,tambinlaneblina produce niveles grandes de ruido. Resultados experimentales muestran que para voltajes mayores a 1000 Kv., se requiere haces mucho ms grandes para mantener los niveles de ruido dentro de un rango aceptable. Dichos haces seran ms grandes que los requeridos por consideraciones de ruido de radio frecuencia o prdida de radio frecuencia prdida de potencia.Si tales voltajes tan elevados deben ser usados, una solucin alternativa a este problema debe ser encontrada, la cual probablemente implicara que el efecto de las gotas de agua debe ser eliminado en alguna forma. En este sentido se podra utilizar como solucin, un revestimiento especial o simplemente goma aislante.Diferentes experimentos han demostrado que un conductor con capa de goma aislante es mucho menos ruidoso que un conductor desnudo.Por otro lado, serequiere de una tecnologams avanzada que la utilizadaen la construccin de haces tradicionales.Estadsticasindicanquelosreclamospblicosempiezanapartirdenivelesde ruidodeaproximadamente10dbsobreelniveldelruidoperceptible.A20db sobre el nivel de ruido ambiental se presentarn amenazas de acciones legales y sobre 30 db probablemente llevara a vigorosas acciones de la comunidad. Estimacin Analtica Paralaestimacinanalticadelruidoaudiblesepuedeutilizarlasiguiente ecuacin emprica: ( ) ( )RAE dnDdb = +|\|.+|\|.+ +|\|.42 85154531518 1020log log.log logDnde: dED = Dimetro de los subconductores (mm). = Gradiente superficial ( Kv. / cm ). = Distancia entre el centro del haz y el punto de medicin (m). La atenuacin ocasionada por el aire se estima en 3 db cada vez que se duplica ladistancia.Enrealidadlaatenuacindependedelafrecuenciaydistanciaen una relacin mucho ms compleja. Generacin de Ozono y otros Oxidantes por el Efecto Corona Las descargas corona en el aire generan, tambin gas ozono y xidos nitrgeno. El primero no es muy eficiente, siendo del orden del 7% al 8%..Como la energa requerida por el proceso bsico en producir ozono es acerca de 54 ( ), el requerimiento de energa para la generacin por corona es al menos de 820 .mol Kcaloras/mol Kcaloras/Pruebasdelaboratorioindicanquelaconfiguracionestpicasdelnearequieren 200 a 500 en aire seco. Esta energa es obtenida a partir del sistema de potencia. lb KWH /