1、伊犁师范学院毕业论文（设计）高压输电线放电电晕及减少方法Study on corona discharge characteristic of high voltage transmission line and the way of reduction姓名：刘朋学号：09071201021院系: 电子与信息工程学院专业: 电子信息科学与技术年级: 电信 09-2 班指导老师：张国梁2013-5-11高压输电线放电电晕及减少方法摘要Abstract高压输电线放电电晕常见于我们的日常生活当中,是指当电压应力超过某一临界值时，在瞬时电离引起的一种局部放电现象。电晕 放 电 在 工 程 技 术 领
2、域 中 有 多 种 影 响 ， 会 引 起 不 同 程 度 的 电 晕 功率 损 失 、 无 线 电 干 扰 、 电 视 干 扰 以 及 噪 声 干 扰 ， 给 人 们 的 生 活 、生 产 、 信 号 带 来 许 多 影 响 ， 但 我 们 同 样 可 以 利 用 电 晕 放 电 进 行 静 电除 尘 、 污 水 处 理 、 空 气 净 化 等 ， 为 人 们 服 务 。 通 过 对 高 压 放 电 电晕 的 研 究 ， 掌 握 其 规 律 及 相 关 特 性 ,最 大 限 度 的 减 少 这 种 现 象 的 发生 ， 对 电 力 传 输 减 少 能 耗 提 供 一 些 帮 助 。High
3、voltage transmission line corona discharge is common in our daily life, is when the voltage stress exceeds a critical value, the transient ionization caused by a partial discharge phenomenon. Corona discharge in the field of engineering technology has a variety of effects, can cause different degree
4、 of corona power loss, radio interference and noise interference, TV, bring a lot of inconvenience to peoples life, and loss; But we can also use corona discharge in electrostatic dust removal, sewage treatment, air purification and so on, service for people, through the further study of corona disc
5、harge, to master its law and related characteristics, and minimize the occurrence of thephenomenon,Provide some help on power transmission to reduce energy consumption.关 键 字 ： 高 压 输 电 线 ； 放 电 电 晕 ； 电 晕 机 ； 电 磁 辐 射 ； 电 晕 处 理Keywords:high voltagetransmission line;corona;corona airsickness;electromagne
6、tic radiation;corona treatment目 录一、1.放电电晕现象及形成条件（1）2.输电线放电电晕的影响因素（7）3.放电电晕的效应及危害（8）4.输电线路电晕放电的应用及意义（10）二、5.放电电晕机理（11）6.电晕放电数学分析（10）7.工程实际中的防晕措施(减少方法)（11）三、结论（12）四、参考文献（13）五、致谢（14）引言Foreword基于高压输电线输送能力强、损耗小、稳定性好等突出优点，我国目前广泛发展高压、特高压输电线路。高电压导致强电场，当输电线路局部电场强度超过气体的电离强度时，气体会发生电离和激励，出现电晕放电 2。特别是在高海拔、覆冰严重的地
7、区,由于空气密度降低，输电线路空气间隙的电晕电压随之降低 6,7。我国“西电东送”的南、北、中线路走廊都存在高海拔、污秽、覆冰综合作用的特殊环境地区，电晕事故时有发生，问题日益凸现。1电晕放电现象当在电极两端加上较高但未达击穿的电压时，如果电极表面附近的电场（局部电场）很强，则电极附近的气体介质会被局部击穿而产生电晕放电现象。当电极的曲率半径很小时，由于其附近的场强特别高，很容易发生电晕放电。在通常的情况下，都是研究在曲率半径很小电极处的电晕放电。电晕放电现象可在很多场合下观察到，例如，在高压传输线和同轴圆筒所包围导线的表面，或在针形不规则导体的附近以及在带有高电压的导体表面等处。电晕放电可分
8、为：汤生放电、辉光放电和弧光放电。在汤生放电中，空间电荷场对外加电场的影响很小，而在辉光和弧光放电中，它却起着重要的作用。在汤生和辉光放电中，次级电子的提供过程，如光子、正离子和亚稳态原子过程所产生的作用不很明显，而弧光则是借助于十分有效的次级过程如场致发射和热离子发射而工作,因此，汤生或辉光放电的燃点电压或阴极位降值都要超过气体电离电位一个数量级的大小，而弧光放电的阴极位降十分接近于气体的电离电位。电晕放电电压降比辉光放电压降大(千伏数量级)，但放电电流更小（微安数量级） 。且往往发生在电极间电场分布不均勾的条件下。若电场分布均匀，放电电流又较大，则发生辉光放电现象；在电晕放电状况下如提高外
9、加电压，而电源的功率又不够大，此时放电就转变成火花放电；若电源的功率足够大时，则电晕放电可转变为弧光放电。在电晕放电中，电极的几何构形也起着重要作用。电场的不均匀性把主要的电离过程局限于局部电场很高的电极附近，特别是发在曲率半径很小的电极附近薄层中，气体的发光也只发生在这个区域里（电晕层或起晕层） 。在这个区域之外，由于电场弱，不发生或很少发生电离，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
