交流电晕放电特性的影响因素研究

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交流电晕放电特性的影响因素研究

黄宏新;刘士源

【摘要】介绍交流电晕放电实验平台的组成,通过试验研究交流电压作用下电极导线直径对电晕放电的影响、气压对电晕放电特性的影响、湿度对电晕脉冲电流的影响,分析试验结果得出电晕脉冲电流的幅值随电压升高和气压降低而增大等结论.【期刊名称】《河北电力技术》

【年(卷),期】2010(029)003

【总页数】4页(P42-45)

【关键词】交流电压;电晕放电;电流脉冲

【作者】黄宏新;刘士源

【作者单位】杭州市电力局,浙江,杭州,310014;衡水供电公司,河北,衡水,053000【正文语种】中文

【中图分类】TG441.7

随着国民经济的发展，输电线路电压等级不断提高，超、特高压输电线路对环境的影响日益突出。线路电晕产生的无线干扰和可听噪声受到人们关注，电晕放电问题日益受到人们重视[1-2]。分裂导线截面及结构的选择，电晕产生的能量损耗、无线电干扰和可听噪声是线路设计和运行中要考虑的重要因素。同时，电晕引起导线表面腐蚀，会降低其使用寿命[3-6]。随着我国对西南地区水电的开发，高海拔线路增多，低气压下输电线路电晕特性开始受到人们的重视。同时降水、大雾等高湿

天气对线路电晕也有较大的影响。在实验室中研究交流电晕机理，得到起晕电压的影响因素，以及电晕放电与气压、湿度的关系，对输电线路的设计具有十分重要的意义。以下基于宽频带罗哥夫斯基绕组，分别对交流电压作用下线-筒电极的起晕

电压，电晕电流脉冲，以及气压和湿度与交流电晕的关系进行研究。

1 实验平台

试验在小型人工气候装置中完成，人工气候装置采用有机玻璃筒型密闭容器，容器一端可拆卸，用于更换电极；一端设有换气阀，连接真空泵以调节装置内气压。容器内气体压力通过精密气压表测得，测量误差小于1.6%。采用加湿装置产生细雾状湿气，经湿气通道注入有机玻璃容器。

交直流电晕放电微观物理过程的研究

摘要

在求解离子流场问题时，严重的数值震荡通常来源于顺风边界变量的迅速变化，其通常是由于在计算边界采用了不合适的网格单元划分。因此，无论是通过逆风方案还是网格细化来解决数值震荡问题，其不应该由对流-扩散方程的外观形式来确定，而应该由边界层形成的机制来确定。另一方面，现有的求解离子流场问题的数学方法主要包括有限元法和有限体积法，然而这两种方法在计算精度、计算效率和稳定性上还存在诸多问题，同时其在时域分析上也只达到一阶。因此，如何构造一个新的数学方法解决上面这些问题成为离子流场问题研究的一个挑战。

气体放电的流体模型需要输入依赖于电子能量分布函数的输运系数和速率系数。这些系数通常按照碰撞截面数据求解电子玻尔兹曼微积分方程来获得。玻尔兹曼方程在形式上极其复杂，而且其描述的是最简单的均匀电场、均匀增长或指数增长的放电场景。因此，在不影响物理描述准确性及计算精度的前提下，如何简化玻尔兹曼方程，并且使其可以描述更一般条件下的流体放电模型已成为研究气体放电的一个重点。

电晕放电作为一种自持放电，其中涉及许多复杂的微观物理过程，如碰撞电离、电子吸附、二次电子发射等。然而电晕等离子体区域作为这些微观物理过程的发生地，由于这些微观物理过程持续时间极短（纳秒级），以及不可预测的传播路径和来自流注的低辐射，所以难以通过实验测试获得其微观放电参数，从而往往被忽略。如何能够建立一个数学物理模型准确的描述这些物理过程成为现在电晕放电研究的重点和核心。

为了解决上面介绍的一系列问题，本文在数学离散方法和电晕放电微观物理模型建立上做了如下几个方面的工作：

电晕放电的主要特征

电晕放电是指在高电压下，电极附近的气体中出现电离现象，发生放电现象的过程。电晕放电具有以下几个主要特征：

1. 电晕放电是在强电场作用下发生的。当电场强度达到一定程度时，电子在电场的作用下获得足够的能量，从而克服气体分子的束缚力，发生电离现象。电场强度越大，电晕放电所需的电压也越低。

2. 电晕放电是在气体中发生的。气体是电晕放电的主要发生介质，其中的气体分子扮演着重要的角色。当电场强度足够大时，气体分子会发生电离，形成离子和自由电子，从而导致电流的流动。

3. 电晕放电产生的电流较小。由于电晕放电是在气体中发生的，气体的电导率比较低，因此电晕放电产生的电流一般比较小。在电晕放电过程中，电流的大小与电压的关系符合欧姆定律。

4. 电晕放电伴随着光和声现象。在电晕放电过程中，由于电子与气体分子碰撞产生的能量释放，会导致气体发光。这种发光现象被称为电晕放电光。同时，电晕放电还会伴随着声音的产生，这是由于电离过程中的电子与气体分子碰撞产生的震动所引起的。

