（电工理论与新技术专业论文）特高压输电线路上尖端电晕放电的研究.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：壹兰整 日期：型丝：笙! 三 关于学位论文使用授权的声明 本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件 和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：鲤签导师签名：论文作者签名：型逊导师签名： jd 蚴 日期： 2 1 2 我国直流输电系统的发展7 2 1 3 直流输电线路的优点，8 2 2 直流输电线路的电场效应8 2 2 1 直流输电线路电场效应的特点8 2 2 2 直流输电线路电场效应的计算9 2 2 2 1 导线表面场强的计算方法9 2 2 2 2 导线起晕场强的计算1 3 2 2 3 减小直流特高压线路空间场强的措施1 3 第三章特高压输电线路表面毛刺形成尖端放电的电场分布1 5 3 1 电晕放电1 5 3 1 1 电晕放电的机理1 5 3 1 2 电晕放电的影响因素1 5 3 1 3 电晕放电的危害1 5 3 2 输电线路表面毛刺的两种体积模型1 6 3 2 1 毛刺近似为半椭球体1 6 3 2 2 毛刺近似为锥体1 8 3 2 3 两种数学模型的比较2 0 3 2 3 1 两种数学模型的定性比较2 0 3 2 3 2 两种数学模型的具体数值计算比较2 0 3 3 小结2 2 第四章毛刺的形状、位置和材料对尖端放电的影响2 3 4 1 a n s o f tm a x w e l l 软件基本原理2 3 4 1 1 有限元法的理论基础2 3 4 1 2 有限元网格自适应剖分方法2 4 4 2 单根导线上毛刺的存在及毛刺的形状对产生电晕的影响2 5 山东大学硕士学位论文 4 2 1 单根光滑导线表面电场强度的计算2 5 4 2 2 单根带毛刺导线表面电场强度的计算2 8 4 2 3 仿真结果比较及分析3 2 4 3 实际工程中的毛刺的位置对产生电晕的影响3 4 4 3 1 理想无毛刺存在3 4 4 3 2 毛刺存在于四分裂导线的外侧3 6 4 3 3 毛刺存在于四分裂导线的内侧3 8 4 3 4 毛刺位置与导线周围最大场强的关系4 1 4 4 毛刺的组成成分对产生电晕的影响4 l 4 4 1 毛刺的组成成分对产生电晕的影响的定性分析4 1 4 4 2 毛刺的材料对产生电晕的影响的仿真4 2 4 5 小结4 5 第五章特高压输电线路表面电晕辐射场特性的仿真4 7 5 1 线路附近电晕放电辐射场的数学模型4 7 5 1 1 计算基准点的场强4 7 5 1 2 频率特性4 7 5 1 3 横向距离特性4 7 5 1 4 线路高度特性4 7 5 1 5 导线半径特性4 8 5 1 6 计算误差及修正4 8 5 2 特高压输电线路表面电晕辐射场特性的计算4 8 5 3 小结5 7 第六章结论与展望5 9 参考文献6 2 致谢6 7 i i 山东大学硕士学位论文 d i r e c t o r y a b s t r a c t v c h a p t e rii n t r o d u c t i o n 1 1 1b a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c eo f r e s e a r c ht o p i c s 1 1 1 1n e c e s s i t yo fu h vp o w e rt r a n s m i s s i o np r o j e c ti nc h i n a l 1 1 2t h ee l e c t r o m a g n e t i ce n v i r o n m e n to f u h vt r a n s m i s s i o nl i n e s 2 1 2t h ec u r r e n tr e s e a r c hs t a t u s 2 1 2 1r e s e a r c ho nu h vt r a n s m i s s i o n 2 1 2 2r e s e a r c ho nc o r o n ao f t r a n s m i s s i o nl i n e s 4 1 3m a j o rw o r ko f d i s s e r t a t i o n 6 c h a p t e ri it h ee l e c t r i cf i e l de f f e c to nu h vd ct r a n s m i s s i o nl i n e s 7 2 1t h ec o m p o s i t i o na n dc h a r a c t e r i s t i c so fh v d cp o w e rt r a n s m i s s i o np r o j e c t 7 2 1 1t h eb a s i cc o m p o s i t i o no fh v d c 7 2 1 2t h ed e v e l o p m e n to f d ct r a n s m i s s i o ns y s t e mi nc h i n a 。