高压输电线路电气和电晕特性研究

淮北万里电力规划设计院有限公司 李端磊

引言

高压输电线路在工业应用中所指的是电压在3000-11000伏之间的电源，而在通常情况之下，电压在250伏以上的电源被称之为高压电。随着我国社会的不断发展，高压输电线路也在不断实现优化与进步，而由于高压输电线路具有较为特殊的工作特性，所以需要对其电气和电晕特性加以深入研究及分析。

1 高压输电线路特点

所谓高压输电，就是将发电厂中所产生的电流先通过变压器的操作实现电压值的有效增大，然后再将电压值增大后的电力传输到需要用电的地区。传输完成后需将传输完成的电力再次通过降压器进行电压值降低，才能充分满足广大居民的用电需求。而电流从发电厂产生后之所以要先经过变压器增压，首要原因是因为在功率相同的输送条件下，所实现输送的电流越大其电压就会越小。所以在进行运输之前现进行电压增大能减少电流的运输损耗和成本，实现电力系统的可持续发展。通过高压输电线路来实现对电力的输送能有效实现对于人力和材料成本的降低，同时由于高压输电线路具有方便快捷的特性，居民的用电质量得到保证。

高压输电线路所传输的电流分为直流电和交流电两种，直流电的电流较为稳定且不易随着电流传输的方式与时间改变而产生变化，而交流电在传输的过程中是一直在进行变化的过程中的，但交流电的变化并不具备多样性和不可控的特点，具有一定的周期性规律。由于高压输电工作具有其自身特殊性，且由于输电工作具有自身系统性和复杂性，所以在进行高压输电线路的设计过程中一定要保持严谨和认真。

在进行高压输电的过程中，由于直流电和交流电存在差异，直流电的稳定性决定了直流电在进行传输过程中所需运输材料和成本相较于交流电来说较少，在进行直流电运输时，只需使用两根导线作为运输材料即可。同时直流电运输不受运输时长及距离的限制。在交流电的运输过程中，由于交流电在实际使用过程中的应用性较强，所以电压调控也较为方便，相较于直流电运输过程交流电的发电设备操作更加便捷。

在两种电流运输的过程中也表现出高压运输缺陷。虽然直流电运输过程中所应用的材料较少，但其材料价格成本较高，且直流电的发电设备具有一定的使用难度，同时直流电运输过程中存在的灭弧问题对于其运输过程产生了一定程度的阻碍，且由于直流电稳定性较强所以直流电的电压非常不易实现降低，须使用专业的降压电路才能够实现直流电电压的下降，增加了高压运输过程中的难度和复杂性。在高压运输的过程中，无论所运输的是直流电还是交流电都存在一定的危险性和不稳定性，在进行高压运输时要格外注意运输安全。

由于高压输电的特殊性，且为进一步保证输电过程的高质量和高效率，所以要在进行输电作业的前期做好相应的安排和准备工作。从施工场地的选择到输电材料的选择都要实现对于高质量的严格规范落实，相关设计施工人员也一定要结合施工当期的气候条件，注重对于施工细节的考量。同时在进行输电线路的设计过程中，要充分考虑到线路建设过程中所途径地区的自然条件和天气状况，尽力降低由于外界环境因素对高压输电过程所产生的破坏或影响。由于高压输电过程不仅会实现我国居民生活水平的提升，还能对人类未来的发展做出贡献，所以在高压输电过程中一定要充分保证输电过程的安全性和可靠性。

2 高压输电线路电气特性

高压输电线路中的电气参数特性包含的主要内容有两个，一是高压输电线路中的标准参数，另一个是高压输电线路中的额定工作参数[1]。针对于高压输电线路之中的标准参数来说，标准参数在大多数情况下所代表的都是一个稳定、固定的数值，这一数值主要包括的内容有阻抗、电纳等多种高压输电过程中的基本结构。针对于高压输电在线路中的额定工作参数来说，额定工作参数具有不固定的特点，其主要存在于一个范围之内。为进一步提升高压输电线路的输电能力，在一般情况下，高压输电线路的输电方式都会采用分裂导线的方式来进行输电工作。

而在落实这一工作时，需在进行高压输电线路设计时能进一步对分裂导线间的相隔距离和半径进行合理的确定和设计，帮助输电过程中的阻抗和电纳都能被良好控制，以保证整体的输电线路设计的科学合理。在对阻抗和电纳进行良好控制的基础之上，最重要的是要实现对于二者的进一步规范，使其能继续保持其优势，在这一过程中图1所示的三相分裂导线水平排列是在规范阻抗和电纳的过程中最为常见的。

图1 三相分裂导线水平排列

在图1中需注意，水平排列的导线与其子导线间的距离是一个固定的数值，不能轻易发生改变，否则会对整个输电过程造成较为严重影响。在水平排列的过程中各个分裂导线间的距离最少应保持在18米，具体的距离还应按照具体情况做出相应调整。指导线距离要求为40厘米以上，但最多只能达到45厘米。通常情况下，整个高压输电线路中子导线的数目的变化能直接决定主导线的数目变化，表现为子导线的数量越少、主导线的数量越多。

同时，高压输电线路的主导线数量还与子导线的半径大小有关，随着子导线半径的逐渐减小主导线的数量呈现上升趋势，且主导线的半径和数量变化同样会对子导线的数量和子导线间的间距产生影响，若在设计过程中进行主导线半径大小的增加，那么子导线的数量会产生较为明显的增加，且子导线间也会在一定程度上表现为间隔距离的增加。无论是主导线还是子导线，导线之间所存在的间距大小是具有重要意义的，间距的大小能够影响整个高压输电线路的绝缘态势，而高压输电线路的绝缘态势又能够反过来实现对于间距参数的有效控制。若高压输电线路中绝缘态势较为理想，那么就能够实现对于导线之间有效间距控制[1]。

