了解電暈放電的起始場(chǎng)強(qiáng)的大小與哪些因素有關(guān)，熟悉電暈放電的危害和利用

一、電暈放電的起始電壓與起始場(chǎng)強(qiáng)

在極不均勻電場(chǎng)中，由于最大場(chǎng)強(qiáng)與平均場(chǎng)強(qiáng)相關(guān)很大，以至間隙擊穿前在曲率半徑較小的電極表面附近出現(xiàn)局部的自持放電，即電暈放電。開(kāi)始爆發(fā)電暈時(shí)的電壓稱為電暈起始電壓U_c，此時(shí)電極表面的場(chǎng)強(qiáng)稱為電暈起始場(chǎng)強(qiáng)E_c。

電暈放電的起始電壓U_c通常由實(shí)驗(yàn)總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)公式確定。以輸電線路的導(dǎo)線為例，平行導(dǎo)線間電暈起始場(chǎng)強(qiáng)E_c (峰值，kV/cm)的經(jīng)驗(yàn)公式為

式中 r——導(dǎo)線半徑，cm;

δ——?dú)怏w相對(duì)密度；

m₁——導(dǎo)線表面的粗糙系數(shù)，對(duì)光滑導(dǎo)線m₁=1，絞線m₁=0.8～0.9：

m₂——?dú)庀笙禂?shù)，好天氣時(shí)m₂=1，壞天氣時(shí)m₂=0.8。

求得E_c后，可根據(jù)電極結(jié)構(gòu)及布置求得電暈起始電壓U_c，例如，對(duì)于距離為d的兩根平行導(dǎo)線(d>>r)，電暈起始電壓為

U_c=E_crlnd/r （TYBZ01402004-2）

式中 d——導(dǎo)線間距離。

對(duì)于單導(dǎo)線對(duì)地的情況，E_c和U_c的計(jì)算公式同式(TYBZ01402004-1)和式(TYBZ01402004-2)，但公式中d為鏡像距離，U_c為導(dǎo)線對(duì)地電壓。

對(duì)于三相輸電線路，電暈起始電壓U_c (相電壓)為

式中  D——導(dǎo)線的幾何均距；

D_ab、 D_bc、D_ca——分別為導(dǎo)線ab、be、ca的間距。

二、電暈放電的危害

(1)電學(xué)放電會(huì)引起能量損失。

(2)電暈放電形成的高頻電磁波會(huì)對(duì)無(wú)線電信號(hào)產(chǎn)生干擾。

(3)電暈放電會(huì)使空氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生O₃、NO、NO₂等有害氣體，對(duì)金屬及絕緣材料有氧化和腐蝕作用。

(4)電暈放電發(fā)出的噪聲有可能超過(guò)環(huán)境保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)。

三、防暈措施

對(duì)于電暈放電帶來(lái)的危害，解決的途徑是限制電極表面的電場(chǎng)強(qiáng)度，使其低于電暈放電的起始場(chǎng)強(qiáng)。對(duì)于輸電線路，通常以晴天時(shí)不發(fā)生電暈放電的條件選擇架空導(dǎo)線的截面積。對(duì)于超高壓輸電線路，可以采用擴(kuò)徑的空心導(dǎo)線或分裂導(dǎo)線以降低導(dǎo)線表面的電場(chǎng)強(qiáng)度。

對(duì)于電氣設(shè)備，可采用改善電極形狀的方法消除電學(xué)放電，如增大電極的曲率半徑，同時(shí)電極表面應(yīng)盡可能光滑，避免棱角、毛刺等以消除場(chǎng)強(qiáng)局部增高。某些高壓設(shè)備的高壓出線端加裝均壓環(huán)就是增大電極曲率半徑的一個(gè)例子，如在懸式絕緣子串的導(dǎo)線端加裝屏蔽環(huán)，在避雷器、互感器等設(shè)備的頂端加裝均壓環(huán)等。

四、電暈的利用

在一些特殊的場(chǎng)合，電暈也有可以利用的一面：

(1)利用電暈放電產(chǎn)生的空間電荷改善極不均勻電場(chǎng)的電場(chǎng)分布，可以提高氣體間隙的放電電壓。

(2)電放電可削弱輸電線路上的雷電沖擊電壓的幅值和陡度，也可以降低操作過(guò)電壓。

(3)電暈在工業(yè)部門已獲廣泛應(yīng)用，例如凈化工業(yè)廢氣的靜電除塵器、凈化水用的臭氧發(fā)生器和靜電噴涂等。