7 2 1 3t h ea d v a n t a g e so fd ct r a n s m i s s i o n 8 2 2t h ee l e c t r i cf i e l de f f e c to fd c 仃a n s m i s s i o nl i n e s 8 2 2 1t h ec h a r a c t e r i s t i e so ft h ee l e c t r i cf i e l de f f e c to fd ct r a n s m i s s i o nl i n e s 8 2 2 2t h ec a l c u l a t i o no fe l e c t r i cf i e l de f f e c to fd ct r a n s m i s s i o nl i n e s 9 2 2 2 1c a l c u l a t i o nm e t h o df o re l e c t r i cf i e l di n t e n s i t y 9 2 2 2 2c a l c u l a t i o nm e t h o df o rc o r o n ao n s e te l e c t r i cf i e l di n t e n s i t y 13 2 2 3t h em e a s u r e st or e d u c et h es p a c ef i e l do fd ch i g i lv o l t a g el i n e s 1 3 c h a p t e ri i ie l e c t r i cf i e l dd i s t r i b u t i o no fc o r o n ad i s c h a r g eo ns u r f a c eo fu h v d c t r a n s m i s s i o nl i n e 1 ：； ：；1c o r o n ad i s c h a r g e 1 5 ：；1 1m e c h a n i s m o f c o r o n ad i s c h a r g e 1 5 ：；1 2f a c t o r so f c o r o n ad i s c h a r g e 1 5 ：；1 ：；c o r o n ad i s c h a r g eh a z a r d s 1 5 3 2t w om a t h e m a t i c a lm o d e l sb u r ro ns u r f a c eo f t r a n s m i s s i o nl i n e 1 6 3 2 1a p p r o x i m a t i o nf o rt h eh a l f e l l i p s o i db u r r 1 6 3 2 2a p p r o x i m a t i o nf o rt h ec o n eb u r r 18 3 2 3c o m p a r i s o no f t w om a t h e m a t i c a lm o d e l s 2 0 3 2 3 1q u a l i t a t i v ec o m p a r i s o no f t w om a t h e m a t i c a lm o d e l s 2 0 3 2 3 2q u a n t i t a t i v ec o m p a r i s o no f t w om a t h e m a t i c a lm o d e l s 2 0 ：；3s u m m a r y 2 2 c h a p t e ri vi n f l u e n c eo fb u r r ss h a p e p o s i t i o na n dm a t e r i a l so nc o r o n ad i s c h a r g e 2 3 4 1b a s i cp r i n c i p l e so f a n s o f tm a x w e l l 2 3 4 1 1t h e o r e t i c a lb a s i so ft h ef i n i t ee l e m e n tm e t h o d 2 3 4 1 2a d a p t i v em e s hm e t h o d so ff i n i t ee l e m e n tm e s h 2 4 4 2e f f e c to fb u r r se x i s t e n c ea n ds h a p eo nc o r o n ad i s c h a r g eo f s i n g l ew i r e 2 5 4 2 1c a l c u l a t i o no f e l e c t r i cf i e l ds t r e n g t ho ns u r f a c eo f s m o o t hs i n g l ew i r e 2 5 l i i 山东大学硕士学位论文 4 2 2c a l c u l a t i o no fe l e c t r i cf i e l ds t r e n g t ho ns u r f a c eo f w i t hs p i k e s 2 8 4 2 3c o m p a r i s o na n da n a l y s i so f t h er e s u l t so f s i m u l a t i o n 。