5. 电晕放电会产生电晕辐射。电晕放电的电离过程中，会释放出大量的能量，其中一部分以电磁辐射的形式传播出去，形成电晕辐射。电晕辐射包括电磁波、X射线等。

6. 电晕放电会对电极和气体产生一定的影响。由于电晕放电产生的能量释放较大，会对电极和气体产生一定的热量。长时间、高能量的电晕放电会导致电极和气体的破坏。

7. 电晕放电的特性与电压频率有关。在不同电压频率下，电晕放电的特性也会有所不同。一般来说，在高频电压下，电晕放电的电流较低，放电现象较不明显；而在低频电压下，电晕放电的电流较高，放电现象较为明显。

雨雾天气对交流输电导线电晕放电特性的影响

摘要

导线电晕会给输电线路的运行和安全带来很大的影响，是电网设计与运行部门重点关注的问题。目前国内外学者对导线电晕进行了许多的研究，但重点集中在高海拔、淋雨、大雾、温度、湿度等大气参数对导线起晕电压和电磁环境的影响方面，关于雨雾天气下对导线电晕噪声、电晕损失和电晕放电量影响的研究以及雨雾天气对新型瓦型导线电晕特性影响的研究还比较少，且对导线电晕引起的可听噪声，电晕损失和电晕放电量的测量方法并不明确，同时导线的这些电晕效应也是特高压输电线路设计中必须要考虑的关键问题。因此本文的研究结果有望完善淋雨和大雾环境下导线的放电现象和机理，为我国在降雨和大雾条件下的线路设计及瓦型导线推广提供参考依据。

本文采用试验研究与理论、仿真分析相结合的方式，通过在电晕笼中布置淋雨装置，对单根瓦型导线JRLX/T-310/40进行干燥和淋雨情况下的电晕实验，并引入与JRLX/T-310/40瓦型导线相同外径的钢芯铝绞线LGJ-300/40作为对比，同时利用超声波雾发生装置来构建不同电导率的雾环境，在电晕笼中对直径为8 mm的光滑不锈钢钢管、LGJ-35/6和LGJ-80/30型号的钢芯铝绞线进行试验，通过紫外线成像仪、声级计、局部放电检测仪和示波器等设备，观察并记录导线在不同条件下的电晕放电情况。对比分析导线类型、交流电场强度、降雨条件以及雾水电导率对导线起晕电压、电晕损失、电晕放电量和可听噪声的影响趋势。取得的主要成果如下：

（1）相比干燥环境，在降雨条件下，导线的起晕电压、可听噪声值和电晕损失值均明显变得严重，电晕损失值和紫外光子数随电场强度变化的趋势相同，过了起晕电压点之后，两者均呈现快速增长。这是由于雨水附着在导线上形成水珠，从而使得电场畸变程度更大，导线更容易起晕，起晕电压更低。

