霧水電導率對輸電線路交流電暈特性的影響分析

摘 要：導線的電暈放電能夠產生能量損耗、對無線電的干擾、可聽性噪聲等其它效應，霧水電導率對導線的電暈特性會產生什么樣的影響？不同環境條件下的霧水電導率有什么樣的變化，這些變化又會對導線的電暈特性造成哪些變化？文章用超聲波實驗裝置來產生霧水，這些霧水的電導率不同，在自制的電暈籠中做實驗用來研究霧水電導率對輸電線路的導線上交流電的電暈特性影響。研究結果說明：霧水電導率對輸電線路導線上的交流電電暈的產生有顯著影響；霧水的電導率越高，導線周圍的空氣就越容易被電離；導線表面環境的變化使表面存在的電場發生畸變，霧水的電導率越高，畸變的程度就越嚴重，促使導線的起暈電壓就越低。所以輸電線路導線的電暈限制條件必須要考慮霧水電導率產生的影響。

關鍵詞：霧水電導率；輸電線路；交流電暈特性；影響

中圖分類號：TM851 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）29-0100-02

電暈存在于非常不均勻的電廠中，它產生的時候會伴隨著噪聲，干擾正常的無線電傳輸，浪費很多電能，還會產生臭氧等，輸電線路在較好的天氣環境下不會產生電暈現象，但是在大雨大霧天氣中就不一樣了，電暈現象很容易發生，這是因為導線表面的電場發生了變化，輸電線路發生電暈現象時有一個起始電壓，在不同的環境條件下導線只要達到了起始電壓就會發生電暈現象。

1 電暈現象對人們的生產、生活產生的影響

在電能輸送過程中，因為電暈現象白白損失了很多的電能，根據不完全的統計，全國每年由于電暈放電所損失的電能為20.5億kw·h，損失是很大的，電暈現象還會使空氣中的氣體發生變化，產生大量的有害氣體，給電路本身造成損害；電暈現象還會產生噪聲形成一種污染，影響人們的正常生活；另外電暈現象還會產生高頻電場，形成電磁污染嚴重影響無線電的傳播。所輸送電能的電壓等級越高，輸電線路發生電暈現象時所產生的危害就越大。但是我國各地區的氣候變化很大，降雨量多、天氣濕度大，非常容易形成大霧天氣，從而形成很多水滴、凝露附著在導線的表面，影響輸電線路的電暈特性，為了使電暈放電產生的危害降到最低，必須對導線電暈限制提出更高的技術要求。

隨著工農業的快速發展，一些地區的空氣污染正在加劇，增大了各地區霧水電導率的差異現在國內外的很多研究人員主要是以降雨、積污或溫度、濕度、氣壓這些大氣參數為基礎對導線的電暈特性進行研究，但是很少研究霧水的電導率對導線電暈特性產生的影響。

2 霧水電導率影響交流電暈特性實驗的試品與裝置

①實驗用的試品與電源裝置。鹽霧的電導率對輸電線路電暈放電特性產生的影響是本文的研究重點，實驗試品選擇的是LGJ-80/30這種型號的鋼芯鋁絞線，它基本的技術參數：鋼芯鋁絞線的橫截面直徑D是13 mm，單股鋁線的直徑d是3.22 mm，單股鋼芯的直徑d是2.4 mm。

調壓器的最高限制電壓是15萬v；變壓器能通過的標準電流是6 A，超過30 A它就損壞了，它的容量是90萬伏安，這兩個實驗儀器都能夠滿足實驗的要求。

②實驗裝置簡介。電暈籠是本實驗中重要的裝置之一，線-籠之間的距離小，用它產生的電場從實質上來說跟輸電線路中的電暈電場是一樣的，也就是說在電暈籠中產生的電暈現象跟實際的輸電線路中的電暈現象是一樣的，這是做實驗，場強不會對人體造成傷害。實驗中的電暈籠是一個有機玻璃罐（厚0.01 m，長1m，兩端直徑0.3 m），兩端是兩塊方形的玻璃板（邊長0.4 m，厚0.012 m），電暈籠一側的中間有一個直徑為0.1 m孔，是用來觀察實驗現象用的。電暈籠的內壁是由鋁箔制成的，分成3段，每段厚0.00015 m、長0.9 m，用鋁箔的目的是不讓電暈籠兩端發生電暈現象。實驗中的霧產生裝置。

