A detecção de corona está sendo usada como ferramenta de diagnóstico para monitorar componentes críticos em uma rede elétrica. Usando uma câmera UV altamente sensível, como a Amperis CoroCAM, a corona e a radiação UV podem ser registradas para avaliar a condição do equipamento. Falhas em equipamentos de alta tensão acarretam um risco muito elevado, portanto a manutenção preventiva economiza custos elevados. Descargas parciais também podem ocorrer devido a defeitos estruturais ou problemas de isolamento.
Quando ocorrem descargas parciais e fenômenos corona, são liberadas grandes quantidades de radiação ultravioleta, o que indica as condições de isolamento do equipamento em funcionamento e a detecção de defeitos. O método óptico é sem dúvida o método de diagnóstico de descarga mais adequado e que oferece maior sensibilidade e resolução em todas as condições.
Ao utilizar um receptor de radiação ultravioleta altamente sensível, a radiação corona e ultravioleta pode ser registrada para avaliar a condição do equipamento por meio do processamento e análise dos dados obtidos.
Princípio de detecção de descarga corona usando câmera de imagem ultravioleta:.
Quando ocorre uma descarga de ionização em equipamentos de alta tensão, pode ocorrer uma coroa, flashover ou arco devido à diferença na intensidade do campo elétrico. Durante esse processo de ionização dos elétrons (descarga), é liberada energia, são emitidos luz, som, ozônio, ultravioleta, etc. Usando a tecnologia de imagem UV, esses sinais ultravioletas produzidos durante o processo de descarga são detectados. Usando esta tecnologia, a localização e a intensidade da coroa podem ser detectadas após processamento de dados, imagens e sobreposição com imagens de luz visível.
Dentre todas as frequências de luz emitidas, as ondas UV provaram ser a única forma eficiente para este tipo de teste. A faixa de comprimento de onda UV é geralmente de 40 a 400 nm. O comprimento de onda do ultravioleta solar que atinge a superfície da Terra é superior a 300 nm. (devido à camada de ozônio da Terra, que absorve parte da radiação ultravioleta de ondas longas).
Ondas de luz ultravioleta menores que 280 nm são encontradas na área cega solar. Se puder ser detectado, então só poderá ser proveniente da radiação da Terra.
O princípio das câmeras Amperis CoroCAM é utilizar o intervalo de cegueira solar graças à aplicação de filtros especiais, para que o instrumento possa trabalhar entre o comprimento de onda de 240 a 280 nm do ultravioleta durante o dia (faixa UV cega solar), para que mesmo durante o dia o efeito corona possa ser observado. Algumas das câmeras de imagem ultravioleta só podem ser usadas em um determinado horário do dia ou da noite devido à interferência dos raios ultravioleta do sol.
O efeito corona em equipamentos de alta tensão na fase inicial de descarga não é contínuo, mas passageiro. As câmeras de imagem ultravioleta CoroCAM permitem a observação corona com dois modos: monitoramento em tempo real e modo integrado, que exibe e retém o número de fótons ultravioleta em um determinado tempo e determinada área (região pode ser ajustada) na tela, e atualizações em tempo real.
Ou seja, a coroa é um efeito de luz desencadeado por campos elétricos localizados elevados que excedem um determinado valor crítico que ioniza o ar e ocorre a descarga (em condições atmosféricas normais esse valor crítico está entre 20-30 kV/cm.
Durante o processo de DP, as moléculas de nitrogênio no ar são excitadas e emitem radiação ultravioleta, geralmente na faixa de comprimento de onda de 200-405 nm.
Principais fatores que afetam a detecção de UV:.
Com a câmera de efeito corona, o número de fótons é observado e este parâmetro é utilizado como índice de intensidade no objeto observado da corona. Muitos fatores têm efeito direto e afetam a contagem de fótons, tais como: distância de detecção, umidade da atmosfera, temperatura ambiente, pressão, altitude e configurações de ganho do instrumento:
• - Distância de detecção: A distância de detecção tem um efeito notável nos resultados, ou seja, quanto maior a distância de detecção, menor será o campo de visão e menor será a sensibilidade.
• - Umidade e contaminação: A umidade desempenha um papel importante e deve ser encontrada uma forma de resolver este problema para permitir a análise. À medida que a umidade aumenta, a condutividade da superfície do isolador melhora, o que favorece a descarga. Quanto mais umidade atmosférica absorve, mais luz ultravioleta, de modo que a detecção da radiação ultravioleta é reduzida.
