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辐射科普
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高压输电线路电晕放电电磁辐射分析

发布时间:2016-11-07 11:31:44  信息来源: 源策通检测

本文将从输电线路电磁干扰产生的机理出发,对电晕放电和火花放电电磁辐射研究方法和特性加以探讨。
1 电磁干扰产生的机理:高压输电线路表面电场很大,引起空气电离而发生放电现象,在导线附近形成大量自由电荷(离子和电子),这些电荷在导线附近受电场力作用而快速移动,使静电场分布迅速改变,产生电磁波辐射;同时,电荷的移动会在导线中产生脉冲电流,由傅立叶频谱分析可知,脉冲电流含有频率很宽的高频分量,当其波长接近于线路横向尺寸时,其能量会通过电磁波形式直接辐射,对周围环境造成高频干扰。
输电线路电晕放电的影响因素分为两大类:(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,电晕放电越弱;导线表面光洁度越高,电晕放电也越弱。同时,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,其差值大约在3~5 dB。(2)输电线路外部环境的影响。空气污染越严重,电晕放电越强;空气密度越小,电晕放电越强;空气湿度越大,电晕放电越强。通常在考虑天气因素时,将其分为好天气(导线干燥)和坏天气(下雨和潮湿天气)两种类型。两种天气的线路电磁干扰平均值之差可超过20 dB。间隙火花放电是高压输电线路另一个电磁辐射干扰源,它是高压输电线路由于接触不良或线路受侵蚀而发生的弧光放电和火花放电。间隙火花放电的脉冲重复频率低,幅值较大,高频分量多。
高频电磁干扰:输电线路的高频辐射干扰包括电晕放电和间隙火花放电。在好天气时,高频干扰的主要来源是间隙火花放电,而在潮湿天气下,雨水会限制输电线路火花放电而加强输电导线及绝缘子串上的电晕放电,使其成为高频干扰的主要来源。实验表明,输电线路电晕放电的辐射频率超过900 MHz,而由于接触不良引起的火花放电的高频干扰则高达8 GHz以上。
输电线路电晕性能和其对周围环境的电磁辐射影响,是高压和超高压输电线路设计时需要考虑的重要因素,对高压输电线路而言,合理、科学的规划和设计,输电线路电晕放电电磁干扰进行更进一步的研究。
作者:林晓宇,陈仕修,张晓敏(武汉大学电气工程学院,湖北武汉,430072

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