架空輸電線路的電暈及其對環(huán)境的影響

祝勇

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對電力的需求也在逐漸增加，為了更好地保護(hù)人民的生產(chǎn)生活和國民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展，相關(guān)電力公司和社會各界都開始重視的電暈這一問題。本文主要對架空輸電線路的電暈現(xiàn)象及其對環(huán)境的影響進(jìn)行分析，并對電暈放電造成的可聽噪音與無線電干擾進(jìn)行闡述，提出相應(yīng)的解決方法。

關(guān)鍵詞：架空輸電線路;電暈;環(huán)境的影響

電暈現(xiàn)象就是帶電導(dǎo)體周圍空間中出現(xiàn)強電場和空氣釋放的結(jié)果，是一種特殊形式的氣體放電。大氣中存在大量自由電子，這些自由電子在傳輸線的電場下加速并不斷地撞擊氣體原子。隨著電場強度的不斷增加，氣體中自由電子的運動速度也增加，當(dāng)撞擊氣體原子時它攜帶的能量增加。當(dāng)電場強度達(dá)到一定值時，氣體電子的沖擊能量只會導(dǎo)致氣體原子中的電子擺脫原子核并產(chǎn)生新的離子，即導(dǎo)線周圍的空氣開始電離。大氣中的氮和氧等氣體原子受到自由電子的沖擊和更高能級轉(zhuǎn)變的激發(fā)，所激發(fā)的原子試圖返回基態(tài)，并釋放激發(fā)期間吸收的能量，這時正離子也會出現(xiàn)與自由電子相互碰撞的機會，使其與自由電子重新結(jié)合，并將它們轉(zhuǎn)化為中性原子，這是一個釋放多余能量的過程，在進(jìn)行連續(xù)電離和重組時，輻射大量光子，晚上我們可以觀察到電線周圍的藍(lán)色光環(huán)，并伴隨著“咝咝”的聲音，這是一種電暈現(xiàn)象。

1 影響交流架空線路電暈放電水平的主要因素

1.1架空導(dǎo)線表面情況

有兩個主要方面會對電線的表面造成影響。一種是大氣中落入電線的異物，如灰塵，樹枝，鳥糞以及風(fēng)箏等。當(dāng)這些異物依附在架空電線上時，電線表面的場強會被扭曲，并且畸變場強的峰值處，很容易變成起暈部分。其次，在制造過程或安裝過程中，會使架空導(dǎo)線的表面上出現(xiàn)凸起和毛刺的現(xiàn)象，這些位置的局部場強將在操作后增加，并且可能成為線路的電暈。

1.2臨近架空導(dǎo)線的小質(zhì)點

電線在雪、雨以及霧天或多塵的環(huán)境時，空氣中會存在很多小質(zhì)點，這些小質(zhì)點靠近導(dǎo)線時，會受到電線周圍的電場影響，小質(zhì)點會被極化，并且導(dǎo)線和背線側(cè)分別被不同電荷所引導(dǎo)。由于小質(zhì)點朝向帶電導(dǎo)線側(cè)引起的電荷極與導(dǎo)線上的電荷極相反，這有助于增加小質(zhì)點與導(dǎo)線之間的場強。當(dāng)達(dá)到一定的場強時，氣隙在小質(zhì)點與場強之間釋放，導(dǎo)致小質(zhì)點與導(dǎo)線上相同極性的電荷發(fā)生排斥，并且小質(zhì)點會快速脫離帶電導(dǎo)線。長此以往就會形成電暈放電的現(xiàn)象。

1.3空氣密度和大氣條件

空氣密度以及大氣條件會對電線表面的臨界場強造成直接影響。若提升空氣密度，就會對電暈的起始場強進(jìn)行提升。在一些海拔相對較高區(qū)域，因為其相對密度很低，所以在相同的電壓下，出現(xiàn)電暈放電的現(xiàn)象會比低海拔區(qū)域更加嚴(yán)重。

2 架空輸電線路的電暈對環(huán)境的影響

2.1可聽噪音

當(dāng)架空導(dǎo)體的表面場強到達(dá)極限時，電暈將出現(xiàn)在導(dǎo)體表面上。所產(chǎn)生的高能放電會導(dǎo)致電線附近的空氣壓縮或者變薄，并以聲音的形式進(jìn)行傳播，這樣就產(chǎn)生可聽見的噪音。其可聽噪聲分為兩個頻率：一個如破裂聲的寬頻帶噪聲，另一個是如嗡嗡聲的頻率為50 Hz或者其整數(shù)倍以上的純聲，由電暈引起的隨機和不規(guī)則放電脈沖是造成寬頻帶噪聲的來源，這和由于環(huán)境引起的噪聲明顯不同，人們不喜歡的是50Hz的純聲，而電暈放電所產(chǎn)生可聽噪聲正好是純生噪音的整數(shù)倍100Hz[1]。

