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【内容摘要】文章分析了变电站产生电晕噪声的原因，然后分别举实例提出了消除电晕噪声的方法，并展望了防晕降噪工作的前景。
【关键词】变电站 电晕噪声原因 预防措施应用前景
中图分类号：TM411+.4文献标识码： A 文章编号：
近年来，随着我国经济的发展，电力系统的规模和容量不断扩大，变电站等输变电设施的电压等级也相应的提高，由此带来的电晕噪声问题也越来越严重。电晕噪声是电力系统中重要的电能损耗之一，对周围环境影响较大。对人体的危害也是多方面的，主要表现在干扰工作人员获取有用的声音信号、信息；对休息和睡眠的干扰，导致疲劳；对人的生理和心理的影响，导致容易激动、烦躁等。部分城区变电站周围居民区较多,且变电站内的主设备距围墙较近,对居民生活造成一定的影响。边界部位的噪声值超过《城市区域环境噪声标准》和《工业企业厂界噪声标准》限值。
所以我们必须有效的控制变电站内的电晕、降低运行噪音，保证工程运行噪音比同类变电站工程降低20dB-15dB，减少电能的损耗，保护环境，降低噪声污染，减少变电站噪声给工作员及周围居民工作生活造成的影响。
一、电晕噪声产生的原因
电晕的产生是因为不平滑的导体产生不均匀的电场，在不均匀的电场周围曲率半径小的电极附近当电压升高到一定值时，由于空气游离就会发生放电，形成电晕。因为在电晕的外围电场很弱，不发生碰撞游离，电晕外围带电粒子基本都是电离子，这些离子便形成了电晕放电电流。电晕的放电电流也与天气湿度以及空气的流动速度有关。
美国邦纳维尔电力局（BPA）推荐的噪声预估公式：
（1-1）
其中：SLA-A计权声级
PWL(i)-i相导线的声功率级
Ri-测点至被测i相导线的距离(m)
Z-相数
(1-1)式中的PWL按下式计算
(1-2)
(1-2)式中E为导线的表面梯度(kV/cm)
Deq为等效直径，
其中：n-分裂根数
d-次导线直径(mm)
由此可见噪声评估与E导线的表面梯度、分裂根数、次导线直径等有关。
圆管型单圆环的电位梯度计算公式为：
（1-3）
式中：Emax—最大表面电位梯度，kV/cm（峰值）
U—相电压，kV（有效值）
R—圆环外廓半径，cm
可见电晕的临界电位梯度(峰值)的计算公式：
（1-4）
式中：m—表面粗糙系数取0.82或以上
δ—為空气相对密度
有上公式可得最大表面电位梯度与圆环外廓半径、表面粗糙系数、空气相对密度有关。对均压环、屏蔽环或均压屏蔽环的设计估算，工程使用产品满足本公式，并通过型式试验验证。
对省内近年来已投运的稷山500kV变电站、阳泉500kV变电站、潞城500kV开闭站上层母线、PT、避雷器、接地器、CT等设备的带电部分噪声测试和询问运行人员，调查结果表明PT、避雷器、接地器、CT等设备接线端子处电晕噪声较大，母线间隔棒、软母线表面、均压屏蔽环部位电晕噪声较高。对上层母线区域的噪声现场监测发现，这些变电站母线区的电晕噪声水平均在60dB以上。
由上式理论及调查可得：减少电晕有两种途径：第一种是将电力系统电压降低，使电压达不到电晕的起始电压，但是这种方法不符合电力系统的运行要求，基本不能运用。第二种是增大圆环外廓半径、降低表面粗糙度，从而提高起晕电压。这是减少和防止电晕的最佳途径。
金具产生电晕噪音的主要原因是：1、在安装过程中，设备高差发生变化，设备所带的屏蔽装置不能有效屏蔽与设备连接的金具，导致金具产生电晕噪音。2、在特定的环境中，原屏蔽环设计规格不能满足要求，达不到屏蔽效果，致使金具产生电晕噪音。3、金具在制造、运输、安装时因磕碰产生严重的棱角、突起，带电运行后产生电晕噪音。导线产生电晕噪音的主要原因是：导线出厂前未采取有效防护措施，施工过程中导线表面磨损严重，表面出现的毛刺多。
为实现电晕噪声显著降低，针对以上问题项目部从设计、制造、施工方面制定改进措施。
二、防晕降噪的方法
