水滴或污秽对导线电晕放电起始特性的影响

第３４卷第４嬲２００８年４月离电压技术ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶ０１．３４Ｎｏ．４Ａｐｒ．２００８·６３３·水滴或污秽对导线电晕放电起始特性的影响舒立拳，宫舔，蒋兴良，胡琴，袁前飞７（重庆大学输配电装备及系统费全与新技术国家重点实验室，熏庆４０００４４）摘妻：导线电晕羧电会萼ｌ起镜量撰失、无线毫予魏、霹瞬爨劳等悫害。

宠了磅究输电线路导线程游雨或积污情况下的电晕放电特性，借渤紫外线成像仪等设备，＝葭电晕笼内进行了导线袭面有永滴或污秽时的电晕放毫藏始特性的研究，主鬻包括水滴的数量及不同的污秽度对导线电晕放电起始特性的影响。

结果表明：爵线表面有一滴水或两滴承时，电晕起始放电要依次经历由“永濂的不稳定性”所引起的不稳定电晕、水滴周围气体的电离所致的稳定电晕敦奄、箨线垒霞寇肇放电３个酴段；导线袭瑟永漓酶稳定超晕奄舔隧导线表嚣承漓豹增多｛ｌ｛ｌ藏小；导线表嚣布满水滴或均匀涂刷污秽时起晕过稷较为平缓，难以判断起始的各个阶段；导线的电媾放电起始特性与导线表面溺秽的盐密和灰密没有明显的关系。

荚键司：导线；毫晕敖魄；本溥；嚣秽；莛始耱魏｜麦子数中图分类号：ＴＭ８５１文献标志鹤：Ａ文章编号：１００３—６５２０（２００８｝０４—０６３３－０５ＣｏｒｏｎａＩｎｃｅｐｔｉｏｎＤｉｓｃｈａｒｇｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＣｏｎｄｕｃｔｏｒＡｄｈｅｒｅｄｗｉｔｈＷａｔｅｒＤｒｏｐｓｏｒＰｏｌｌｕｔｉｏｎＳＨＵＬｉ－ｃｈｕｎ，ＧＯＮＧＬｉｎ，ＪＩＡＮＧＸｉｎｇ—ｌｉａｎｇ，ＨＵＱｉｎ，ＹＵＡＮＱｉａｎ～ｆｅｉ（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｏｗｅｒＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔ＆ＳｙｓｔｅｍＳｅｃｕｒｉｔｙａｎｄＮｅｗＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｒｏｎａｃｏｎｄｕｃｔｏｒｗｉｌｌｓｏｍｅｈａｒｍｓｓｕｃｈｅｎｅｒｇｙ１０ＳＳ。

ｒａｄｉｏｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ，ａｕｄｉｏｎｏｉｓｅａｎｄＣｏｒｏｎａｄｉｓｃｈａｒｇｅｗｉｌｌｂｅｍｏｒｅｓｅｒｉｏｕｓｗｈｅｎｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅｉｓｉｎｒａｉｎｙｐｏｌｌｕｔｅｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｓｔｕｄｉｅｓｉｎｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄｈａｖｅｎｏｔｉｎｖｏｌｖｅｄｔｈｉｓａｓｐｅｃｔｆａｒ．Ｗｉｔｈｔｈｅａｉｄｏｆｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｉｍａｇｉｎｇｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｉｎ—ｃｅｐｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｏｎｄｕｃｔｏｒａｄｈｅｒｅｄｗｉｔｈｗａｔｅｒｄｒｏｐｓｐｏｌｌｕｔｉｏｎｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｅｃａｇｅ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｗａｔｅｒｄｒｏｐｓａｎｄｐｏｌｌｕｔｉｏｎｄｅｎｓｉｔｙｉｎｃｅｐｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｓｅｍｐｈａｔｉｃａｌｌｙｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．善瓤ｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｉｎｃｅｐｔｉｏｎｗｉｌｌｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｔｈｒｅｅｐｒｏｃｅｓｓｅｓｗｈｅｎｔｈｅｃｏｎｄｕｃｔｏｒｉｓａｄｈｅｒｅｄｗｉｔｈｔｗｏｗａｔｅｒｄｒｏｐｓｔｈｅｓｕｒｆａｃｅ。

