Förlustfaktorns inverkan på korona: orsaker, effekter och förebyggande åtgärder

Höga elektriska fältstyrkor ökar hastigheten hos den slumpmässiga rörelsen hos joner. När neutrala molekyler vid kollisioner med snabbt rörliga joner förlorar elektroner, bildas jonpar med motsatt laddning. Detta fenomen kallas jonisering genom kollision och ligger bakom bildningen av korona – ett elektriskt urladdningsfenomen som ofta syns som ett svagt blåaktigt sken runt ledare och som kan åtföljas av ett karakteristiskt brus eller knäppande ljud.

Korona uppstår i elektrisk utrustning och på högspänningskraftledningar och kan orsaka allvarliga störningar och funktionsfel. Nedan går vi igenom vilka effekter korona har, hur den kan förebyggas samt hur förlustfaktorn (tan delta) används som markör för att upptäcka koronabildning.

Effekter av korona

Korona utgör ett betydande industriellt och miljömässigt problem. I luftburna kraftledningar ökar korona risken för effektfortappningar, vilket försämrar överföringens verkningsgrad och driver upp driftskostnaderna. Fenomenet har dessutom flera negativa konsekvenser:

• Ökade energiförluster: Koronautladdningar gör att en del av den överförda energin går förlorad till luften runt ledarna.
• Förkortad livslängd på materialet: Den kontinuerliga urladdningen bryter ned dielektriskt material, vilket snabbar på åldrandet av komponenter och isolering.
• Miljöpåverkan: I luft stimulerar korona bildningen av växthusgaser som ozon och kväveoxider.
• Radio- och kommunikationsstörningar: Korona genererar elektromagnetisk strålning som stör radiomottagning och annan elektronik i närheten.

Så förebyggs korona

Den mest effektiva skyddsåtgärden mot koronabildning är god isolering, oftast applicerad under hydrostatiskt tryck för att säkerställa att inga luftfickor eller håligheter uppstår där urladdning kan initieras. Statorstavar utgör en central del av de isoleringssystem som används för att förhindra korona i kraftledningar och annan högspänningsutrustning, exempelvis underjordiska kablar.

Inom transformatorer spelar oljan en dubbel roll: den isolerar de aktiva delarna och bidrar samtidigt med ytterligare funktioner, som att minska termiskt motstånd och höja dielektrisk hållfasthet. Även konstruktionsval kan minska koronarisker, till exempel större ledardiameter, buntade ledare och koronaringar vid spänningstoppar.

Vad är förlustfaktor?

Den dielektriska förlustfaktorn, även kallad tan delta, används för att uttrycka statorstavarnas totala förluster. Dessa omfattar både fasta förluster – såsom dielektrisk absorption och konduktivitet – samt joniseringsförluster.

Mätningen av förlustfaktorn utförs vid två olika spänningsnivåer. Den lägre nivån ligger normalt under den spänning där partiell urladdning börjar (discharge inception voltage), men är ändå tillräckligt hög för att aktivera dielektriska förluster. Den högre nivån placeras i närheten av statorstavens faktiska driftspänning. Genom att jämföra värdena från båda mätpunkterna får man en tydlig bild av isoleringens skick.

Sambandet mellan förlustfaktor och korona

För kommersiella dielektriska material är förlustfaktorn i regel konstant vid en given temperatur och inom det normala spänningsområdet, förutsatt att ingen korona finns. En hög förlustfaktor indikerar dock en ökad elektrisk fältstyrka, vilket i slutänden leder till koronabildning.

Förlustfaktorn är därför direkt proportionell mot koronabildning och används som en tillförlitlig markör för dess närvaro. Regelbundna mätningar gör det möjligt att tidigt upptäcka begynnande korona och vidta åtgärder innan skador på isolering eller utrustning blir omfattande – vilket sparar både tid, pengar och förlänger anläggningens livslängd.