3 2 4 3e f r e c to f b u r r sl o c a t i o no nc o r o n ad i s c h a r g ei n a e t u a lp r o j e c t 3 4 4 3 1r i ob u r r 3 4 4 3 2b u r rf o u n di no u t s i d et h e4 b u n d l ec o n d u c t o r 3 6 4 3 3b u r rf o u n di ni n s i d et h e4 b u n d l ec o n d u c t o r 。3 8 4 3 4c o m p a r i s o na n da n a l y s i so f t h er e s u l t so fs i m u l a t i o n 。4 1 4 4e f f e c to fb u r r sm a t e r i a l so nc o r o n ad i s c h a r g e 4 1 4 4 1a n a l y s i so f e f f e e to f b u r r sm a t e r i a l so nc o r o n ad i s c h a r g e 4 1 4 4 2s i m u l a t i o no f e f f e c to f b u r r sm a t e r i a l so nc o r o n ad i s c h a r g e 4 2 4 5s u m m a r y 4 5 c h a p t e rv s i m u l a t i o no fc h a r a c t e r i s t i c so fc o r o n ar a d i a t i o nf i e l do nu h v t r a n s m i s s i o nl i n e s s u r f a c e 4 7 5 1t h em a t h e m a t i c a lm o d e lo fc o r o n ar a d i a t i o nf i e l do nt r a n s m i s s i o nl i n e s s u r f a c e 4 7 5 1 1c a l c u l a t i o no f e l e c t r i cf i e l di n t e n s i t yo f d a t u mp o i n t 4 7 5 1 2c h a r a c t e r i s t i e so f f r e q u e n c y z 1 7 5 1 3c h a r a c t e r i s t i c so f h o r i z o n t a ld i s t a n c e 4 7 5 1 4c h a r a c t e r i s t i c so fl i n eh e i g i l 4 7 5 1 5c h a r a c t e r i s t i c so f w i r er a d i u s 4 8 ! ；1 6c a l c u l a t i o ne r r o ra n dc o r r e c t i o n 4 8 5 2c a l c u l a t i o no fc h a r a c t e r i s t i c so fc o r o n ar a d i a t i o nf i e l do nu h vt r a n s m i s s i o n l i n e s s u r f a c e 4 8 5 3s u m m a r y ：! ；7 c h a p t e rv ic o n c l u s i o na n do u t l o o k ! ；9 r e f e r e n c e s 6 2 t h a n k s 6 7 i v 山东大学硕士学位论文 摘要 我国能源资源分布和生产力发展不平衡的特点以及满足经济快速发展的需 要，使特高压电网的建设非常必要且迫在眉睫。由于特高压输电线路很高的电压 等级，它的电磁环境评估成为一个需要研究的重要课题。电晕放电作为特高压输 电线路不可避免的现象，会产生可听噪声、无线电干扰和电晕损失等问题，其对 环境和系统运行都会造成一定的影响。因此，对特高压输电线路电晕问题的研究 具有重要的理论意义和实际应用价值。 根据远景规划，山东省境内将建设+ 8 0 0k v 特高压直流输电线路。由于山 东地区干燥少雨、尘埃多的气候环境，很容易在特高压直流输电线路表面形成毛 刺，从而将加剧电晕放电。本文主要针对上述情况，着重分析带有毛刺尖端的导 线周围电场畸变以及所产生的电磁辐射场。论文首先介绍高压直流输变电工程的 构成、特点，直流输电线路电场效应的特点以及计算导线表面场强常用的方法。 其次，将特高压输电线路表面毛刺近似为半椭球体和锥体两种体积模型，对这两 种不同体积模型的毛刺造成的尖端放电进行建模，基于两种不同的体积模型，对 毛刺尖端及周围的电场分布进行了探索和分析。