Ｓｔｅａｄｙｉｎｃｅｐｔｉｏｎｖｏｌｔａｇｅｏｆｗａｔｅｒｄｒｏｐｓｗｉｌｌｏｂｖｉｏｕｓｌｙｒｅｄｕｃｅｔｈｅｑｕａｎｔｉｔｙｏｆｔｈｅｗａｔｅｒｄｒｏｐｓｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Ｔｈｅｓｔａｒｔｏｆｉｓｏｂｓｃｕｒｅｗｈｅｎｗａｔｅｒｄｒｏｐｓｐｏｌｌｕｔｉｏｎａｌｌｔｈｅｃｏｎｄｕｃ７ｔｏｔｓｕＨａｃｅ．ｓｏｉｎｃｅｐｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅ．Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｉｎｃｅｐｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ—ｔｉｃｓａｎｄｐｏｌｌｕｔｉｏｎｄｅｎｓｉｔｙｉｓｏｂｖｉｏｕｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ；ｃｏｒｏｎａｄｉｓｃｈａｒｇｅ；ｗａｔｅｒｄｒｏｐｓ；ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ；ｉｎｃｅｐｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｐｈｏｔｏｎｎｕｍｂｅｒ０引言在超、特高毽输电线上，导线表露及其附近将产生稷强的电场，当导线表面电场强度超过空气的临界击穿强度时，就会在导线表面形成电晕放电［１ｑ］。

工程实际孛，毫晕效电会辱｜起麓量损失、无线泡予扰、可听嗓声等危害［ｓ－７３。

目前国内外还鲜见导线表面存在水滴时的电晕放毫特性豹骚究，覆对输曦线路积浮的研究主要集中在绝缘子的污秽闪络机理及特性上［ｓ－”］，对线路导线积污时的电晕放电特性的研究也未见藏式报道。

输电线路簿线懿选搔，应使其农最大工穆电蓬下，导线表面最大场强不超过电晕的起始场强，然而豢塞资鼙凄嚣：蓬家蠡然餐掌基金（９０５１００１５）。

ＰｒｏｊｅｃｔＳｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（９０５１００１５）。

蠢手橇械摄伤、污秽、降雨等原因使导线表谱的状态发生变化，从而使局部电场强度增加，其结果使得起肇电压比袭露光滑清洁的导线起晕电压低，在实际线路上发生了电晕放电。

因此，研究导线在淋雨及积污条件下的电晕放电特性具有重要意义。

本文以直径８ｍｍ的光滑不锈钢管为导线模型，借助紫外线成像仪、电晕笼筹设备研究了导线表躐有水滴或污秽时的电晕放电起始特性，包括水滴的数量、污秽寝怼导线电晕放瞧起始特性黪影嚷。

１试验设备及方法ｌ。

１试验设备为了更好地进行机理研究，本文使用袁径８ｍｍ的光滑不锈钢管作为导线模型。

试验时，导线放置在３段式电晕笼中，泡晕笼麓缨梅足寸隽＃ｐ３００ｈｉｍＸ１０００ｍｍ，为了防止导线端部起晕，导线两端置有·６３４·Ａｐｒ．２００８ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶ０１．３４Ｎｏ．４直径６０ｒｎｍ的铜球，用来改善导线端部电场。

试验电源由ＹＤＷ一５０／５０交流试验变压器提供，试验电源满足导线电晕试验的要求。

１。

２导线在淋雨条件下的模拟试验方法目前，导线在淋雨条件下的模拟试验方法无相关标准可供参考。

本文参照绝缘子淋雨试验标准［１２］对导线进行淋雨直至导线表面水滴分布达到饱和状态，观察发现：导线上表面和侧面布满较小的水滴，形状较不规则；导线下表面的水滴较大且形状较有规律，多数为半椭球形，其尖端曲率半径较小，此时的水滴最大体积约为０．０２ｍＬ，对应的接触角约为９０。

，水滴之间的平均间距约为１ｃｍ。

文献［１３３指出水滴的体积越大，对电场的影响越大，起晕电压越低，在导线下表面的水滴尖端曲率半径较小，对电场影响更大。

本文通过在导线表面放置一滴水、两滴水，大量水滴来研究水滴的数量对导线电晕放电起始特性的影响。

一滴水、两滴水时采用滴管滴加在导线中部的下表面，体积约为０．０２ｍＬ，接触角为９０。

，两滴水时距离为１ｃｍ。

大量水滴采用人工淋雨的方式直至导线表面的水滴分布饱和为止。

１．３导线在积污条件下的模拟试验方法导线在积污条件下的模拟试验方法亦无相关标准可供参考。

由于导线与绝缘子积污成分相似，参照固体层法对导线涂污［１４３。

具体方法为：染污采用定量涂刷法，即用精密数字天平称量每次试验导线表面的污秽物（包括可溶物Ｎａｃｌ和由硅藻土、Ｓｉ０：所组成的不溶混合物），然后配以适量的去离子水将其均匀地涂刷在导线表面，为了使污秽能够稳定地附着于导线表面，在导线上涂刷污秽前，先在导线上均匀涂刷一层油脂。

