殷振 董浩声
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摘要：特高压输电线路是指±800kV及以上的直流电和1000kV及以上交流电的电压等级输电线路，在超高压输电线路的基础上发展而来。该类线路的应用依然谋求继续提高输电能力及输电效率，实现大功率的中、远距离输电，以及远距离的电力系统互联，建成联合电力系统。因其工作的特殊性，特高压输电线路具有特殊的电气和电晕特性，加以分析并寻求优化具有突出的现实意义。
关键词：特高压；输电线路；电气；电晕特性
前言
特高压输电线路的电气特性在实践中有着较为重要的作用与价值，对于整个特高压输手电技术的稳定性以及可靠性有着直接的影响，对此在实践中要想提升其整体的稳定性，就要加强对特高压输电线路电气特性的相关内容的重视。
1特高压输电线路电气特性
1.1参数特性
参数特性，主要是指特高压输电线路的标准参数和额定工作参数，前者多为固定值，包括线路的阻抗、电纳以及基本结构；后者可以呈现范围化特点，如绝缘态势的影响等。目前我国各地的特高压输电线路普遍采用分裂导线执行具体的输电作业，一般需要在建设/改造过程中，确定分裂导线的半径、间距，以保证阻抗、电纳得到控制，结构上趋于合理，在此基础上还要确定子导线的半径、数目，进一步对阻抗和电纳进行规范。该方式下，水平排列的分裂导线与其子导线之间间距是固定的，分裂导线间距一般在18m以上，子导线则允许在40~45cm之间。变化规律上，一般子导线的数目越多，主导线的数目越少；子导线的半径越大，主导线的数目越少。主导线的半径越大，子导线的数目越多、间距越大，主导线的间距越大，子导线的数目越多，间距也相对扩大。相间距离很大程度上影响着绝缘态势，绝缘态势则制约相间距离参数，一般绝缘态势越理想，相间距离的可控性越强。
1.2自然功率
一般情况下，将线路的自然功率以公式表示如下：PC=U2/ZC通过该公式可以发现，自然功率与线路的波阻抗成反比，这是电流、电压和电阻三个电力因素之间最基本的关系，而波阻抗与分裂导线的几何参数直接相关，又受到分裂导线相间距离的影响，是二者的一个函数。据此可以得到特高压输电线路自然功率的基本特点，即其受到线路几何参数的制约。在一般性的三相导线水平排列模式下，假定线路的额定工作电压为1000kV，在不考虑老化、自然因素的理想环境下，其自然功率会随导线数目的增加而增加，但导线直径的影响一般不明显。相间距离的增加也会提升线路的自然功率，这种提升同样较为有限。如子导线的距离由40cm增加至45cm，理想状态下的功率提升大约为2.0~2.5%。结合数据信息还可以发现，如果输电线路自身电压等级高，导线数目、相间距离的调整，能够发挥更大程度提升其自然功率，但其充电功率大，抑制工频过电压的电抗器容量大，线路运行时无功调节容量大，经济性相对而言并不理想。
1.3表面电场强度
特高压输电线路的电晕情况，很大程度上受到其表面电场强度的影响，无论从理论还是实际工作的角度出发，尝试了解电晕都要首先分析线路电场强度，尤其是起晕电场强度。起晕电场强度是开始发生电晕放电时的电场强度，借助皮克定律可以发现，该强度值实际上是导线半径和导线表面状况的函数。在此前学者的研究中分裂导线以及其子导线，电场强度并不是始终固定的，其具体数值一般沿圆周按余弦规律进行分布，主导线只有一个最大值，子导线则视相间距离和位置，存在若干数值。在进行表面电场强度的计算时，一般取各子导线的均值进行表达，理论上要求平均值与子导线最大电场强度的差异在5%以下，如果偏差较大，可能表明部分线路存在老化或者其他故障。在具体进行电场强度的计算时，核心因素依然是线路的几何参数。就其基本特点来看，最大电场强度与子导线数和直径的乘积大致成反比，增加子导线数可显著降低分裂导线的电场强度，目前各地为控制特高压线路的表明电场强度，也几乎均以子导线数和子导线直径的增加作为技术手段。