特高压输电线路电气和电晕特性研究

摘要：在科学技术不断进步的背景下，世界各国增加了特高压输电技术研究，

希望通过研究促使线路结构得以优化，并促使可靠性和自然功率在线路输送中得

以提升，并减少工程施工成本以及大容量单位输电过程中的成本消耗，促使特高

压输电线路在应用过程中能够为我国社会经济的运行提供更高的社会效益。本文

分析了特高压输电线路电气和电晕特性相关内容。

关键词：特高压输电线路；电气；电晕特性

电气接线复杂，带电导体表面的局部场强很高，极易导致局部放电或电晕。

由于作为各种设备联接件的金具结构复杂，形状不规则，相互影响严重，所以简

单地增大管径、环径的方法已不能满足特高压变电站运行要求。

一、特高压交流表面场强计算

1.变电构架耐张绝缘子串均压环表面电场情况。根据特高压交流试验基地变

电站的变电构架塔形、绝缘子、均压环和导线尺寸，进行三维有限元建模和仿真

计算。特高压试验基地变电构架中均压环和屏蔽环管径均为120mm，由表1 计算结果可知，下层变电构架B 相均压环表面场强最大，为306kV/ cm。电晕放电将

发生在跑道环的两圆弧部分和圆弧与直线交界处。因此，有必要对变电构架上的

耐张串均压环进行优化研究，使之具有良好的电晕特性。

2.隔离开关侧母线金具表面电场情况。在施加最高运行相电压有效值为635

kV 时，隔离开关侧母线、导线、操作杆均压环、开关柱均压环和支柱绝缘子均压

环等，最大场强基本在10 kV/cm 左右；隔离开关侧终端球表面场强峰值可达到20.8 kV/cm 左右。因此，隔离开关侧母线金具表面场强最大值出现在终端球上，

电晕放电若干特性的实验研究

１电晕放电电流特性的实验研究
１１实验布局．
实验采用针一球电极结构对电晕电流特性进行研究，验布局如图１实所示。实验时，通过高压直流源在球上加直流高压，一定距离时使得针对球发在
生电晕放电，后通过电流探头Ｃ（然Ｔ１电压５ｍＶ，
１５
图１针一电晕放电买验布局板
ｌＯ
１２实验结果及分析．从实验可以得出，与正极性电晕放电（电电压放为＋３４ｋ相比，．Ｖ）负极性下先发生电晕放电（电放电压为一３２ｋ。放电过程中，听到“ ．Ｖ）能咝咝 ” ，声
收稿日期：２１—０２０１１ —８；修回日期：２１一卜２０１Ｉ９
项目来源：国家自然科学基金资助项目（１７１３５１７７）作者简介：原青云（９９）１７一，男，博士，讲师．
见导体周围发出的蓝紫色荧光，种现象称为“ 这电晕放电” 简称 “ 或电晕 ” 。电晕放电时会产生高频脉冲电流＿，中还包含许多高次谐波，无线电和高频１其］对通讯造成干扰［３。因此，究电晕电流及其辐射场２］＿研的特征对于控制、利用和抑制电晕放电都具有非常

