架空线路运行状态评估中的混合型多属性决策

1、毕 业 设 计(论文)院 系机械工程系专业班级工业工程学生姓名LH指导教师CTJ架空线路运行状态评估中的混合型多属性决策题 目 二一四年六月架空线路运行状态评估中的混合型多属性决策摘要随着电网规模的逐渐扩大，电力网络及其线路的结构也越来越复杂，线路的安全、可靠运行对电力系统有着极其重要的意义。对于架空输电线路运行状态可靠性的安全评价工作重要性也逐渐被人们所认知。但实际中架空输电线路具有分布地域广、检测参数多、运行环境复杂等特点，直接导致数据繁杂。因此，需建立一套简捷有效的评估手段。输电线路是电网运行中重要的组成部分，同时也是我国电能供应中重要的组成部分。经济和社会的快速发展是离不开电能的供应的

2、，因此一定要保证输电线路的运行安全和稳定，对输电线路进行合理设计和优化。在输电线路运行的过程中是存在着很多问题的，对出现的问题进行分析可以找到更好的解决措施，同时对输电线路也能更好的进行设计和优化，确保输电线路的安全运行。对架空线路运行状态的评估应从与其影响因子着手，通过对其影响因子的合理设计和改进，再采用合理的方法进行混合型多属性决策。通过对架空线路运行状态评估中的混合型多属性决策，可以帮助我们避免线路故障的发生，进一步提高架空输电线路的运行水平。关键词：架空线路；运行；设计；优化；评估；决策OVERHEAD LINE RUNNING CONDITION ASSESSMENT OF HYBR

3、ID MULTIPLE ATTREBUTE DECISION-MAKING AbstractWith the widening of grid scale, the electric power network and its circuit structure is becoming more and more complex, the line of safe, reliable operation of power system has extremely important significance. For the reliability of overhead transmissi

4、on line running state safety evaluation work importance also been realized by people. But in the actual overhead transmission line has a wide distribution area, testing parameters, operation environment more complicated characteristics, led directly to the data and complex. Therefore, it is necessar

5、y to establish a simple and effective evaluation method. Transmission lines is an important part in the operation of the power grid, is also the important part of power supply in our country. Rapid economic and social development is inseparable from the electricity supply, so be sure to guarantee th

6、e operation safety and stability of the transmission line, make reasonable design and optimization of transmission lines. In the process of transmission line operation is there are a lot of problems, analyze the problems can be found better solutions, at the same time also can better for transmissio

7、n lines to carry on the design and optimization, to ensure safety operation of transmission lines. For overhead line, the assessment should be in the running state of and affecting factors on the impact factors of the rational design and improvement, the hybrid multiple attribute decision making by

8、reasonable methods. Through the state evaluation of overhead line running hybrid multiple attribute decision making, can help us to avoid the happening of line fault, further improve the level of the operation of overhead transmission lines. Keywords: Overhead line; Operation; Design; Optimization;

9、Assessment; Decision making目 录摘要IAbstractII1绪论11.1课题研究背景11.2研究目的与意义11.3国内外研究现状综述21.3.1变压器质量状态评估研究现状21.3.2模糊与不确定性理论研究现状分析21.4本文研究的主要内容32变压器质量评估的相关理论52.1变压器油的性能52.2油中气体的产生52.3气相色谱分析理论52.4电气设备故障诊断的三比值法63基于组合赋权法和集对分析的变压器质量状态评估研究73.1变压器状态指标的建立73.2基于组合赋权法的各指标权重的确定83.2.1组合赋权法的提出93.2.2确定内涵型权重93.2.2.1未确知有理数的

10、概念93.2.2.2建立权重计算模型103.2.2.3确定特征气体的权重103.2.3.4评估指标权重计算步骤113.2.3确定信息型权重113.2.4确定组合权重123.2.4.1博弈论概述133.2.4.2权重的一致性检验133.2.4.3基于博弈论的组合权重法计算步骤133.2.4.4matlab软件的相关介绍143.3基于集对分析的变压器故障类型诊断153.3.1集对分析理论简介153.3.2集对分析的联系度153.3.2.1联系度的概念153.3.2.2联系度的层次结构163.3.2.3差异度系数i的取值过程164实例分析19结论22参考文献24致谢261绪论1.1课题研究背景架空输

11、电线路是电网运行中重要的组成部分，同时也是我国电能供应中重要的组成部分。经济和社会的快速发展是离不开电能的供应的，因此一定要保证输电线路的运行安全和稳定，对输电线路进行维护。在输电线路运行的过程中是存在着很多问题的，对出现的问题进行分析可以找到更好的解决措施，同时对输电线路也能更好的进行维护和管理，确保输电线路的安全运行。输电线路的运行情况对经济和社会的发展都是非常重要的，因此一定要做好输电线路的维护工作。输电线路是保证电能够正常供应的关键，但是在实际的运行过程中，输电线路也是会经常出现故障的，对出现的问题进行分析，可以对输电线路进行更好的维护，保证输电线路的运行安全。导致电力线路出现运行故障

