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1、毕业设计文献综述通信工程人工温湿度环境模拟室构建研究摘 要：我国加快经济建设的步伐的同时也促进了电力网的建设，这使得电线的电晕放电现象成为一个不可忽视的问题。本问针对在户外研究电晕放电现象带来的不便，介绍了构建一温湿度环境模拟室的可行性及其构建。由于气体放电现象会产生漏电流和辐射光谱，故在模拟室构建中还需考虑各个测量模块（例如光谱辐射测量和温湿度测量）及其布局。关键词：电晕放电；温湿度控制；光谱辐射；模拟室 0 引言 我国在大力发展生产力的同时也提高了对电力的需求，这促使了电力网的大规模建设，而由此产生了电力设备的电晕放电的危害。电晕放电现象是指当导线或电极表面的电场强度不断积累并超过一定阈值
2、后其周围气体发生局部电离而产生的一种自持放电现象。电晕放电会带来各类问题如能量损耗、无线干扰以及噪音干扰等等。因此，对检测电晕放电现象的研究具有迫切性。 对于电晕放电的检测技术，目前国内外有超声探测、红外热成像检测、紫外探测等。虽然其中有些方法在对于电力设备的保障性检测中起到了一定的作用，但还存在诸如抗干扰能力差、故障前检测不灵敏及受目标与探测器之间的环境和距离影响等问题1,2。而紫外探测技术因其远距离、不停电等优点1-3在近几年受到广泛关注。然而，电晕放电强度无论是漏电流强度还是紫外强度均受温湿度的影响4,5。但是对于在户外环境中的电晕放电现象的研究存在实验周期长、不易找到测试点、代价高等问
3、题。如果构建人工温湿度环境模拟室，就可以提高实验的可重复性和便捷性。所以，有必要对该方面进行相关的研究。针对电晕放电现象，人工温湿度环境模拟室除了需构建温湿度控制箱、选择控制加热器及加湿器外，还需要进行光谱辐射测量。1 模拟室的构建目前对于电晕、电弧等放电现象的模拟室的构建，国内的研究比较少。不同于普通的温湿度控制箱，人工温湿度环境模拟室的构建需要考虑为不同各种测量模块的空间分布。这要求对模拟室的构建有总体上的布局和把握。沙峰等5采用的测量系统试验接线如图1所示。先由变压器输出高压，再经过硅堆进行半波整流，形成直流。其导线采用4 mm2、半径为0.113 cm的光滑铜线。电晕笼直径300mm，
4、长为lm，分为三段；中间的一段长为50 cm，作为测量段；两端分别长为25 cm，作为保护段。对电晕电流的测量是通过一万用表串接在电晕笼壁和地之间进行的。图1 试验连线 惠建峰等6提出的实验装置如图2所示。采用不锈钢制成的棒板电极，棒电极和平板电极的直径分别为1mm和25cm，两者之间的距离为4cm。平板电极通过阻值为50的无感的电阻来测量电晕脉冲，另外通过一接地的微安表来测量电晕电流。对棒电极施加正极性的直流电压。在图2 中所示的气压罐（直径为0.8m，高为1m）内放置棒板电极。一真空泵置于气压罐下方以调整罐内气压。湿度的升降分别依赖加湿器及干空气，且升降的切换由一个三通阀门完成。图2 实验
5、装置示意图王清亮等7采用的试验电路如图3所示，采用一直径为50cm，长为80cm的有机玻璃制成的密闭筒型容器作为模拟室。同轴式的线筒电极分别采用0.9mm直径的光洁铜导线作为高压线电极及12.5cm直径的铝网制成筒电极。该筒电极与地相连，且在其两边设均压环，这是为了避免边界的电场发生畸变从而影响电晕特性。为了使加湿器的湿气效果成细雾状，该试验电路对其采用了超声技术。空间湿度需在加湿后静置四小时以上才能达到所要的均匀性。湿度的测量可以事先在其内放置一电子湿度计以记录数据。该试验的过程中，在保持室内温度在16士1.5左右及室内湿度稳定之后的条件下，逐渐提高线电极的电压以产生电晕放电。电晕电流的测量
6、是通过利用毫伏表对10的无感电阻测量所得。电晕脉冲的测量则是采用了频谱带宽较宽的罗哥夫斯基线圈。对该试验电路进行测量，可以基本满足测量，其中测试频率范围在0.396MHz到120MHz之间。 图3 电晕试验电路2 温湿度控制国内在温湿度控制方面的技术还是比较成熟的。此类控制系统一般包括检测和控制两大部分。其总体原理框图如图4所示。图4 温湿度控制的总体原理框图 周兵等8以AT89C51单片机为控制核心，采用热敏电阻传感器及高分子电容湿敏元件分别作为温度检测和湿度检测的传感器，通过A/D转换器实现温度和湿度的指示和调节，可实现的湿度的精度在2%5%之间，而温度的精度在0.5%或1%左右。 薛玲等
7、9以AT89S51单片机为核心，采用SHT11型智能化温度/湿度传感器，通过A/D转换器以数字量的形式存储和显示数据，经过简单的运算，发出各种控制命令，并能动态地显示当前温湿度值，设定目标控制温湿度值，其最终的温度误差可控制在左右。王勇等10以LPC2114芯片为控制单元，对温度和湿度的检测分别采用数字温度传感器DS18B20及HS1101电容传感器，利用温控设备和湿度控制设备对室内温湿度进行相应的调节，其中固有的温度的测量分辨率是0.5。3 紫外光谱辐射测量因电晕放电的波长范围为230405nm，其中在240280nm的光谱段（属于UV-C波段）内太阳辐射几乎被地球的臭氧层所吸收，因此UV-
8、C波段的紫外探测为电晕放电提供了一种有效的手段1。傅晨钊等11采用的紫外探测仪先将进入的光线通过一分光镜分成两路：一路用于产生可见的图像，而另一路通过一紫外光滤镜以滤去除紫外线以外的部分，放大后在CCD上可以得到所要的紫外图像。章明朝等12人的“日盲”紫外电晕探测系统的设计是首先利用一个物镜系统对目标进行电晕成像；再通过紫外滤光片滤除所要区域以外的辐射；最后利用ICCD对形成的电晕图像进行光电转换。其次级标准光源采用NIST 标定的氘灯，实现对辐射亮度的定标。该最终实现的定标结果表明对于辐射亮度，其最大的理论值与测量值的相对误差约为6.11%；而该定标方法的不确定性约为9.1%。4 结语在开放
9、式的大气环境中，检测电晕放电现象的特性会带来许多不便。因此有必要构建一个人工温湿度模拟室以提高实验的可重复性及便捷性。模拟室的构建需要考虑温湿度控制模块、光谱辐射测量模块等各个模块的布置。其中，温湿度控制模块一般选用嵌入式控制器来完成数据的检测和温湿度的调节；而对于光谱辐射测量模块，需将输入的光线进行紫外滤光的处理，再对其强度进行测量。此外，温湿度模拟室的构建需要综合考虑整体上的布局以保证各个模块测量数据的有效性。参考文献：1张海峰,庞其昌,李洪,张工力.基于UV光谱技术的高压电晕放电检测J.光子学报, 2006, 35(8):1162-1166.2匡红刚, 张占龙.基于紫外光功率法的电力设备
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