输电线路的电气与电晕特性的研究

输电线路是指用来输送电能的线路，是电力系统的重要组成部分。随着社会的发展和

经济的进步，电力需求量不断增大，输电线路的电气和电晕特性成为研究的重点之一。本

文将对输电线路的电气和电晕特性进行研究，探讨其在电力系统中的重要性。

一、输电线路的电气特性

输电线路的电气特性是指线路在输送电能过程中的电阻、电感、电容等特性。在电力

系统中，输电线路承载着输送电能的重要任务，其电气特性对系统的稳定性和安全性具有

重要影响。输电线路的电阻会造成线路的功率损耗，而电感和电容则影响线路的阻抗和传

输特性。

电气特性的研究有助于优化输电线路的设计和运行，提高输电效率，减少损耗。通过

对输电线路的电气特性进行深入研究，可以优化线路的参数配置，提高电能传输的效率，

降低线路的损耗，提高电网的可靠性。

电晕是指电场强度过高时，空气分子被电离产生的放电现象。输电线路在运行过程中，由于高压和电场强度的存在，会产生电晕现象。电晕不仅会造成电能的损耗，还会产生电

磁干扰和噪声，对周围环境和设备造成影响，甚至危害人体健康。

电晕现象是输电线路的一个普遍问题，如何有效地控制和减少电晕对电力系统的安全

和稳定性具有重要意义。研究输电线路的电晕特性，探索电晕产生的机理和规律，可以为

减少电晕对电力系统的不利影响提供科学依据。

1. 数值模拟方法：利用计算机软件对输电线路的电气和电晕特性进行模拟和分析。

通过数值模拟可以直观地了解输电线路的电气参数和电晕情况，为线路设计和运行提供科

学依据。

2. 实验测试方法：通过实验室测试和现场试验，对输电线路的电气和电晕特性进行

高压输电线路电晕放电分析与研究刘汉章

摘要：电晕放电是高压输电线路中一种较为常见的放电现象，这种现象会对输

电线路周边设施及环境安全带来巨大影响。如何有效解决高压输电线路中电晕放

电现象是现阶段电力研究者重点进行研究的课题，只有对电晕放电产生的机理及

其危害深入了解后才能更好地提出问题的解决处理方案。因此本文通过对高压输

电线路电晕放电现象的产生、现象的危害及电晕放电现象的处理措施进行讨论研究，为高压输电线路的稳定可靠供电提供一定的参考和借鉴。

关键词：高压输电线路；电晕放电；分析；研究

前言

随着社会经济的不断发展，各行业的生产经营水平也有较大提升，对于电力

行业而言为满足人们日益增长的电力需求而进行的电力系统升级优化工作已经深

入进行开展，随着电网容量的不断增加，输电线路的电压等级也在不断提升，电

晕放电现象的出现对人们的日常生活用电造成了极大危害，处理和完善高压输电

线路中的电晕放电问题减少电晕放电对电力系统的干扰影响是电力研究者工作开

展的重点。电晕放电问题应从三个方面进行探讨，一是全面了解高压输电线路电

晕产生的成因机理。二是分析电晕现象对输电线路所造成的危害及对人们日常生

活用电的影响。三是结合高压输电线路的建设特点分析电晕放电现象的优化处理

措施，使得电晕放电造成的危害得到降低。

一、高压输电线路电晕放电现象的产生

目前，我国高压输电线路的建设速度突飞猛进，建设水平居世界一流，持续

高功率的电力传输必将产生一定的故障问题。电晕放电是输电线路故障问题中最

为突出的一种，其成因主要是由于高压输电线路的导线表面存在的电场强度较大，通常而言空气中的分子游离程度在25kV/cm上下，然而当电场强度超过了空气分

电晕对于输电线路的影响研究

摘要：我国能源资源分布和生产力发展不平衡的特点以及满足经济快速发展的

需要，使特高压电网的建设非常必要且迫在眉睫。电晕放电作为特高压输电线路

不可避免的现象，会产生可听噪声、无线电干扰和电晕损失等问题，其对环境和

系统运行都会造成一定的影响。因此，对特高压输电线路电晕问题的研究具有重

要的理论意义和实际应用价值。为减少电晕干扰，一般采用分裂导线等措施限制

电晕产生。

关键词：电晕；噪声；影响；限制电晕

超高压和特高压输电线路对环境的影响包括导线和金具电晕产生的无线电干

拢（RI），电视干扰，电视引起的可听噪音，风噪音；地面上的高电场强度；线

路对所在地区景观和生态的影响等，这些问题对生活条件要求较高的国家已成了

突出的问题，为了限制到人们可以接受的影响程度往往对超高压，特高压输电线

路的建设费用起着很大的作用。随着输电电压的提高，就我国的当前情况来看，

电晕干扰是个突出的问题。

1电晕现象

当导线表面的电场强度超过空气的击穿强度时，在输电线路导线表面的气体

分子发生电离，形成自激导电，这种自激导电称为电晕放电，它是一种自放电形式。通常输电线路的选择，应使其在最大工作电压下，导线表面最大场强不超过

电晕放电的起始场强，然而，由于机械损伤（毛刺、擦伤）、污秽（油滴、固体

颗粒）、降水（水滴、露、雪、毛毛雨、冰、霜），使导线表面变得粗糙，从而

导致局部电场强度增加，其结果使得在电压远比表面无损伤的清结导线自持放电

起始电压低的情况，在导线上即发生了电晕放电，这种形式的电晕放电称为局部

放电（局部电晕），当导线上发生电晕时，在输电线路附近常可听到电晕的丝丝声，夜晚还可看到导线周围有紫色晕光。当导线发生电晕放电时，伴随而来的连

关于电晕放电

电晕放电电晕放电(corona discharge)气体介质在不均匀电场中的局部自持放电。最常见的一种气体放电形式。在曲率半径很小的尖端电极附近，由于局部电场强度超过气体的电离场强，使气体发生电离和激励，因而出现电晕放电引。发生电晕时在电极周围可以看到光亮，并伴有咝咝声。电晕放电可以是相对稳定的放电形式，也可以是不均匀电场间隙击穿过程中的早期发展阶段。

火花放电是电极间的气体被击穿，形成电流在气体中的通道，即明显的电火花称为火花放电。

电晕放电是电极间的气体还没有被击穿，电荷在高电压的作用下发生移动而进行的放电，放电的现象是：在黑暗中可以看到电极的尖端有蓝色的光晕，称为电晕放电。

火花放电的电流大多都很大，而电晕放电的电流比较小。

电晕放电的形成机制因尖端电极的极性不同而有区别，这主要是由于电晕放电时空间电荷的积累和分布状况不同所造成的。在直流电压作用下，负极性电晕或正极性电晕均在尖端电极附近聚集起空间电荷。在负极性电晕中，当电子引起碰撞电离后，电子被驱往远离尖端电极的空间，并形成负离子，在靠近电极表面则聚集起正离子。电场继续加强时，正离子被吸进电极，此时出现一脉冲电晕电流，负离子则扩散到间隙空间。此后又重复开始下一个电离及带电粒子运动过程。如此循环，以致出现许多脉冲形式的电晕电流。电晕电流这一现象是G.W. 特里切尔于1938年发现的，称为特里切尔脉冲。若电压继续升高，电晕电流的脉冲频率增加、幅值增大，转变为负辉光放电。电压再升高，出现负流注放电，因其形状又称羽状放电或称刷状放电。当负流注放电得以继续发展到对面电极时，即导致火花放电，使整个间隙击穿。正极性电晕在尖端电极附近也分布着正离子，但不断被推斥向间隙空间，而电子则被吸进电极，同样形成重复脉冲式电晕电流。电压继续升高时，出现流注放电，并可导致间隙击穿。

架空输电线路的电晕及其对环境的影响

本文介绍了交流架空输电线路电晕放电现象及影响电晕放电水平的主要因素。阐述电晕放电导致可听噪声及无线电干扰的原理，并介绍降低可听噪声及无线电干扰的方法。

标签：交流架空输电线路；电晕现象；可听噪声；无线电干扰

1 电晕现象

电晕现象是带电导体周围空间出现强电场并使空气发生游离的结果，是一种特殊的气体放电形式。在大气中存在数量巨大的自由电子，这些电子在输电线路电场的作用下加速，并不停地撞击气体原子。当电场强度增加，气体中自由电子的运动速度亦随着不断增大，其撞击气体原子的时所携带的能量也越大。当电场强度到达某一数值时，气体自由电子具备的撞击能量正好可以使得气体原子中的电子摆脱原子核束缚，产生一个新的离子，即导线周边空气开始产生电离现象。大气中的氮、氧等气体原子由于自由电子的撞击而受到激发，跃迁到较高的能级。随后，受激发的原子力图回到基态上去，与此同时放出激发时所吸收的能量。正离子也有机会和自由电子产生碰撞，使得正離子与自由电子复合，转变为中性原子，这个过程会释放出多余的能量。在不断的电离、复合过程中，会辐射出大量光子，在夜晚我们可以观察到导线周围会产生蓝色的晕光，并同时伴随有“咝咝”声响，这就是电晕现象。