1.改变常规设计，从均压屏蔽环几何尺寸入手，防晕措施不遗漏任何设备和部位。加强制造工艺按照设计要求进行加工，金具制造表面要光洁、无划伤、有毛刺现象，金具、导线在出厂前要进行严格的包装防护，避免金具、导线在运装过程中磕碰、挤压变形、划痕等。
实例分析：
1.1把原V型悬垂绝缘子串中的JPL型环改为马鞍型均压环。
对均压屏蔽环采取了如下改进方案、措施：
（1）增大均压屏蔽环管外径，常规变电站均压屏蔽环管外径为φ60,改进后均压屏蔽环管径加大到φ80，悬吊管母V型绝缘子串用JPL型环采用φ100，提高均压屏蔽环表面起晕电压；
（2）均压环支架采用高强度铝合金材料并把杆径加粗，防止产品在运输或施工时变形；
（3）控制环体表面粗糙度，对环管进行打磨，对焊缝进行精细打磨，加工过程中注意保护，避免表面划伤；
（4）弯管加工过程中采用成熟的弯管工艺，支架弯曲时采用专用工装，控制管径及环体的变形；
（5）采用插入环体方式焊接，并使焊接点在环体的内侧，向内侧偏移10°，支架弯曲时尽量加大弯曲半径。
1.2封端球
管母用封端球需注意球体半径的选择，球体材料的合理选用，球体外观打磨处理。解决方案：
(1)加大球体直径；
(2)球体采用铝板折弯成型;
(3)在加工时,外表面需做抛光处理,提高表面质量。
1.3管母线金具
管母线金具需要注意金具产品过渡圆角的处理，过渡引流线的选型及布置，紧固件必须深埋。
解决方案：
（1）加大过渡曲率半径;
（2）在加工时,外表面需做抛光处理，提高表面质量
(3)采用节距较小、截面相对较大纯铝线伸缩过流。
(4)将伸缩过流纯铝线成扇形布置,使其形成一个防晕罩来保护金具其他零部件,避免放电起晕。
1.4设备配套产品
设备配套产品自身起晕，设备配套产品结构尺寸不合理，达不到完全防晕；设备配套防晕装置不能完全罩住金具而使金具产生电晕。
解决方案：
加大设备配套防晕装置环体尺寸
和金具配套加工，使其完全罩住金具而使金具不产生电晕
2.防止施工过程中造成导线、金具、均压屏蔽环等自身防电晕性能降低。
管母、导线防晕优化
常规施工中管母、导线表面划伤，放电产生电晕明显。导线出厂前要求厂家对导线表面全部加装保护层，施工过程中全部敷设地毯，起线过程中导线有张力时将其保护层拆除。在导线压接过程中，施工作业面铺设红地毯，搭设工装棚，对压接后的线夹全部进行抛光、打磨处理，采用自制的平台进行管母焊接，该新型平台不仅能实现管母横向移动和纵向转动。同时滑轮转动部分采用复合新型材料，避免在移动过程中对管母摩擦产生毛刺，在运行中产生电晕噪声。导线压接过程中采用自制U型夹具，能有效防治导线在压接过程中出现的散股质量通病，同时在夹具内部缠绕橡胶垫，避免导线表面受损。
目前我们与国外已有同类先进技术还有很大的距离，日本从20世纪60年代后期建设超高压线路开始，即对变电站电晕噪声的机理及其防治进行了不断的研究并积累了丰富的经验。最新日本降低电晕噪声水平的方法主要是在导线表面采取缠绕扰流线或直接使用低噪音导线。
而国内对于电晕噪声控制较少，多针对导线研究，增加导线的分裂数，使得工程成本更高。只是根据现场观察进行电晕噪声控制，未上升到理论分析，进行电晕源的控制。
三、 防晕降噪的应用前景
目前，山西省送变电工程公司施工的阳城500KV变电站和榆次北500KV变电站已经率先进行了电晕噪声控制，并取得较好的实践效果，在保证安全、质量的前提下，对金具从结构、防护措施、施工工艺进行改进，确保运行后变电站电晕噪声控制在50dB以下。有效控制工程的电晕、降低运行噪音，减少电能的损耗，保护环境，降低噪声污染，减少变电站噪声给工作员及周围居民工作生活造成的影响。国家电网公司流动红旗专家对该电晕噪声控制进行检查及探讨，并得到一致的好评。
变电站电晕噪声控制可推广至全国变电站建设中。可降低变电站运行噪声，减少电能损耗，节能环保。变电站新建工程直接从设计、制造、施工全方面应用电晕降噪控制达到预期效果。
电晕噪声控制仍需继续研究，变电站运行电晕噪声更低，工程施工量最小化。