第三，对不同体积模型近似的毛 刺、不同形状的毛刺、不同材料的毛刺，系统地研究其形成尖端放电的差异，并 对毛刺在输电线路表面不同位置时引起的电晕放电进行仿真和分析；利用 m a x w e l l 软件仿真的结果表明，相同位置下不同形状的毛刺在导线周围产生的最 大场强呈现一定的规律性，但相同形状不同位置的毛刺在所处导线的周围产生的 最大场强处于不同的数值范围，没有确定的相关性；若毛刺的材料为含有电解质 的污秽物质，则毛刺的存在显著地促进了电晕放电的发生。最后，通过应用 m a t l a b 仿真计算研究得到电晕辐射场的频率、横向距离、线路高度及导线半 径的特性和功能，分析了毛刺存在时电晕放电电磁干扰作用。 本课题的研究在特高压输电线路电晕现象的理论分析以及特高压电网电磁 环境标准的制定、修正等方面具有一定的参考价值。 关键词：特高压，输电线路，电晕放电，毛刺，电磁辐射 v 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h ef a c t st h a tt h e r ei si m b a l a n c eb e t w e e ne n e r g yr e s o u r c ed i s t r i b u t i o n sa n d b e t w e e np r o d u c t i v i t yd e v e l o p m e n t sa n dt h er e q u i r e m e n tf o rv e r yr a p i de c o n o m i c d e v e l o p m e n ti nc h i n an e c e s s i t a t et h ec o n s t r u c t i o no ft h eu l t r a - h i g hv o l t a g eo j h v ) 鲥d t h ee v a l u a t i o nf o re l e c t r o m a g n e t i ce n v i r o n m e n to ft h eu h vt r a n s m i s s i o nl i n e s i sas u b j e c to fg r e a ti m p o r t a n c eb e c a u s eo fi t s h i g hv o l t a g eo r d e r t h ec o r o n a d i s c h a r g e ，a sa 1 1i n e v i t a b l ep h e n o m e n o nf r o mt h eu h v t r a n s m i s s i o nl i n e s ，w i l lb r i n g a b o u ta u d i b l en o i s e ，r a d i oi n t e r f e r e n c e ，c o r o n al o s sa n ds oo n ，w h i c hi n f l u e n c et h e e n v i r o n m e n ta n dp o w e rs y s t e mo p e r a t i o nn e g a t i v e l y t h e r e f o r e ，r e s e a r c h e so nt h e c o r o n ao ft h eu h vt r a n s m i s s i o nl i n e sa r eo fb o t hi m p o r t a n tt h e o r e t i c a ls i g n i f i c a n c e a n dp r a c t i c a la p p l i c a t i o nv a l u e s 4 - 8 0 0k vu h v d ct r a n s m i s s i o nl i n e sw i l lb ed e v e l o p e di ns h a n d o n gp r o v i n c e a c c o r d i n g t ot h e l o n g t e r mp l a n d u et ot h ed r y , r a i n l e s sa n dd u s t yc l i m a t e e n v i r o n m e n ti ns h a n d o n gd i s t r i c t ，i ti se a s i e rt of o r mb u r r so nt h es u r f a c eo fu h v d c t r a n s m i s s i o nl i n e s ，w h i c hi n t e n s i f yt h eo c c u r r e n c eo fc o r o n ad i s c h a r g e t ot h i se n d ， t h ee l e c t r i cf i e l dd i s t o r t i o na n de l e c t r o m a g n e t i ci n t e r f e r e n c eo fc o n d u c t o r sw i t hb u r r t i p s a r es t u d i e di n t h i