12、的原因是非常多的，在对故障出现原因进行分析的时候要做到具体的问题具体的分析，这样才能更好的确保电力线路的正常运行。经济和社会的不断发展，使得电力线路在进行建设的时候规模越来越大，覆盖的面积也在不断扩大，但是电力线路在进行架设的时候都是在户外，这样就要对电力线路进行设计的时候做好保护措施，同时在运行的时候也要做好防护措施。根据不同区域的自然条件，加强分析，并且积极的探索保护电力线路的手段，更好的保证电力线路的运行情况。积极探索，多方位、全时段地保护，将导致电力线路故障的隐患及时的消灭，从而有效的维护电力系统的安全运行，保障供电的稳定。自20世纪80年代以来，我国的状态维修技术也得到了迅速发展，各

13、单位相继研制了不同类型的监测装置，而现阶段我国电网公司的电气设备检修实行计划检修为主，计划检修与状态检修相结合，逐步向状态检修过度的模式。随着电力设备维修方式的发展，用于评估的数据不再只是少量的单次数据而是包括离线实验数据和大量连续在线数据在内的数据信息。这些激增的数据背后隐藏着许多重要信息，为电业部门的决策提供依据，对其进行更高层次的分析。国内外针对这些数据有许多处理方式，从而对架空线路运行状态进行评估。本文针对属性权重信息完全未知的直觉模糊多属性决策问题进行了探究，提出了一种综合考虑隶属度、非隶属度以及犹豫度的新的得分函数，利用改进的得分函数将传统的熵权法推广到直觉模糊领域，为属性权重完全

14、未知的直觉模糊多属性决策问题提供了一个新的排序方法。1.2研究目的与意义导致电力线路出现运行故障的原因是非常多的，在对故障出现原因进行分析的时候要做到具体的问题具体的分析，这样才能更好的确保电力线路的正常运行。经济和社会的不断发展，使得电力线路在进行建设的时候规模越来越大，覆盖的面积也在不断扩大，但是电力线路在进行架设的时候都是在户外，这样就要对电力线路进行设计的时候做好保护措施，同时在运行的时候也要做好防护措施。根据不同区域的自然条件，加强分析，并且积极的探索保护电力线路的手段，更好的保证电力线路的运行情况。积极探索，多方位、全时段地保护，将导致电力线路故障的隐患及时的消灭，从而有效的维护电

15、力系统的安全运行，保障供电的稳定。1.3国内外研究现状综述1.3.1直觉模糊多属性决策问题的研究现状自从Zadeh于1965年提出模糊集理论以来，该理论已在现代社会的各个领域得到广泛应用。Atanassov对Zadeh的模糊集进行了拓展，把仅考虑隶属度的传统模糊集推广到同时考虑隶属度、非隶属度和犹豫度这三个方面信息的直觉模糊集。由于直觉模糊集比传统的模糊集能够更细腻的描述和刻画客观世界的模糊性本质，近年来，人们对直觉模糊及模糊多属性决策的研究产生了浓厚的兴趣并取得了丰硕的研究成果。Papakostas，Hatzimichailidis和Kaburlasos从模式识别角度对直觉模糊集的距离和相似

16、度进行了比较；EulaliaSzmidt等运用直觉模糊集对信息量进行了度量；在模糊多属性决策方面，王坚强等针对权重信息不完全确定和属性值为梯形模糊数的多准则决策问题，提出一种基于梯形模糊数的信息不完全确定的多准则决策方法；Liu和Wang从得分函数的角度出发提出了直觉模糊多属性决策的新的方法；Chen等将决策者对各方案的态度特征考虑在内，提出了一个更符合实际的多属性决策方法；Liu等则考虑了决策者的风险偏好问题。然而，直觉模糊理论和模糊多属性决策理论，无论在理论研究还是实际应用上，目前都还很不成熟，仍面临着新的挑战，尤其是有关由模糊集理论方法向直觉模糊理论方法的推广研究还有待于进一步细化与完善

17、。比如多属性决策中用于排序的得分函数虽然引起了广泛的研究，但是这些得分函数在实际应用中要么和实际情况不相符，要么难于操作。比如Xu所提出的得分函数规则，因没有考虑到投票模型中弃权人群对决策的影响，因而会产生和实际不相符的结果；而I iu和Wang等虽然考虑到了弃权人群的影响，但所提出的得分函数中包含两个未知参数很难客观给出，因此很难应用于实践。1.3.2模糊与不确定性理论研究现状分析提到模糊与不确定性理论首先得认识模糊集合，我们知道，普通集合是数学的最原始的概念，经典数学的高楼大厦都建立在普通集合之上。但是自从数学家罗素提出的“理发师悖论”后，这个基础就发生了动摇，这个悖论告诉我们生活中存在“

18、非此非彼”的现象。美国的控制论专家Zadeh教授正视了这种现象，他揭示了现实生活中绝大多数概念并非都是“非此非彼”，只是“是”与“不是”那么简单，而概念的差异常以中介过渡的形式出现，是在“是”与“不是”之间，表现为“亦此亦彼”的模糊性现象11。在日常生活中，模糊现象与模糊概念几乎淹没了精确概念，例如“年轻人”、“高个子”、“污染”、“机械性能良好”等等。面对大量的模糊概念及不可避免地要处理大量的模糊性现象，传统的方法及经典的集合就显得苍白无力了，模糊与不确定性理论由此发展起来,下面对相关理论进行介绍：（1）概率论与数理统计通过取值于0,1的实数来实现不确定信息的度量，它涉及到一个事物是否发生的

