Hiện tượng Corona là gì?

Hiểu đúng hiện tượng Corona để bảo đảm an toàn và nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện

Một hiện tượng nhìn như vô hại nhưng có thể làm giảm hiệu quả vận hành của thiết bị điện

Trong quá trình vận hành hệ thống điện cao áp, đôi khi người vận hành có thể quan sát thấy:

ánh sáng xanh tím mờ quanh dây dẫn hoặc đầu cực;
tiếng rít nhẹ trong không khí;
mùi ôzôn đặc trưng sau mưa hoặc trong thời tiết ẩm.

Đó có thể là dấu hiệu của một hiện tượng gọi là:

Corona.

Hiện tượng Corona không phải lúc nào cũng gây ra sự cố ngay lập tức.

Tuy nhiên, nếu xuất hiện kéo dài hoặc ở mức bất thường, hiện tượng này có thể:

làm tăng tổn hao điện năng;
gây nhiễu vô tuyến;
làm lão hóa vật liệu cách điện;
ảnh hưởng đến độ tin cậy của thiết bị.

Đó là lý do Corona luôn được các nhà thiết kế và đơn vị vận hành quan tâm, đặc biệt trong các thiết bị điện cao áp và siêu cao áp.

Mục lục

1. Hiện tượng Corona là gì?

Corona là hiện tượng phóng điện cục bộ trong không khí xảy ra khi cường độ điện trường tại bề mặt vật dẫn đủ lớn để ion hóa không khí xung quanh nhưng chưa đủ lớn để tạo thành hồ quang điện hoàn toàn.

Nói đơn giản:

Không khí vốn là chất cách điện.

Khi điện trường quá mạnh, các phân tử không khí bị ion hóa, tạo thành các hạt mang điện.

Quá trình này tạo nên vùng phát sáng yếu bao quanh vật dẫn và được gọi là hiện tượng Corona.

2. Hiện tượng Corona thường xuất hiện ở đâu?

Corona thường xuất hiện tại những vị trí có điện trường tập trung cao như:

đầu cực thiết bị điện;
đầu nối dây dẫn;
đầu bu lông hoặc chi tiết kim loại sắc nhọn;
chuỗi cách điện;
dây dẫn trên đường dây truyền tải;
đầu ra của máy biến áp;
thanh cái trong trạm điện.

Những vị trí có bán kính cong nhỏ hoặc bề mặt không nhẵn thường dễ hình thành điện trường tập trung hơn và có nguy cơ xuất hiện Corona cao hơn.

3. Vì sao hiện tượng Corona xuất hiện?

Nguyên nhân trực tiếp là:

Cường độ điện trường tại một điểm vượt quá khả năng cách điện của không khí.

Hiện tượng này chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như:

cấp điện áp;
hình dạng và kích thước vật dẫn;
độ nhẵn của bề mặt;
khoảng cách giữa các pha;
nhiệt độ;
độ ẩm;
áp suất không khí;
bụi bẩn hoặc hơi muối bám trên bề mặt.

Đó là lý do cùng một thiết bị nhưng mức độ Corona có thể thay đổi theo điều kiện môi trường.

4. Corona có gây đánh thủng cách điện không?

Thông thường:

Không.

Corona chỉ là hiện tượng ion hóa cục bộ trong không khí.

Nó khác với:

hồ quang điện (Arc):là hiện tượng phóng điện hoàn toàn tạo thành dòng điện lớn giữa hai điện cực;
đánh thủng cách điện:là sự phá hủy hoàn toàn khả năng cách điện của vật liệu;
phóng điện cục bộ (Partial Discharge – PD):thường xảy ra bên trong hoặc trên bề mặt vật liệu cách điện rắn hoặc lỏng.

Nói cách khác:

Corona là một hiện tượng riêng, không nên nhầm lẫn với hồ quang điện hay PD, mặc dù trong một số trường hợp kéo dài, Corona có thể góp phần thúc đẩy quá trình suy giảm cách điện.