s p a p e r f i r s t ，t h e i n t r o d u c t i o nf o r t h e c o m p o s i t i o na n d c h a r a c t e r i s t i c so fu h v d c ，t h ec h a r a c t e r i s t i c so fe l e c t r i cf i e l do nd ct r a n s m i s s i o n l i n e sa n dt h e c a l c u l a t i o nm e t h o d so fe l e c t r i cf i e l ds t r e n g t ho nt h es u r f a c eo fd c t r a n s m i s s i o nl i n e sa r eg i v e n s e c o n d ，c o n s i d e r i n gt h eb u r r 私e l l i p s o i do rc o n e ，t i p d i s c h a r g eb yb u r r so fd i f f e r e n ts i z e si sm o d e l e d b a s e do nt h e s et w om o d e l sf o rt h e b u r r s ，t h ed i s t r i b u t i o n so fe l e c t r i cf i e l da r o u n dt h et i pa r ee x p l o r e da n dt h ei n f l u e n c e o fb u r r so ne l e c t r i cf i e l di sa l s oa n a l y z e d t h i r d ，u n d e rd i f f e r e n tc a s e s ，w h e r et h eb u r r s a r e i nd i f f e r e n tm o d e l s ，a r eo fd i f f e r e n tm a t e r i a lc o n s t i t u t i o n s ，a n da r el o c a t e da t d i f f e r e n tp o s i t i o no nt h es u r f a c eo ft h et r a n s m i s s i o nl i n e ，t h ec o r o n ad i s c h a r g ed u et o b u r r sa r es i m u l a t e da n da n a l y z e d ，s y s t e m a t i c a l l y t h es i m u l a t i o n s b yu s i n gt h e m a x w e l lc o d es h o wt h a tf o rt h eb u r r s 、析t l laf i x e dp o s i t i o no nt h es u r f a c eo ft h e t r a n s m i s s i o nl i n et h ed e p e n d e n c eo fm a x i m u mf i e l ds t r e n g t ha r o u n dt h ew i r eo nt h e s h a p eo ft h eb u r r sp r e s e n t sac e r t a i nr e g u l a r i t y , h o w e v e r , t h em a x i m u mf i e l ds t r e n g t h s v i 山东大学硕士学位论文 p r o d u c e db yt h eb u r r sw i t haf i x e ds h a p ea n dl o c a t e da td i f f e r e n tp o s i t i o no nt h e s u r f a c eo ft h et r a n s m i s s i o nl i n ea l ed i s t r i b u t e di nd i f f e r e n tr e g i o n sa r o u n dt h e t r a n s m i s s i o nl i n e s t h eb u r rs i g n i f i c a n t l yp r o m o t e st h eo c c u r r e n c eo fc o r o n ad i s c h a r g e w h e nt h em a t e r i a l so fb u r rc o n t a i nt h ee l e c t r o l y t e s f i n a l l y , t h ee l e c t r o m a g n e t i c i n t e r f e r e n c ei n d u c e db yc o r o n ad i s c h a r g ea r ea n a l y z e d ，a n dt