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。
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;导线周围空气之所以会电离,是由于导线表面的
电场强度超过了某一
临界值(线路实际运行电压高于
电晕临界电压值时,表面场强也超过了临界场强,将发生电晕),以至空气中原有离子具备了足够的动能,撞击其它不带电分子,使后者也离子化,最后形成空气的部分
导电。
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。