高压电晕放电检测技术的发展综述

摘 要：高压电网的电晕放电是目前高压电网电能损耗和运行安全的重要影响因素，需要进行实时监测，以保证电力系统的安全运行。针对高压输电线路的电晕放电，主要检测技术包括人工巡查检测、红外检测、超声电晕检测和紫外光谱检测等，各种检测技术均有优缺之处，应继续创新研究更为可靠、更为经济的检测技术。

关键词：电晕现象；超声电晕检测；紫外光谱探测

0 引言

当在电极两端加上较高但未至击穿的电压时，若电极表面附近为极不均匀电场，则电极附近的气体介质会被局部击穿而产生电晕放电现象。在高压传输线和同轴圆筒所包围导线的表面，或在针形不规则导体的附近以及在带有高电压的导体表面等处，易观察到电晕现象。

电晕现象的应用广泛，生活中诸如除尘器、高速打印饥、漂白装置等均应用电晕放电原理。但同时，高压传输线上的电晕会引起电能的损耗、绝缘子的性能的持续恶化和对广播电视的干扰。长期会对高压输变电系统的安全性造成较大影响，需要实时检测。针对输电线路上的电晕放电检测主要有：人工巡查检测、红外检测、超声电晕检测和紫外光谱检测等方法。

本文较全面地介绍和分析了当前各种高压电晕放电现象检测技术，通过对比他们各自的原理、优缺点，展望未来电晕检测技术的发展方向。

1 高压电晕放电

1.1电晕放电

在雨、雪、雾灯坏天气时，导线表面会出现许多水滴，在强电场和中立的共同作用下，将克服本身的表面张力而被拉成锥形，从而使导体表面的电场发生变化，结果就是在较低的电压和表面电场强度下出现电晕放电；在220kV以上的超高压输电线路上，特别是在坏天气条件下，其导线表面会呈现一种淡紫色的辉光，并伴有嘶嘶作响的噪声和臭氧的气味，这种现象就是电晕放电。

1.2电晕放电的危害

电晕放电对超高压、特高压线路影响最大的派生效应是电晕损耗、无线电干扰和可闻噪声等。一条110kV电力线路和一个110kV变电所组成的电力系统有50个地方会产生电晕现象， 那么这个电力系统所损耗的功率就有55-11kW，其电 能损耗不亚于一台2万kVA的电力变压器的空载损耗。据不完全统计，全国每年因电晕损耗的电能达到了20.5亿kW？h。高压电网的电晕放电是目前高压电网电能损耗和运行安全的重要影响因素，需要进行实时监测，因此研究其检测技术且不断更新其设备以便及时做出相关保护措施十分重要。

1.3减少电晕途径

减少电晕最根本的途径是设法限制和降低导线的表面电场强度，具体可分两种途径：一为利用降低电力系统电压，从而使其电压达不到发生电晕所需要的电压，但对于超高压、特高压输电来说，这种方法不符合电力系统的运行要求，因此基本不可能实现；二是利用减少导体的电极曲率半径小的部位，这是减少和防止电晕的最佳途径。

2 高压电晕放电检测技术

由于电晕放电的信号弱且目标小，同时许多输电线路架设在自然条件比较差的野外，利用其基本的电晕信号难以实现，比如利用臭氧传感器检测线路周围臭氧浓度，但由于在非封闭环境中，气味、声音等信号难以捕捉，其他风速、自然噪声等因素也应考虑进去，导致其误差较大，造成检测的不精确。传统的检测技术有远红外望远镜、超声电晕探测及人工目视检查等。

2.1基于人工目视检测和基于红外线望远镜检测

国家电网多引进国外手持式紫外检测设备进行定期人工巡检，由于电晕放电的目标小、强 度弱，但由于费时费人力，而且效率低、精确度不高，所以很难满足实际需求；用红外线望远镜检测时，由于太阳光中含有很强的红外线，所以用红外线望远镜观察误检率也是不容忽视的。

2.2基于无线电探测器检测

用沿线设置无线电探测器的方法进行电晕的测量，优点是可连续检测，但投资高，极不经济，准确度低，安全性差，也难以广泛投入实际使用。

2.3基于红外热成像技术的电晕检测

红外热成像技术是一种波长转换技术，其原理是把红外辐射图像转换为可视图像，利用目标内有较大的温度梯度或背景与目标有较大热对比度的特点，使得低可视目标很容易在红外图像中看到。其中也存在着制约红外热成像技术的因素：不同的目标有不同的光谱特性，目标和探测器之间的环境和距离会影响探测系统的性能；在对流层以下，大气对目标红外辐射能量的传输有极大的影响；大气中水汽、二氧化碳等各种气体分子导致各个大气窗口中传输的红外辐射也有相当大的衰减；电气设备电晕放电不明显时，红外辐射图像为不可视，若可以看到红外图像说明电气设备放电已经很严重，红外热成像效果往往不理想。

2.4基于超声电晕探测器的电晕检测

超声波探测器可用来帮助查找暴露在大气中的电晕放电点，这是带有抛物面反射镜的超声波探测器，经放大、转换到耳机监听和表记指示。在发现最强的接收指示时，其正前方就是超声波源。接受器也可安装在绝缘棒上，直接搁到变压器，电容器箱壳上检测以确定放电部位。

2.5基于紫外光谱探测系统的电晕检测

由于在高压供电系统中，电晕放电光谱主要是分布在紫外区域，因此可以应用紫外成像技术来检测电晕放电现象。电晕放电的紫外光谱主要在200-400nm左右的波段。在空气中，电晕放电的峰值波长在300—360nm 左右。但在300-360nm波段，在地表太阳辐射比电晕强得多。在紫外波段（240-280nm）电晕放电的强度要弱得多，但此时太阳在地表的背景辐射为零。 因此，选择在波段进行电晕放电的检测，通过检测紫外线强度，判断电晕放电的强弱，继而判断相应绝缘子的性能。该系统可同时监测某一地区所有输变电节点的电晕放电情况，为国家电网提供高压输变电系统实时的运行情况。

3结语

传统的电晕检测技术各有缺陷，不能有效地探测到电晕放电，紫外线光谱探测在晚上太阳辐射微弱的情况下能够探测到电晕放电，可得到较为理想的检测结果，但基于光谱技术的电晕放电探测也有着其自身的缺陷，如不能提供放电量大小、作用距离有限等。基于以上几点，可进一步探索将光声技术、无线通信等技术和光谱技术相结合系统进行电晕放电检测。

参考文献：

[1]赵智大.高电压技术.中国电力出版社，2013.5.

[2]馮允平.高电压技术中的气体放电及其应用[M]水利电力出版社，1990.

[3]邱昌容，王乃庆.电工设备局部放电及其测试技术[M].机械工业出版社，1994.

作者简介：

陈萍（1996.06.13-）女，汉族，河南省商丘市，身份证号：411423199606130067，本科生，研究方向：电气工程