架空輸電線路中的電暈效應是什麼?


架空輸電線中的電暈效應

在架空輸電線路上出現紫色的輝光、嘶嘶聲和臭氧氣體的產生現象,稱為**電暈**。

當在架空輸電線的兩根導體之間施加非常高的電壓,並且導體之間的間距遠大於其直徑時。當施加的電壓超過某個值(稱為臨界破壞電壓)時,導體周圍會環繞著一層微弱的紫光,這就是所謂的電暈效應

在實踐中,電暈效應伴隨著嘶嘶聲、臭氧產生、功率損耗和無線電干擾。傳輸電壓越高,發光包絡就越大越亮,功率損耗和無線電干擾也越大。如果施加的電壓達到擊穿值,則由於空氣絕緣擊穿,導體之間會發生閃絡。

如果輸電導體經過拋光且表面光滑,則紫光將沿導體長度均勻分佈,否則粗糙點會顯得更亮。

對於直流輸電線路,兩根導體的電暈輝光外觀存在差異,即正極線周圍有均勻的電暈輝光,而負極線則呈現斑點狀輝光。

影響電暈損耗的因素

大氣物理狀態和輸電線路的狀況會影響電暈現象。影響架空輸電線路中電暈損耗的因素如下:

  • **大氣** – 由於電暈損耗是由於導體周圍空氣的電離形成的。因此,大氣的物理狀態會影響電暈損耗。在暴風雨天氣中,離子的數量比正常情況多,因此與晴朗天氣相比,電暈在較低的電壓下發生。

  • **線路電壓** – 電暈損耗受線路電壓的影響很大。如果線路電壓低,則導體周圍空氣的狀態沒有變化,因此不會發生電暈。但是,如果線路電壓非常高,以至於在導體表面產生了靜電應力,使周圍空氣變得導電,則會發生電暈效應。

  • **導體間距** – 如果導體之間的間距與它們的直徑相比非常大,則可能不會出現任何電暈放電。這是因為導體之間的大間距降低了導體上的靜電應力,這有助於避免電暈的形成。

  • **導體尺寸** – 電暈損耗也受導體形狀和尺寸的影響。粗糙不平的表面會產生更多的電暈損耗,因為導體表面不平整會降低擊穿電壓的值。因此,絞線導體具有不規則的表面,因此比實心導體更容易產生電暈效應。

減少電暈效應的方法

在實踐中,人們觀察到電暈效應在 33 kV 或更高的線路電壓下發生。因此,應仔細設計架空輸電線路以避免在 33 kV 或更高電壓下出現電暈損耗,否則高度電離的空氣可能會導致線路絕緣子或線路導體之間發生閃絡,從而對裝置造成相當大的損壞。

用於減少電暈效應/電暈損耗/電暈放電的方法如下:

  • **增大導體尺寸** – 透過增大導體尺寸,可以減少架空輸電線中的電暈效應。透過增大導體尺寸,發生電暈的線路電壓會增加,因此電暈損耗會大大降低。因此,這是架空輸電線中使用具有較大橫截面積的鋁芯鋼絞線 (ACSR) 導體的原因之一。

  • **增大導體間距** – 導體之間的大間距降低了導體上產生的靜電應力,從而避免了電暈的形成。因此,透過增大導體之間的間距,發生電暈的線路電壓會升高,從而可以降低電暈效應。但是,導體之間的間距不能增大太多,否則支撐結構的成本會變得非常高,這在經濟上是不划算的。

更新於: 2022 年 2 月 23 日

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