電暈是極不均勻電場中產(chǎn)生的一種自持放電現(xiàn)象，伴有可聽噪聲、電暈損失和振動等效應(yīng).隨著高壓直流輸電線路電壓等級不斷提高，直流輸電線路電暈放電產(chǎn)生的電磁環(huán)境問題已成為線路設(shè)計的決定性因素之一，其中電暈放電產(chǎn)生的可聽噪聲問題因其是人們能夠親身感受到的，目前受到廣泛關(guān)注。
發(fā)生電暈時在電極周圍可以看到光亮
分析認為：當(dāng)直流輸電線路表面的場強高于起暈場強時，會引起導(dǎo)線附近的空氣發(fā)生電暈放電；在放電過程中，導(dǎo)線附近的電子和空間離子在單一方向的強場作用下會被加速，快速地向另一極性導(dǎo)線或地面運動，在移動過程中往往會與空氣分子發(fā)生非彈性碰撞將能量轉(zhuǎn)移給空氣分子；這種突然的能量轉(zhuǎn)換會引起導(dǎo)線附近空氣分子的振動，在導(dǎo)線附近產(chǎn)生脈沖聲波?？陕犜肼暰褪敲}沖聲波通過空氣分子振動傳播的結(jié)果。
同時應(yīng)注意到，輸電線路電暈放電會產(chǎn)生離子風(fēng)，使輸電導(dǎo)線產(chǎn)生振動，對導(dǎo)線周圍的空氣分子產(chǎn)生影響。之前尚無研究驗證這種電暈振動產(chǎn)生的影響是否和電暈噪聲之間存在一定的關(guān)聯(lián)。
試驗平臺
實驗布置示意圖如圖1所示，采用方形電暈籠結(jié)構(gòu)，邊長為1m，電暈籠長度為1.5m，包括長1m的中間測量段和兩段長0.25m的屏蔽段。實驗中電暈籠接地，導(dǎo)線上施加直流電壓，所用的直流電壓源為AU-120R10。實驗中同時測量電暈放電產(chǎn)生的可聽噪聲和導(dǎo)線的振動信號，其中導(dǎo)線振動采用激光測振儀PDV-100測量。
圖1 實驗布置圖 （a.實驗布置示意圖,b.實驗現(xiàn)場圖）
試驗結(jié)果和分析
1.導(dǎo)線電暈振動測量結(jié)果
電壓為-30kV、-88kV和88kV時，導(dǎo)線振動速度的時域波形及頻譜分別如圖2-圖4所示。電壓為-30kV時導(dǎo)線未起暈，而電壓為88kV時導(dǎo)線已起暈。由于電暈放電，導(dǎo)線振動速度幅值明顯增加。振動時域波形上沒有明顯的特征，正極性電暈放電振動信號的幅值要大于負極性電暈放電振動信號的幅值，而通過頻域分析發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線的電暈振動頻率均小于1kHz，負極性電暈放電比正極性電暈放電產(chǎn)生更多的頻譜分量。
圖2 電壓為-30kV時導(dǎo)線振動速度的時域波形及頻譜
圖3 電壓為-88kV時導(dǎo)線振動速度的時域波形及頻譜
圖4 電壓為88kV時導(dǎo)線振動速度的時域波形及頻譜
2.導(dǎo)線電暈放電噪聲測量結(jié)果
圖5和圖6中分別給出了實驗過程中環(huán)境噪聲及電壓為-88kV時可聽噪聲的時域波形及相應(yīng)的頻譜，從結(jié)果可見，電暈放電產(chǎn)生的可聽噪聲呈雙極性脈沖特性，具有較大的隨機性，而放電產(chǎn)生的可聽噪聲的頻譜在1kHz以上的頻點上增加較為顯著。相比于電暈放電產(chǎn)生的導(dǎo)線振動來說，兩者之間沒有明顯的相關(guān)性。
圖5 環(huán)境噪聲的時域和頻域特性(a.時域；b頻域.)
圖6 加載電壓為-88kV時噪聲的時域和頻域特性
主要研究結(jié)論
1.導(dǎo)線的電暈振動信號無明顯特征，導(dǎo)線的電暈振動幅值隨著電壓增大而明顯增大；正極性直流導(dǎo)線電暈放電產(chǎn)生的電暈振動幅值大于負極性電暈放電時的電暈振動幅值；電暈振動的頻譜主要由頻率小于1kHz的頻率分量組成。
2.電暈放電產(chǎn)生的噪聲波形由一系列雙極性聲壓脈沖組成，具有較大的隨機性。電暈振動的頻域特性和噪聲之間基本無聯(lián)系。盡管電暈放電時導(dǎo)線振動對導(dǎo)線周圍的空氣分子有一定的影響，但對電暈放電產(chǎn)生的噪聲基本無影響。
研究展望
本文僅證實了導(dǎo)線電暈放電時產(chǎn)生的導(dǎo)線振動和噪聲之間無關(guān)聯(lián)，而導(dǎo)線電暈放電導(dǎo)致的導(dǎo)線振動的本征特性及其產(chǎn)生機理有待對進一步的試驗和理論研究揭示。
