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1、毕业设计开题报告通信工程电晕放电过程中电光参数测试初步研究一、 选题的背景与意义 随着国民经济的持续、快速发展，电网规模迅猛扩大，目前我国无论是装机容量还是年发电量都居于世界前列，表现为电力设备电压等级不断提高，高压线路总长度飞速增加，绝缘材料使用越来越多，带来的后果是电力设备的电晕放电问题越来越突出1-3。电晕放电是指当电极附近电场强度增大到一定数值后导致周围气体（通常是空气）局部电离，而产生的一种自持放电现象。输供电线路和变电站配电等设备在大气环境下工作时，随着绝缘性能的降低、结构缺陷，或者由于表面污秽和湿度的增加，会产生电晕和表面局部放电现象4-6。电晕要消耗电能，据不完全统计，全国每年
2、因电晕损耗的电能达到了20.5kWH；电晕放电时产生的脉冲电磁波会对无线电和高频通信设备产生干扰；电晕还会使导线表面发生腐蚀7-10，从而降低导线的使用寿命。电晕放电严重影响人身和设备安全，因此及时准确地检测出电晕放电的位置和强度对保证电力系统的可靠安全运行和减少对人身和设备的危害有重要的意义。随着电力设备电压等级的提高，人们对电力设备运行可靠性提出了更加苛刻的要求。局部放电检测作为一种非破坏性试验，越来越得到人们的重视。局部放电，是绝缘介质中的一种电气放电，这种放电仅限制在被测介质中一部分且只使导体间的绝缘局部桥接，这种放电可能发生或可能不发生于导体的邻近。电力设备绝缘中的某些薄弱部位在强电
3、场的作用下发生局部放电是高压绝缘中普遍存在的问题。虽然局部放电一般不会引起绝缘的穿透性击穿，但可以导致电介质（特别是有机电介质）的局部损坏11-14。若局部放电长期存在，在一定条件下会导致绝缘劣化甚至击穿。对电力设备进行局部放电试验，不但能够了解设备的绝缘状况，还能及时发现许多有关制造与安装方面的问题，确定绝缘故障的原因及其严重程度。电晕放电现象产生的同时会产生不同波长的紫外光谱，其波段主要在200-380nm的紫外区域，其中240nm280nm的光谱段为太阳盲区15-16，所以可以利用这个波段进行电晕放电的检测。而紫外光检测法是利用光电探测器将光信号转换为电信号，通过对电信号的分析处理来反映
4、局部放电的强度。为了进一步揭示电晕放电的物理规律，采用电学测量和光学测量对照的方式获得一定环境条件（温度、湿度）下的电晕放电初步的漏电流和紫外光强的实验数据，为电力设备故障在线检测技术提供必要的原始数据。从而为电网在线检测仪器的开发提供基础数据，有助于提高电网运行的安全性。二、 研究的基本内容与拟解决的主要问题：1、 研究的基本内容： 本课题的基本内容主要包括电晕电流强度的测试方法和电晕紫外辐射的光学测试方法两个方面。2、拟解决的主要问题：（1）电晕电流的测量 可以用示波器来测量电晕电流的强度；由于电晕电流是微安级的，故可以用微安表来测量电晕电流的强度。（2）波段辐射强度测量装置的开发（使用不
5、同的紫外探测器） 可以用中心波段波长为254nm、280nm、320nm、365nm，峰值半带宽为1020nm系列的紫外带通滤光片加上紫外探测器，再在紫外探测器后加上示波器，对检测到的信号进行分析，则大体上完成了测试波段辐射强度装置的开发。不同的紫外滤波片可以根据实验的要求滤出不同波段的紫外线；紫外探测器又称紫外吸收检测器，用来吸收检测出一定波段的光。其中主要的紫外检测器件有紫外光敏二极管、光敏晶体管、紫外光电倍增管（紫外光电倍增管是用于将微弱光信号转换成电信号的真空电子器件）、紫外变像管、紫外增强器和紫外成像仪等。根据现有条件拟采用GaN紫外探测器，光电倍增管（PMT），火焰探测器，作为核心