影响交流架空线路电晕放电水平的主要因素：

（1）架空导线表面情况。影响导线表面状况的主要有两个方面。一是大气中飘落到导线上的异物，如粉尘、鸟粪、铁丝、树枝、风筝等。当异物附着在架空导线表面时，会使得导线表面场强发生畸变，在畸变场强的峰值位置，容易成为起晕部位。二是由于制造工艺或架设过程中引起架空导线表面出现毛刺、凸起等现象，投入运行后在这些部位的局部场强将会增强，有可能成为线路的起晕部位。

电网高压设备电晕与火花放电研究

随着社会经济的飞速发展，电网的电压等级不断提高。超高压和特高压输电线路对环境的影

响也越来越多，它包括导线和金具电晕火花产生的无线电干扰(RI)、电视干扰(TVI)、电晕引起

的噪音；地面上的高电场强度；线路对所在地区景观和生态的影响等，这些问题对社会发展

来说，已成了突出问题。电晕火花放电会带来许多不利影响。例如，放电过程中的光、声、

热等效应及化学反应；由于电压较高时，流柱不断熄灭和重新爆发，会出现放电的脉冲现象，形成高频电磁波，引起干扰；还能使空气发生化学反应，生成臭氧及氧化氮等产物，引起腐蚀。

针板间隙放电是一种很典型的极不均匀电场放电，对它的电晕和火花放电研究有助于我们深

刻的理解放电的特性，防止它们带来的诸多危害，也可以为我们将来开发它们更多的应用领

域提供一些基础知识。

一、气体放电概述

1、气体放电

气体导电的现象，又称气体放电。在气体电离的同时，还有正负离子相遇复合为中性分子以

及正负离子被外电场驱赶到达电极与电极上异号电荷中和的过程。这3个过程中，电离、复

合二者与外电场无关，后者则与外电场有关。随着外电场的增强，离子定向速度加大，复合

逐渐减少以致不起作用，因电离产生的全部离子都被驱赶到电极上，于是电流达到饱和。饱

和电流的大小取决于电离剂的强度。一旦撤除电离剂，气体中离子很快消失，电流中止。这

种完全靠电离剂维持的气体导电称为被激导电或非自持导电。当电压增加到某一数值后，气

体中电流急剧增加，即使撤去电离剂，导电仍能维持。这种情形称为气体自持导电或自激放电。气体由被激导电过渡到自持导电的过程，通常称为气体被击穿或点燃，相应的电压叫做

高压输电线路电晕放电电磁辐射影响分析

Study of electromagnetic noise influence from corona on high v oltage transmission lines

林晓宇,陈仕修,张晓敏

(武汉大学电气工程学院,湖北武汉,430072)

摘要:阐述了高压输电线路产生电磁干扰的机理,对电晕放电电磁干扰的特性及其研究方法进行了详细介绍。

关键词:输电线路;电晕放电;电磁干扰

Abstract:The generation of electromagnetic noise from corona on high voltage transmission line is analyzed and the EM inter ference study method and characteristic of corona discharge are discussed.The pre sent EM inter ference study of corona discharge and some related national standard is introduced at la st.

K ey words:transmission line;corona;EM inter ference

中图分类号:T M81 文献标识码:B 文章编号:1009-4032(2004)03-0060-03

由于我国的电能需求和电能资源分布存在区域性矛盾,因而采用“西电东输”———超高压远距离输电的方式来调节电能供求平衡。随着电力工业的发展,电网容量增大,输电线路电压等级提高,超高压输电对周围环境的影响成为人们关注的焦点。尤其在各种测、控微电子设备和计算机广泛应用的今天,如何描述、评价和减轻高压输电线电晕放电及火花放电的辐射干扰,确保电力系统正常、稳定运行,更具重要性和紧迫性。本文将从输电线路电磁干扰产生的机理出发,对电晕放电和火花放电电磁辐射研究方法和特性加以探讨。

特高压输电线路电气和电晕特性研究

一、引言

随着经济的发展和城市化进程的加速，对电力的需求也越来越大。传统的输电方式在长距离输送电能时存在能量损失大、占地面积大等问题。为了解决这些问题，特高压输电线路成为了现代电力输送的重要方式。特高压输电线路具有输电损耗小、占地面积小、传输能力强等优点，因此在现代电网建设中得到了广泛应用。

然而，特高压输电线路的电气和电晕特性对线路的安全运行起着至关重要的作用。因此，对特高压输电线路的电气和电晕特性进行研究具有重要意义。

二、特高压输电线路的电气特性

特高压输电线路的电气特性主要包括电压、电流及功率因数。由于特高压输电线路传输的是高电压、大电流的电能，因此对于线路的电压、电流和功率因数要求较高。高电压能够减少输电损耗，大电流能够提高传输能力，功率因数则能够有效利用电能。因此，特高压输电线路的电气特性是确保线路安全稳定运行的基础。