19、不确定性和与之相关的量的规律性。（2）粗糙理论使用上、下近似集来粗略表达或者定义模糊信息（通常是隐藏在现象和数据中的知识和规律）。（3）灰色系统理论大部分都是通过数据生成的手段，对诸如少数据或者不确定性系统进行信息加工和数据处理，然后从这些信息中得到有价值的规律和知识。（4）集对分析理论是一种新型的处理模糊和不确定知识的数学工具，能有效地分析和处理不精确、不一致、不完整等各种不确定信息，并从中发现隐含的知识，揭示潜在的规律。1.4本文研究的主要内容本论文共分为五章，主要内容如下：第一章为绪论部分。主要阐述了论文的研究背景、研究目的及意义，并对国内外的相关研究成果进行综述和分析，在借鉴已有的研究

20、成果并根据目前的研究状况，提出了本文的研究方法和主要研究内容。第二章是对架空线路运行状态评估中的混合型多属性决策的理论综述，介绍了气相色谱分析相关理论，为建立特征气体指标提供依据。第三章提出了基于组合赋权法和集对分析的变压器质量状态评估研究模型。首先参考国内外研究理论成果建立了状态指标。然后根据主、客观赋权的优缺点以及权重的本质可以将指标权重分为内涵型权重（未确知有理数法获取）和信息型权重（熵权法获取），用博弈论的方法将两种权重进行融合、协调从而得到最优权重，这里使用matlab软件进行相关计算，使得计算非常简便。在得到各指标权重之后，使之与集对分析理论结合，得到测试数据与故障类型的联系程度从

21、而判断出故障类型。第四章以某电厂的一次变压器事故为例进行分析、评价，得出评价结果并对结果进行分析，针对存在的问题提出对策从而改善变压器的运行状态。第五章总结归纳总结了本文的研究内容，指出论文的不足之处，为以后研究指明了方向。2架空线路运行状态各属性的相关理论电力架空线路主要由导线、避雷线、绝缘子、杆塔基础、拉线、接地装置和各种金具等组成。由于高压架空线路长期处于露天之下，使得线路的杆塔、绝缘子和导线等不仅经受正常机械载荷和电力负荷的作用；还得经受风、雨、冰、雪、雷电、大气污染等各种自然条件的影响。这些影响将会促使线路各元件趋于老化损坏甚至造成事故。因此我们要结合具体问题，具体分析，合理地对输电

22、线路进行设计和优化。2.1 输电线路的防雷设计与优化2.1.1雷击输电线路的概述输电线路所经之处大都是旷野和丘陵、高山，且线路长，遭受雷击的机率较大。输电线路的故障以雷击跳闸的居多，尤其是在山区，雷击跳闸引起的输电线路故障远远大于外力破坏，高居前列。雷击输电线路，过电压波沿线路传播到发电厂和变电站，引起线路开关跳闸，或者线路元件和电气设备的损坏、供电中断等事故。2.1.2雷击输电线路的危害雷电放电过程中，对输电线路有很大的危害性。（1）雷云对地放电时，位于雷击点附近的导线上，将产生感应过电压，会使输电线路的绝缘发生击穿或闪络；（2）雷电流通过导体时，会产生很大的热量，使输电线路的避雷线发生断股

23、；（3）雷云对地放电时，强大的雷电流会劈裂输电线路的电杆和横担甚至击毁杆塔等。2.1.3雷电的电气参数在防雷设计中，需要知道雷电自身的电气参数。它是防雷设计计算的基础，一般来说，有下列主要参数。（1）雷电活动强度雷暴日及雷暴小时 一个地区一年中雷电活动的强弱，通常以该地区多年年平均发生的雷暴天数或雷暴小时数来计算。雷暴日是每年中有雷电的天数，在一天内只要听到雷声就算一个雷暴日。雷暴小时是每年中有雷电的小时数，即在一个小时内只要听到雷声就算一个雷暴小时。据统计，我国大部分地区一个雷暴日可折合为3个雷暴小时。雷电活动的强弱不但和地球的纬度有关，而且与气象条件有很大关系。在炎热的赤道附近雷暴日最多，

24、平均约为100150雷暴日。我国长江流域与华北的某些地区，年平均雷暴日为40，而西北地区不超过15。国家根据长期观察结果，绘制出全国平均雷暴日分布图，给防雷设计提供了依据。年平均雷暴日不超过15的地区为少雷区，超过40的为多雷区，超过90的地区及根据运行经验雷害特别严重的地区为雷电活动特殊强烈地区。（2）落雷密度 雷暴日及雷暴小时仅表示某一地区雷电活动的强弱，它没有区分是雷云之间放电还是雷云与地面之间放电。实际上，云间放电远多于云地放电，云间放电与云地放电之比在温带地区大约为1.53.0，在热带地区约为36。一般而言，雷击地面才能构成对电力系统设备及人员的直接的损害，因此防雷需要知道有多少雷落

