為了滿足我國用電負(fù)荷增長、改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、實(shí)施“西電東送、南北互供、全國聯(lián)網(wǎng)”戰(zhàn)略，發(fā)展特高壓電網(wǎng)勢在必行。由于特高壓直流輸電具有造價低、功率損耗小等優(yōu)點(diǎn)，使得它在遠(yuǎn)距離、大容量電能輸送以及大區(qū)電網(wǎng)非同步互聯(lián)方面具有無可比擬的優(yōu)勢，近年來得到了大力發(fā)展。
特高壓直流線路起暈后引起的電磁環(huán)境（如可聽噪聲、無線電干擾和合成電場等）不僅制約著輸電線路的導(dǎo)線選型和結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計，還常帶來環(huán)境保護(hù)問題。隨著輸電線路環(huán)境保護(hù)和節(jié)能降耗要求的提高，僅靠可聽噪聲、無線電干擾和電暈損耗等電暈效應(yīng)的測量和分析來研究輸電線路的電磁環(huán)境已遠(yuǎn)不能滿足工程需求，需繼續(xù)從線路電暈放電的源——寬頻域電暈電流及其與電暈效應(yīng)的關(guān)聯(lián)關(guān)系方面入手，深入研究線路的電暈放電問題。
傳統(tǒng)的電暈電流測量系統(tǒng)測量帶寬低（通常在2MHz以下），測量性能遠(yuǎn)不能滿足電壓等級逐漸提高的特高壓直流輸電線路可聽噪聲、無線電干擾和電暈損耗的研究需要，因此有必要對特高壓直流輸電線路的電暈電流進(jìn)行寬頻域測量并對電暈電流的寬頻特性展開研究，從而為我國特高壓直流線路電磁環(huán)境精細(xì)化控制提供技術(shù)支撐。
特高壓直流線路的工程設(shè)計和導(dǎo)線電暈特性的機(jī)理研究均需對線路電暈電流的高頻特性進(jìn)行測試和研究，而寬頻域電暈電流取樣傳感器的研制成為制約電暈電流相關(guān)研究的瓶頸。為測量得到特高壓直流線路電暈放電時的電暈電流高頻特性，該發(fā)明提出了一種寬頻域電暈電流取樣電阻傳感器，通過一系列技術(shù)改進(jìn)措施，實(shí)現(xiàn)了在特高壓環(huán)境下測量帶寬高達(dá)30MHz的電暈電流取樣傳感器。其核心發(fā)明點(diǎn)主要有：
采用將分裂電阻束均勻布置在絕緣管外側(cè)的結(jié)構(gòu)，有效地降低了取樣電阻表面的電場強(qiáng)度，確保其在特高壓環(huán)境下無電暈放電。
該發(fā)明采用的取樣傳感器包括一組以上低感分裂電阻束，分裂電阻束由若干個均勻分布在絕緣管外側(cè)相互并聯(lián)的分裂電阻組成。由于本發(fā)明采用分裂電阻束的方式，并在其兩端設(shè)置了均壓環(huán)，大幅度地降低了取樣傳感器表面的場強(qiáng)，確保了該傳感器在串入特高壓線路后，其表面不會發(fā)生電暈現(xiàn)象。
通過合理配置分裂電阻束和屏蔽環(huán)電氣參數(shù)，減小高頻時電阻與容抗比值，大幅提高了測量帶寬。為降低傳感器端部的表面電場強(qiáng)度，避免電暈放電，需在分裂電阻束的兩端安裝金屬屏蔽環(huán)，分裂電阻束與兩端屏蔽環(huán)相連。但安裝屏蔽環(huán)后增加了傳感器的分布電容，可能造成傳感器的頻率響應(yīng)變差，因而需要合理配置分裂電阻和屏蔽環(huán)的電氣參數(shù)，從而減小高頻時電阻與容抗的比值，提高信號的測量帶寬。
將多組分裂電阻束串聯(lián)，使量程切換靈活，測量更準(zhǔn)確。
根據(jù)導(dǎo)線起暈狀態(tài)的不同，導(dǎo)線上的電暈電流變化幅度較大，研究導(dǎo)線電暈特性時，通常需要對微安級到數(shù)十毫安的電暈電流進(jìn)行測試。由于該發(fā)明采用多組分裂電阻束串聯(lián)連接的方式，因此能夠具備多個測量量程，并可在控制端通過程序靈活地進(jìn)行切換，測量不同幅值范圍的電暈電流，從而使得測量結(jié)果更為準(zhǔn)確。
該發(fā)明之所以能夠在特高壓環(huán)境下將電暈電流傳感器的測量帶寬從2MHz提高到30MHz，其核心在于分裂電阻束結(jié)構(gòu)的采用及其與兩側(cè)金屬屏蔽環(huán)的搭配，使得發(fā)明的傳感器既能大大地提高測量帶寬，又能使得傳感元件在特高壓環(huán)境下無電暈放電。該發(fā)明可廣泛地應(yīng)用于±1200kV下的特高壓直流環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)特高壓輸電線路中電暈電流的寬頻域準(zhǔn)確測量。
該項(xiàng)技術(shù)經(jīng)國家電網(wǎng)公司信息通信分公司查新，由中國電機(jī)工程學(xué)會鑒定，專家一致認(rèn)為，該項(xiàng)目在特高壓直流線路寬頻域電暈電流傳感方面達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。
實(shí)現(xiàn)了測量帶寬高達(dá)30MHz的電暈電流取樣傳感器，填補(bǔ)了國內(nèi)外特高壓直流線路寬頻域電暈電流測量空白，拓寬了電暈放電與其效應(yīng)研究方面頻率的研究范圍，推動了該領(lǐng)域的深層次研究，提升了我國在國際上的話語權(quán)。
開展的電磁環(huán)境研究成果已應(yīng)用于溪浙、哈鄭±800kV直流線路的極間距優(yōu)化設(shè)計，使極間距縮小2m，由此節(jié)省了大量走廊資源，減少了大量房屋拆遷，對于環(huán)境保護(hù)和社會和諧具有重要意義。開展的電暈損耗研究成果為哈鄭±800kV直流線路的導(dǎo)線選型提供了重要技術(shù)支撐，將原計劃采用的6×900mm2導(dǎo)線改為6×1000mm2導(dǎo)線，平均電暈損耗減小近1kW/km，每年節(jié)省近1000萬元，對于節(jié)能減排具有重要意義。
項(xiàng)目主要由中國電力科學(xué)研究院和北京航空航天大學(xué)通力合作完成。團(tuán)隊從2009年開始研究特高壓直流輸電線路寬頻域電暈電流測量技術(shù)，歷近三年終將傳感器研制成功，并裝備于特高壓技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)線段和電暈籠上。在該研究領(lǐng)域目前已獲得授權(quán)專利近20項(xiàng)，發(fā)表論文20余篇，先后獲得中國電工技術(shù)發(fā)明獎、國家電網(wǎng)公司科技進(jìn)步獎和北京市科技進(jìn)步獎等。
