高压输电线放电电晕及减少方法

。[url=]在工程技术领域中，这种电晕放电有多种影响，会引起不同程度上的电晕功率损失、噪声干扰等，给人们生活、生产 本文[url=]通过研究高压放电电晕，掌握高压放电电晕的放电规律及放电特性，最大限度的减少高压放电电晕对输电网的危害，对减少电力传输过程之中的能耗作出贡献。 关键字:高压输电线;放电电晕;电晕机;电磁辐射;电晕处理

高压输电线放电电晕及减少方法

引 言

高压输电线路具有以下优点：输电能力强、损耗小、稳定性好，所以高压输电线路在我国被广泛采用。高压电线的周围存在这强电场,每当高压输电线的周围电场强度（E）超过气体的电离强度（e）时,高压输电线周围的气体就会会发生电离,随之出现电晕放电 [2]现象。特别是在高海拔以及有冰雪覆盖的地区,由于空气密度比较低,输电线周围的空气电力强度降低 [6,7]。在我国西电东送的南、北、中三个线路走廊都存在高海拔、覆冰综合作用的特殊环境地区,由电晕放电的导电事故时有发生,减少高压输电线放电电晕迫在眉睫。

当在电极两端加上较高的电压，但还未达击穿的电压的时候,如果电极表面附近的电场（局部电场）很强，那么电极附近的气体介质就会被局部击穿而产生电晕放电现象。

尤其当电极的曲率半径小于某一特定值,其附近的电场强度就非常高,这种情况下就很容易发生电晕放电。通常的情况下,我们所研究的电晕放电现象就是在曲率半径很小电极处的电晕放电。这种放电现象可在很多的场合下都可以被观察到,例如：在高压输电导线的周围、同轴圆筒包围的导线表面，抑或在不规则的针形导体的附近，以及在带有超高电压的导体表面等处。

电晕放电主要分为以下三种：汤生放电、辉光放电和弧光放电。

在汤生放电现象中,外加电场受空间电场的影响很小,而在另外的辉光和弧光放电中,空间电场却起着重要的作用。在汤生和辉光放电的电晕放电电压降和比辉光放电压降相比要大很多(千伏数量级),但是其放电电流相对却很小（微安数量级），且往往在电极间电场分布不均勾的条件下发生。而在电场分布均匀的情况下,放电电流则较大,发生辉光放电现象；如果在电晕放电的同时提高外加电压,恰好此时的电源的功率又不够大,那么此时的电晕放电就会转变成火花放电；若此时的电源功率足够大,则电晕放电就转变为了弧光放电。

电极的几何构形对电晕放电的影响也及其明显。输电导线周围电场的不均匀性决定了主要的电离过程只能局限于电场很高的局部电极附近,特别是在曲率半径很小的电极附近的气体薄层中,气体的发光现象也只在这个区域里发生——电晕层或起晕层。在这个区域之外,由于电场弱于电离电压,则很少发生或不发生电离,电流的传导依靠正离子和负离子或电子的迁移运动,若两极中仅有一个电极起晕,则放电的迁移区域中基本上只有一种符号的带电粒子,在此情况下,电流是单极性的。形成电晕所需电场不均匀的程度与气体的种类也有很大关系。

在负电性的气体中(如气压为 Pa的空气),当电极为球——平面几何构形，电极间隙为球半径时可建立电晕放电;与此相反，若充以非负电性气体,则不会产生电晕放电现象。电晕放电的电流强度取决于加在电极之间的电压大小、电极的形状、极间距离、气体的性质和密度。

电晕放电是—种自持放电,它不需要外加电离源来引发和维持放电。另外,电晕放电的电压降也不取决于外电路中的电阻,而决定于放电迁移区域的电导,在迁移区域内存在单极性的空间电荷时,它妨碍着放电电流的通过,此时电晕放电的压降大部分落在迁移区域上。当两极间的电位差由零逐渐增大时,最初发生无声的非自持放电,这时的电流很微弱,其大小决定于剩余电离,当电压增加到—定数值Vs时,电晕放电就发生了。该电压Vs即为起晕电压或电晕放电的阀值电压,它的大小分辨可由电极间电流的大小和在曲率半径较小的电极处是否有朦胧的辉光的出现所表征。若继续增大电位差,则电流强度将增大,发光层的大小及其亮度也同时增大。当外加电压比阀值电压高很多时,电晕放电会转变为火花放电——发生火花的击穿。电晕放电的极性决定于具有小曲率半径的电极的极性。

如果曲率半径小的电极带正电位,则发生的电晕称为正电晕。反之则称为负电晕,此外,按提供的电压类型也可以将电晕放电分为直流电晕、交流电晕和高频电晕。按出现电晕电极的数目分类时,则有单极电晕、双极电晕和多极电晕。

电晕放电现象的应用很广,例如除尘器、高速打印饥、漂白装置等。但在某些场合,我们却又不希望它发生,如高压传输线上的电晕会引起电能的损耗和对广播电视的干扰。因此,研究电晕的基本过程具有重要的实用价值。

（ 1 ）高压输电线路电晕放电一般发生在高电压的导体表面 , 输电线路电压越高 , 电晕放电越强。

(2)高压输电线电晕放电一般发生在极不均匀电场中的气体,当场强足够大时,才会形成电晕。也就是说只有当极间距离对起晕电极表面最小曲率半径的比值大于一定值时,电晕才有可能发生。气体在负电性的气体中(如气压为 Pa的空气),当电极为球——平面几何构形及电极间隙为球半径时也可建立电晕放电,与此相反,若充以非负电性气体,则不会产生电晕放电现象。

(3)高压输电线放电电晕与线路几何结构有关:导线直径越大,表面光洁度越高,电晕放电越弱。

(4)高压输电线放电电晕与输电线路外部环境影响有关:空气污染越严重、空气密度越小、湿度越大,电晕放电越强。

电晕放电会产生大量的能量损耗,据不完全统计全国每年因电晕损耗电能将近2050GWh [8]。因此,避免、限制电晕引起能量损耗已成为必须加以解决的重要问题。

（1）伴随着游离、复合、激励和反激励等过程中有声、光、热等效应,表现为发出“嘶嘶”的声音,发出蓝色的晕光以及使周围空气温度升高等 [1]。

（2）在尖极或电极的某些突出部分,电子和离子在局部场强的驱动下高速运动,与气体分子交换能量,形成“电风”。当电极固定的刚性不够时(例如悬挂的导线),气体对电风的反作用力会使电晕极振动或转动。

（3）电晕放电会产生高频脉冲电流,其中还包含许多高次谐波,对无线电通讯造成干扰 [9]。

（4）电晕放电还使空气发生化学反应,生成臭氧、氮氧化物等产物,臭氧、氮氧化物是强氧化剂和腐蚀剂,会对气体中的固体介质及金属电极造成损伤或腐蚀 [1] 。