h ec o r o n ar a d i a t i o nf i e l d 8 5ar e s p e c t i v ef u n c t i o no ft h ef 诧q u e n c y ，h o r i z o n t a ld i s t a n c e ，l i n eh e i g h tp r o p e r t i e s a n dw i r er a d i u sa r ec a l c u l a t e di nd e t a i lb ym e a n so fm a t l a bc o d e t h ea n a l y s e sa n dr e s u l t sp r e s e n t e di nt h i sp a p e ro nc o r o n ap h e n o m e n o no fu h v t r a n s m i s s i o nl i n e sa l eu s e f u lf o rt h ee s t a b l i s h m e n ta n dr e v i s i o no fe l e c t r o m a g n e t i c e n v i r o n m e n ts t a n d a r do fu h v g d d k e yw o r d s ：u l t r a - h i g hv o l t a g e ；p o w e rt r a n s m i s s i o nl i n e ；c o r o n ad i s c h a r g e ；b u r r ； e l e c t r o m a g n e t i cr a d i a t i o n v i i l 山东大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 课题背景及研究意义 1 1 1 我国建设特高压输电项目的必要性 根据本世纪上半叶我国国民经济发展需求，预计到2 0 2 0 年全国装机容量将 达到1 1 0 旺1 2 0 0g w 。但我国能源和负荷分布极不均衡，水力资源的6 8 左右 分布在西南地区，煤炭资源的7 6 左右分布在华北西北地区，而用电负荷的7 0 左右主要集中在东部、南部沿海经济发达地区【l 巧j 。这就决定了我国要解决电 力供应问题，就必须在大力开发水力发电和火力发电的同时建设全国地域范围内 的能源传输通道，实现长距离大容量的“西电东送”和“南北互供”，从而实现全国 电力联网，充分发挥电网的水火互补调剂及区域负荷错峰作用 l 。全国联网网 架中各段输送容量约为5 _ og w ，输送距离约为6 0 0 - - 2 0 0 0k m 。然而，现有的 5 0 0k v 电网无论在传输长度、传输容量以及限制短路电流方面都无法达到上述 要求【1 0 1 2 1 。 特高压电网被称为“电力高速路”，它是指由1 0 0 0k v 交流和4 - 8 0 0k v 直流系 统构成的高压电网。与现有电网相比，特高压电网具有容量大、距离长、损耗低、 节约土地资源等明显优势，建设特高压电网将大大提高远距离、大容量输电的效 率，减少输电损耗，降低输电成本，促进大煤电基地、大火电基地、大核电基地 建设，实现更大范围的资源优化配置，推动我国能源的高效开发和利用，促进经 济和社会的可持续发展。为实现“西电东送、南北互供、全国联网”的战略目标， 解决电网中存在的安全稳定性、网架结构、输电走廊、短路电流等重大问题，采 用特高压输电是我国电网发展的必然趋势【l3 1 。 特高压电网由1 0 0 0k v 级交流系统和4 - 8 0 0k v 级直流系统组成。二者的应用 各有特点，是相辅相成且互为补充的。研究表明，当输电距离在8 0 0k m 以内时， 特高压交流输电方案的经济性优于特高压直流输电；当输电距离在8 0 0 - - - 1 2 0 0 k m 内时，特高压直流输电方案的经济性优于特高压交流输电；当输电距离超过 1 4 0 0k m 时，+ 8 0 0k v 级特高压直流输电方案经济性优势更加明显；当输电距离 为8 0 0 - - - 1 2 0 0k m 之间时，需要根据工程的具体情况进行对比选择。我国发展 山东大学硕士学位论文 1 0 0 0k v 特高压交流输电，主要定位于更高一级电压等级的国家电网估价建设和 跨大区联网；发展士8 0 0k v 特高压直流输电，目前主要定位于我国西部大水电和 大煤电基地电力的远距离大容量外送。特高压输电的主要目标是：提高我国电网 远距离输送电力的能力，同时又降低输电电能损耗【h 1 。 1 1 2 特高压输电线路带来的电磁环境问题 我国的特高压输电线路将必然会经过一些人口稠密、经济发达的地区，由于 特高压电压等级的升高，电磁环境问题将更加突出，所以特高压输电线路的电磁 环境问题必须予以高度重视，需进行深入研究并采取措施加以限制，使其达到环 保标准。特高压输电工程的电磁环境问题主要包括线路和变电站内的工频电磁 场、导线引起的可听噪声、无线电干扰等【1 5 m 】。 由于输电电压的提高，必然导致输电导线表面及周围空间电场强度增大，容 易产生电晕现象和强电场效应，从而引起可听噪声、无线电干扰和电晕损失等一 系列的电磁环境问题，所以电晕的产生及其影响必须加以考虑。电晕放电是由于 导线表面的电场强度很高，引起空气电离而发生的放电现象。