25、到地面上，这就引入了落雷密度，即每一个雷暴日、每平方公里对地面落雷次数称为地面落雷密度。电力行业标准DL/T6201997建议取=0.07次/（平方公里.雷电日），但在土壤电阻率突变地带的低电阻率地区，易形成雷云的向阳或迎风的山坡，雷云经常经过的峡谷，这些地区值比一般地区大得多，在选择发、变电站位置时应尽量避开这些地区。（3）雷电通道波阻抗 由前分析可知，主放电时，雷电通道如同一个导体，雷电流在导体中流动，因此，和普通导线一样，对电流波呈现一定的阻抗，该阻抗叫做雷电通道波阻抗。事实上，这个数值与雷电流幅值有关，我国有关规定建议取300400。（4）雷电流的极性 国内外实测结果表明，负极性雷占绝

26、大多数，约占（7590）%。加之负极性的冲击过电压线路传播时衰减小，对设备危害大，故防雷计算一般按负极性考虑。（5）雷电流幅值 雷击具有一定参数的物体（如避雷针、线路杆塔、地线或导线）时，流过被击物的电流与被击物之波阻抗（）有关，越小，流过被击物的电流越大。当为零时，流经被击物的电流电议为“雷电流”。实际上被击物阻抗不可能为零。规程规定，雷电流是指雷击于R30的低接地电阻物体时，流过该物体的电流。（6）雷电流的波头、陡度及波长 根据实测结果，雷电冲击波的波头是在15的范围内变化，多为2.52.6；波长在20100的范围内，多数为50左右。波头及波长的长度变化范围很大，工程上根据不同情况的需要，

27、规定出相应的波头与波长的时间。在线路防雷计算时，规程规定取雷电流波头时间为2.6,波长对防雷计算结果几乎无影响，为简化计算，一般可视波长为无限长。（7）雷电流的波形 实测结果表明，雷电流的幅值、陡度、波头、波尾虽然每次不同，但都是单极性的脉冲波。电力设备的绝缘强度试验和电力系统的防雷保护设计，要求将雷电流波形等值为典型化、可用公式表达、便与计算的波形。2.1.4电力线路的综合防雷措施及有关规定架空电力线路的防雷措施，是一个综合的技术经济问题。从技术上分析，衡量防雷工作主要是耐雷水平和雷击跳闸率两个指标。而在经济上，一方面不希望线路因雷击引起频繁的跳闸造成经济上的较大损失；另一方面，如果在防雷措

28、施上采取过高的要求，则会大量增加投资，也是不可取的。因此，在进行防雷设计时，应该根据线路的电压等级、负荷的性质、线路经过地区雷电活动的强度和土壤电阻率等条件，结合当地已有的线路运行经验，通过技术经济比较，从而确定出合理的防护措施。（1）架设避雷线架设避雷线是架空电力线路最基本的防雷措施之一。避雷线具有以下几项基本功能：防止雷直击导线；当雷击杆塔顶时起分流作用，从而降低杆塔顶的电位；对导线有耦合作用，降低绝缘子串上的电压；对导线有屏蔽降低导线上的感应电压。DL/T5092对各级架空电力线路架设避雷线的要求如下：330kv及500kv线路应沿全线架设双避雷线。220kv线路应沿全线架设避雷线；在山

29、区宜架设双避雷线，但少雷区可只架设单根避雷线。110kv线路一般也应沿全线架设避雷线，在雷电活动特别强烈的地区宜架设双避雷线；在少雷地区或运行经验证明雷电活动轻微地区，可不沿全线架设避雷线，但应装设自动重合闸装置。对于35kv及以下线路，由于线路本身绝缘比较薄弱，沿全线装设避雷线效果不大，故只在两端12km进出线段进行架设。装设避雷线的线路，杆塔上避雷线对边导线的保护角：对于220kv线路及330kv双避雷线线路，一般采用20左右；山区单避雷线线路25左右；对于500kv一般不大于15；山区宜采用较小的保护角。（2）降低杆塔接地电阻避雷线在每一基杆上都需要接地，对于一般高度的杆塔，降低接地电阻

30、是提高线路耐雷水平、防止反击过电压的有效措施。DL/T 5092规定：有避雷线的线路每基杆塔（解开避雷线时）的工频接地电阻，在雷雨季节干燥时测量，不宜超过表1-1所列数值。表1-1 有避雷线杆塔的工频接地电阻值土壤电阻率（.m）100及以下1001505001000100020002000以上接地电阻（）1015202530（3）架设耦合地线在降低接地电阻有困难的地方，为了提高线路的防雷水平，减少雷击跳闸率，可采用在导线下面（或其附近）加挂一根耦合线的方法。它的作用是加强避雷线与导线之间的耦合，使线路绝缘子串上的电压降低。同时，也增加了对雷电流的分流作用。运行经验证明，加耦合地线后，线路跳闸率

31、将有明显降低。（4）装置自动重合闸由于雷击闪络后绝缘性能大多能很快在跳闸后自行恢复，因此，安装自动重合闸装置对于降低线路的雷击事故率具有较好的效果。据统计，我国在110kv及以上送电线路的自动重合闸，其成功率在75%95%；35kv及以下线路约为50%80%。因此，各级电压的线路应尽量装设自动重合闸装置。（5）采用中性点经消弧线圈接地方式对于雷电强烈而接地电阻又难以降低的地区，在110kv电网中可考虑将中性点直接接地改为经消弧线圈接地，这样，绝大多数的单相雷闪接地故障将自动消除。当两相或三相落雷时，由于先对地闪络的那一相，相当于一根避雷箱，增加了耦合作用，使未闪络相上的绝缘子串电压下降，从而提