2特高压输电线路电晕特性
2.1基本特征
电晕是指带电体表面在气体或液体介质中发生局部放电的现象，是极不均匀电场中所特有的电子崩———流注形式的稳定放电。电晕常发生在110kV以上输电线路上，能产生臭氧、氧化氮等物质。电晕会直接消耗电能，并干扰无线电波。就特高压输电线路而言，电晕的基本特征体现在其强度较大、可听噪声功率大两个方面。在特高压线路中，分裂导线的表面电场较强，在持续工作的过程中，存在电场强度波动变化的可能，且受到周围环境影响，渐渐累积、叠加，最终导致电晕发生。特高压输电线路的电晕，其损耗可能达到普通高压线路的4倍以上。另一个值得注意的是无线电干扰问题，当电晕产生后，往往会在后续线路的工作中持续存在，随着干扰函数的持续扩大，无线电信号会越来越弱，甚至达到不可辨识、不可捕捉的饱和状态。本质上看，电晕的产生并不是电力系统运行问题，而是由其基本属性决定的，这也意味着尝试解决电晕带来的负面影响，必须从可听噪声抑制、无线电干扰等基本问题的直接原因处入手，强调通过设计上的优化，应对电晕问题。
2.2影响因素
（1）对称均匀分布的分裂导线，因各子导线所处位置不同，表面电场强度有所不同，电晕可听噪声功率、无功电干扰产生函数不相同，一般底部最强；
（2）电晕强度直接受电场强度影响，电晕发生率直接受电场强度影响，且上述影响均呈现典型的正相关；
（3）子导线数目的增加、子导线半径的增加，均可降低电晕的强度，子导线半径和数目的变化，对电晕发生率的影响较小；
（4）特高压输电线路的额定工作电压，对电晕的发生率和强度存在直接影响，线路电压越强，电晕的发生率越高，强度也越大，但这种变化又受到其他因素的破坏，并非完全呈现正相关。运行环境对特高压线路电晕情况的影响较为直观，晴朗干燥天气下，输电线路电晕发生率很低，强度较弱；强降水天气，电晕的发生率较高，强度也较大；大雾和降雪等湿度较大的天气环境下，电晕发生率和强度最大。
2.3控制建议
（1）分裂导线的设计和几何参数确定；
（2）建设地点的选取。
要求在实际工作中，结合工作需要进行分裂导线的布局设计，要求在条件允许的情况下，适当降低主导线的半径，增加子导线的数目的半径。参数的确定一般要求利用电晕试验笼，以当地实际用电需要为基础，构建一个虚拟化的实验系统，分别调整输电线路各类参数进行模拟，获取最佳工作参数。如可听噪声方面，应用声学原理，包括传播、衰减和叠加原理经反复迭代，可得出满足可听噪声限值要求的分裂导线几何参数。1000kV线路的导线几何参数为：三相导线水平排列，子导线直径33.6mm、8×JL/G-630/45分裂导线；三相导线三角形排列，子导线直径31.8mm、8×JL/G-560/45分裂导线。建设地点的选取方面，一般特高压线路需要建立在市郊等处，使其远离居民居住区、商业活动区，降低电晕对通信活动的干扰，同时应避免将系统建立在湿气较大的环境中，如河流、湖泊等处，选取阳光较为充足的开阔地带为宜。
结语
综上所述，在现代电力系统中，特高压输电线路作用突出，对其电晕特性的研究，可以从理论上为系统的运行优化提供参考。特高压输电线路的电特性，主要体现在参数特性、自然功率和表面电场强度，对其电晕特性的分析，可以从基本特性、影响因素和控制策略三个方面入手，通过分断导线设计和几何参数设置等方法，使电晕状态保持在较低的水平，从而完善特高压输电线路的工作性能。
参考文献
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