三、特高压输电线路的电晕特性

特高压输电线路的电晕特性是指在线路导线周围存在高电压区域，当电压超过气体击穿电压时，就会产生电晕放电。电晕放电不仅会造成能量损失，还会产生噪音和臭氧等有害物质，对人类健康和环境造成危害。

为了减少电晕放电，提高特高压输电线路的运行效率和安全性，科研人员通过对气体电晕现象的研究，设计了一系列的

电晕抑制措施。如通过增加导线的半径和减小导线的间距，增加导线外表面的绝缘层等方式，能够有效地减少电晕放电，提高线路的安全性。

四、特高压输电线路电气和电晕特性的影响因素

特高压输电线路的电气和电晕特性受到多种因素的影响。首先，线路的设计参数会直接影响线路的电气和电晕特性，如导线的半径、间距、绝缘层的厚度等。其次，气候条件也是影响线路特性的重要因素之一，如温度、湿度、大气压力等。此外，导线材料的物理性质和工艺也会对线路的电气和电晕特性产生影响。

交直流电晕放电微观物理过程的研究

引言：

电晕放电是指在高电场下，气体中的电子经过复杂的过程从电极表面移动到气体中，产生电晕放电现象。在交直流电场下，电晕放电具有不同的特性和机理。了解电晕放电的微观物理过程对于电力系统的安全运行具有重要的意义。本文将从交直流电场下电晕放电的微观物理过程展开研究，并对其机理进行探讨。

1. 交流电晕放电的微观物理过程：

1.1 空气中电离与饱和效应：

在交流电场下，电子在电极表面受到电场力的作用，从表面脱离。随着电场的变化，电子重新被加速并向电极方向移动，重新撞击到表面产生离子。在离子移动到一定距离之后，空气中的电离和复合达到平衡，形成了电晕放电。

1.2 电子混合与辐射：

电子在电晕发生区附近的气体中进行运动，并与气体分子发生碰撞。在这个过程中，电子可以与气体分子发生非弹性碰撞，使得分子电离，产生新的离子和自由电子。除了电离，电子还会引起气体分子的激发和辐射，产生光子。

1.3 电子输运与电流密度分布：

电子在电晕区域中的输运过程也对电晕放电的产生和发展起到重要的作用。通过碰撞，电子与离子和气体分子发生相互作用，反复被加速和减速。电子在空气中的输运过程决定了电流的密度分布，也会对电晕放电的形成和分布产生影响。

2. 直流电晕放电的微观物理过程：

2.1 动力学过程：

在直流电场下，电子从电极表面发射，向空气中移动。电子在空气中经历多次碰撞，将其初速度减小，并逐渐失去能量。最终，电子在电晕区域内被捕获，并导致电晕放电。

2.2 电子云的形成：

在直流电晕区域内，电子的动力学过程会导致电子云的形成。一部分电子集中在电极表面附近，被称为"空间电子云"。另一部分电子通过碰撞损失能量后，停留在电晕区域附近，形成"

电晕放电的概念

电晕放电是一种高电压下气体放电现象，也称为电晕放电。它是指当电场强度超过气体电击穿强度时，在电极周围形成气体放电现象。电晕放电常见于高电压设备和高电场环境，如电力线路、高压输电线、放电设备等。

电晕放电是在气体中发生的一种局部气体放电现象，它具有以下特点：

首先，电晕放电的电流较小。由于电晕放电是在非平衡状态下进行的，所以其电流一般在几百到几千微安之间。相比之下，正常的导电放电的电流要大得多，达到几百安甚至几千安。

其次，电晕放电的电压降较低。电晕放电是在局部范围内发生的，电压降一般只有几千伏或几万伏，远低于常见的大气放电的数十万伏或数百万伏。

另外，电晕放电有明显的热效应。电晕放电产生的电流通过局部区域，导致该区域温度升高。这是因为电晕放电时，气体分子受到电场的作用而加速，多次碰撞，从而产生内能，进而转化为热能。

此外，电晕放电的发光现象比较明显。电晕放电时，电子从低电位的电极穿越气体空间并撞击到高电位的电极，导致气体分子激发，产生气体的放电发光现象。这种发光现象经常出现在夜间，在高压输电线路上形成了美丽的“电光秀”。

电晕放电的机理包括电离机理和电流输运机理。在电晕放电的初期阶段，高电场会使得气体中的原子或分子电离产生正、负电荷，并形成正、负离子云。随着电场进一步增加，正、负离子将被加速到足够高的速度，足以使电极表面的电子得以发射，从而形成电流。

电晕放电可以在大气中的多种气体中发生，例如空气、氮气、氩气等。不同气体的放电特性有所不同。同时，电晕放电也会受到温度、压力等外界条件的影响。当环境温度、气压增加时，电晕放电的电晕放电电压下降，电晕放电的电晕模式也会发生变化。

