架空输电线路的电晕及其对环境的影响

祝勇

摘要：随着经济的快速发展，人们对电力的需求也在逐渐增加，为了更好地保护人民的生产生活和国民经济的稳定发展，相关电力公司和社会各界都开始重视的电晕这一问题。本文主要对架空输电线路的电晕现象及其对环境的影响进行分析，并对电晕放电造成的可听噪音与无线电干扰进行阐述，提出相应的解决方法。

关键词：架空输电线路;电晕;环境的影响

电晕现象就是带电导体周围空间中出现强电场和空气释放的结果，是一种特殊形式的气体放电。大气中存在大量自由电子，这些自由电子在传输线的电场下加速并不断地撞击气体原子。随着电场强度的不断增加，气体中自由电子的运动速度也增加，当撞击气体原子时它携带的能量增加。当电场强度达到一定值时，气体电子的冲击能量只会导致气体原子中的电子摆脱原子核并产生新的离子，即导线周围的空气开始电离。大气中的氮和氧等气体原子受到自由电子的冲击和更高能级转变的激发，所激发的原子试图返回基态，并释放激发期间吸收的能量，这时正离子也会出现与自由电子相互碰撞的机会，使其与自由电子重新结合，并将它们转化为中性原子，这是一个释放多余能量的过程，在进行连续电离和重组时，辐射大量光子，晚上我们可以观察到电线周围的蓝色光环，并伴随着“咝咝”的声音，这是一种电晕现象。

1 影响交流架空线路电晕放电水平的主要因素

1.1架空导线表面情况

有两个主要方面会对电线的表面造成影响。一种是大气中落入电线的异物，如灰尘，树枝，鸟粪以及风筝等。当这些异物依附在架空电线上时，电线表面的场强会被扭曲，并且畸变场强的峰值处，很容易变成起晕部分。其次，在制造过程或安装过程中，会使架空导线的表面上出现凸起和毛刺的现象，这些位置的局部场强将在操作后增加，并且可能成为线路的电晕。

1.2临近架空导线的小质点

电线在雪、雨以及雾天或多尘的环境时，空气中会存在很多小质点，这些小质点靠近导线时，会受到电线周围的电场影响，小质点会被极化，并且导线和背线侧分别被不同电荷所引导。由于小质点朝向带电导线侧引起的电荷极与导线上的电荷极相反，这有助于增加小质点与导线之间的场强。当达到一定的场强时，气隙在小质点与场强之间释放，导致小质点与导线上相同极性的电荷发生排斥，并且小质点会快速脱离带电导线。长此以往就会形成电晕放电的现象。

1.3空气密度和大气条件

空气密度以及大气条件会对电线表面的临界场强造成直接影响。若提升空气密度，就会对电晕的起始场强进行提升。在一些海拔相对较高区域，因为其相对密度很低，所以在相同的电压下，出现电晕放电的现象会比低海拔区域更加严重。

2 架空输电线路的电晕对环境的影响

2.1可听噪音

当架空导体的表面场强到达极限时，电晕将出现在导体表面上。所产生的高能放电会导致电线附近的空气压缩或者变薄，并以声音的形式进行传播，这样就产生可听见的噪音。其可听噪声分为两个频率：一个如破裂声的宽频带噪声，另一个是如嗡嗡声的频率为50 Hz或者其整数倍以上的纯声，由电晕引起的随机和不规则放电脉冲是造成宽频带噪声的来源，这和由于环境引起的噪声明显不同，人们不喜欢的是50Hz的纯声，而电晕放电所产生可听噪声正好是纯生噪音的整数倍100Hz[1]。

对分离导体的数量和直径进行增加时对输电线中产生噪音最有效的改善方法。 国外则对电压等级所产生的的噪声进行特高压试验，其试验结果如表1所示，可以看出导体选择是合理性与分裂的数量和半径是可以对可听噪声进行减弱的。

在雨天，架空线的可听噪声与晴天相比会大出15到20分贝。若可以将雨天输电线路所产生的噪音控制在55分贝以下，这意味着架空线路的可听噪音在晴天只有35到40分贝。因为雨天的环境噪音较大，这导致人们对电晕所产生的可听噪声的感受不太明显，阴雨、浓雾天气时，就会出现比较明显的可听噪声，对于此天气条件，在住宅区附近的架空线路，就必须遵守相关规范要求进行设计，（表2 各国特高压线路可听噪声的设计规范值）并传递给电晕噪声，使得噪音不会对人们的日常休息作进行干扰。

2.2无线电干扰

造成无线电干扰的重要根源就是电晕的放电现象。无线电干扰是指可能对无线电频段中的有用信号造成破坏的电磁干扰，导致无线电的接收设备达不到运行过程中所需要的信噪比。据相关数据显示，电晕放电的频率一般在0.15到40MHz的范围内，并且CISPR所建议的是0.5MHz测量频率。

对于一般传输线来说，国际无线电干扰委员会C分部建议采用80%// 80%的规则，这意味着架空传输线的无线电干扰在80%的时间内不超过最小允许值的信度是80%[2]。

根据国家标准规定，加拿大的无线电干扰限值参考基于O.5MHz，并且从侧相导体到地面的参考距离是15m。表3列出了对于不同电压等级的线路来说，其最大无线电干扰的限制值，此外，由于城市电台的信号会增强，市区的输电线路的信号将得到增强，并允许放宽无线电干扰的限制值。表3中高于600kV的传输线的无线电干扰极限被转换为侧导体对地投影之外的20m，其中500/a值为SSdB（uV/m），  80%//80%值为63dB（uV/m）[3]。

其中指定的极限值是0.5MHz，极限的参考距离是边缘相导体阴影外20米。在我国的标准限制中，随着电压的升高，无线电干扰限制在不断增加，目前我国1000kV级交流特高压输电线路在晴天的无线电干扰限值为55分贝，参考频率为0.5MHz，参考点在边缘导体的投影之外20米处[4]。

3 小结

综上所述，为了更好地保护人民的生产生活和国民经济的稳定发展，需要结合当地的实际情况进行具体分析，制定科学可行的由于电晕对环境造成影响进行改善的计划，并选择具有一定可靠性的防电晕设备。此外，在对输电线路进行架设时，还应附加一些防电晕措施。这样才能进行全方位的对电晕现象所造成的影响进行控制，从而提升供电系统的安全性与可靠性，确保居民的生活质量不被破坏。

参考文献：

[1]郑剑武.架空输电线路的电晕及其对环境的影响[J].山東工业技术，2018（23）：219+195.

[2]孙彩杰.浅谈架空输电线路输电损耗的差异及降损措施[J].低碳世界，2016（26）：37-38.

[3]刘根宁，呙年，梁自超.覆冰状态下架空输电线路模型参数变化分析[J].电力建设，2014，35（12）：84-88.

[4]谢小强，周先哲，刘光晔.四相输电架空线的结构设计研究[J].华北电力技术，2006（06）：1-6+26.