為了滿足我國用電負荷增長、改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、實施“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，使得它在遠距離、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)境保護問題。隨著輸電線路環(huán)境保護和節(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)線電暈特性的機理研究均需對線路電暈電流的高頻特性進行測試和研究，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)改進措施，實現(xiàn)了在特高壓環(huán)境下測量帶寬高達30MHz的電暈電流取樣傳感器。其核心發(fā)明點主要有：
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，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，由中國電機工程學(xué)會鑒定，專家一致認(rèn)為，該項目在特高壓直流線路寬頻域電暈電流傳感方面達到了國際領(lǐng)先水平。
實現(xiàn)了測量帶寬高達30MHz的電暈電流取樣傳感器，填補了國內(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)國家工程實驗室的試驗線段和電暈籠上。在該研究領(lǐng)域目前已獲得授權(quán)專利近20項，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)公司科技進步獎和北京市科技進步獎等。