• - Efeitos da pressão do ar e da temperatura: Se a pressão aumenta ou a temperatura diminui, a intensidade do campo elétrico da coroa aumenta, pois a densidade do ar aumenta, então a distância média entre as moléculas de ar aumenta e o caminho livre dos elétrons diminui e o ar fica mais difícil de ionizar, aumentando a intensidade do campo elétrico da coroa.
• - Efeitos de altitude: Quando a elevação aumenta, a pressão diminui, portanto a tensão que causa a corona inicial diminui. Ou seja, quanto maior a altitude, menor será o efeito corona.
• - A influência do ganho do detector: O ganho da câmara é regulado, de modo que o instrumento pode ser sensível à corona, enquanto a influência da interferência de fundo pode ser reduzida.
Características da inspeção do efeito corona.
A inspeção UV foi projetada para detectar fenômenos externos na superfície do equipamento.
Como já vimos, a umidade dificulta a medição, mas as inspeções podem ser realizadas em praticamente qualquer condição climática (exceto chuva). Tais inspeções permitem detectar potenciais problemas nas suas fases iniciais, antes de terem progredido até ao ponto de danos graves e da correspondente necessidade de substituição rápida do componente afetado. Estando relacionada à tensão e não à corrente, a descarga corona tem uma aparência periódica intermitente que corresponde ao padrão senoidal da linha.
A corrosão e a erosão devido ao ozônio e aos óxidos de nitrogênio criados pela coroa são processos que coexistem com a descarga corona. Portanto, ocorre corrosão no isolador de porcelana (na figura abaixo você pode ver as 2 separações formadas).
Efeito Corona: preocupação ambiental e de segurança.
Conforme mencionado, a descarga parcial é uma fonte de ruído de áudio (AN) ou interferência de rádio ou TV (RI ou TVI), portanto deve ser eliminada mesmo que não tenha efeito imediato na confiabilidade da linha. A primeira coisa a fazer é localizar exatamente a fonte da DP procurando a corona. Com o uso da linha de câmeras corona CoroCAM da Amperis, as fontes de descarga são perfeitamente localizadas e identificadas em minutos.
Agente de degradação ativo corona.
Com os Amperis CoroCAMs, as atividades de efeito corona podem ser detectadas em isoladores de polímero. Esses isoladores não cerâmicos são suscetíveis à degradação devido ao efeito corona, pois o ácido nítrico formado pelo óxido de nitrogênio gerado e pelos vapores de água danificam o invólucro polimérico. Além disso, uma rachadura ou furo no invólucro de polímero permitirá que a umidade penetre na haste de fibra de vidro. A combinação da umidade e do material ácido degrada a haste de fibra de vidro, causando até sua fratura.
Os isoladores de porcelana também sofrem os efeitos da DP. Nestes casos, a câmara corona indica arcos curtos ou internos, cimento rachado ou erodido, junta enferrujada, etc.
Coroa como indicador.
Como explicamos, o efeito corona é um indicador de projetos e instalações defeituosos, bem como de material de má qualidade. O aparecimento da corona indica processos de degradação em andamento e nos ajuda como alerta. Uma das aplicações da inspeção corona está na fase de comissionamento de qualquer nova instalação elétrica. O Amperis CoroCAM é uma ferramenta que permite ao operador do sistema de energia verificar se a instalação foi realizada corretamente. O uso de câmaras corona durante a inicialização resulta em menos esforços de manutenção.
Conclusão.
Uma câmera corona que gera imagens UV desempenha um papel importante na detecção de defeitos em construções elétricas de alta e média tensão. Assim detectamos e identificamos a real localização da descarga através da alta resolução dos CoroCAMs.
As câmeras de detecção corona Amperis usam imagens ultravioleta, que é uma tecnologia relativamente nova, mas é fácil de usar, eficiente, intuitiva e o monitoramento ao vivo facilita a detecção e a manutenção. Estas câmeras proporcionam uma resposta imediata em processos com problemas que passariam despercebidos e sem assistência. A inspeção UV em linhas aéreas de distribuição e subestações nos fornece informações sobre as condições da linha (detecção precoce de falhas) e sobre a qualidade do projeto e da mão de obra durante a fase de instalação.
Existem muitas outras aplicações na indústria energética que podem ser exploradas com esta tecnologia. A detecção de descarga corona é apenas uma delas.