试验中所选盐密分别为０．３０、０．４５、０．６０、０．７５ｍｇ／ｃｍ２，灰密均为盐密的６倍。

１．４试验原理试验回路见图１。

试验环境为大气压力９８ｋＰａ，相对空气湿度７５％，温度２１。

Ｃ。

紫外线成像仪设定为活动模式，试验过程中，将紫外线成像仪置于３段式电晕笼前，镜头对准试品，紫外成像仪与试品保持约０．８ＩＴＩ的距离。

在加压阶段初期，快速升压，当紫外线成像仪显示出现零星光子时，每隔３０Ｓ升压１次，每次升压０．５～１．５ｋＶ。

为了减少误差，相同条件的试验重复３次，起晕电压取３次试验的平均值；紫外线成像仪显示的光子数每ｓ变化１次，记录每个电压持续期间的所有光子数，该电压下对应的光子数为所有光子数的平均值。

为了避免不稳定杂散紫外信号，本文认为：起晕比较突然时，取光子数突然大量增加且连续时的电压为起晕电压。

Ｔ：调压器；Ｂ：无晕试验变压器；Ｒ、Ｒ。

：保护电阻；Ｆ：分压器；Ｇ：工频控制台；Ｋ：电晕试验圆筒｝ｃ：观察窗口；Ｎ；绝缘支柱；Ｓ：试品；Ｄ：均压铜球图ｌ试验回路Ｆｉｇ．１Ｔｅｓｔｃｉｒｃｕｉｔ２试验结果及讨论２．１导线表面有水滴时的电晕放电起始特性本文在相同大气条件下对光滑导线、导线表面有一滴水、导线表面有两滴水和导线表面布满水滴时各实验３次，记录了电压与光子数的关系，见表１（由于篇幅有限，仅给出了部分电压下的数据，表１中画下划线的数据为各次试验的稳定起晕电压）。

当导线表面有一滴水时，在加压的过程中，电晕起始放电可分为以下几个阶段：１）外施电压较低时（＜２１ｋＶ），随着电压的升高，水滴在重力及电场力的作用下不断被拉长、变形，当电场力克服了水滴的表面张力时，会滴下小的水珠。

此时，由于外施电压较低，紫外线成像仪观测不到电晕放电现象。

２）随着电压的升高（≥２１ｋＶ），水滴在重力及电场力的作用下不断被拉长、变形、破裂并喷射出微滴，水滴体积逐渐减小。

在喷射微滴时，水滴附近电场严重畸变Ｌ１５Ｊ引，此时从紫外线成像仪上观察到水滴周围有大量光子出现，即发生了电晕放电，如表１中画着重号的数据所示。

但这个阶段的电晕放电是不稳定的，是由“水滴的不稳定性”引起的［７矗］。

３）随电压不断升高，水滴体积不断减小。

当水滴体积减小到一定值时，水滴变得很扁平，电场力及重力已无法克服水滴表面张力，水滴变得稳定，此时电晕放电现象消失（见表１中黑体标识的数据）。

４）随着电压的进一步升高，光子数突然大量增加弗稳定出现，如表１中画下划线的数据所示，而此时水滴外形无明显变化。

这是由于残存水滴的周围电场已达到空气的击穿场强所致。

由于此阶段水滴较为稳定，因而电晕放电也较为稳定。

这种水滴稳定起晕的情况与光滑导线起晕较为相似，起晕很突然，但从出现的光子数量来看不如光滑导线剧烈，见图２。

２００８年４月高电压技术第３４卷第４期·６３５·导线表面有一滴水时３组试验的水滴稳定起晕电压分别为２６．０、２４．８、２５．５ｋＶ，取其平均值２５．４ｋＶ为此时水滴的稳定起晕电压，和光滑导线３次试验起晕电压平均值４１ｋＶ相比明显降低。

这是由于水具有离子电导，离子在电场中受电场力作用而沿介质表面移动，在电极附近积聚起电荷，从而使导线表面的电场畸变程度增大并且变得极不均匀，水滴附近场强比导线上其它区域的要大，随着导线上所加电压的升高，水滴附近很小范围内的电场便增大到足以使空气发生游离，而导线上大部分区域的电场仍然很小，此时不需很高的电压便会在大曲率电极即水滴附近很薄一层空气中产生电晕放电。