32、高了耐雷水平。（6）对线路交叉跨越的保护 线路交叉跨越出可能形成较弱的空气间隙绝缘，雷击时结缘薄弱点首先发生闪络，从而使两条相互交叉的线路同时跳闸，并将引起电力系统自动装置的非选择性动作、扩大系统事故。DL/T 5092对交叉跨越的防雷保护基本要求如下：线路交叉档两端的绝缘不应低于其相邻档杆塔的绝缘。同级电压线路交叉或与较低电压线路、通信线路交叉时，两交叉线路导线间或上方线路导线与下方线路避雷线之间的垂直距离，应满足表1-2所列数值。若交叉距离比表2所列数值大及以上时，则交叉档可不采取保护措施。表1-2 同级电压线路相互交叉或与较低电压线路、通信线路交叉时的交叉距离额定电压（kv）<13

33、1020110154220330500交叉距离（m）145679交叉档两端的钢筋混泥土电杆或铁塔（上下方线路共4基），不论有无避雷线，均应进行人工接地处理，接地电阻也应满足表1-1要求。35kv及以上交叉档两端为木杆，或木横担钢筋混泥土杆且无避雷线时，应装设管型避雷器或保护间隙。对大跨越档的保护，要求大跨越档的绝缘水平不应低于同一级线路的其他杆塔。全高超过40m有避雷线的杆塔，每增加10m,应增加1片绝缘子。对于全高超过100m的杆塔，绝缘子数量应结合运行经验及通过雷电过电压的计算来确定。未沿全线架设避雷线的35kv及以上新建线路的大跨越段，宜架设避雷线。对新建成有无避雷线的大跨越档，应增设惯

34、性避雷器或保护间隙。22 电晕放电的影响与防护2.2.1电晕放电现象当在电极两端加上较高但未达击穿的电压时，如果电极表面附近的电场（局部电场）很强，则电极附近的气体介质会被局部击穿而产生电晕放电现象。当电极的曲率半径很小时，由于其附近的场强特别高，很容易发生电晕放电。在通常的情况下，都是研究在曲率半径很小电极处的电晕放电。电晕放电现象可在很多场合下观察到，例如，在高压传输线和同轴圆筒所包围导线的表面，或在针形不规则导体的附近以及在带有高电压的导体表面等处。 根据空间电荷场的相对重要性和阴极提供电子过程的性质区分了汤生放电、辉光放电和弧光放电。在汤生放电中，空间电荷场对外加电场的影响很小，而在辉

35、光和弧光放电中，它却起着重要的作用。在汤生和辉光放电中，次级电子的提供过程，如光子、正离子和亚稳态原子过程所产生的作用不很明显，而弧光则是借助于十分有效的次级过程如场致发射和热离子发射而工作。冈此，自持汤生或辉光放电的燃点电压或阴极位降值都要超过气体电离电位一个数量级的大小，而自持弧光放电的阴极位降十分接近于气体的电离电位。电晕放电电压降比辉光放电压降大(千伏数量级)，但放电电流更小（微安数量级）。且往往发生在电极间电场分布不均勾的条件下。若电场分布均匀，放电电流又较大，则发生辉光放电现象；在电晕放电状况下如提高外加电压，而电源的功率又不够大，此时放电就转变成火花放电；若电源的功率足够大时，则

36、电晕放电可转变为弧光放电。 在电晕放电中，一般说来，电极的几何构形起着重要作用。电场的不均匀性把主要的电离过程局限于局部电场很高的电极附近，特别是发在曲率半径很小的电极附近或大或小的薄层中，气体的发光也只发生在这个区域里，这个区域称为电离区域，或称之为电晕层或起晕层。在这个区域之外，由于电场弱，不发生或很少发生电离，电流的传导依靠正离子和负离子或电子的迁移运动，因此电离区域之外的区域被称为迁移区域或外围区域。若两极中仅有一个电极起晕，则放电的迁移区域中基本上只有一种符号的带电粒子，在此情况下，电流是单极性的。 形成电晕所需电场不均匀的程度与气体的种类有很大关系。在负电性的气体中(如气压为Pa的

37、空气)，当电极为球平面几何构形，电极间隙为球半径时可建立电晕放电；与此相反，若充以非负电性气体，则不会产生电晕放电现象。 电晕放电的电流强度取决于加在电极之间的电压大小、电极的形状、极间距离、气体的性质和密度。电晕放电是种自持放电，它不需要外加电离源来引发和维持放电。另外，电晕放电的电压降不取决于外电路中的电阻，而决定于放电迁移区域的电导；在迁移区域内存在单极性的空间电荷时，它妨碍着放电电流的通过，此时电晕放电的压降大部分落在迁移区域上。 当两极间的电位差由零逐渐增大时，最初发生无声的非自持放电，这时的电流很微弱，其大小决定于剩余电离；当电压增加到定数值Vs时，电晕放电发生了。该电压Vs称为起

