本发明专利技术公开了属于高压气体放电电磁测量技术领域的一种高压导线粗糙系数的测量装置和方法。圆柱电极水平放置于支架上，圆柱电极电气接地；待测高压导线水平固定于支杆上，并与圆柱电极同轴放置；直流电场测量仪的探头放置于圆柱电极上的圆孔内，并与圆柱电极的内表面平齐；连接高压直流电源的输出端，在圆柱电极的内表面和待测高压导线之间形成合成电场，并产生离子流；采样电阻的一端连接金属薄膜，另一端接地；采样电阻的两端并联电压表；调节高压直流电源的输出电压，得到圆柱电极处的合成电场强度、离子流密度、待测高压导线表面的合成电场强度；进而根据Peek公式获得待测高压导线的粗糙系数。能够实现高压导线粗糙系数的准确测量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高压气体放电电磁测量
，尤其是涉及一种高压导线粗糙系数 的测量装置和方法。
技术介绍
特高压直流输电技术已经成为我国西电东送战略的核心技术，肩负着保障经济发 展和能源供给、消减大气雾霾和改善环境的重要使命。我国陆续建设并投运了多条特高压 直流输电工程。特高压直流输电线路的电磁环境是线路设计和运行的重要参量。输电线路 正常运行时，由于导线电晕现象的发生，线路周围的空气分子被电离产生正负离子，形成空 间电荷。离子在电场的作用下定向运动形成离子电流，简称为离子流。空间电荷的电场与 线路原有的标称电场叠加，形成合成电场，或称为离子流场。在地面附近，合成电场和离子 流密度是特高压直流输电线路重要的电磁环境参量。导线电晕的发生还带来无线电干扰和 可听噪声等现象。 导线的粗糙系数是计算特高压直流输电线路合成电场与离子流密度的基本参数。 导线的粗糙系数可以通过电晕笼实验获得。导线施加不同电压，获得电晕笼侧壁处合成电 场与电压的关系曲线。曲线通常分为两段，两段相连处的点，即曲线的不可导点，对应着电 晕起始电压。再由电晕起始电压得到粗糙系数。同理，离子流密度与电压的关系曲线、无 线电干扰水平与电压的关系曲线，以及可听噪声与电压的曲线关系都能获得导线的粗糙系 数。这一方法即为"折线法"。 但是，由于电晕现象的随机性，获得的某一物理量与电压关系曲线的不可导点往 往不明显，电晕起始电压存在较大误差，导致获得的粗糙系数不准确。因此，本专利技术提出一 种高压导线粗糙系数的测量装置和方法，能够准确测量高压导线粗糙系数。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出。 -种高压导线粗糙系数的测量装置，其特征在于，包括圆柱电极1、待测高压导线 2、支架3、支杆4、底座5、均压球6、直流电场测量仪7、金属薄膜8、金属屏蔽层9 ;具体为圆 柱电极1水平放置于支架3上，圆柱电极1电气接地；支杆4竖直固定于圆柱电极1两侧， 支架3和支杆4固定于底座5上；待测高压导线2水平固定于支杆4上，并与圆柱电极1同 轴放置；待测高压导线2两端套装均压球6,用来防止待测高压导线2发生尖端放电；圆柱 电极1上有一圆孔，直流电场测量仪7的探头放置于圆柱电极1上的圆孔内，并与圆柱电极 1的内表面平齐，以防止合成电场畸变； 所述圆柱电极1的内表面贴有绝缘薄膜，绝缘薄膜的上表面贴有金属薄膜8,金属 薄膜8四周贴有金属屏蔽层9。 所述圆柱电极1为由304型不锈钢材料制成的空心圆筒。 所述支杆4由电绝缘材料构成，数量为2个。 所述金属薄膜8和金属屏蔽层9均为铜箱；金属薄膜8用于测量离子流密度，金属 屏蔽层9用于削弱金属薄膜8的边缘效应。 -种利用所述测量装置测量高压导线粗糙系数的方法，其特征在于，包括如下步 骤： 1)检查直流电场测量仪的探头处于圆柱电极上的圆孔中，确保直流电场测量仪的 探头与圆柱电极的内表面平齐； 2)待测高压导线连接一台高压直流电源的输出端，开启高压直流电源，在圆柱电 极的内表面和待测高压导线之间形成合成电场，并产生离子流； 3)取一采样电阻，采样电阻的一端通过信号线连接金属薄膜，另一端接地；采样 电阻的两端并联连接一个电压表； 4)调节高压直流电源的输出电压，同时记录直流电场测量仪的读数和电压表的 读数；直流电场测量仪的读数为圆柱电极处的合成电场强度；根据电压表的读数和公式 得到离子流密度；公式/ = 中，J为离子流密度；UR为电压表的读数；R为采样电阻 a5 Mb 的电阻值；s为金属薄膜的面积； 5)利用步骤4)获得的圆柱电极处的合成电场强度、离子流密度，根据 公式得到待测高压导线表面的合成电场强度；公式申，Ei为待测高压导线表面的合成电场强度；E2为直流电场测量 仪的读数；&为待测高压导线的半径；R2为圆柱电极的半径；K为离子迀移率；e为空气的 介电常数； 6)利用待测高压导线表面的合成电场强度Ei，根据Peek公式获得待测高压导线的粗糙系数；Peek公式，m 为待测高压导线的粗糙系数；S为空气的相对密度。 