Tìm hiểu thêm:

Tại sao máy biến áp phát ra tiếng ù khi hoạt động?
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy biếp áp

5. Corona ảnh hưởng như thế nào đến hệ thống điện?

5.1. Làm tăng tổn hao điện năng

Quá trình ion hóa không khí tiêu tốn một phần điện năng.

Đối với hệ thống điện áp rất cao, nếu hiện tượng Corona xuất hiện nhiều, tổn hao điện năng có thể tăng lên.

5.2. Gây nhiễu điện từ và vô tuyến

Quá trình phóng điện tạo ra các xung điện từ lan truyền trong không gian.

Các xung này có thể gây:

nhiễu sóng vô tuyến;
ảnh hưởng đến thông tin liên lạc;
ảnh hưởng đến một số hệ thống điều khiển và đo lường nhạy cảm.

Mức độ ảnh hưởng thường được đánh giá thông qua chỉ tiêu RIV (Radio Influence Voltage), sẽ được trình bày trong bài viết tiếp theo.

5.3. Góp phần làm lão hóa vật liệu cách điện

Corona tạo ra:

ôzôn (O₃);
các oxit nitơ;
các sản phẩm oxy hóa khác.

Nếu hiện tượng này kéo dài trong thời gian dài, các sản phẩm trên có thể góp phần làm suy giảm bề mặt của một số vật liệu cách điện và vật liệu polymer.

5.4. Giảm độ tin cậy của thiết bị

Hiện tượng Corona kéo dài có thể là dấu hiệu cho thấy:

điện trường phân bố chưa hợp lý;
đầu nối chưa đạt yêu cầu;
bề mặt thiết bị bị bẩn hoặc hư hỏng;
cần kiểm tra và bảo dưỡng.

Do đó, việc phát hiện sớm Corona giúp giảm nguy cơ phát triển thành các hư hỏng nghiêm trọng hơn.

Tìm hiểu thêm: Dấu hiệu nhận biết máy biến áp vận hành bất thường

5.5. Có phải Corona luôn là hiện tượng nguy hiểm?

Không.

Ở nhiều thiết bị điện cao áp, mức Corona rất nhỏ và vẫn nằm trong giới hạn cho phép của tiêu chuẩn.

Điều quan trọng không phải là loại bỏ hoàn toàn Corona, mà là:

Kiểm soát Corona ở mức cho phép để bảo đảm hiệu quả và độ tin cậy của thiết bị.

Đó cũng là mục tiêu của các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành.

6. Làm thế nào để hạn chế hiện tượng Corona?

Trong thiết kế và chế tạo thiết bị điện, nhiều giải pháp được áp dụng để giảm điện trường tập trung, chẳng hạn:

tăng bán kính cong của các chi tiết dẫn điện;
sử dụng vòng chống Corona (Corona Ring) ở các thiết bị điện áp cao;
làm nhẵn bề mặt kim loại;
tối ưu khoảng cách cách điện;
kiểm soát chất lượng chế tạo và lắp ráp.

Trong quá trình vận hành, cần:

vệ sinh cách điện định kỳ;
kiểm tra đầu nối;
phát hiện sớm các vị trí phát sinh Corona bằng thiết bị chuyên dụng nếu cần.

7. Tiêu chuẩn nào liên quan đến Corona?

Các yêu cầu về kiểm soát hiện tượng Corona thường được quy định trong các tiêu chuẩn quốc tế như:

IEC 60076 đối với máy biến áp;
các tiêu chuẩn IEC và IEEE liên quan đến thiết bị điện cao áp;
các quy định về mức RIV đối với một số thiết bị và đường dây truyền tải.

Mục tiêu là bảo đảm thiết bị vận hành ổn định, hạn chế tổn hao và giảm ảnh hưởng đến môi trường điện từ xung quanh.

Tìm hiểu thêm: Tiêu chuẩn IEC là gì?

8. Những sai lầm phổ biến về hiện tượng Corona

8.1. Sai lầm thứ nhất

Cho rằng Corona là hồ quang điện.

8.2. Sai lầm thứ hai

Cho rằng Corona luôn làm hỏng thiết bị ngay lập tức.