38、晕电压或电晕放电的阀值电压，它的大小数值由电极间电流的突然增大(从大约到A)和在曲率半径较小的电极处朦胧的辉光的出现所表征。若继续增大电位差，则电流强度将增大，发光层的大小及其亮度也同时增大。当外加电压比阀值电压高很多时，电晕放电会转变为火花放电发生火花的击穿。 电晕放电的极性决定于具有小曲率半径的电极的极性。如果曲率半径小的电极带正电位，则发生的电晕称为正电晕；反之则称为负电晕；此外，按提供的电压类型也可以将电晕放电分为直流电晕、交流电晕和高频电晕。按出现电晕电极的数目分类时，则有单极电晕、双极电晕和多极电晕。电晕放电现象的应用很广，例如除尘器、高速打印饥、漂白装置等。在某些场合，又不希望它

39、发生，如高压传输线上的电晕会引起电能的损耗和对广播电视的干扰。因此，研究电晕的基本过程具有重要的实用价值。 2.2.2电晕产生的机理 电晕即局部放电，是指当电压应力超过某一临界值时，在绝缘系统中气体瞬时电离引起的一种局部放电现象。显然，“局部”并不是每一处，“瞬时并非持续，“气体电离则说明无气体便无电晕，因此，气体是电晕产生的最根本的条件之一。 众所周知，气体是不导电的，为优良的绝缘体。但是，当提高气体间隙上的外施电压而达到一定数值后，电流会突然剧增，从而使气体失去绝缘性能，产生自持放电现象。所以，电晕产生有两个主要的因素：一是空气隙的存在，另一个就是电压应力(即电场强度)超过了空气隙的击穿电

40、压。在绝缘材料的内部、电极之间都会存在一定的空气隙，因而，当作用在这些空气隙上的电压应力超过气体的击穿电压时，气体就会被击穿，形成电晕。 最初，局部放电产生的电火花烧蚀绝缘表面，同时产生的臭氧和酸对绝缘表面也有腐蚀作用，使得绝缘表面变得粗糙，然后这种烧蚀和腐蚀缓慢渗入绝缘体内部，但不会造成急剧损坏。烧蚀到一定阶段就会向四周传播，形成枝状生长的通路，该通路是导电的。这是因为通路的壁会碳化或者因为其中的气体高度电离所致。2.2.3 电晕放电形成条件 并不是所有的气体放电都表现为电晕放电形式，只有在极不均匀电场中的气体，当场强足够大时，才会形成电晕。也就是说只有当极间距离对起晕电极表面最小曲率半径的

41、比值大于一定值时，电晕才有可能发生;若比值小于此值，气隙将发生火花击穿。 电力系统中所遇到的绝缘结构大多是不均匀的。不均匀电场的形式很多，绝大多数是不对称电场。在电场极不均匀时，随间隙上所加电压的升高，在大曲率电极附近很小范围内的电场足以使空气发生游离，而间隙中大部分区域的电场仍然很小。于是在大曲率电极附近很薄一层空气中将具备自持放电(即外界游离因素不存在，间隙中的放电仅靠电场作用继续进行下去)的条件，放电仅局限在大曲率电极周围很小的范围内，而整个间隙尚未击穿。这种放电称为电晕放电。这是由于大曲率周围的强电场区的气体游离造成的。伴随强场区中的游离、复合，激励和反激励，发出大量光子，使起晕电极周

42、围有薄薄的紫色光层，称为电晕层，电晕层以外的电场很弱，不再发生游离。 电晕放电是极不均匀电场所特有的一种自持放电形式，是极不均匀电场的特征之一。它与其他形式的放电有本质的区别，电晕放电时的电流强度并不取决于电路中的阻抗，而取决于电极外气体空间的电导，这就取决于外加电压、电极形状、极间距离、气体的性质和密度等。 通常以开始出现电晕时的电压称为电晕起始电压，它低于击穿电压，电场越不均匀，两者的差值越大。电晕放电的起始电压在理论上可根据自持放电条件求取，但这种计算很繁杂且不精确，所以通常都是根据由实验得出的经验公式来确定的。对于输电线路导线的电晕放电的起始场强，在标准大气条件下电晕起始场强E(指导线

43、的表面场强，交流电压下电压用峰值来表示)的经验表达式为 E=30(1+0.3/)kv/cm式中：r为导线半径，单位为cm。上式说明，导线半径r越小则E值越大，这是可以理解的。因为r越小，电场越不均匀，即间隙中场强随离导线距离的增加而下降得越快。实际对于非标准大气条件，要进行气体密度的修正，上式应改写为 E=30(1+0.3/)kv/cm式中：为气体相对密度。还有导线表面并不是光滑的，所以对绞线要考虑表面粗糙系数m。此外对于雨雪等使导线表面偏离理想状态的因素（雨水的水滴使导线表面形成凸起的导电物）可用系数m加以考虑。此时式子改写为E=30m m (1+0.3/)kv/cm理想光滑导线m=1，绞线

44、m=0.80.9；好天气时m=1，坏天气时m可按0.8估算。2.2.4电晕放电对输电线路的影响输电线路电晕不仅造成电晕损耗、影响输电效率、增加线路运行费用，而且会产生可听噪声和无线电干扰，影响附近居民的正常生活和工作。直流线路的电晕放电还会使极导线之间、极导线与大地之间充满空间电荷，使线路附近对地绝缘较好的物体上积累电荷，从而产生数千伏或更高的对地电压，对人身和设备的安全造成威胁。电晕产生的电风可使档距内的导线持续大幅度低频舞动，影响电能正常输送。2.2.5如何有效防止电晕放电为避免电晕现象的产生，可采取加大导线半径或线间距离的方法，以提高产生电晕现象的临界电压。一般加大线间距离的效果并不显著

