​电晕放电现象

电晕放电现象

电晕放电

电晕放电（也称为电晕效应）是由于流体（例如空气）围绕带电导体的电离而引起的放电。除非采取足够的措施限制周围电场的强度，否则在高压系统中会发生电晕效应。

电晕放电会离子化导体周围的空气，从而引起嘶嘶声或破裂声。这在高压电力传输线中很常见。电晕效应还会产生紫光，导体周围会产生臭氧气体，还会产生无线电干扰和电力损耗。

500 kV架空电力线上的电晕放电

由于空气不是理想的绝缘体，因此自然会产生电晕效应–在正常条件下，空气中含有许多自由电子和离子。当在两个导体之间的空气中建立电场时，空气中的自由离子和电子将受到作用力。由于这种作用，离子和自由电子被加速并沿相反方向移动。

带电粒子在运动时会相互碰撞，还会与缓慢移动的不带电分子碰撞。因此，带电粒子的数量迅速增加。如果电场足够强，则会发生空气的绝缘击穿，并且在导体之间会形成电弧。

电力传输处理来自主要消费中心或城市几公里远的发电站的大量电能传输。因此，长距离传输导体对于有效的功率传输至关重要，这无疑会导致整个系统的巨大损失。

最小化这些能量损失一直是电力工程师的主要挑战。 电晕放电会大大降低电力系统中EHV（超高压）线路的效率。

发生电晕放电有两个重要影响因素：

1、必须在整个线路上提供交流电势差。

2、与线径相比，导体的间距必须足够大。

当使交流电流流过传输线的两个导体时，该传输线的直径比其直径大，这些导体周围的空气（由离子组成）会承受介电应力。

在低电源电压下，由于应力太小而无法电离外部空气，因此不会发生任何事情。 但是，当电势差超过某个阈值（称为临界破坏电压）时，场强将变得足够强，以使导体周围的空气分解为离子，从而使其具有导电性。 该临界破坏电压发生在大约30 kV。

电离的空气导致导体周围的放电（由于这些离子的流动）。 这会产生微弱的发光光，伴随着释放臭氧的嘶嘶声。

在高压传输线中发生的这种放电现象被称为电晕效应。 如果线路两端的电压继续增加，辉光和嘶嘶声将变得越来越强烈，从而导致系统损失大量功率。

影响电晕损失的因素

导体的线电压是传输线中电晕放电的主要决定因素。 在低电压值（小于临界破坏电压）下，空气上的应力不足以引起电介质击穿-因此不会发生放电。

随着电压的升高，传输线中的电晕效应是由于导体周围的大气电离而发生的，它主要受电缆状况以及大气物理状态的影响。 影响电晕放电的主要因素有：

1、大气条件

2、导体状况

3、导体之间的间距

让我们更详细地研究这些因素：

大气条件

我们已经证明，空气介电击穿的电压梯度与空气的密度成正比。 因此，在暴风雨的日子里，由于持续不断的空气流动，导体周围存在的离子数量远远超过了正常水平，因此与有相当能量的一天相比，在这一天它更可能在传输线中产生放电 天气晴朗。 系统的设计必须考虑到这些极端情况。

导体状况

这种特殊现象在很大程度上取决于导体及其物理状况。它与导体的直径成反比例关系。即，随着直径的增加，电晕对电力系统的影响大大降低。而且，导体的污垢或粗糙度的存在降低了临界击穿电压，从而使导体更易于产生电晕损耗。因此，在大多数具有高污染的城市和工业区中，此因素对于应对其对系统的不良影响具有合理的重要性。

导体之间的间距

如前所述，要使电晕有效地发生在线之间的间距中，应比其直径大得多，但是如果长度增加到一定限度以上，则空气中的介电应力会降低，因此，电晕的影响会降低也减少。如果间距太大，则传输线该区域可能根本不会发生电晕。

减少电晕放电

电晕放电始终会导致功率损耗。 能量以光，声，热和化学反应的形式损失。 尽管这些损耗分别很小，但随着时间的流逝，它们可能会增加高压网络中的大量功率损耗。

电晕放电可以通过以下方法减少：

1、增大导体尺寸：导体直径越大，电晕效应越小。

2、增大导体之间的距离：增大导体间距会降低电晕效应。

3、使用捆扎导体：捆扎导体会增加导体的有效直径，从而降低电晕效应。

4、使用电晕环：在导体曲率急剧变化的地方，电场会更强。由于这种电晕放电，首先会在尖角，边缘和拐角处发生放电。电晕环通过“修圆”导体来降低电晕效应（即使导体变不锋利）。它们用于极高压设备的端子（例如，高压变压器的套管）。电晕环电连接到高压导体，环绕最可能发生电晕效应的点。这种环绕会大大降低导体表面的清晰度，从而使电荷分布在更宽的区域。这继而减少了电晕放电。