输电是用变压器将发电机发出的电能升压后，再经断路器等控制设备接入输电线路来实现。按结构形式，输电线路分为架空输电线路和电缆线路。架空输电线路由线路杆塔、导线、绝缘子、线路金具、拉线、杆塔基础、接地装置等构成，架设在地面之上。
摘要：
针对西北地区风沙侵蚀输电导线现象，研究了导线粗糙度与起晕电压关系。在闭式风道内模拟了输电导线在第一年服役内受强沙尘暴侵蚀过程，并做了侵蚀铝棒的对照实验。用光切显微镜测量了表面粗糙度，电晕笼测量系统测量了起晕电压，对实验数据插值与拟合处理。分析认为，导线粗糙度随风沙侵蚀呈增大趋势，而起晕电压在试验前期升高，试验中期起伏变化，后期与粗糙度呈负相关关系，即导线起晕电压随着粗糙度增大而降低。
引言：
西北地区常年的风沙侵蚀，导致架空导线刚度及强度损伤，引起导线断股甚至断线事故，使导线达不到预期的服役年限[1]。风沙侵蚀后的输电导线，其表面凹凸不平，在输电过程中，当电压上升到一定值后，在电极处产生不均匀电场电离空气而形成电晕。电晕放电会引起有功损耗、干扰无线电通信、产生氮氧化物污染环境，且电晕放电随着线路电压等级的升高而增强。西北地区大多数750KV输电线路穿越了强沙尘暴多发区域，该区域强沙尘暴及特强沙尘暴的年平均天数多在3-21天之间[2]。因此，进行沙尘侵蚀导线实验与电晕测量实验，以了解导线的侵蚀原因、侵蚀位置分布及其程度，研究导线侵蚀特性与电晕特性之间的关系，对减少因风沙侵蚀造成电晕放电所引起的电能损失与环境影响，有一定的经济意义和社会意义。
1.试验过程
取型号为LGJ-300/50和LGJ-400/50试验导线各一段，悬挂于实验室风洞内，以模拟西北地区平均风速21m/s和平均浓度175mg/m3的强沙尘暴侵蚀输电导线的过程[3]。每模拟11个小时后关闭轴流通风机，取出导线，用光切显微镜对其表面相邻峰谷差值测量一次，计算出平均值即粗糙度，记下最大值即最大侵蚀深度。为避免过量复杂的测量工作，将试验导线截面圆八等分，包括受切削作用的上下面及受涡街循环冲击的背面[4]，每次测量导线表面标记好的八条线位置上的粗糙度，如图2-1所示：
然后用电晕笼测量系统对导线的起晕电压测量一次，该测量系统是对西林电桥测量法的改进，既保留了高准确度又可以实时测量[5]。实验总共连续模拟17次，测量表面粗糙度与起晕电压17次，完成了整个实验模拟过程。实验时长187小时，相当于模拟了输电导线在第一年服役内受强沙尘暴侵蚀的过程。
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2.试验结果处理
得到两种试验导线的17个粗糙度值、最大侵蚀深度值及起晕电压值后，对实验数据作插值与拟合处理。
LGJ-300/50试验导线的粗糙度与最大侵蚀深度插值曲线如图3-1所示：
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3.结果分析
从导线的试验结果处理曲线可以看出：两根导线的平均粗糙度变化幅度均较小，且变化范围在5~15μm；最大侵蚀深度变化较明显，且变化幅度较大，原因可能是凹凸点再次受侵蚀后更容易被磨损，其峰部被磨损后会削低该处原有的侵蚀深度，同时也存在凹凸点多次受到动量很大的沙粒的侵蚀，出现过量磨损现象。
观察导线起晕电压的插值与拟合曲线，导线起晕电压在经历短暂升高后在105~120kV间起伏，其幅度较小。由于试验时间所限，导线高年限服役后的电晕特性并不能从本次试验中得出。
对比两种导线的粗糙度曲线与起晕电压曲线：粗糙度呈增大趋势，而起晕电压却有起伏。起晕电压是引起空气电离而放电的临界电压，发生在不均匀电场下曲率半径很小的导体电极附近。与表面粗糙度为加工精度的铝棒不同，出厂的导线存在很多毛刺，经风沙侵蚀一段时间相当于打平毛刺，导线变得相对光滑，所以开始阶段的起晕电压上升；导线表面凹凸点再次受侵蚀后更容易被磨损，因而改变电极曲率大小使附近电场跟着变化，使起晕电压也有所起伏；随着风沙的侵蚀，形成越来越多的电极数，可以出现曲率更大甚至形状尖锐的电极，使该处的起晕电压降低，在试验后期，起晕电压变化趋势与粗糙度变化趋势相反，二者存在负相关关系，即表面粗糙度越大，起晕电压越低，导线越容易产生电晕损失。
与试验导线相比，铝棒表面粗糙度属于加工精度，光洁度较好，比试验导线的起晕电压高出很多。随着风沙的侵蚀，铝棒粗糙度持续增大，而起晕电压降低且下降趋势由快到慢，且粗糙度增加到一定程度时对起晕电压的影响越来越小。因此，铝棒的粗糙度与起晕电压呈较明显的负相关关系。
4.结论
本文通过闭式风道实验设备，模拟了强沙尘暴侵蚀服役输电导线的过程，用光切显微镜和电晕笼系统测量了表面粗糙度和起晕电压，并用铝棒替换导线做了对照实验。
1)随着风沙的侵蚀，导线粗糙度呈增大趋势，但增长幅度较小，而最大侵蚀深度变化较明显，且变化幅度较大；
2)导线毛刺经风沙侵蚀一段时间后变得相对光滑，其起晕电压反而上升，而凹凸点再次受侵蚀后更容易被磨损，因而改变电极曲率使起晕电压变化；
3)试验后期的起晕电压与粗糙度呈负相关关系，即随着粗糙度增大，导线起晕电压降低，更容易产生电晕损失；
4)与试验导线相比，铝棒的粗糙度与起晕电压呈较明显的负相关关系，且负相关系数递减。
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