10、电极为球平面几510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，电晕放电发生了。该电压 Vs 称为起
11、晕电压或电晕放电的阀值电压，它的大小数值由电极间电流的突然增大(从大约 到 A)和在曲率半径较小的电极处朦胧的辉光的出现所表1406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。在某些场合，
12、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。2.输电线路电晕放电的影响因素(1)输电线路本身特性的影响。输电线路电压越高,电晕放电越强;导线直径越大,表面光洁度越高,电晕放电越弱。而且,输电线路导线的排列方式、相间距离、对地高度也会影响电晕放电的电磁干扰电平,差值约在3 5 dB。(2)输电线路外部环境的影响。空气污染越严重,空气密度越小、湿度越大,电晕放电越强。（3）电晕放电是极不均匀电场所特有的一种自持放电形式,电晕放电时的电流强度取决于电极外气体空间的电导,即取决于外加电压、电极形状、极间距离、气体的性质和密度等。3
13、.电晕放电产生的效应及危害（1）伴随着游离、复合、激励和反激励等过程而有声、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。线路的绝缘子和各种金具上很容易出现电晕，在坏天气或在过电压的情况下，甚至在整条导线上都有可能出现电晕。随着输电电压的不断提高，延伸范围不断扩大，线路上电晕造成的无线
14、电干扰已成 为很重要的问题。 （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（5）以上各点都使得电晕放电会产生能量损耗，在某些情况下，会达到可观的程度 8。其危害如下：(1)电晕放电会产生声、光、热等效应,表现为发出“咝咝”的声音,发出蓝光以及使周围空气温度升，生成的臭氧和氮氧化物会腐蚀输电线路，对周边环境造成不同程度的影响 1。(2)电晕放电产生高频脉冲电流会对无线电通讯造成干扰 9。电线路电压等级的提高,这种影响更为明显。(3)电晕放电过程中产生的臭氧、氮氧化物等会对固体介质及金属电极造成损伤
15、或腐蚀 1。（4）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和电磁波对无线电的干扰已成为必须加以解决的重要问题。4.放电电晕的应用和意义电晕可削弱输电线上雷电冲击或操作冲击电压波的幅值及陡度;可利用电晕放电改善电场分布;可利用电晕除尘等等。减少放电电晕，尤其是高压输电线上的电晕放电从很大方面减少了输电线上电能的损耗，提高利用率，从而可以节约很多的资源，发电过程中燃料的燃烧，保证空气的良好指标。同时，也可以减少放电电晕中产生的臭氧，氮氧化物对人类，建筑物的侵蚀，毁坏，以及放电电晕中电磁辐射对相关无线电通讯的干扰等。目前
16、运用在真空电镀、真空镀膜、溅镀、PVD、物理气相沉积、印刷、移印丝印特印、粘和、涂层等动作前处理，产品如：手机外壳、手机按键、P+R 按键、笔记本电脑、汽车灯、汽车内饰件、眼镜片、家用电器、化妆品包装容器、洗涤用品包装容器、各类材质板材和薄膜、纸张、织物、人造革、金属，用于喷漆喷涂印刷前处理。与此同时，电晕处理机在包装行业的使用也日益广泛，主要用于塑料薄膜类或塑料板材类制品的表面处理，当要对上述材料进行油墨印刷、复合、吹膜、涂布、胶接、材料改性、接枝、聚合、镀膜、流延、粘贴加工前，为了使产品的表面具有更强粘附力，防止原材料在生产过程中出现印刷甩色、复合粘贴不牢固、涂布漏同时对产品具有除尘、除油
17、脂、杀菌、消毒、除静电等作用。结合以上特点和功效，大大加强了塑料，硅胶类产品印刷、喷涂，油墨与产品之间的吸附力，减少及消除了印刷、喷涂产品的油墨脱落现象，增强了印刷及喷涂的耐磨性。胶不均匀等现象发生，影响产品质量，必须先进行电晕冲击处理。5电晕放电机理电晕也指局部放电，是指当电压应力超过某一临界值时，在绝缘系统中气体瞬时电离引起的一种局部放电现象。显然， “局部”并不是每一处， “瞬时并非持续， “气体电离则说明无气体便无电晕，可见，气体是电晕产生的最根本的条件之一。通常情况下,气体是不导电的,为优良的绝缘体。但是,当提高气体间隙上的外施电压而达到一定数值后，电流会突然剧增，从而使气体失去绝缘
18、性能，产生自持放电现象。所以，电晕产生有两个主要的因素：一是空气隙的存在，另一个就是电压应力(即电场强度) 大于空气隙的击穿电压。在绝缘材料的内部、电极之间都会存在一定的空气隙，因而，当作用在这些空气隙上的电压应力超过气体的击穿电压时，气体就会被击穿，形成电晕。最初，局部放电产生的电火花烧蚀绝缘表面，同时产生的臭氧和酸对绝缘表面也有腐蚀作用，使得绝缘表面变得粗糙，然后这种烧蚀和腐蚀缓慢渗入绝缘体内部，但不会造成急剧损坏。烧蚀到一定阶段就会向四周传播，形成枝状生长的通路，该通路是导电的。这是因为通路的壁会碳化或者因为其中的气体高度电离所致。6.电晕放电的数学分析基准场的测量结果以下列依据为基础:(1)测试点距高压输电线路边相导线的水平距离为20m,接收天线的高度为2m(距地面)。(2)基准测试频率为0.5MHz。(3)测试仪器:电磁干扰场强测量仪或已定标的频谱分析仪。对于不同电压等级的输电线路,电晕放电辐射的频谱基本上是相同的;随着频率的升高,辐射场强迅速减小。频率 f为0.155 MHz时的辐射场强,可以表示为: E(f)=E0 +K11-2(lg10f)2其中 E0基准场(距边导线的水平距离 do=20m,f0= 0.5MHz,h =2m)的辐射场强, dB (V/m); K1频率系数,参考值为5.6(标准差为0.49) 3,4，10 。
