Cincin Korona

(Kiri) Cincin bertingkat 1.4 juta volt Generator X-ray di Amerika Serikat Bureau of Standards pada 1947. (Kanan) Penutup korona dan cincin pada Cockcroft-Walton particle accelerator dari 1937, sekarang berada di Science Museum, London.

Cincin korona, juga disebut cincin anti-korona, adalah toroid bahan konduktif, biasanya logam, yang melekat pada terminal atau perangkat keras tidak teratur lainnya dari peralatan tegangan tinggi. Peran cincin korona adalah untuk mendistribusikan gradien medan listrik dan menurunkan nilai maksimumnya di bawah ambang korona, mencegah keluarnya korona. Cincin korona digunakan pada isolator transmisi daya tegangan sangat tinggi dan switchgear, dan pada alat penelitian ilmiah yang menghasilkan tegangan tinggi. Perangkat terkait yang sangat mirip, cincin bertingkat, digunakan di sekitar isolator.

Lucutan Korona

Lucutan korona adalah kebocoran arus listrik ke udara yang berdekatan dengan konduktor tegangan tinggi. Kadang-kadang terlihat sebagai cahaya biru redup di udara di sebelah titik-titik tajam pada peralatan tegangan tinggi. Medan listrik yang tinggi mengionisasi udara, membuatnya konduktif, memungkinkan arus bocor dari konduktor ke udara dalam bentuk ion. Dalam jalur dan peralatan transmisi tenaga listrik, korona menghasilkan pemborosan daya yang signifikan secara ekonomis dan dapat memperburuk perangkat keras dari tempat asalnya. Pada perangkat seperti Generator elektrostatik, Generator Marx, dan televisi, beban saat ini yang disebabkan oleh kebocoran korona dapat mengurangi tegangan yang dihasilkan oleh perangkat, menyebabkannya tidak berfungsi. Korona juga menghasilkan gas ozon yang berbahaya dan korosif, yang dapat menyebabkan penuaan dan embrittlement struktur terdekat seperti isolator, dan menciptakan bahaya kesehatan bagi pekerja dan penduduk setempat. Untuk alasan ini debit korona dianggap tidak diinginkan di sebagian besar peralatan listrik.

Cara alat bekerja

Pelepasan korona hanya terjadi ketika medan listrik (gradien potensial) di permukaan konduktor melebihi nilai kritis, kekuatan dielektrik atau gradien potensial udara yang mengganggu. Ini kira-kira 30 kilovolt per sentimeter, tetapi menurun dengan tekanan atmosfer, sehingga korona lebih merupakan masalah di ketinggian tinggi. Medan listrik pada konduktor adalah yang terbesar di mana kelengkungan paling tajam, dan karena itu pelepasan korona terjadi pertama kali pada titik-titik tajam, sudut dan tepi.

Terminal pada peralatan tegangan yang sangat tinggi sering dirancang dengan bentuk bulat berdiameter besar seperti bola dan torus yang disebut penutup korona, untuk menekan pembentukan korona. Beberapa bagian sirkuit tegangan tinggi memiliki perangkat keras dengan tepi atau sudut tajam yang terbuka, seperti titik lampiran di mana kabel atau busbar terhubung ke isolator; topi dan cincin korona biasanya dipasang di titik-titik ini untuk mencegah pembentukan korona.

Cincin korona terhubung secara elektrik ke konduktor tegangan tinggi, mengelilingi titik-titik di mana korona akan terbentuk. Karena cincin pada potensi yang sama dengan konduktor, kehadiran cincin mengurangi gradien potensial di permukaan konduktor, di bawah gradien potensial mengganggu, sehingga korona tidak terbentuk pada titik logam.

Grading Ring

Perangkat terkait yang sangat mirip, yang disebut Grading Ring, juga digunakan pada peralatan tegangan tinggi. Grading Ring mirip dengan cincin korona, tetapi mereka mengelilingi isolator daripada konduktor. Meskipun mereka juga dapat berfungsi untuk menekan korona, tujuan utama mereka adalah untuk mengurangi gradien potensial di sepanjang isolator, mencegah kerusakan listrik prematur.

Gradien potensial (medan listrik) diisolator tidak seragam, tetapi tertinggi di ujung di sebelah elektroda tegangan tinggi. Jika mengalami tegangan yang cukup tinggi, isolator akan rusak dan menjadi konduktif pada akhir itu terlebih dahulu. Setelah bagian isolator pada akhirnya telah secara elektrik dipecah dan menjadi konduktif, tegangan penuh diterapkan di seluruh panjang yang tersisa, sehingga kerusakan akan dengan cepat berkembang dari ujung tegangan tinggi ke yang lain, dan busur kilat akan dimulai. Oleh karena itu, isolator dapat berdiri tegangan yang jauh lebih tinggi jika gradien potensial pada ujung tegangan tinggi berkurang.

Grading Ring mengelilingi ujung isolator di sebelah konduktor tegangan tinggi. Ini mengurangi gradien di akhir, menghasilkan gradien tegangan yang lebih merata di sepanjang isolator, memungkinkan isolator yang lebih pendek dan lebih murah untuk digunakan untuk tegangan tertentu. Grading Ring juga mengurangi penuaan dan kerusakan isolator yang dapat terjadi pada ujung tegangan tinggi karena medan listrik yang tinggi di sana.

Dalam alat tegangan yang sangat tinggi seperti Generator Marx dan tabung pemercepat partikel, kolom isolasi sering memiliki banyak cincin bertingkat logam yang berjarak merata sepanjang panjangnya. Ini dihubungkan oleh rantai pembagi tegangan resistor nilai tinggi sehingga ada penurunan tegangan yang sama dari setiap cincin ke cincin berikutnya. Ini membagi perbedaan potensial secara merata sepanjang kolom sehingga tidak ada titik medan yang tinggi, sehingga sedikit tekanan pada isolator.

Penggunaan

Cincin korona digunakan pada alat tegangan yang sangat tinggi seperti Generator Van de Graaff, Generator Cockcroft-Walton, dan pemercepat partikel, serta isolator transmisi tenaga listrik, bushing dan switchgear. Produsen menyarankan cincin korona di ujung garis isolator untuk jalur transmisi di atas 230 kV dan di kedua ujungnya untuk potensi di atas 500 kV. Cincin korona memperpanjang umur permukaan isolator dengan menekan efek keluarnya korona.

Cincin korona juga dapat dipasang pada isolator antena pemancar radio berdaya tinggi. Namun, mereka meningkatkan kapasitansi isolator.

Grading Ring tipe rusia pada Penangkal Petir

Grading Ring pada bushing transformator

Cincin korona pada switchgear

Lihat juga

Tanduk melengkung

Pranala luar