6、探测器。（3）获得初步实验结果通过电学测量的方法获得一定环境条件（温度、湿度）下的电晕电流强度并且通过光学测量的方法获得紫外辐射波段强度和光谱强度的值，为下一步研究电晕电流强度与温湿度关系，以及紫外辐射强度与温湿度关系提供基础数据。考虑到紫外火花的闪烁性统计分析一段时间内的波段紫外辐射强度（对一个波段的总体强度的检测），多次观察获得光强数据的平均值。 三、 研究的方法与技术路线： 研究电晕特征的思路采用紫外光信号作为特征量代替电晕电流脉冲信号分析电晕特征。 1、温湿度环境模拟室的构建。 2、电学测量：用示波器和微安表来测量出电晕电流强度。 3、光学测量：对于波段辐射测量采用紫外探测器来检测，并
7、在其后加上示波器来对检测到的信号进行分析，在传感器之前可以添加滤光片进行波段的滤波。对于光谱强度测量采用单色仪再加上光电倍增管（PMT）来测量光谱的强度。 4、分别总结出电晕电流强度特征，电晕紫外辐射强度特征。 5、为下一步研究电晕电流强度与温湿度关系，以及紫外辐射强度与温湿度关系提供基础数据。图1 研究拟采用的技术路线框图四、 研究的总体安排与进度：1、2010.11.25-2010.12.15 查阅相关文献，确立研究方向；2、2010.12.16-2011.01.16 完成开题报告及文献综述；3、2011.02.15-2011.03.01 准备实验仪器，翻译英文文献；4、2011.03.0
8、2-2011.03.15 进行波段辐射强度测量装置的开发；5、2011.03.16-2011.04.10 测量电晕放电的漏电流强度和波段辐 射强度，整理两者的测试数据；6、2011.04.11-2011.04.25 撰写毕业论文，准备答辩。五、 主要参考文献：1张文海.电晕放电及其危害,大众科技,2005,No.6:352陈磊.紫外检测技术在云南电网的应用J.云南电力技术, 2009, 37(3):29-30.3岳桂芳.局部放电产生原因及分析.机械工程与自动化.Aug.2005.No.4:107-1084蒋怿，紫外电晕检测仪在电晕放电检测中的应用.华东电 力.Vol.32,No.8,Aug.2
9、004:34-355王灿林,廖永力,王黎明,王柯电晕紫外光脉冲与电晕电流脉 冲相关性研究 高电压技术 High Voltage EngineeringVol_33 NO7July 20076郭俊,吴广宁,张血琴,舒雯.局部放电检测技术的现状和发展。电工技术 学报.2005，Feb.Vol.20,No.2:29-34.7徐阳，曹晓珑等.局部放电光脉冲测量法及与电测法的比较.高电压技 术，2001，27(4):3-58张海峰，庞其昌，陈秀春.高压电晕放电特征及其检测.电测与仪表2006.2.Vol.43,No.482:6-9.9柳燕.大气臭氧层、紫外辐射与人类健康.地球物理学进展，1998，13(
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11、晓明，等高压输电线路紫外在线检测系统J电力系统自动化，2005，29(7)：889213马斌，周文俊，汪涛，丁一工.基于紫外成像技术的极不均匀电场电晕放电J.高电压技术，2006，32(7)：13-16.14杨清华.大型发电机定子绝缘局部放电光谱检测法的实验研究D.武汉：武汉大学电气学院.2003.15Michael Muhr, Robert Schwarz. Experience with Optical Partial Discharge DetectionJ.Materials Science, 2009, 27(4):1139-1146.16Jen-Shih Chang,Phil A. Lawless, Toshiaki Yamamoto.Corona discharge processesJ.IEEE Transaction on Plasma Science, 1991,19(6):1152-1166