③本實驗所用的是往純凈水中加入一定量的氯化鈉這種方式配置成的溶液，該溶液就是本實驗所用的霧水，實驗中用不同電導率的霧水去模擬現實情況中的污染霧，使用科技上比較先進的超聲波霧產生裝置，產生出具有不同電導率的霧水，它的直徑較小，在1-18 ？滋m這種數量級上。實驗中用的不同電導率的霧水，它的電導率值都是被校正過的。

④電暈現象能夠產生紫外線，這些紫外線就是一種信號，用專門的裝置對它們進項采集有助于對電暈現象的分析。在電暈現象中能夠產生出光子，它的多少就代表了電場放電的強弱。實驗中用專門的紫外線成像儀來觀察光子，同時產生視頻圖像，視頻圖像的用處是非常大的，通過分析它就可以研究電暈現象的過程。根據以往的實驗經驗，成像儀的鏡頭與導線的距離為1 m時是比較合適的，這指的是對光子的接受。

3 實驗方法

先對鋼芯鋁絞線做干燥清潔處理，避免導線表面的凝露與別的雜質影響到實驗結果。霧發生器單位時間所產生污水質量是不變的，現在用產生霧的時間來判斷霧水的質量，每次通電前都要向電暈籠中噴入鹽霧，達到足夠的時間即可，是每次的霧水質量都保持一樣，實驗時的溫度在（20±1）℃這個范圍。實驗開始后，緩慢并勻速增大電壓，當能看到少許紫外光子時減慢提升電壓的速度，每次升高的電壓值都要一樣并停頓相同的時間，觀察電暈現象，記錄電壓值和光子視頻圖像。用不同電導率的霧水實驗時每種值要重復5次，后面所加的電壓值把第一次為基準，每次實驗完30 min后再進行下一次，為了使電暈籠中的殘留霧與空間電荷盡快疏散。

4 實驗的結果分析

不同鹽霧條件下的電暈現象。本實驗用不同電導率的霧水來模擬輸電線路中的電暈現象，電導率不同，對導線的電暈現象影響就不同，霧水電導率的值有00 μs/cm、

1 070 μs/cm、等其它的好幾種，用這些數值的霧水來做試驗并分析。每個導電率數值做5次試驗，記錄施加電壓和平均光子數的關系。各次實驗的分散性比較小，標準差通常小于7%。使用COMSOL對各個起暈的電壓值進行電場仿真，得出起暈時導線表面的最大場強值。每次實驗的大氣壓值：p=98.7 kp，相對濕度：h=99.9%，溫度t=（20±1） ℃。

霧水電導率是100 μs/cm時，運用切線法得到導線起暈電壓值38.1 kV，氣溫干燥時的值35.2kv，相比之下前者比后者高出8.2%。因為霧水的電導率比較低，起暈電壓就受到較小影響，所以這時電導率這個條件可以忽略，那起暈電壓的增大是什么引起的呢？是濕度。

霧水電導率是2 160 μs/cm時，導線產生電暈現象的最小電壓值是36 500 V，和上個電導率的實驗相比時，起暈電壓降低了。電暈現象是導線表面的電場發生劇烈的電離與復合的過程，電導率越大店里就越容易發生。在其他條件不變時，起暈電壓就降低了。在濕度和電導率共同影響下，導線的起暈電壓和干燥條件下結果接近。

5 總 結

①輕污染霧電導率不高，對導線起暈電壓影響小，它的絕對濕度在某一范圍內的增大，會使起暈電壓相應升高。

②霧水的電導率對輸電線路的電暈現象有較大影響。

③導線表面附著的霧顆粒能形成放電尖端，是導線周圍電場畸變，霧水導電率增大，畸變程度增大，導線表面的起暈場強減小。

參考文獻：

[1] 蔣興良，黃俊，董冰冰，等.霧水電導率對輸電線路交流電暈特性的影響[J].高壓電技術，2013，39（3）：636-642.

[2] 陳瀾，陳方東，趙雪松，等.大于環境下雨滴對線路電暈特性的影響[J].高電壓技術，2012，38（11）：2863-2868.

[3] 陳吉，蔣興良，舒立春，等.雨凇對導線起暈電壓影響規律的研究[J].電網技術，2013，37（7）：2035-2040.