空氣濕度對直流電暈放電影響的研究.pdf

1、實施我國西電東送的能源戰(zhàn)略，國家已經投運了多條不同等級的高壓和特高壓直流輸電線路。特高壓直流輸電需要考慮輸電過程中電暈放電的產生。電暈放電不但增加線路的功率損耗，還會導致無線電干擾、可聽噪聲等一系列的環(huán)境問題。隨著經濟的不斷發(fā)展，環(huán)境問題越來越受到人們的關注，并受到環(huán)保法規(guī)的嚴格制約。這就使得電暈放電成為決定直流輸電線路結構，影響建設費用的重要因素。我國特高壓直流輸電線路的輸送距離遠，工程沿線地形、地貌與氣象條件復雜，不可避免地需要經過

2、高濕度地區(qū)。因此，研究空氣濕度對直流電暈放電的影響具有重要的理論意義和實際意義。
　　本文針對空氣濕度對導體電暈放電的影響進行了深入研究。系統(tǒng)地計算分析了空氣濕度對支配電暈放電性質的參數(shù)，如電離系數(shù)、附著系數(shù)、光子吸收系數(shù)、電子和離子漂移系數(shù)以及電離層半徑等的影響?；趯w電暈起始場強的分解、對考慮濕度的電暈起始場強構成的理論分析和電暈起始場強的模擬計算，研究了Peek公式的修正。結合本文給出的修正的Peek公式，系統(tǒng)地計算分析

3、了濕度對電暈效應的影響。本論文主要包含以下方面的內容和結果:
　　(1)介紹了環(huán)境空氣的組成和特性以及電暈放電中的電離、附著等物理過程。在此基礎上，描述了正、負極性導體電暈放電機理，描述了正、負極性導體電離層中電荷數(shù)量密度分布的一維數(shù)學模型。
　　(2)電暈放電的性質與多個參數(shù)相關，即電離系數(shù)、附著系數(shù)、光子吸收系數(shù)、電子漂移速度和正離子漂移速度等。因此，空氣濕度對電暈放電性質的影響將通過對這些參數(shù)的影響來產生?；趯窨諝?/p>

4、下的各放電參數(shù)相應于干空氣和水蒸氣的分解，系統(tǒng)地計算分析了空氣濕度對各放電參數(shù)的影響，得到了這些參數(shù)隨空氣濕度變化的規(guī)律，這就是:電離系數(shù)隨濕度增大，較大的電場強度使這一影響更為顯著;低場強下附著系數(shù)隨濕度增大，高場強下隨濕度減小;光子吸收系數(shù)隨濕度增大;電子和正離子漂移速度分別隨濕度增大和減小，大的電場強度使這一效應減小。此外，計算分析了濕度對導體外電離層的影響。結果表明，電離層半徑隨著濕度的增大而減小。
　　(3)基于電離層內

5、電荷數(shù)量密度一維數(shù)學模型，計算分析了濕度對電離層內電流密度的影響，得到以下結果:對于大半徑正極性導體，電流密度均隨濕度減小，導體表面電場強度的增加使這一效應增強;對于小半徑正極性導體，電流密度隨濕度的變化基本上呈現(xiàn)先減小后增大的特征。電流密度隨濕度減小時，導體表面電場強度的增大使這一效應減弱。電流密度隨濕度增大時，導體表面電場強度的增大使這一效應增強。對于負極性導體，電流密度均隨濕度增大，且這一效應隨導體表面電場強度增大而增大。

6、　　(4)湯生第二電離系數(shù)是描述負直流電暈放電的一個關鍵參數(shù)。本文研究了不同濕度下，導體表面水分子的吸附對導體逸出功的影響，在此基礎上給出了一個考慮空氣濕度的湯生第二電離系數(shù)的計算方法，應用該方法計算的結果與實驗符合很好。這一方法對于考慮導體表面水分子吸附時導體放電的研究具有重要的理論意義。
　　(5)Peek公式由于它的簡單和解析的特點，長期以來一直被用來估計導體電暈起始場強。然而，該公式的局限是未考慮空氣濕度的影響。目前，尚未

7、有一個較好地估計考慮空氣濕度影響的電暈起始場強的解析表達式?；趯w電暈起始場強的分解，對考慮濕度的電暈起始場強的構成作了理論分析和推導，結合應用導體電暈起始判據(jù)的不同濕度下的電暈起始場強的系統(tǒng)的數(shù)值計算，對Peek公式作了修正，分別給出了考慮空氣濕度的正極性和負極性導體電暈起始場強計算的修正的Peek公式?；谛拚腜eek公式計算的不同濕度電暈起始場強與報道的實驗結果符合很好。因此，本文給出的修正的Peek公式為不同空氣濕度下的導

8、體電暈起始場強提供了一個有效可行的理論估計。
　　(6)基于本文給出的修正的Peek公式，系統(tǒng)地計算分析了空氣濕度對電暈可聽噪聲、電暈損耗以及無線電干擾等電暈效應的影響，得到了如下結果。
　　濕度對電暈可聽噪聲的影響:對于不同半徑正極性導體，大的半徑和小的半徑下A聲計聲功率級(PWL)分別隨濕度減小和增大。對于不同半徑負極性導體，PWL基本上隨濕度增加，只是與大半徑導體相比，對于小半徑導體濕度對PWL的影響更為顯著。對于不同

9、半徑和不同極性的導體，濕度對L50聲級(SLA)的影響基本一致，即SLA隨濕度的增加而增加。
　　濕度對電暈損耗的影響:對正極性導體，大半徑和小半徑導體的電暈損耗分別隨濕度減小和增大。對于負極性導體，大半徑導體的電暈損耗隨濕度的增加先減小后增大，小半徑導體的電暈損耗隨濕度增大。
　　濕度對電暈無線電干擾水平的影響:正極性導體電暈產生的無線電干擾水平隨濕度減小。對于大半徑導體以及大的導體表面電場強度，濕度對無線電干擾水平的影響