通过有效的治理措施降低每个变电站的电晕噪声，能够大量减少电晕引起的电能损耗和电晕噪声对环境的污染,同时延长设备检修周期和使用寿命；实现变电站建设与周围环境的协调统一，是“两型一化”变电站建设的具体要求。
【关键词】变电站 电晕噪声原因 预防措施应用前景
中图分类号：TM411+.4文献标识码： A 文章编号：
近年来，随着我国经济的发展，电力系统的规模和容量不断扩大，变电站等输变电设施的电压等级也相应的提高，由此带来的电晕噪声问题也越来越严重。电晕噪声是电力系统中重要的电能损耗之一，对周围环境影响较大。对人体的危害也是多方面的，主要表现在干扰工作人员获取有用的声音信号、信息；对休息和睡眠的干扰，导致疲劳；对人的生理和心理的影响，导致容易激动、烦躁等。部分城区变电站周围居民区较多,且变电站内的主设备距围墙较近,对居民生活造成一定的影响。边界部位的噪声值超过《城市区域环境噪声标准》和《工业企业厂界噪声标准》限值。
所以我们必须有效的控制变电站内的电晕、降低运行噪音，保证工程运行噪音比同类变电站工程降低20dB-15dB，减少电能的损耗，保护环境，降低噪声污染，减少变电站噪声给工作员及周围居民工作生活造成的影响。
一、电晕噪声产生的原因
电晕的产生是因为不平滑的导体产生不均匀的电场，在不均匀的电场周围曲率半径小的电极附近当电压升高到一定值时，由于空气游离就会发生放电，形成电晕。因为在电晕的外围电场很弱，不发生碰撞游离，电晕外围带电粒子基本都是电离子，这些离子便形成了电晕放电电流。电晕的放电电流也与天气湿度以及空气的流动速度有关。
美国邦纳维尔电力局（BPA）推荐的噪声预估公式：
（1-1）
其中：SLA-A计权声级
PWL(i)-i相导线的声功率级
Ri-测点至被测i相导线的距离(m)
Z-相数
(1-1)式中的PWL按下式计算
(1-2)
(1-2)式中E为导线的表面梯度(kV/cm)
Deq为等效直径，
其中：n-分裂根数
d-次导线直径(mm)
由此可见噪声评估与E导线的表面梯度、分裂根数、次导线直径等有关。
圆管型单圆环的电位梯度计算公式为：
（1-3）
式中：Emax—最大表面电位梯度，kV/cm（峰值）
U—相电压，kV（有效值）
R—圆环外廓半径，cm
可见电晕的临界电位梯度(峰值)的计算公式：
（1-4）
式中：m—表面粗糙系数取0.82或以上
δ—為空气相对密度
有上公式可得最大表面电位梯度与圆环外廓半径、表面粗糙系数、空气相对密度有关。对均压环、屏蔽环或均压屏蔽环的设计估算，工程使用产品满足本公式，并通过型式试验验证。
对省内近年来已投运的稷山500kV变电站、阳泉500kV变电站、潞城500kV开闭站上层母线、PT、避雷器、接地器、CT等设备的带电部分噪声测试和询问运行人员，调查结果表明PT、避雷器、接地器、CT等设备接线端子处电晕噪声较大，母线间隔棒、软母线表面、均压屏蔽环部位电晕噪声较高。对上层母线区域的噪声现场监测发现，这些变电站母线区的电晕噪声水平均在60dB以上。
由上式理论及调查可得：减少电晕有两种途径：第一种是将电力系统电压降低，使电压达不到电晕的起始电压，但是这种方法不符合电力系统的运行要求，基本不能运用。第二种是增大圆环外廓半径、降低表面粗糙度，从而提高起晕电压。这是减少和防止电晕的最佳途径。
金具产生电晕噪音的主要原因是：1、在安装过程中，设备高差发生变化，设备所带的屏蔽装置不能有效屏蔽与设备连接的金具，导致金具产生电晕噪音。2、在特定的环境中，原屏蔽环设计规格不能满足要求，达不到屏蔽效果，致使金具产生电晕噪音。3、金具在制造、运输、安装时因磕碰产生严重的棱角、突起，带电运行后产生电晕噪音。导线产生电晕噪音的主要原因是：导线出厂前未采取有效防护措施，施工过程中导线表面磨损严重，表面出现的毛刺多。
为实现电晕噪声显著降低，针对以上问题项目部从设计、制造、施工方面制定改进措施。
二、防晕降噪的方法
1.改变常规设计，从均压屏蔽环几何尺寸入手，防晕措施不遗漏任何设备和部位。加强制造工艺按照设计要求进行加工，金具制造表面要光洁、无划伤、有毛刺现象，金具、导线在出厂前要进行严格的包装防护，避免金具、导线在运装过程中磕碰、挤压变形、划痕等。