45、，反而增加线路的杆塔费用。而增大导线半径的方法则效果较显著，常用的方法是更换粗导线、使用空芯导线、采用分裂导线等。进行线路设计时，应选择足够的导线截面积，或采用分裂导线降低导线表面电场的方式，以避免发生电晕。2.3 架空线路的覆冰消除2008年冬季席卷中国南方各省市的严重冰雪灾害给国家和人民带来的重大的损失，使得高压线路的维护保养这个比较高技术含量的工程技术问题成为公众的关注焦点。我们要了解冰雪灾害对高压输电线路损害的特点及原因，重点掌握输电线路设计和日常维护措施，防患于未然，以保证电力系统能够安全、经济运行。2.3.1 架空线路覆冰的形成架空线路的覆冰是在初冬或初春时节（气温在-5C左右），

46、或者是在降雪或雨雪交加的天气里，在架空线路的导线、避雷线、绝缘子串等处均会有冰、霜和湿雪混合形成的冰层。这是一层结实而又紧密的透明或半透明的冰层，形成浮冰层的原因，是由于在自然界物体上附着水滴，当气温下降时，这些水滴便凝结成冰，而且越结越厚。有时，也会在导线表面上结上一层白霜，呈冰渣性质，起重量比坚实的覆冰轻得多，但其厚度却大得多。当风向与线路平行时，覆冰的断面呈椭圆形；当风向与线路垂直时，覆冰的断面呈扇形，即在导线的一个侧面；当无风时，覆冰则是均匀的一层。此外，覆冰还与线路走向有关，在冷、热空气的交汇处经过的线路，覆冰就更严重。覆冰在导线或绝缘子上停留的时间也是不同的，这主要决定于其气温的高

47、低和风力的大小，短则几小时，长则达几天。2.3.2覆冰的危害导线和避雷线上的覆冰有时是很厚的，严重时会超过设计线路时所规定荷重。如果导线、避雷线发生覆冰时还伴着强风，其荷重更要加大，这可能引起导线或避雷线断线，使金具和绝缘子串破坏，甚至使杆塔损坏。尤其是扇形覆冰，它能使导线发生扭转，所以对金具和绝缘子串威胁最大。常见的线路覆冰危害如下。（1）杆塔因覆冰而损坏一般是由于直线杆塔某一侧导线断线所造成的。此时，由于带冰的导线在该杆塔的另一侧形成较大的张力，使杆塔受到过大的荷重，故造成倒杆或倒塔事故。（2）导线覆冰事故如果导线在杆塔上是垂直排列的，当导线和避雷线上的覆冰有局部脱落时，因各导线的荷重不均

48、因，会使导线发生跳跃现象，从而使导线发生碰撞，造成短路故障。（3）线路各档距覆冰不均引起事故由于线路各档距内的覆冰不均等原因，会使各档距内的弧垂发生很大变化。有严重覆冰的档距内导线荷重很大，会使导线严重下垂，以致有时使导线离地面距离降低，因而发生事故。（4）绝缘子串覆冰事故虽然绝缘子上冰层厚度所增加的重量不大，但却降低了绝缘子串的绝缘水平，会引起闪络接地事故，甚至烧坏绝缘子，其后果也很严重。2.3.3覆冰的消除方法为了防止覆冰所以起的故障，设计杆塔时，应考虑由于覆冰所形成的外加荷重。对经常发生严重覆冰的地区，架设耐覆冰式的线路，这种线路的杆塔较一般杆塔的机械强度大，档距较短，导线张力小。为了避

49、免碰线，导线应采用水平排列的布置方法，并应适当地加大导线和避雷线之间的距离。选择线路路径时，应注意避开冷、热空气的交汇处。但是在覆冰特别严重的地区，上述措施还是不够的，覆冰仍可引起破坏线路的事故。因此，在运行中必须观察导线上产生覆冰的情况，并采取适当的措施予以消除。消除导线上的覆冰，有电流熔解法和机械除水法。（一）电流熔解法这种方法，主要是加大负荷电流或用短路电流来加热导线使覆冰熔解落地，达到除冰的目的。具体做法如下：（1）用改变电力网的运行方式来增大线路负荷电流。（2）将线路与系统断开，并将线路的一端三相短路起来，另一端用特设的变压器或发电来供给短路电流。当采用增大线路负荷电流来加热导线的做

50、法时，应在覆冰开始形成的初期，加大负荷电流，作为预防措施。但是这种方法会使线路的电压降低、增大电能损耗，所以不能长期使用。当采用短路法来熔化覆冰时，则应根据线路长度，导线的截面和材料，准备好必要的设备，其容量应事先计算好，使之能够满足熔冰的要求。短路融冰法的接线如图所示。 短路电流近似计算公式如下： I= 式中系统所加相电压，V; 电路线段的长度，km; 导线的电阻，； I短路电流，A。在进行熔冰以前，应注意检查长时间通过短路电流的系统接线和设备。用短路电流熔冰时最好不要使用发电厂和变电所的接地网，而采用单独的接地装置，以免发生危险。用短路电流熔冰时，还应派人到线路上去观察覆冰的熔化过程，当覆