對分離導(dǎo)體的數(shù)量和直徑進(jìn)行增加時對輸電線中產(chǎn)生噪音最有效的改善方法。 國外則對電壓等級所產(chǎn)生的的噪聲進(jìn)行特高壓試驗，其試驗結(jié)果如表1所示，可以看出導(dǎo)體選擇是合理性與分裂的數(shù)量和半徑是可以對可聽噪聲進(jìn)行減弱的。

在雨天，架空線的可聽噪聲與晴天相比會大出15到20分貝。若可以將雨天輸電線路所產(chǎn)生的噪音控制在55分貝以下，這意味著架空線路的可聽噪音在晴天只有35到40分貝。因為雨天的環(huán)境噪音較大，這導(dǎo)致人們對電暈所產(chǎn)生的可聽噪聲的感受不太明顯，陰雨、濃霧天氣時，就會出現(xiàn)比較明顯的可聽噪聲，對于此天氣條件，在住宅區(qū)附近的架空線路，就必須遵守相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計，（表2 各國特高壓線路可聽噪聲的設(shè)計規(guī)范值）并傳遞給電暈噪聲，使得噪音不會對人們的日常休息作進(jìn)行干擾。

2.2無線電干擾

造成無線電干擾的重要根源就是電暈的放電現(xiàn)象。無線電干擾是指可能對無線電頻段中的有用信號造成破壞的電磁干擾，導(dǎo)致無線電的接收設(shè)備達(dá)不到運行過程中所需要的信噪比。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，電暈放電的頻率一般在0.15到40MHz的范圍內(nèi)，并且CISPR所建議的是0.5MHz測量頻率。

對于一般傳輸線來說，國際無線電干擾委員會C分部建議采用80%// 80%的規(guī)則，這意味著架空傳輸線的無線電干擾在80%的時間內(nèi)不超過最小允許值的信度是80%[2]。

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，加拿大的無線電干擾限值參考基于O.5MHz，并且從側(cè)相導(dǎo)體到地面的參考距離是15m。表3列出了對于不同電壓等級的線路來說，其最大無線電干擾的限制值，此外，由于城市電臺的信號會增強，市區(qū)的輸電線路的信號將得到增強，并允許放寬無線電干擾的限制值。表3中高于600kV的傳輸線的無線電干擾極限被轉(zhuǎn)換為側(cè)導(dǎo)體對地投影之外的20m，其中500/a值為SSdB（uV/m），? 80%//80%值為63dB（uV/m）[3]。

其中指定的極限值是0.5MHz，極限的參考距離是邊緣相導(dǎo)體陰影外20米。在我國的標(biāo)準(zhǔn)限制中，隨著電壓的升高，無線電干擾限制在不斷增加，目前我國1000kV級交流特高壓輸電線路在晴天的無線電干擾限值為55分貝，參考頻率為0.5MHz，參考點在邊緣導(dǎo)體的投影之外20米處[4]。

3 小結(jié)

綜上所述，為了更好地保護(hù)人民的生產(chǎn)生活和國民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展，需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況進(jìn)行具體分析，制定科學(xué)可行的由于電暈對環(huán)境造成影響進(jìn)行改善的計劃，并選擇具有一定可靠性的防電暈設(shè)備。此外，在對輸電線路進(jìn)行架設(shè)時，還應(yīng)附加一些防電暈措施。這樣才能進(jìn)行全方位的對電暈現(xiàn)象所造成的影響進(jìn)行控制，從而提升供電系統(tǒng)的安全性與可靠性，確保居民的生活質(zhì)量不被破壞。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭劍武.架空輸電線路的電暈及其對環(huán)境的影響[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（23）：219+195.

[2]孫彩杰.淺談架空輸電線路輸電損耗的差異及降損措施[J].低碳世界，2016（26）：37-38.

[3]劉根寧，咼年，梁自超.覆冰狀態(tài)下架空輸電線路模型參數(shù)變化分析[J].電力建設(shè)，2014，35（12）：84-88.

[4]謝小強，周先哲，劉光曄.四相輸電架空線的結(jié)構(gòu)設(shè)計研究[J].華北電力技術(shù)，2006（06）：1-6+26.