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电晕现象

电晕现象是强电场作用下导线周围空气的电离现象  ,它的产生与导线本身和导线周围空气的条件(空气中离子的数量、大小、电荷量等因素)有关。电晕的产生是因为不平滑的导体产生不均匀的电场,在不均匀的电场周围曲率半径小的电极附近当电压升高到一定值时,由于空气游离就会发生放电,形成电晕。因为在电晕的外围电场很弱,不发生碰撞游离,电晕外围带电粒子基本都是电离子,这些离子便形成了电晕放电电流。简单地说,曲率半径小的导体电极对空气放电,便产生了电晕。

电晕是电力系统中重要的电能损耗原因之一。电晕的放电电流与天气湿度以及空气的流动速度有关。一条110kV电力线路和一个110kV变电所组成的电力系统有50个地方会产生电晕现象,那么这个电力系统所损耗的功率就有55~11kW,其电能损耗不亚于一台2万kVA的电力变压器的空载损耗。据不完全统计,全国每年因电晕损耗的电能达到了20.5亿kW.h。

电力系统容易产生电晕的地方大体有三处:第一是在变电所母线两端的耐张线夹处,其电晕主要是因为母线尾端剪切不平滑并带有毛刺,以及耐张线夹与绝缘子连接的穿钉上的开口销比较尖锐,易产生电晕。第二是在线路的耐张杆塔处,因为耐张杆塔跳线的两端剪切不平滑,易产生电晕,耐张线夹与绝缘子碗头穿钉上的开口销也易产生电晕。第三是在直线杆塔上,主要是因为悬垂线夹与挂板连接的穿钉上的开口销尾端比较尖锐,也易产生电晕。

第一种是将电力系统电压降低,使电压达不到电晕的起始电压,但是这种方法不符合电力系统的运行要求,基本不能运用。第二种是减少导体电极曲率半径小的部位。这是减少和防止电晕的最佳途径。

鉴于此,我们可以对电力系统易产生电晕的三个地方进行适当技术处理。首先,在变电所母线两端加装球形附件,使母线两端不平滑部分不暴露在空气中,以及在耐张线夹与绝缘子碗头连接处采用线夹穿钉开口销封闭装置,使开口销不会暴露在空气中。然后,在线路耐张杆塔的跳线两头套用球头状铝筒棒;对于直线杆塔悬垂线夹挂板穿钉上的开口销和耐张杆塔、终端杆塔绝缘子碗头与耐张线夹连接的穿钉上的开口销,采用线夹穿钉开口销封闭装置。以上处理方法的目的是减少高压设备曲率半径小的部位暴露在空气中,最终达到减少和防止电晕的目的。

在220KV以上的输电线路中,电晕放电所造成的损失是很大的,减少这项损失的方法除了增加线径和采用空芯导线之外,采用分裂导线是一种行之有效的方法。分裂导线中由于各导线周围产生的电场能相互抵消一部分,因此可以很大程度的改善导线周围的电场分布,从而减小电晕放电。在330~750KV线路中根据电压等级可采用2~4根分裂导线,在1000KV以上的系统则要采用更多的分裂导线,比如说8根。同时分裂导线还可以减小线路的电抗,增加电路的电容,使线路输送功率增加。分裂导线中各单根导线按圆内接多边形的顶点位置排列,距离要选择一个合适的值。在220KV及以下系统中没有必要采用分裂导线。

另外电晕放电现象还会使空气中的气体发生电化学反应,产生一些腐蚀性的气体,造成线路的腐蚀。发出可闻噪声有时会超过环境规定的值。电晕放电过程中不断进行的流注和电子崩会形成高频电场脉冲,形成电磁污染,影响无线电和电视广播。但是电力系统中的电晕现象也可以有效的降低雷电冲击波对电力系统的损坏,对操作过电压也有一定得限制作用。

随着我国西电东送计划的实施,输电电压等级逐步提高,500kV的输电线路和变电所相继落户于全国各地。输电电压等级的提高给防止电晕提出更高的技术要求,还需要不断探索出新方法。



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