高压输电线路中的电气自然功率所表达的含义，是高压输电线路中当输电过程处于标准状态下时，其会受到高压输电线路的几何参数影响。通常情况下，为实现对于高压输电线路中的自然功率表达，可以使用公式Pc=U2/ZC来实现。在对公式进行剖析过程当中可以发现，以高压运输过程中最主要并且最基本的三个因素电阻、电压和电流为视角进行分析，可断定的是高压输电过程中的自然功率和整个线路中的波阻抗是完全对立存在的，且任何一个高压传输过程中的电力因素变化都会对其产生不同的影响。

表面电场强度来在分裂导线和子导线之中存在相同的特点，电场强度是在随着时间的变化而不断产生变化的。然而在表面电场强度的变化过程中，主导线表现出来的是只具备一个最高的强度点，但是针对于子导线来说，表面电场强度会根据子导线间的具体距离和子导线的所处位置来决定。所以在进行表面电场强度的计算工作中，通常情况下子导线所采取的数值都是一个平均的数值。然而在实际的计算过程中又可以总结为如下特点：在高压输电过程之中子导线的半径越大、数量越多，计算出来的表面电场强度的数值就会越小。所以在高压输电过程线路的设计过程之中，通常需要通过对子导线的半径和数量进行规范来实现对于表面电场强度的控制。

3 高压输电线路电晕特性

首先，高压输电线路中的电晕所表达的含义是，当带电体的表面存在液体或气体时所产生的放电现象，这种放电现象多数为局部地区放电。而这种电晕现象发生在普通高压输电线路中的概率较低，其主要发生于超高压或特高压的输电过程之中[2]。电晕现象发生之后，由于局部放电现象的产生会随之产生臭氧和氧化氮等其他的化学物质。在高压输电过程之中，电晕现象的产生对于高压输电具有不利的影响，其会增加输电过程中的能量消耗，利用如图2所示的检测方式能够实现对于电晕能量消耗量的有效测量，同时电晕现象还会相应对无线电波产生一定程度上的干扰，对输电过程的顺利进行可能会产生影响。

图2 高压输电线路电晕损耗检测示意图

高压输电在工作的过程中出现电晕现象后呈现出高强度运输和高噪声运输的特点。深入分析并探讨电晕产生的原因，可表现为由于分裂导线上的表面电场强度过于强，所以在进行日常的电流运输工作中，难免会由于外界因素的影响而产生电场强度不够稳定的现象，若这一现象在电流运输过程中没有引起相关工作人员的注意和重视，就会导致分裂导线的表面电场强度不稳定性增加，进而导致电晕现象的产生。电晕现象对于普通高压输电来说具有一定程度的影响，且随着高压输电线路所传输的电流压力越来越大，电晕现象所产生的概率和影响会成倍增加。高压输电线路中电晕现象的产生同样会对无线电信号产生干扰。在高压输电过程中，线路中的电晕现象一旦产生、会连续且持久地存在于整个高压输电线路之中。

如，某高压输电线路在建设完成后，由于高压输电线路工作中存在了电晕现象，但相关管理技术人员并没有对该现象引起足够的重视，对无线电信号的传输产生了较为严重的影响，由于整个高压输电线路中的无线电信号愈加减弱，导致相关技术人员无法对整个输电过程实现全面且稳定的辨识和捕捉，最终对整个高压电力传输产生了较为严重的影响。基于以上案例可以明显看出，电晕现象的产生与高压输电过程中的电力运行联系较少，其之所以会产生，主要还是因为输电过程中的自身属性而决定的，因此需要相关部门加强对于电晕现象的控制力度，实现电晕现象的顺利解决。

其次，为了能够真正阻止电晕现象的产生，需要对引发电晕现象产生的基本因素进行深入分析，由于电晕想象产生的影响因素较多，所以在本文中将其主要归纳为两个方面：一是整体电场的强度，二是高压输电线路的输电环境[3]。针对于高压输电线路的表面电场强度来说，其表面电场强度的制约因素为高压输电线路中的几何参数。针对于高压输电线路的输电环境来说，输电环境对于电晕现象的产生有着较为直观的影响。若高压输电线路位于气候较为干燥、阳光较为充足的地区，产生电晕现象的可能性相对较小。若输电系统当地的气候条件较为潮湿、那就可能促进电晕现象的产生。针对于以上的气象特点，相关人员应提起对于施工过程中输电线路选址的重要性。

最后，电晕现象产生后的控制建议也主要针对于以下两个方面：第一个方面是针对于几何参数的确定，另一方面是针对于高压输电线路的选址问题。在进行实际的输电线路设计的过程当中，需要在充分保证输电质量的同时，尽可能的做到主导线直径的减小，同时增加子导线的直径。同时还需要对模拟建设技术的使用引起重视，需要相关技术人员对整个实验过程做到精密的把控。针对于高压输电线路的选址问题，通常情况下高压输电线路不允许在市区中进行，因为其在运输过程中会对周围的企业造成较为严重的影响。同时在进行选址时，要注意避免选取的高压输电线路建设地出现阳光照射不充足的问题，保证高压输电系统建设地的开阔性和广泛性[4]。