刘文勋，赵全江，张瑚，李翔，康励，赵远涛

(中国电力工程顾问集团中南电力设计院，武汉市，430071)

0 引言

当输电线路导线周围电场强度超过空气击穿场强时，临近导线附近的空气产生电离形成电晕放电，因电晕放电而产生的带电离子在交变电压作用下，在导线周围往返运动，伴随着空气电离还会产生电光和无线电干扰等，这些效应消耗的能量统称为电晕损失。在线路的建设中，考虑到经济性，通常在正常电压下允许有一定程度的电晕放电［1］。

对于超高压输电线路电晕损失一般不会超过电阻损耗的20%，而对于特高压输电线路而言，其电压等级高，所经过地区的海拔高度和天气情况较为复杂，有资料显示，单回路特高压线路在坏天气下的电晕损失每km高达近kW。同时随着电价水平的不断增长，电晕损耗成为特高压线路导线经济性比较选择的重要因素。

本文以锡盟—南京1000 kV输电线路山东段为工程依托，对国内外电晕计算的主要方法进行探讨，选取了几种典型天气状况计算电晕损失，并综合全年天气条件数量分布进行年平均电晕计算，给线路导线选型提供参考。

1 工程概况

锡盟—南京1000 kV输电线路山东段为同塔双回输电线路，海拔为1 km以下，导线型号采用8×JL/G1A－630/45，导线逆相序排列，导线粗糙系数取0.82，计算电压取最高电压1050 kV，塔型采用双回路垂直排列方式，如图1所示。线路沿线天气条件数量分布情况如下表1所示。

图1 杆塔型式示意图Fig.1 Sketch of tower type

表1 天气分布情况Tab.1 Distribution of different weather condition by annual

2 电晕计算方法探讨

2.1 国内电晕估算主要方法

目前，国内超高压输电线路电晕估算大多采用拟合曲线法，根据已建线路在不同天气条件下的电晕实测结果与导线表面最大平均场强的关系，拟合成不同天气条件下的电晕损失计算用曲线。在进行新建线路导线选型时，通过计算导线表面最大平均场强，查电晕损失计算用曲线，便可估算出不同导线方案的电晕损失，如《电力工程高压送电线路设计手册》中介绍的电晕估算方法。

这种电晕估算方法主要基于超高压线路的实测结果来进行总结，对于特高压输电线路来说，其电压等级及导线形式均有别于超高压线路，目前尚无较为完善的实测结果，电晕损失估算难以参考超高压线路电晕损失计算用曲线。

2.2 国外电晕估算主要方法

目前，国外适用于特高电压线路电晕损失的估算方法主要有法国电力公司公式(①)、美国电科院公式(②)及博纳维尔电力管理局公式(③)［2－5］。法国电力公司基于导线局部电晕的空间电荷理论和户外测试笼得到实验数据，并开发出评估分裂导线电晕损失的经验公式。美国电科院基于人工大雨下在户外测试笼的大量分裂导线电晕损耗测量开发了经验公式，该经验公式覆盖了大范围的子导线直径(1.1～5 cm)和导线分裂数(1～16)。博纳维尔电力管理局经过对输电线路的长期观测，总结了电晕损失的经验公式，该公式覆盖了大范围分裂导线参数，同时考虑了降雨率和海拔高度对电晕的影响［6－10］。

利用上述公式对锡盟—南京1000 kV输电线路(山东段)进行电晕损失计算，结果如表2所示。

表2 不同计算公式的电晕计算结果比较Tab.2 Comparison of different computational results for the corona loss under different models kW/km

由表2可知，各经验公式的结果差别较大，主要是因为总结这些经验公式的外部条件，如导线表面状况、海拔等不一致。

2.3 电晕估算方法推荐

我国1000 kV特高压交流试验示范工程输电线路(单回路)年平均电晕损耗约为 18.87 kW/km［5］。

结合国内外特高压电晕研究经验，拟采用公式③进行电晕估算。公式③综合考虑了降雨量和海拔对电晕损耗的影响，是一种较为简单而准确的估算公式［2］，式(1)、(2)为公式③雨天平均损耗计算方程。

式中:p1、p2、p3分别为小雨、中雨、大雨的电晕损耗，kW/km;s1、s2、s3分别为小雨、中雨、大雨的天气数量，h。

3 电晕损耗计算

3.1 不同气象条件下计算原则

不同气象条件下的电晕损耗差别较大，一般来说，输电线路导线电晕损耗应综合考虑好天气、雨天、雪天及雾凇天的情况。本文基于公式③给出的雨天电晕计算公式和依托工程的实际情况，给出不同天气条件下的电晕损耗计算原则。

(1)雨天电晕损耗。雨天电晕损耗应综合考虑小雨、中雨及大雨的平均损耗，其降雨量和数量分布如表3所示。

表3 雨天的降雨量及数量分布Tab.3 Rainfall distribution in amount and proportion

(2)雪天电晕损耗。雪天的等效降雨量和数量分布如表4所示。

(3)雾凇天电晕损耗。雾凇会产生超电晕，根据实验研究表明，雾凇天的电晕损耗为大雨的4倍。

表4 雪天的等效降雨量及数量分布Tab.4 Snowy equivalent rainfall distribution in amount and proportion

(4)好天气电晕损耗［2］。博纳维尔电力管理局建议好天气平均电晕损失(dB)从雨天计算出的平均损失(dB)中减去17 dB，这17 dB是从北美Apple Grove 750 kV工程中晴天和雨天实测比较而得到的平均值。

3.2 电晕损耗计算工程实例

根据以上原则计算出锡盟—南京1000 kV同塔双回输电线路山东段在不同天气条件下，不同导线的电晕损耗及年平均损耗，如表5所示。

表5 不同天气条件下的电晕损耗Tab.5 Computational results of corona loss in difference weather conditions kW/km

由表5可知，随着导线截面增大，电晕损耗减小;雨天平均损耗大约为好天气平均损耗的50倍，雪天(干雪)平均损耗大约为好天气的37倍，线路的综合电晕损耗主要取决于坏天气的分布情况。

当1000 kV同塔双回交流输电线路单回输送容量为3000～6000 MW 时，8×JL/G1A－630/45导线的电晕损耗与电阻损耗的比较如表6所示。

由表6可知，当1000 kV特高压输电线路的输送容量较小时，电晕损耗超过电阻损耗的20%。

表6 不同输送容量下的电晕损耗/电阻损耗Tab.6 Corona loss/resistance loss under different transmission capacity

4 结论

(1)博纳维尔电力管理局经验公式考虑了降雨量和海拔对电晕损耗的影响，是一种较为简单和准确的公式，可进行电晕损耗的快速估算。

(2)雨天损耗主要取决于降雨量。博纳维尔电力管理局经验公式建议:雪天损耗可转换为等效降雨量后再进行计算，雾凇天损耗是大雨损耗的4倍，好天气平均电晕损失(dB)从雨天的平均损失(dB)中减去17 dB。

(3)以锡盟—南京1000 kV输电线路山东段为计算实例进行线路电晕损耗计算，雨天平均损耗大约为好天气平均损耗的50倍，雪天(干雪)平均损耗大约为好天气的37倍，年平均损耗主要取决于坏天气的分布情况，约为46.6 kW/km。

［1］刘振亚.特高压电网［M］.北京:中国经济出版社，2005.

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［6］孙昕，丁扬，印永华，等.中国特高压交流试验示范工程建设的基本原则［J］.电力建设，2007，28(10):12-16.

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