实例分析：
1.1把原V型悬垂绝缘子串中的JPL型环改为马鞍型均压环。
对均压屏蔽环采取了如下改进方案、措施：
（1）增大均压屏蔽环管外径，常规变电站均压屏蔽环管外径为φ60,改进后均压屏蔽环管径加大到φ80，悬吊管母V型绝缘子串用JPL型环采用φ100，提高均压屏蔽环表面起晕电压；
（2）均压环支架采用高强度铝合金材料并把杆径加粗，防止产品在运输或施工时变形；
（3）控制环体表面粗糙度，对环管进行打磨，对焊缝进行精细打磨，加工过程中注意保护，避免表面划伤；
（4）弯管加工过程中采用成熟的弯管工艺，支架弯曲时采用专用工装，控制管径及环体的变形；
（5）采用插入环体方式焊接，并使焊接点在环体的内侧，向内侧偏移10°，支架弯曲时尽量加大弯曲半径。
1.2封端球
管母用封端球需注意球体半径的选择，球体材料的合理选用，球体外观打磨处理。解决方案：
(1)加大球体直径；
(2)球体采用铝板折弯成型;
(3)在加工时,外表面需做抛光处理,提高表面质量。
1.3管母线金具
管母线金具需要注意金具产品过渡圆角的处理，过渡引流线的选型及布置，紧固件必须深埋。
解决方案：
（1）加大过渡曲率半径;
（2）在加工时,外表面需做抛光处理，提高表面质量
(3)采用节距较小、截面相对较大纯铝线伸缩过流。
(4)将伸缩过流纯铝线成扇形布置,使其形成一个防晕罩来保护金具其他零部件,避免放电起晕。
1.4设备配套产品
设备配套产品自身起晕，设备配套产品结构尺寸不合理，达不到完全防晕；设备配套防晕装置不能完全罩住金具而使金具产生电晕。
解决方案：
加大设备配套防晕装置环体尺寸
和金具配套加工，使其完全罩住金具而使金具不产生电晕
2.防止施工过程中造成导线、金具、均压屏蔽环等自身防电晕性能降低。
管母、导线防晕优化
常规施工中管母、导线表面划伤，放电产生电晕明显。导线出厂前要求厂家对导线表面全部加装保护层，施工过程中全部敷设地毯，起线过程中导线有张力时将其保护层拆除。在导线压接过程中，施工作业面铺设红地毯，搭设工装棚，对压接后的线夹全部进行抛光、打磨处理，采用自制的平台进行管母焊接，该新型平台不仅能实现管母横向移动和纵向转动。同时滑轮转动部分采用复合新型材料，避免在移动过程中对管母摩擦产生毛刺，在运行中产生电晕噪声。导线压接过程中采用自制U型夹具，能有效防治导线在压接过程中出现的散股质量通病，同时在夹具内部缠绕橡胶垫，避免导线表面受损。
目前我们与国外已有同类先进技术还有很大的距离，日本从20世纪60年代后期建设超高压线路开始，即对变电站电晕噪声的机理及其防治进行了不断的研究并积累了丰富的经验。最新日本降低电晕噪声水平的方法主要是在导线表面采取缠绕扰流线或直接使用低噪音导线。
而国内对于电晕噪声控制较少，多针对导线研究，增加导线的分裂数，使得工程成本更高。只是根据现场观察进行电晕噪声控制，未上升到理论分析，进行电晕源的控制。
三、 防晕降噪的应用前景
目前，山西省送变电工程公司施工的阳城500KV变电站和榆次北500KV变电站已经率先进行了电晕噪声控制，并取得较好的实践效果，在保证安全、质量的前提下，对金具从结构、防护措施、施工工艺进行改进，确保运行后变电站电晕噪声控制在50dB以下。有效控制工程的电晕、降低运行噪音，减少电能的损耗，保护环境，降低噪声污染，减少变电站噪声给工作员及周围居民工作生活造成的影响。国家电网公司流动红旗专家对该电晕噪声控制进行检查及探讨，并得到一致的好评。
变电站电晕噪声控制可推广至全国变电站建设中。可降低变电站运行噪声，减少电能损耗，节能环保。变电站新建工程直接从设计、制造、施工全方面应用电晕降噪控制达到预期效果。
电晕噪声控制仍需继续研究，变电站运行电晕噪声更低，工程施工量最小化。
通过有效的治理措施降低每个变电站的电晕噪声，能够大量减少电晕引起的电能损耗和电晕噪声对环境的污染,同时延长设备检修周期和使用寿命；实现变电站建设与周围环境的协调统一，是“两型一化”变电站建设的具体要求。