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电晕有不同的机理。交流电晕在空间中存在有上半周期放电留在空间的空间电荷。利用电场作用下粒子运动时间的公式，近似得出交流下正负离子消失
的时间：
ｒ０一ｒ
图２不同线径交流电晕脉冲幅值随电压有效值变化曲线
难，致线径增大，晕强度减小。导电
为方便计算，电压有效值。取
在相对湿度为４，０大气压为１Ｐ０ａ的空气中，为１４ｃ／。经计算，验线一电极随所．ｍＶｓ试筒
加电压与线径的不同而变化，间间隔在１８ｍｓ时～的范围内，离子消失的时间为０８６ｍｓ负．～。离子消失时间和工频电压１４周期相差不大，／
Ｅ３１８（－一５ｍＳ（￣．１）、ｒ，８（）１
线一电极电晕发生后，续升高电压，到电晕筒继得
正、负脉冲幅值随电压有效值的变化曲线，图２见。
ｕ１一Ｅｒｎ垦
ｒ
（）２
式中：为电极的粗糙度；为相对空气密度；、ｍｒＲ
捆
随着国民经济的发展，电线路电压等级不断输提高，、超特高压输电线路对环境的影响日益突出。线路电晕产生的无线干扰和可听噪声受到人们关
注，晕放电问题日益受到人们重视ｊ分裂导线电。
等结论。关键词：流电压；晕放电；流脉冲交电电
Ａｂｓｒｃ：ｔａｔＴｈｉｐａｅｐｅｅｓｈｅｏｔｔｅｆｓｐｒｒｓｎｔｔｃｎｓｉｕｔｏＡＣｃｏｏｒｎａ
ｄｓｈａｇｎｅｔａｆｍ，ｒｓａｒｈｓｈｅｎｌｅｃｏｆｌｅｉｃｒｉｇｔｓｐｌｔｏｒｅｅｃｅｔｉｆｕｎｅｅｅ —
导线部分电场强，电晕更加剧烈。线径增大，线附导
ｊ
（）３
式中：ｒ为外极的曲率半径；】内极的曲率半径；ｒ为为离子迁移率；ｇ为几何常数；为两极间电压，
近电场强度降低，晕电压提高，起电晕发生变得困
ｏｆｈｕｍｉｉｙｏｏｒｎａｉｐｓｕｒｅｎｄｒＡＣｅｓｒｙｄｔｎｃｏｍｕｌｅｃｒｎｔｕｅｐｒｓｕｅｂｔｓｓａａｙｅｈｅｔｒｓｔｏｇｔｔｅｏｌｓｏｎｎｃｕ— ｅｔ，ｎｌｚｓｔｅｔｓｅｕｌｓｔｅｈｒｅｃｎｃｕｉｓｉｌ
河北电力技术
ＨＥＢＥＩＥＬＥＣＴＲＩＣＰｏＷＥＲ
第２９卷第３期
２１００年６月
Ｊｎ２１ｕ．００
３２ｆ．１
最终也聚集在线电极周围。分析认为在交流电压
２电极导线直径对电晕放电的影响
分别为内、电极半径。外
试验相对空气密度为０９．５时，线粗糙度为导０８．５时，得的起晕电压有效值见表１求。
表１线一电极起晕电压有效值筒
导线直径／ｍｍ正脉冲起始电压／Ｖｋ
Ｖｏ＿９ＮＯ３ｌ２．
河北电力技术
ＨＥＢＥＩＥＬＥＣＴＲＩＰＷＥＲＣｏ
Ｊｎ２１ｕ．００
第２９卷第３期２１００年６月
交流电晕放电特性的影响因素研究
ＩｆｕｎｅＦａｔｒｕｙｏｎｌｅｃｃｏｓＳｔｄｎＡＣｒａＤｉｃｈｒｉｇＣｈａｔｉｔｃＣｏｏｎｓａｇｎａｒｃｅｒｓｉｓ
径分别为０２．５ｍｍ、．Ｔ和１ｍｍ。地电极采用０５ｍｌｌ铝网制成的圆筒电极，径为６．直２５ｍｍ。圆筒电极
边沿设有均压环，证边沿不发生电晕。交流电晕保
试验电路示意见图１。
ｄｎｈｏｃｕｉｎｔａｏｏａｄｓｈｒｉｇｃｒｕｔｉｃｅｓｓｉｇｔｅｃｎｌｓｈｔｃｒｎｉａｇｎｉｃｉｎｒａｅｏｃｗｉｏｔｇａｓｎｎｉｐｅｓｒｅｕｉｇｔｖｌｅｒｉｉｇａｄａｒｒｓｕｅｒｄｃｎ．ｈａ
到起晕电压的影响因素，以及电晕放电与气压、湿度的关系，对输电线路的设计具有十分重要的意义。以
下基于宽频带罗哥夫斯基绕组，分别对交流电压作用下线一电极的起晕电压，筒电晕电流脉冲，以及气压和湿度与交流电晕的关系进行研究。
ＫｅｙｗｏｄｓＡＣｏｌａｅ；ｏｒｎａｄｓｈａｇｎｃｒｅｕｌｅｒ：ｖｔｇｃｏｉｃｒｉｇ；ｕｒｎｔｐｓ
中图分类号：Ｇ４．Ｔ４１７
文献标志码：Ａ文章编号：０１—９９（０００１０８８２１）３—０４０２—０４