本专利技术的有益效果是针对折线法测量导线粗糙系数不准确的问题，提出一种高压 导线粗糙系数的测量装置和方法，同轴圆柱电极结构保证了相同半径下的电场均匀度，通 过离子流密度、合成电场强度的测量，能够获得不同高压导线的粗糙系数，从而实现高压导 线粗糙系数的准确测量；与行业领域的实际测量联系紧密，为研究高压导线的表面状态和 合成电场提供技术支持。【附图说明】 图1为高压导线粗糙系数的测量装置示意图。 图2为利用测量装置测量高压导线粗糙系数的方法流程图。 图3为高压导线粗糙系数的测量结果图。 图中标号：1_圆柱电极、2-待测高压导线、3-支架、4-支杆、5-底座、6-均压球、 7-直流电场测量仪的探头、8-金属薄膜、9-金属屏蔽层。【具体实施方式】 本专利技术提出，下面结合附图和具体实施 例对本专利技术作详细说明。 图1所示为高压导线粗糙系数的测量装置示意图；包括圆柱电极1、待测高压导线 2、支架3、支杆4、底座5、均压球6、直流电场测量仪7、金属薄膜8、金属屏蔽层9 ;具体为圆 柱电极1水平放置于支架3上，圆柱电极1电气接地；支杆4竖直固定于圆柱电极1两侧， 支架3和支杆4固定于底座5上；待测高压导线2水平固定于支杆4上，并与圆柱电极1同 轴放置；待测高压导线2两端套装均压球6,用来防止待测高压导线2发生尖端放电；圆柱 电极1上有一圆孔，直流电场测量仪7的探头放置于圆柱电极1上的圆孔内，并与圆柱电极 1的内表面平齐，以防止合成电场畸变，如图1(a)所示； 所述圆柱电极1的内表面贴有绝缘薄膜，绝缘薄膜的上表面贴有金属薄膜8,金属 薄膜8四周贴有金属屏蔽层9,如图1 (b)所示；本实施例中金属薄膜8是面积为100平方 厘米的铜箱，金属屏蔽层是宽度为2. 5厘米的铜箱；金属薄膜8用于测量离子流密度，金属 屏蔽层9用于削弱金属薄膜8的边缘效应。 其中，所述圆柱电极1为由304型不锈钢材料制成的空心圆筒。 其中，所述支杆4由电绝缘材料构成，数量为2个。 图2所示为利用测量装置测量高压导线粗糙系数的方法流程图；包括如下步骤： 1)检查直流电场测量仪的探头处于圆柱电极上的圆孔中，确保直流电场测量仪的 探头与圆柱电极的内表面平齐； 2)待测高压导线连接一台高压直流电源的输出端，开启高压直流电源，在圆柱电 极的内表面和待测高压导线之间形成合成电场，并产生离子流； 3)取一采样电阻，采样电阻的一端通过信号线连接金属薄膜，当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高压导线粗糙系数的测量装置，其特征在于，包括圆柱电极(1)、待测高压导线(2)、支架(3)、支杆(4)、底座(5)、均压球(6)、直流电场测量仪(7)、金属薄膜(8)、金属屏蔽层(9)；具体为圆柱电极(1)水平放置于支架(3)上，圆柱电极(1)电气接地；支杆(4)竖直固定于圆柱电极(1)两侧，支架(3)和支杆(4)固定于底座(5)上；待测高压导线(2)水平固定于支杆(4)上，并与圆柱电极(1)同轴放置；待测高压导线(2)两端套装均压球(6)，用来防止待测高压导线(2)发生尖端放电；圆柱电极(1)上有一圆孔，直流电场测量仪(7)的探头放置于圆柱电极(1)上的圆孔内，并与圆柱电极(1)的内表面平齐，以防止合成电场畸变；所述圆柱电极(1)的内表面贴有绝缘薄膜，绝缘薄膜的上表面贴有金属薄膜(8)，金属薄膜(8)四周贴有金属屏蔽层(9)。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邹志龙，卢铁兵，崔翔，卞星明，李沁远，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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