电晕放电

输电线路长期暴露在野外，当导线、地线（OPGW）受到雷击、枪击等外力破坏及易发生断股现象，导线的断股检修是一项重要的检修工艺，线路检修规程要求导线损伤超过25%需切断重接或使用预绞丝、护线条缠绕检修工艺。以往的处理的方法是，在满足运规要求的前提下，绝大部分采用预绞丝缠绕加固处理，预绞丝缠绕缝隙较大。这种缠绕方法及工器具的强力使用易造成预绞丝损毁、变形报废，据统计每缠绕一处，变形报废预绞丝两套，价值1400余元，在预绞丝的预绞过程中造成导线金属丝表面金属锐尖，运行中造成电晕放电，增加了输电导线的线损率。绞丝在缠绕中变形、不齐整、不紧密时，会造成导线发热、起弧、电晕、甚至断线。预绞丝和护线条缠绕整齐、紧密是减少导线电晕的有效方法之一。 现有技术中，此种检修工艺无专用的工具，在输电导线上预绞丝的头部不能很好固定，后续的缠绕修补工序进行的很慢，预绞丝和护线条缠绕既不均匀也不紧密，造成预绞丝在缠绕修补中缺根严重影响断股导线抗拉強度，检修工作效率低下。 目前，行业内对导线断股缠绕修补中发生的问题以及使用器具研究和应用较少，也末形成成熟技术和标准，使得导线断股后的检修合格率达标困难重重，这项技术对于提升电网设备的检修技术，提高电网的用电可靠性具有非常重要的意义。

输电线路电磁环境是社会公众高度关注的问题，经常发生邻近居民阻止项目建设、投诉电磁环境伤害的纠纷事件。电磁环境已经成为电网建设及运营、电力供应的重大外部制约因素。电晕放电和电磁环境控制措施是在输电线路设计与建设阶段实施的，然而，输电线路投运后导线表面持续积污，表面状态粗糙度持续改变，引发电晕特性持续改变，电晕放电恶化，电磁环境劣化甚至超标，但目前不掌握定量性的变化规律，亟待解决；电磁环境预测是线路设计中极为重要的关键环节，目前工程上通用的平面镜像法缺乏对复杂状况的预测能力，需要补充提高；电磁环境纠纷往往起源于对电磁环境的过度忧虑，消除疑虑的人体电磁感应评估技术有待发展提高。 针对上述技术需求开展攻关，本项目提出了电网长期运行实际导线表面状态的定量测试方法，建立了长期运行导线表面特征图谱库，取得了以往未知的长期运行导线表面状态的变化规律和量化数据，发现了导线表面粗糙度随运行年限和污区等级变化的规律，提出了表面粗糙度 Ra 计算公式。实现了对运行中导线表面状态的量化评估，为电晕放电控制提供科学依据和指导。发现了长期运行输电导线电晕特性、电磁环境的变化规律及量化数据，提出了导线粗糙系数定量计算方法，指导输电线路设计实现电晕放电和电磁环境精准控制，避免长期运行后电晕放电恶化，确保输电线路全运行寿命期内电磁环境始终达标。建立了复杂地面情况下的输电线路工频电场模型，对斜坡地面首次采用几何变换处理方法，对一般复杂地面采用表面电荷模拟，实现了复杂情况下工频电场强度的预测评估，计算简化，效率提高，提高了复杂状况电磁环境预测能力。结合有限元法和模拟电荷法的各自优势，提出并建立了基于有限元法和模拟电荷法及表面电荷法的工频电场混合模型。建立了工频电磁场人体电磁感应模型，实现了人体电磁场分布计算，实现了人体电磁感应评估，提高了计算效率。 项目获授权发明专利 3 项，实用新型专利 1 项，软件著作权 2 项。发表论文 17 篇，SCI/EI收录 10 篇。项目成果自2015 年 1 月开始应用，目前已经在 170 条 110kV-500kV 输电线路设计中应用，在数百个环保技术服务、环评和安全卫生评价等项目中应用，效果良好。项目成果使输电线路全运行寿命期内电磁环境达标，避免超标影响电网建设运营、电力供应和人体健康，同时防止过度控制造成建设成本浪费，具有重大环境效益、经济效益和社会效益。具有很大的推广应用前景。项目通过科技成果鉴定，整体达到国际先进水平。

为了探究电气体发电基本过程的影响因素和规律，基于电气体发电的基本理论设计了一套简易外露电极结构的电气体高压发电试验装置。基于该装置，以高压空气为工作介质，通过音速喷嘴产生高速气流，利用外露的针尖电极电晕放电产生荷电粒子，研究了气体总压、转换段长度、负载阻值、电晕电压以及电路接法等结构和电气参数对电气体发电电压和功率的影响规律。通过合理配置发电装置参数，获得了相较于电晕电压4.41倍的收集电压或者相较于电晕功率3.53倍的收集功率。研究表明：电势沿着转换段呈抛物线分布；负载阻值越大，收集电压越高；随电晕电压增高，收集功率越大，收集功率和电晕功率之比越小。

输电线路的无线电干扰主要是由导线、绝缘子和线路金具等电晕放电产生。为了深入研究无线电对架空输电线路的影响，本文结合输电线路电晕产生的无线电干扰的频谱特性、横向衰减特性和统计分布特性，指出增加导线分裂数对减少无线电干扰效果非常明显。