空气分子的游离强 度一般为2 0 _ - 3 0k v c m ，当输电线路表面电场强度超过这个数值之后，就会听 到线路发出“咝咝”的放电声，嗅到臭氧的气味，夜间还可以看到导线周围发出的 蓝紫色荧光，这就是电晕放电 1 9 3 1 】。 1 2 当前国内外关于特高压输电的研究现状 1 2 1 特高压输电的研究现状 特高压输电是在超高压输电的基础上发展起来的，国外研究特高压输电始于 1 9 7 0 年，至今已有四十年的历史，其目的仍是进一步提高输电能力，实现大功 率的中、远距离输电，以及实现远距离的电力系统互供，建成联合电力系统。这 里将简要介绍国际上特高压输电技术的发展及现状【2 2 】。 前苏联于1 9 8 5 年投运了世界上第一条卡扎夫斯坦一乌拉尔间的4 9 7 k m 的特 高压交流输电线路，该线路的最高电压为1 2 0 0k v ，且现在已延长到近9 0 0k m 。 意大利电力公司的特高压输电计划始于上世纪7 0 年代，设定特高压输电的 最高电压为1 0 5 0k v ，1 9 7 6 年在斯卑勒特试验所建设了lk m 的试验线路。 美国的a e p 和b p a 公司曾分别计划在上世纪9 0 年代建成1 5 0 0 - - - 1 6 0 0k v 2 山东大学硕士学位论文 特高压输电线路和1 2 0 0k v 特高压输电线路，以此推进特高压输电的绝缘问题、 环保问题等相关技术的研发。 日本于1 9 7 3 年成立了以电力中央研究所为主导的特高压输电特别委员会， 将特高压输电的最高电压定为1 1 0 0k v ，1 9 7 3 - 1 9 7 5 年，利用赤城试验所的试验 用输电线路等进行了输电线的绝缘特性及相关运行数据等项研究。1 9 9 1 年，日 本开始研发用于特高压输电的变电设备。截止到本世纪初，日本输送福岛地区大 容量电力约1 1 0k m 的东西特高压输电走廊、输送柏崎地区大容量电力约2 5 0k m 的南北特高压输电走廊( 目前为5 0 0k v 降压运行) 以及位于群马县的新榛名1 0 0 0 k v 特高压变电站( 目前处于空载运行状态) 的调试安装等全部完成。 我国自1 9 8 6 年开始立项研究特高压交流输电技术，取得了许多重要成果， 并培养了一批有较高理论水平和实践经验的工程技术人员。1 9 9 4 年武汉高压研 究所建成了国内第一条百万伏级特高压输电研究线路，国家电网公司结合西北电 网运行管理方面的经验建立的7 5 0k v 超高压电网，自2 0 0 5 年9 月2 6 日投产以 来安全稳定运行至今。这些都为特高压建设的技术装备和工程建设提供了实践依 据，奠定了坚实基础。2 0 0 5 年，国家电网公司和南方电网公司分别提出建设1 0 0 0 k v 级交流系统和8 0 0k v 级直流系统，推进了特高压输电技术进入试验阶段， 并相继完成了特高压输电中过电压与绝缘配合中重大关键技术的研究、电磁环境 的部分研究，同时，特高压设备研制工作也在全面展开。一些特高压主设备( 如 主变压器、绝缘子和隔离开关等) 已研制成功，部分通过鉴定；尚有设备正在试 验研发阶段( 如断路器、串联电抗器等) 。同期，特高压交、直流试验基地及国 家电网仿真中心已开工建设。2 0 0 9 年1 月1 6 日，中国自主研发、设计和建设的 百万伏交流输变电项目晋东南一南阳一荆门特高压试验示范工程正式建成投运， 这是迄今为止，世界上运行电压最高、输送能力最大、技术水平最先进的特高压 交流输变电工程；2 0 0 9 年1 2 月1 3 日，国家电网公司向家坝一上海8 0 0k v 特高 压直流输电示范工程线路全线贯通。中国特高压输电技术的发展进展顺利，试验 研究能力和工程实践水平得到全面提升【2 3 。 为了解和掌握我国特高压电磁环境水平，通过对交流特高压试验线段的电磁 环境的测试，得到我国特高压输变电工程电磁环境的工频电场、无线电干扰和可 听噪声的试验数据，这些试验数据是在选定的测量路径上，好天气条件下测量得 山东大学硕士学位论文 到的：工频电场最大值为6 1k v m ，无线电干扰值为5 3 5d b ，可听噪声为a 声 级3 6 4d b 。比较测试结果与前期电磁环境科研成果中的相关数据，认为好天气 条件下交流特高压试验基地的电磁环境参数可满足环保要求，且与前期科研成果 较为一致，但在雨天( 毛毛细雨和小雨条件下) ，由于线路的金具和导线电晕现 象严重，无线电干扰和可听噪声比好天气时明显变大，分别增大约1 2d b 和1 0 d b 。 1 2 2 输电线路上电晕的研究 第二次世界大战后，关于输电线路电晕的研究，绝大部分集中在户外试验场 试验线路上进行。美国、前苏联、加拿大、意大利、法国、日本、瑞典和芬兰等 国为了建设各自国家的输电线路，相继建立了试验线路，开展了电晕相关数据的 测量研究2 4 1 。由于受各国输电电压等级的限制，大多数国家开展的电晕研究局 限于超高压输电线路，仅美国和意大利等极少数国家做了特高压试验线路的相关 试验【2 5 。2 9 1 。早在2 0 世纪初，随着输电线路的出现，各国科学家就开始了对电晕 的研究。1 9 1 1 年，皮克通过在清洁干燥导线上的实际试验，最早提出了电晕损 失的公式【3 0 l 。1 9 2 7 年，霍姆研究了两根平行导线间电晕损失的机理，并给出了 电晕电流波形，如图1 1 和图1 2 所示。