[发明专利]电晕放电导体表面电场强度的测量方法及装置

说明书

本发明公开了一种电晕放电导体表面电场强度的测量方法及装置，电晕放电导体表面电场强度的测量方法包括：提供电晕电场；测量单元输出激光光束通过非侵入式电场测量的方式获得电晕电场的空间分布；根据离子流场解析模型及电晕电场的空间分布获得电晕电场的放电导体的表面电场强度。

技术领域

本发明涉及一种电晕放电导体表面电场强度的测量方法，特别涉及一种利用非侵入式测量电场空间分布数据，确定无限靠近导体表面的电场数值的方法。

背景技术

关于电晕放电的研究至今仍吸引着很多研究人员进行研究，电晕放电的应用领域分布在静电除尘器、微热冷却器和高压输电中的电磁环境。在输电线路中，导体表面的非均匀电场在其周围形成准静态电晕。电场对于电晕放电的理论和应用是关键的物理量，因为电场是驱动放电发展并且与等离子体放电的电离系数相关。到发生自持的电晕放电时，由于形成的空间电荷大小和分布未知，电场的空间分布的测量一直备受关注。

其中电晕起始后，导体表面电场是一个非常关键的物理量，它是进行离子流场仿真计算的边界条件，而由于电场确定的实验复杂性，导体表面电场确定非常困难，早在上个世纪Kaptzov关于导体表面电场的假设认为随着电晕放电变强，导体表面电场维持在起始电场保持不变，并且广泛应用在离子流场仿真中。Townsend认为导体表面的电场维持在初始值，关于此假设的依据是电晕起始后，电场低于初始值后会抑制电晕放电的自持现象。Cobine认为导线附近的高电离区域需要维持一个比起始电场高的表面电场。一些学者也只能通过理论和仿真对表面电场进行假设，一直以来没有实验测量。实验上电场传感器或探针不能无限靠近导体表面，且在输电线表面电场会迅速衰减，因此确定表面电场一直是个难题。

现有的电场测量技术，包括侵入式测量的电磁旋转计和利用Pockels效应的探针技术，在研究电晕放电时，Pockels光电探针的存在会改变放电电流并抑制放电本身的发生，所以说侵入式测量影响测量精度和测试对象。

因此急需开发一种克服上述缺陷的电晕放电导体表面电场强度的测量方法。

发明内容

针对上述问题，本发明为解决上述技术问题提供一种电晕放电导体表面电场强度的测量方法，其中，包括：

提供电晕电场；

测量单元输出激光光束通过非侵入式电场测量的方式获得所述电晕电场的空间分布；

根据离子流场解析模型及所述电晕电场的空间分布获得所述电晕电场的放电导体的表面电场强度。

上述的测量方法，其中，于产生电晕电场的步骤中包括：

通过直流高压电源向电晕发生单元施加直流高压产生初始电晕电场；

调节所述直流高压，直至所述电晕发生单元产生稳定电晕电场；

测量所述稳定电晕电场获得电晕电流。

上述的测量方法，其中，于测量空间分布的步骤中包括：

调节所述电晕发生单元的测量位置，获得对应于每一所述测量位置的一沿所述激光光束的方向的平均电场；

根据多个所述平均电场获得所述电晕电场的所述空间分布。

上述的测量方法，其中，于获得表面电场强度的步骤中包括：根据所述空间分布及所述离子流场解析模型，进行曲线拟合获得所述表面电场强度。

上述的测量方法，其中，所述电晕发生单元的电极结构包括：同轴的圆筒电极和中心棒电极，于所述圆筒电极和所述中心棒电极之间施加所述直流高压。

上述的测量方法，其中，所述离子流场解析模型为：