51、冰已开始从导线上脱落时，应立即切断熔冰电流，否则时间一长，会使导线过热，特别应注意导线的连接处。在一般的设备条件下，电流熔冰法是很难实现的，因此除了在重冰区，其实用价值不大。（二）机械除冰法机械除冰主要采用下列几种做法：（1）从地面上向导线或避雷线抛掷短木棍，打碎覆冰，使之脱落。也可以用木杆或竹竿进行敲打，使覆冰脱落。如果线路停电困难也可用绝缘杆来敲打覆冰。（2）用木制套圈套在导线上，并用绳子顺着导线拉，便可消除覆冰。（3）用滑车式除冰器来除冰。机械除冰法的主要缺点是，必须停电进行，费时、费力。采用机械除冰法时，必须保证导线和避雷线不发生任何机械损坏。2.4 防止污秽闪络2.4.1常见污秽类型

52、输电线路污秽复杂，种类多、分布广，按污源特征可以归纳为两种：工业型污秽和自然型污秽。工业污秽具体包括化工厂、冶炼厂及火电厂的排烟，水泥厂、煤矿和煤场的粉尘，循环水、冷水塔和喷水池的水雾等。工业型污秽按照产生源的类型可以分为化工污秽、水泥污秽、冶金污秽、煤烟污秽等；自然污秽是在自然条件下所产生的污秽，包括尘土污秽、盐碱污秽和海水盐雾污秽等类型，以及鸟粪污秽和绝缘予覆冰积雪等。鸟粪污秽则是一种特别的自然污秽形式。绝缘子覆冰积雪也是一种特殊形式的自然污秽。2.4.2污秽放点机理 绝缘子表面染污放电机理较为一致的认识是：沿绝缘子湿润污秽表面的闪络现象已不是一种单纯的空气间隙击穿，而是一种与电、热、化学

53、等因素有关的污秽表面气体电离以及局部电弧发生、发展的热动力平衡过程。绝缘子的污闪过程一般受绝缘子表面特性的影响，现有绝缘子的表面状况有两种：憎水性或亲水性。瓷和玻璃绝缘子一般为亲水性表面；复合绝缘子，特别是硅橡胶复合绝缘子表面一般为憎水性。在受潮条件(如雨、薄雾等)下，亲水性表面将完全湿润而形成水膜覆盖在绝缘子上。相比之下，同样的受潮条件，憎水性表面上形成的是多个水珠。2.4.3设计措施(1)线路路径尽量避开污秽区。在保证经济合理施工较方便的情况下，设计选择线路路径时尽量避开污秽等级高的化工厂、发电厂、冶金厂、煤窑等。对无法避免的情况下，准确掌握沿线高等级污秽源的污秽程度和扩散范围，对输电线路

54、的影响程度。(2)尽可能地掌握线路环境资料和气象资料，结合当地运行部门经验，根据污区图计算出线路绝缘子泄露比距，计算时采用高一级的污秽等级进行计算。2.4.4技术措施污闪故障波及面广且时间较长，有时造成几十条线路污闪停电。所以，防止污闪对保证线路安全极为重要。一般可根据本地区的运行经验，目前主要采取以下防污措施：(1)确定线路的污秽期和污秽等级。要正确了解线路通过地区的大气污秽程度和污秽性质，正确划分各地区的污秽区， 、便为防污闪工作提供可靠依据。(2)定期清扫绝缘子。在污秽季节到来之前，逐基登杆清扫绝缘子，除去绝缘子表面的污秽物。清扫方法一般每年在雨季前清扫一次，可用干布、湿布或蘸汽油的布(

55、或浸肥皂水的布)将绝缘子擦干净，同时也可带电冲洗绝缘子。对污秽严重不易在现场清扫的绝缘子，也可以更换新的绝缘子，将旧绝缘子带回，在工厂进行清扫。(3)更换不良和零值绝缘子。定期对绝缘子串进行绝缘检测，发现不良绝缘子和零值绝缘子要及时更换。(4)增加绝缘子串的单位泄漏比距。绝缘子表面泄漏电流越大，污闪越严重。而泄漏电流的大小与绝缘子串的单位泄漏比距成反比，因此，可以增加绝缘子片数或改为耐污绝缘子来增加绝缘子串的单位泄漏比距。(5)绝缘子串尽量采用V串和组合绝缘子串形式，提高绝缘子污秽闪络电压。(6)采用防污涂料。对污秽严重地区的绝缘子，必要时可采取定期在表面涂有机硅油等防污涂料，以增强其抗污能力。有条件时，也可采用半导体釉绝缘子(7)采用合成绝缘子。合成绝缘子是由环氧玻璃纤维棒制成芯棒和以硅橡胶为基本绝缘体构成。环氧玻璃纤维棒抗张强度相当高，硅橡胶绝缘伞裙具有良好的耐污闪性能，所以采用合成绝缘子是线路防污闪的有效措施。(8)光传感器输变电设备污秽在线监测系统。即通过对光传感器测量光通量的变化进行观察，从而取得绝缘子的污秽度(盐密、灰密)。与传统测量方法比较，消除了人为影响的干预 大大降低作业人员工作量、能够最大程度地获取饱和污秽度，对于这一领域而言无疑是一个飞跃。2