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電気工学において、コロナリング（より正確にはアンチコロナリング）とは、通常は金属などの導電性材料で作られたトロイド状のもので、高電圧機器の端子やその他の不規則な形状のハードウェア部品に取り付けられます。コロナリングの目的は、電界を分散させ、その最大値をコロナ閾値以下に下げて、コロナ放電を防ぐことです。コロナリングは、超高電圧送電用絶縁体や開閉装置、高電圧を発生させる科学研究装置などに使用されます。これと非常によく似た関連装置であるグレーディングリングは、絶縁体の周囲に使用されます。[ 1 ]
コロナ放電とは、高電圧導体の近傍で電流が空気中に漏れる現象です。高電圧機器の鋭利な部分の近くの空気中に、かすかな青い光として見えることがあります。高電界 によって空気がイオン化され、導電性になるため、電流がイオンの形で導体から空気中に漏れ出します。超高電圧送電線や機器では、コロナ放電は経済的に大きな電力損失となり、機器の劣化を引き起こす可能性があります。静電発電機、マルクス発生器、ブラウン管テレビなどの機器では、コロナ放電による電流負荷によって機器の電圧が低下し、誤動作の原因となることがあります。また、コロナ放電は有害で腐食性のオゾンガスを発生させ、絶縁体などの近傍構造物の劣化や脆化を引き起こす可能性があります。これらのガスは、作業員や地域住民の健康被害の原因となります。こうした理由から、コロナ放電はほとんどの電気機器において望ましくない現象とされています。
コロナ放電は、導体表面の電界（電位勾配）が臨界値、すなわち空気の絶縁耐力または破壊電位勾配を超えた場合にのみ発生します。その値は海面ではおよそ30 kV/cmですが、気圧が低下すると減少します。（したがって、コロナ放電は高高度で発生しやすくなります。）導体表面の電界は曲率が最も鋭い部分で最大となるため、コロナ放電は鋭い点、角、縁で最初に発生します。
超高電圧機器の端子は、尖った形状を排除しコロナ放電の発生を抑制するために、コロナキャップと呼ばれる球状やトーラス状などの直径の大きな丸みを帯びた形状で設計されることが多い。高電圧回路の一部には、電線やバスバーが絶縁体に接続される接続点など、鋭利なエッジや角が露出したハードウェアが存在する。これらの箇所には、コロナ放電の発生を防ぐために、通常コロナキャップまたはコロナリングが設置される。
コロナリングは高電圧導体に電気的に接続され、コロナが発生する可能性のある箇所を囲むように配置されます。リングは導体と同じ電位にあるため、リングの存在によって導体表面の電位勾配が破壊的な電位勾配よりも低くなり、リングが囲む箇所でのコロナの発生を防ぎます。
高電圧機器にも、グレーディングリングと呼ばれる非常によく似た装置が使用されています。グレーディングリングはコロナリングと同じように機能しますが、主な違いは使用方法と使用場所にあります。コロナリングは導体の周囲に使用されますが、グレーディングリングは絶縁体に使用され、絶縁体に沿った電位勾配を低減して電気的破壊を防ぐことを目的としています。[ 2 ]
絶縁柱全体では電界強度は均一ではなく、高電位端付近で最大になります。印加電圧が空気または絶縁体表面の絶縁破壊電圧を超えると、電界が最も強いその端で絶縁破壊が始まります。その端の絶縁体表面が導電性になるとすぐに、絶縁体の残りの長さにシステム全体の電圧が印加され、より高い電界が発生するため、破壊は接地側に向かって急速に伝播し、フラッシュオーバーアークが発生します。したがって、高電圧端の電界を制限することで、同じ絶縁体でより高い動作電圧に耐えることができます。[ 2 ]
グレーディングリングは絶縁体の高電圧端の周囲に取り付けられ、高電圧端子に接続されています。その滑らかな電界等電位線は、絶縁体の最も高い部分に沿った電位勾配、ひいては電界を低減します。その結果、同じkV定格を扱える絶縁体がより短く、またはより低コストになり、通電端での通常の侵食、コロナ切断、および表面トラッキングが大幅に低減されます。[ 2 ]
極めて高い電位で動作する絶縁柱（マルクス発生器や粒子加速器のドリフトチューブなど）には、通常、絶縁体に沿って等間隔で複数のグレーディングリングが設置され、それぞれが内蔵電圧分圧器として機能するメガオーム抵抗器の直列チェーンに接続されています。そのため、隣接するリング間の絶縁体の各セクションの電位が均一化され、絶縁体の全長にわたって均一な電界がかかり、どのセクションも過剰な電界に耐える必要がなくなります。この均一化戦略により、早期の穿孔の可能性が最小限に抑えられ、システムの信頼性が最大化されるとともに、コンポーネントのサイズとコストが抑制されます。[ 2 ]
コロナリングは、ヴァンデグラフ起電機、 コッククロフト・ウォルトン起電機、粒子加速器などの超高電圧装置、および送電用碍子、ブッシング、開閉装置に使用されます。メーカーは、230 kV を超える送電線には碍子の線路端に 、500 kV を超える電圧には両端にコロナリングを取り付けることを推奨しています 。コロナリングは、コロナ放電の影響を抑制することで碍子表面の寿命を延ばします。[ 3 ]
高出力無線送信機のアンテナの絶縁体にもコロナリングを取り付けることができる。[ 4 ]ただし、コロナリングは絶縁体の静電容量を増加させる。[ 5 ]
