高壓電暈放電檢測技術的發展綜述

摘 要：高壓電網的電暈放電是目前高壓電網電能損耗和運行安全的重要影響因素，需要進行實時監測，以保證電力系統的安全運行。針對高壓輸電線路的電暈放電，主要檢測技術包括人工巡查檢測、紅外檢測、超聲電暈檢測和紫外光譜檢測等，各種檢測技術均有優缺之處，應繼續創新研究更為可靠、更為經濟的檢測技術。

關鍵詞：電暈現象；超聲電暈檢測；紫外光譜探測

0 引言

當在電極兩端加上較高但未至擊穿的電壓時，若電極表面附近為極不均勻電場，則電極附近的氣體介質會被局部擊穿而產生電暈放電現象。在高壓傳輸線和同軸圓筒所包圍導線的表面，或在針形不規則導體的附近以及在帶有高電壓的導體表面等處，易觀察到電暈現象。

電暈現象的應用廣泛，生活中諸如除塵器、高速打印饑、漂白裝置等均應用電暈放電原理。但同時，高壓傳輸線上的電暈會引起電能的損耗、絕緣子的性能的持續惡化和對廣播電視的干擾。長期會對高壓輸變電系統的安全性造成較大影響，需要實時檢測。針對輸電線路上的電暈放電檢測主要有：人工巡查檢測、紅外檢測、超聲電暈檢測和紫外光譜檢測等方法。

本文較全面地介紹和分析了當前各種高壓電暈放電現象檢測技術，通過對比他們各自的原理、優缺點，展望未來電暈檢測技術的發展方向。

1 高壓電暈放電

1.1電暈放電

在雨、雪、霧燈壞天氣時，導線表面會出現許多水滴，在強電場和中立的共同作用下，將克服本身的表面張力而被拉成錐形，從而使導體表面的電場發生變化，結果就是在較低的電壓和表面電場強度下出現電暈放電；在220kV以上的超高壓輸電線路上，特別是在壞天氣條件下，其導線表面會呈現一種淡紫色的輝光，并伴有嘶嘶作響的噪聲和臭氧的氣味，這種現象就是電暈放電。

1.2電暈放電的危害

電暈放電對超高壓、特高壓線路影響最大的派生效應是電暈損耗、無線電干擾和可聞噪聲等。一條110kV電力線路和一個110kV變電所組成的電力系統有50個地方會產生電暈現象， 那么這個電力系統所損耗的功率就有55-11kW，其電 能損耗不亞于一臺2萬kVA的電力變壓器的空載損耗。據不完全統計，全國每年因電暈損耗的電能達到了20.5億kW？h。高壓電網的電暈放電是目前高壓電網電能損耗和運行安全的重要影響因素，需要進行實時監測，因此研究其檢測技術且不斷更新其設備以便及時做出相關保護措施十分重要。

1.3減少電暈途徑

減少電暈最根本的途徑是設法限制和降低導線的表面電場強度，具體可分兩種途徑：一為利用降低電力系統電壓，從而使其電壓達不到發生電暈所需要的電壓，但對于超高壓、特高壓輸電來說，這種方法不符合電力系統的運行要求，因此基本不可能實現；二是利用減少導體的電極曲率半徑小的部位，這是減少和防止電暈的最佳途徑。

2 高壓電暈放電檢測技術

由于電暈放電的信號弱且目標小，同時許多輸電線路架設在自然條件比較差的野外，利用其基本的電暈信號難以實現，比如利用臭氧傳感器檢測線路周圍臭氧濃度，但由于在非封閉環境中，氣味、聲音等信號難以捕捉，其他風速、自然噪聲等因素也應考慮進去，導致其誤差較大，造成檢測的不精確。傳統的檢測技術有遠紅外望遠鏡、超聲電暈探測及人工目視檢查等。

2.1基于人工目視檢測和基于紅外線望遠鏡檢測

國家電網多引進國外手持式紫外檢測設備進行定期人工巡檢，由于電暈放電的目標小、強 度弱，但由于費時費人力，而且效率低、精確度不高，所以很難滿足實際需求；用紅外線望遠鏡檢測時，由于太陽光中含有很強的紅外線，所以用紅外線望遠鏡觀察誤檢率也是不容忽視的。

2.2基于無線電探測器檢測

用沿線設置無線電探測器的方法進行電暈的測量，優點是可連續檢測，但投資高，極不經濟，準確度低，安全性差，也難以廣泛投入實際使用。

2.3基于紅外熱成像技術的電暈檢測

紅外熱成像技術是一種波長轉換技術，其原理是把紅外輻射圖像轉換為可視圖像，利用目標內有較大的溫度梯度或背景與目標有較大熱對比度的特點，使得低可視目標很容易在紅外圖像中看到。其中也存在著制約紅外熱成像技術的因素：不同的目標有不同的光譜特性，目標和探測器之間的環境和距離會影響探測系統的性能；在對流層以下，大氣對目標紅外輻射能量的傳輸有極大的影響；大氣中水汽、二氧化碳等各種氣體分子導致各個大氣窗口中傳輸的紅外輻射也有相當大的衰減；電氣設備電暈放電不明顯時，紅外輻射圖像為不可視，若可以看到紅外圖像說明電氣設備放電已經很嚴重，紅外熱成像效果往往不理想。

2.4基于超聲電暈探測器的電暈檢測

超聲波探測器可用來幫助查找暴露在大氣中的電暈放電點，這是帶有拋物面反射鏡的超聲波探測器，經放大、轉換到耳機監聽和表記指示。在發現最強的接收指示時，其正前方就是超聲波源。接受器也可安裝在絕緣棒上，直接擱到變壓器，電容器箱殼上檢測以確定放電部位。

2.5基于紫外光譜探測系統的電暈檢測

由于在高壓供電系統中，電暈放電光譜主要是分布在紫外區域，因此可以應用紫外成像技術來檢測電暈放電現象。電暈放電的紫外光譜主要在200-400nm左右的波段。在空氣中，電暈放電的峰值波長在300—360nm 左右。但在300-360nm波段，在地表太陽輻射比電暈強得多。在紫外波段（240-280nm）電暈放電的強度要弱得多，但此時太陽在地表的背景輻射為零。 因此，選擇在波段進行電暈放電的檢測，通過檢測紫外線強度，判斷電暈放電的強弱，繼而判斷相應絕緣子的性能。該系統可同時監測某一地區所有輸變電節點的電暈放電情況，為國家電網提供高壓輸變電系統實時的運行情況。

3結語

傳統的電暈檢測技術各有缺陷，不能有效地探測到電暈放電，紫外線光譜探測在晚上太陽輻射微弱的情況下能夠探測到電暈放電，可得到較為理想的檢測結果，但基于光譜技術的電暈放電探測也有著其自身的缺陷，如不能提供放電量大小、作用距離有限等?；谝陨蠋c，可進一步探索將光聲技術、無線通信等技術和光譜技術相結合系統進行電暈放電檢測。

參考文獻：

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[3]邱昌容，王乃慶.電工設備局部放電及其測試技術[M].機械工業出版社，1994.

作者簡介：

陳萍（1996.06.13-）女，漢族，河南省商丘市，身份證號：411423199606130067，本科生，研究方向：電氣工程