本文通过对我国第一条1000kV晋东南-南阳-荆门交流特高压输电线路在运行中出现的典型的电晕放电情况进行认真分析，找出产生电晕放电的主要原因，有针对性地制定措施，开展现场整改试验，并对实施效果进行评估，进一步确定出关键原因和有效的防控措施，希望能为今后的1000kV交流特高压输电线路电磁环境防控工作积累经验。

按照《电业安全工作规程》相关规定，室内SF6电气设备工作场所，必须安装SF。气体泄漏在线监测报警装置，监控室内环境空气质量，当环境中SF。气体含量超标或缺氧时，能实时报警，同时开启风机进行室内通风，以保证进入室内工作人员的人身健康。由于电力行业一直缺乏相应运行监督维护标准，造成所安装的报警装置运行可靠性得不到保证。山东电科院对省内室内变电站在役六氟化硫泄漏报警装置开展了检测评价工作，检测结果表明，国内电网主流在役高电晕放电原理SF6泄漏报警装置整体可靠性不到5%，许多在役装置处于非正常运行状态，存在极大安全隐患，如何进行选型、质量控制及运行维护是必须解决课题。本项目在总结国内电网六氟化硫气体泄漏在线监测报警装置运行状况的基础上，首次制定了“六氟化硫气体泄漏在线监测报警装置运行维护导则”行业标准，为电网SF报警装置质量控制及运行维护提供依据，以提高装置运行可靠性和保障室内工作人员的人身健康。

特高压输电线路出现缺陷和隐患后，往往采用带电作业及时消缺，但其对绝缘工器具的性能要求较高。从目前进行特高压带电作业绝缘工器具电气性能试验的情况来看，±800kv电压等级试验参数相对合理，而1000kV电压等级下的试验电压偏严格，造成工器具非正常损坏。 此外，试验电极布置不合理，高压电极附近电场分布不均匀，工频电压试验时局部放电严重，操作冲击试验时经常发生高压电极对大地、构架放电等非试验通道的分散放电。绝缘杆金属接头电场分布不均匀，形成局部强电场区导致绝缘工器具发生电晕放电或发生闪络放电。同时，在特高压带电作业现场，绝缘电阻检测常采用绝缘电阻表或绝缘检测仪的方式，而这种检测装置绝缘检测精度低、无法有效判断工器具的绝缘性能。而国内外尚未对1000kV电压等级带电作业工器具试验优化技术等开展系统研究，对于试验过程中如何减少因局部放电造成的工器具烧伤问题还未采用有效措施，如遇工器具因试验造成的非正常损坏使得1000kV输电线路未能及时带电作业消缺，将影响特高压电网的安全可靠运行。 在此背景下，为优化1000kV特高压带电作业工器具试验标准、绝缘工器具高压端部电场分布，保障带电作业现场绝缘工器具检测精度，确保特高压交流线路带电作业安全可靠进行，本项目的开展势在必行。

本项目通过研究日盲型紫外放电检测方法和射频电磁波检测方法来实现输电线路电晕放电的检测，提出了基于宽带频谱分析的输电设备放电智能化检测系统，包括无人机载式紫外放电检测装置、无人机载式射频电磁波检测装置。形成了一套多维度的输电设备放电智能化检测方案。通过无人机载式紫外放电检测装置和无人机载式射频电磁波检测装置飞到该位置进行准确定位与强度分析。最终确定放电位置，并通过射频检测比对了放电强度与噪声关系，应用结果表明，该装置能够准确定位放电位置，并对放电强度实现了定量分析。从而实现在放电发生的初期获取放电信息，评估电晕放电发生的严重程度，避免了故障隐患的恶化发展。项目共申请国家专利 15 项，其中发明专利授权 2 项，实审 6 项，授权实用新型专利 7 项；发表高水平论文 11 篇，其中 EI 检索收录论文 6篇，核心期刊收录论文 5 篇，编写企业标准规范报审稿 1 项。成果技术先进，可现场即时、快速检测定位并定量分析输电设备放电检测，有助于输电设备早期故障隐患的发现，促使输电设备全生命运维周期关口前移。

本项目通过研究日盲型紫外放电检测方法和射频电磁波检测方法来实现输电线路电晕放电的检测，提出了基于宽带频谱分析的输电设备放电智能化检测系统，包括无人机载式紫外放电检测装置、无人机载式射频电磁波检测装置。形成了一套多维度的输电设备放电智能化检测方案。通过无人机载式紫外放电检测装置和无人机载式射频电磁波检测装置飞到该位置进行准确定位与强度分析。最终确定放电位置，并通过射频检测比对了放电强度与噪声关系，应用结果表明，该装置能够准确定位放电位置，并对放电强度实现了定量分析。从而实现在放电发生的初期获取放电信息，评估电晕放电发生的严重程度，避免了故障隐患的恶化发展。项目共申请国家专利 15 项，其中发明专利授权 2 项，实审 6 项，授权实用新型专利 7 项；发表高水平论文 11 篇，其中 EI 检索收录论文 6篇，核心期刊收录论文 5 篇，编写企业标准规范报审稿 1 项。成果技术先进，可现场即时、快速检测定位并定量分析输电设备放电检测，有助于输电设备早期故障隐患的发现，促使输电设备全生命运维周期关口前移。