La minaccia di Corona all'isolamento polimerico

Gli ingegneri elettrici hanno preso in prestito la parola latina "corona" (corona) per descrivere il bagliore attorno a un conduttore sottoposto a una tensione sufficientemente elevata. Questo bagliore è causato dalla ionizzazione del gas e dal successivo rilascio della luce quando gli elettroni che hanno acquisito energia dall'elevato campo elettrico ritornano al loro stato stabile originale. Poiché la scarica non colma lo spazio tra gli elettrodi, la corona viene talvolta definita scarica parziale. Il motivo per cui il bagliore è localizzato solo attorno alla sorgente è che l'isolamento fornisce una barriera a un'ulteriore ionizzazione. Inoltre, il campo elettrico decade rapidamente con l'aumentare della distanza e non è in grado di sostenere la ionizzazione.

Per tutti gli scopi pratici, la corona non può essere vista o ascoltata senza attrezzature specializzate. Qualsiasi degradazione risultante in un materiale viene avviata a livello molecolare. I dielettrici inorganici come la porcellana e il vetro, che possiedono forti legami chimici, sono più resistenti alla degradazione rispetto ai polimeri organici. Ma questo non dovrebbe far presumere che la vita utile degli isolatori compositi sulle linee di trasmissione soggette sarà sempre limitata da questo fenomeno. Corona può essere mitigata o addirittura eliminata attraverso una buona progettazione e produzione. Tuttavia, è importante rendersi conto che, in caso di attività corona sostenuta vicino agli alloggiamenti dell'isolante polimerico, la vita utile effettiva può essere notevolmente ridotta.

È noto da tempo che la corona può portare al fallimento dell'isolamento. Tuttavia, non tutti gli aspetti del problema sono completamente compresi e sono ancora oggetto di ricerca, compresa l'entità e la durata della corona per avviare il degrado, i migliori metodi di rilevamento e lo sviluppo di test adeguati per prevedere le prestazioni in sua presenza. Quando si tratta di isolanti compositi, l'attività corona può provenire da hardware, vuoti all'interno del materiale o difetti di interfaccia. La maggior parte della luce prodotta da tale corona ha una lunghezza d'onda inferiore a 400 nm e quindi rientra nella gamma UV. Al contrario, la maggior parte della radiazione solare è nell'intervallo visibile di 400-700 nm, le lunghezze d'onda più corte filtrate dallo strato di ozono terrestre. In effetti, alcuni picchi nella regione UV dello spettro corona corrispondono o superano quelli nella gamma solare.

Corona rompe le molecole stabili di ossigeno (O2) per creare radicali che si combinano con le molecole per formare ozono (O3). L'ozono attacca quindi i siti a doppio e triplo legame in materiali elastomerici come gomma siliconica o EPDM. Il risultato è sbalorditivo. Anche piccole quantità di ozono nell'ordine dei ppm sono sufficienti per innescare crepe, tuttavia, il tempo necessario per questo dipende dalla formulazione del materiale. Sebbene la maggior parte degli elastomeri moderni sia stabilizzata contro questa minaccia, alcuni alla fine soccombono agli attacchi dell'ozono se la loro concentrazione diventa sufficientemente elevata. Corona produce anche acido ossalico e nitrico in presenza di umidità superficiale dovuta a umidità, rugiada o nebbia. A seconda del pH, questo può anche degradare localmente i polimeri. Corona può persino "trapanare" fori in un materiale, suggerendo che il degrado non è dovuto esclusivamente all'attacco chimico dell'ozono. Infatti, i ricercatori hanno calcolato la temperatura all'estremità dello scarico e dimostrato che è sufficientemente alta da provocare l'"evaporazione" anche di materiali inorganici. C'è anche la suggestione di attacchi meccanici, come la sabbiatura, dovuti all'impatto di scariche ripetute su un materiale. È davvero raro nell'ingegneria energetica che un qualsiasi fenomeno fisico possa innescare così tante possibili modalità di degrado.

Riferimento: www.inmr.com/coronas-threat-to-polymeric-insulation