试验变压器Ｂ为Ｓ气体绝缘变压器，定电Ｆ额
压３Ｖ，５ｋ容量１５ｋ．ＶＡ。试验回路采用无晕导线
连接，并对连接处进行处理，回路在试验电压下不使
发生电晕。电极两端电压通过电容分压器Ｆ测得。
图１交流电晕试验电路示意
命ｌ］＿。随着我国对西南地区水电的开发，海拔线３高路增多，气压下输电线路电晕特性开始受到人们低
的重视。同时降水、大雾等高湿天气对线路电晕也有较大的影响。在实验室中研究交流电晕机理，得
哥夫斯基绕组，宽为０３６～１０ＭＨｚ灵敏度带．９２，
作者简介：宏新（９５，，黄１７一）男高级工程师，主要从事高压电缆检修、程建设管理＿作。工［
・
４・２
Ｖｏ１２．．９ＮＯ３
由图２可知，电晕脉冲的幅值随着电压的升高而增大，中心导线线径越小，且电晕脉冲幅值越高。
这是由于脉冲幅值与电晕层厚度相关，高场强区域
随电压升高而增大，电晕层向外扩散，因此电晕脉冲强度增加。当线径较小时，电场不均匀系数大，近接
截面及结构的选择，电晕产生的能量损耗、线电干无扰和可听噪声是线路设计和运行中要考虑的重要因素。同时，电晕引起导线表面腐蚀，降低其使用寿会
ｌ一雎器；Ｂ
试验变压器；Ｒ一水电阻；Ｆ一分压器；
Ｅ小型人工气候装置；Ｈ一湿度调节通道；Ａ一气压调节通道；Ｄ一线一电极；Ｌ罗哥夫斯基绕组筒－
黄宏新刘士源，
（．州市电力局，江杭州３０１；．水供电公司，北衡水１杭浙１０４２衡河
摘要：介绍交流电晕放电实验平台的组成，过试验研究交通
ห้องสมุดไป่ตู้
０３０）５００
流电压作用下电极导线直径对电晕放电的影响、气压对电晕放电特性的影响、湿度对电晕脉冲电流的影响，析试验结分果得出电晕脉冲电流的幅值随电压升高和气压降低而增大
从空间电荷角度分析：线径增大，起晕电压随之
升高，电场强度在迁移区更强，正离子与负离子消失时间变短，电极周围与电极相异的空间电荷减少，对电场的畸变作用减弱，引起起晕电压的升高。在起
１实验平台
试验在小型人工气候装置中完成，工气候装人置采用有机玻璃筒型密闭容器，容器一端可拆卸，用于更换电极；一端没有换气阀，接真空泵以调节装连置内气压。容器内气体压力通过精密气压表测得，
测量误差小于１６。采用加湿装置产生细雾状湿．气，经湿气通道注入有机玻璃容器。试验线一电极采用铜导线作高压电极，筒导线直
匀速升高电极两端的电压，测量回路中交流当
下，电极周围均存在与之相异的空间电荷，线正半周
和负半周电晕的起始和发展相差不大，没有出现明
显的极性效应。
电晕电流脉冲出现时，即认为电晕开始发生。在标准大气压条件下，筒电极在交流正半周出现的脉线～冲（简称正脉冲）和交流负半周出现的脉冲（称负简脉冲）起始电压相差很小，极性效应不明显。试验测得起晕电压有效值与线径的关系见表１。根据同轴电极的Ｐｅｅｋ公式为：
收稿日期：００一４—２２１Ｏ２
利用电晕放电所特有的特里切尔脉冲来测量电
晕放电，电晕脉冲信号是频率为ｌ～２该５５ＭＨｚ幅，
值为１～１０ｍＡ的高频小电流信号。为对这种电Ｏ５流进行测量，在试验中采用宽频带微电流测试用罗
负脉冲起始电压／Ｖｋ
起晕电压计算值／Ｖｋ
（）ｂ
负脉冲
线一电极虽为极不均匀场，筒但没有出现直流电
晕中的极性效应。通过研究，为交流电晕与直流认
ａ直径为０２一．５ｍｍ的导线；－直径为０５ｍｍ的导线；ｂ．ｃ直径为１ｍｍ的导线一
ｔｏｅｄｄａｅｅｎｃｏｎｓｈｒｉｇ，ｈｅｉｌｎｅｏｆａｒｒｄｅｌａｉｍｔｒｏｏｒａｄｉｃａｇｎｔｎｆｕｅｃｉ
ｐｅｓｒｏｏｎｓｈａｇｉｇｈａａｔｒｓｉｓｔｉｆｕｅｅｒｓｕｅｏｎｃｒａｄｉｃｒｎｃｒｃｅｉｔｃ，ｈｅｎｌｎｃ

交流电晕放电特性的影响因素研究