8.3. Sai lầm thứ ba

Cho rằng Corona chỉ xuất hiện trên đường dây truyền tải.

8.4. Sai lầm thứ tư

Không kiểm tra khi xuất hiện tiếng rít hoặc ánh sáng bất thường.

8.5. Sai lầm thứ năm

Nhầm lẫn giữa Corona và phóng điện cục bộ (PD).

9. Góc nhìn kỹ sư THIBIDI

Corona là hiện tượng tự nhiên trong kỹ thuật điện cao áp.

Điều quan trọng không phải là “có Corona hay không”, mà là Corona có được kiểm soát trong giới hạn thiết kế hay không.

Một máy biến áp hoặc thiết bị điện cao áp được thiết kế tốt sẽ bảo đảm:

phân bố điện trường hợp lý;
hạn chế điện trường tập trung;
kiểm soát mức Corona theo các tiêu chuẩn kỹ thuật.

Đây là một trong những yếu tố góp phần nâng cao độ tin cậy và tuổi thọ của thiết bị trong quá trình vận hành.

10. THIBIDI KHUYẾN NGHỊ

Để hạn chế ảnh hưởng của hiện tượng Corona, khách hàng nên:

Lựa chọn thiết bị đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành.
Quan tâm đến chất lượng thiết kế và chế tạo của nhà sản xuất.
Kiểm tra định kỳ đầu nối, đầu cực và hệ thống cách điện.
Vệ sinh thiết bị theo đúng quy trình vận hành.
Đánh giá khi xuất hiện tiếng rít, ánh sáng hoặc mùi ôzôn bất thường.

Việc phát hiện và xử lý sớm hiện tượng Corona sẽ góp phần duy trì độ tin cậy, an toàn và hiệu quả vận hành của toàn bộ hệ thống điện.

11. Câu hỏi thường gặp (FAQ)

11.1. Corona là gì?

Corona là hiện tượng phóng điện cục bộ trong không khí do điện trường đủ lớn để ion hóa không khí nhưng chưa tạo thành hồ quang điện hoàn toàn.

11.2. Corona có phải là hồ quang điện không?

Không. Hồ quang điện là hiện tượng phóng điện hoàn toàn với dòng điện lớn, còn Corona chỉ là hiện tượng ion hóa cục bộ trong không khí.

11.3. Corona có giống PD không?

Không. Corona xảy ra chủ yếu trong không khí, còn PD (Partial Discharge) thường xảy ra bên trong hoặc trên bề mặt vật liệu cách điện. Hai hiện tượng có cơ chế và ảnh hưởng khác nhau.

11.4. Corona có làm tăng tổn hao điện năng không?

Có. Quá trình ion hóa không khí tiêu tốn một phần điện năng, đặc biệt trong các hệ thống điện áp cao.

11.5. Làm thế nào để hạn chế Corona?

Có thể hạn chế bằng cách tối ưu thiết kế điện trường, sử dụng vòng chống Corona, kiểm soát chất lượng chế tạo và thực hiện bảo trì định kỳ.

Kết luận

Corona là hiện tượng phóng điện cục bộ trong không khí thường gặp ở các thiết bị điện cao áp khi điện trường vượt quá khả năng cách điện của môi trường xung quanh.

Mặc dù không phải lúc nào cũng gây sự cố ngay lập tức, hiện tượng Corona có thể làm tăng tổn hao điện năng, gây nhiễu điện từ, góp phần làm suy giảm vật liệu cách điện và ảnh hưởng đến độ tin cậy của thiết bị nếu không được kiểm soát.

Vì vậy, hiểu đúng bản chất của hiện tượng Corona, phân biệt rõ với hồ quang điện và phóng điện cục bộ, đồng thời lựa chọn thiết bị được thiết kế, chế tạo theo các tiêu chuẩn phù hợp sẽ giúp doanh nghiệp nâng cao hiệu quả vận hành và bảo đảm an toàn lâu dài cho hệ thống điện.

————————————-

Tập thể tác giả THIBIDI: