2p021_030界面放電

1、九、氣體中沿固體絕緣表面的放電九、氣體中沿固體絕緣表面的放電（界面放電）（界面放電） 絕緣子絕緣子(insulator)起支撐、懸掛、固定等作用起支撐、懸掛、固定等作用 絕緣套管絕緣套管(bushing)用于高壓導(dǎo)體穿過接地隔板、電器外殼或墻用于高壓導(dǎo)體穿過接地隔板、電器外殼或墻壁壁 界面放電界面放電沿固體絕緣表面發(fā)生的氣體放電沿固體絕緣表面發(fā)生的氣體放電 閃絡(luò)（閃絡(luò)（flash over）沿面放電貫穿沿整個(gè)絕緣表面沿面放電貫穿沿整個(gè)絕緣表面閃絡(luò)電壓低于純氣隙的擊穿電壓閃絡(luò)電壓低于純氣隙的擊穿電壓 （一）界面電場分布的典型情況（一）界面電場分布的典型情況 a:界面平行于電力線（少見）界面平行于

2、電力線（少見） b:強(qiáng)垂直分量（套管）強(qiáng)垂直分量（套管） c:強(qiáng)水平分量（支柱絕緣子）強(qiáng)水平分量（支柱絕緣子）1:電極電極2:固體介質(zhì)固體介質(zhì)高壓靜電電壓表、支柱絕緣子高壓靜電電壓表、支柱絕緣子支柱絕緣子支柱絕緣子套管絕緣子套管絕緣子套管絕緣子套管絕緣子（二）均勻電場中的沿面放電（二）均勻電場中的沿面放電 放電總是發(fā)生在界面，且閃絡(luò)電壓比純氣體間放電總是發(fā)生在界面，且閃絡(luò)電壓比純氣體間隙的擊穿電壓要低得多隙的擊穿電壓要低得多 閃絡(luò)電壓與固體絕緣材料特性、固體介質(zhì)是否閃絡(luò)電壓與固體絕緣材料特性、固體介質(zhì)是否與電極緊密接觸等因素有關(guān)與電極緊密接觸等因素有關(guān)Uf(kV) 1：空氣隙：空氣隙2：石蠟：

3、石蠟3：瓷：瓷4：與電極接觸不緊密的瓷：與電極接觸不緊密的瓷1、具有強(qiáng)垂直分量時(shí)的沿面放電、具有強(qiáng)垂直分量時(shí)的沿面放電 a)法蘭處出現(xiàn)法蘭處出現(xiàn)電暈放電電暈放電形成的光環(huán)形成的光環(huán)( (細(xì)線組成細(xì)線組成) ) b)b)電流密度較小，壓降較大，具有上升的伏電流密度較小，壓降較大，具有上升的伏安特性，屬安特性，屬輝光放電輝光放電 c)c)滑閃放電滑閃放電: :樹枝狀有分叉的明亮的火花通道樹枝狀有分叉的明亮的火花通道, ,電流密度較電流密度較大，壓降較小，伏大，壓降較小，伏安特性具有下降特性安特性具有下降特性( (熱電離熱電離） d)等值電路等值電路比電容比電容C0：介質(zhì)表面單介質(zhì)表面單位面積對導(dǎo)桿

4、的電容位面積對導(dǎo)桿的電容2011(/)49 10lnrCF cmRRr 提高電暈起始電壓和滑閃放電電壓的方法提高電暈起始電壓和滑閃放電電壓的方法 減小比電容減小比電容C0 如：增大固體介質(zhì)的如：增大固體介質(zhì)的厚度厚度，特別是加大法蘭處套，特別是加大法蘭處套管的外徑；也可采用管的外徑；也可采用介電常數(shù)較小的介質(zhì)介電常數(shù)較小的介質(zhì)，例如，例如用瓷用瓷油組合絕緣代替純瓷介質(zhì)油組合絕緣代替純瓷介質(zhì) 減小絕緣表面電阻減小絕緣表面電阻 如在套管靠近接地法蘭處如在套管靠近接地法蘭處涂半導(dǎo)體釉涂半導(dǎo)體釉，和在電機(jī)，和在電機(jī)絕緣的出槽口部分絕緣的出槽口部分涂半導(dǎo)體漆涂半導(dǎo)體漆等等 滑閃放電現(xiàn)象只出現(xiàn)在工頻交流電

5、壓和滑閃放電現(xiàn)象只出現(xiàn)在工頻交流電壓和沖擊電壓下，直流電壓下沒有明顯的滑沖擊電壓下，直流電壓下沒有明顯的滑閃放電現(xiàn)象閃放電現(xiàn)象（WhyWhy？）2、具有弱垂直分量時(shí)的沿面放電、具有弱垂直分量時(shí)的沿面放電 無熱電離現(xiàn)象，無明顯的滑閃放電，介無熱電離現(xiàn)象，無明顯的滑閃放電，介質(zhì)厚度對放電電壓沒有影響質(zhì)厚度對放電電壓沒有影響 為提高沿面放電電壓，主要從改進(jìn)電極為提高沿面放電電壓，主要從改進(jìn)電極形狀以改善電極附近的電場著手形狀以改善電極附近的電場著手 內(nèi)屏蔽內(nèi)屏蔽 外屏蔽：屏蔽罩或均壓環(huán)外屏蔽：屏蔽罩或均壓環(huán)支柱絕緣子支柱絕緣子絕緣子串絕緣子串 屏蔽電極的均壓原理屏蔽電極的均壓原理 圖4-9 沿不同材

6、料圓管表面的工頻閃絡(luò)電壓峰值1空氣隙擊穿 2石蠟 3膠紙 4瓷和玻璃內(nèi)屏蔽外屏蔽：均壓環(huán)（支柱絕緣子）外屏蔽：均壓環(huán)（支柱絕緣子）外屏蔽：均壓環(huán)（絕緣子串）外屏蔽：均壓環(huán)（絕緣子串）1：絕緣支柱：絕緣支柱 2：均壓環(huán)：均壓環(huán)330kV絕緣子柱絕緣子柱 a:只考慮對地電容只考慮對地電容CE:4-5pFb:只考慮對導(dǎo)線電容只考慮對導(dǎo)線電容CL:0.5-1pFc:同時(shí)考慮同時(shí)考慮CE和和CL絕緣子本身電容：絕緣子本身電容：30-50pF圖圖4-12 絕緣子串電壓分布及等效電路絕緣子串電壓分布及等效電路（四）（四） 受潮表面的沿面放電受潮表面的沿面放電 表面凝露表面凝露 未凝露情況下未凝露情況下 ，閃

7、絡(luò)電壓會(huì)略有提高閃絡(luò)電壓會(huì)略有提高 凝露時(shí)，沿面閃絡(luò)電壓將明顯下降！凝露時(shí)，沿面閃絡(luò)電壓將明顯下降！ 表面淋雨表面淋雨 濕閃絡(luò)電壓是戶外絕緣子的重要性能指標(biāo)，也是濕閃絡(luò)電壓是戶外絕緣子的重要性能指標(biāo)，也是決定決定戶外絕緣子外形戶外絕緣子外形的重要因素（的重要因素（實(shí)驗(yàn)，傘裙實(shí)驗(yàn)，傘裙） 完全淋濕時(shí)，雨水形成連續(xù)的導(dǎo)電層，泄漏電流完全淋濕時(shí)，雨水形成連續(xù)的導(dǎo)電層，泄漏電流增大，閃絡(luò)電壓大大降低增大，閃絡(luò)電壓大大降低 圖4-13不同放電距離時(shí)清潔的環(huán)氧樹脂支柱絕緣子的交流閃絡(luò)電壓（環(huán)境溫度為30）RH超過60%閃絡(luò)電壓下降；原因：表面凝露圖4-14SF6中工頻沿面閃絡(luò)電壓（氣壓0.35MPa）1氣

8、溫為-242氣溫為-29-23環(huán)氧樹脂絕緣子露（液態(tài)）霜（固態(tài)）1：干閃：干閃2：濕閃：濕閃：4050%光滑瓷柱的干閃和濕閃電壓光滑瓷柱的干閃和濕閃電壓 圖4-15光滑瓷柱的干閃和濕閃電壓 圖4-16 雨中電導(dǎo)率對濕閃電壓的影響（取雨水電導(dǎo)率為0.1S/m時(shí)的閃絡(luò)電壓為1）（五）（五） 染污絕緣表面的沿面放電染污絕緣表面的沿面放電 戶外絕緣子常會(huì)受到工業(yè)污穢或自然界鹽堿、戶外絕緣子常會(huì)受到工業(yè)污穢或自然界鹽堿、飛塵等污染飛塵等污染 干燥情況下，對閃絡(luò)電壓沒多大影響干燥情況下，對閃絡(luò)電壓沒多大影響 當(dāng)大氣濕度很高，或在毛毛雨、霧、露、雪等當(dāng)大氣濕度很高，或在毛毛雨、霧、露、雪等氣候條件下，氣候條

9、件下，閃絡(luò)電壓閃絡(luò)電壓(污閃電壓污閃電壓)大大降低大大降低，甚至有可能在工作電壓下發(fā)生閃絡(luò)甚至有可能在工作電壓下發(fā)生閃絡(luò) 污穢程度污穢程度 污穢性質(zhì)污穢性質(zhì) 污閃事故對電力系統(tǒng)的危害特別大污閃事故對電力系統(tǒng)的危害特別大 大面積停電大面積停電 恢復(fù)供電所需時(shí)間長恢復(fù)供電所需時(shí)間長絕緣子閃絡(luò)電壓與污染程度的關(guān)系絕緣子閃絡(luò)電壓與污染程度的關(guān)系 1：電廠煙灰：電廠煙灰2：煉呂廠塵埃：煉呂廠塵埃3：絕緣子工作電壓：絕緣子工作電壓1、污閃的發(fā)展過程污閃的發(fā)展過程 出現(xiàn)局部出現(xiàn)局部“干燥帶干燥帶” “干燥帶干燥帶”產(chǎn)生局部放產(chǎn)生局部放電，形成電弧電，形成電弧 局部電弧是否能發(fā)展成局部電弧是否能發(fā)展成閃絡(luò)，決

10、定于外施電壓的閃絡(luò)，決定于外施電壓的大小和剩余濕污層的電阻大小和剩余濕污層的電阻 局部電弧不斷伸展的過程局部電弧不斷伸展的過程 濕污穢層（反復(fù)）烘干的濕污穢層（反復(fù)）烘干的過程過程 需要較長的發(fā)展時(shí)間需要較長的發(fā)展時(shí)間 2）影響污閃電壓的因素）影響污閃電壓的因素 v 表面泄漏電流的大小對污閃過程起著十分重表面泄漏電流的大小對污閃過程起著十分重要的作用要的作用 污穢的性質(zhì)和污染程度污穢的性質(zhì)和污染程度 濕潤的方式濕潤的方式 下大雨時(shí)不易發(fā)生污閃下大雨時(shí)不易發(fā)生污閃 霧、露、融雪和毛毛雨等霧、露、融雪和毛毛雨等 泄漏距離泄漏距離 外施電壓的形式（污閃外施電壓的形式（污閃/ /干閃）干閃） 雷電沖擊

11、電壓：雷電沖擊電壓：0.9 操作沖擊電壓：操作沖擊電壓：0.5 工頻電壓：工頻電壓：0.2 直流電壓：直流電壓：0.153、污穢等級的劃分污穢等級的劃分 v采用等值附鹽密度來劃分污穢等級采用等值附鹽密度來劃分污穢等級v污層等值附鹽密度污層等值附鹽密度v與絕緣子表面單位面積上污穢物導(dǎo)電性相當(dāng)?shù)呐c絕緣子表面單位面積上污穢物導(dǎo)電性相當(dāng)?shù)牡戎蝶}等值鹽(NaCl)(NaCl)量量( (mgmgcmcm2 2) )v不同污穢等級下，絕緣子應(yīng)具有相應(yīng)的不同污穢等級下，絕緣子應(yīng)具有相應(yīng)的單位泄漏距離單位泄漏距離( (泄漏比距泄漏比距) )v絕緣子每千伏額定線電壓的平均泄漏距離絕緣子每千伏額定線電壓的平均泄漏距

12、離 表表2-1 高壓架空線路污穢分級標(biāo)準(zhǔn)高壓架空線路污穢分級標(biāo)準(zhǔn) 污污穢穢等等級級污穢條件污穢條件泄漏比距（泄漏比距（cmcmkVkV-1-1）污濕特征污濕特征鹽密鹽密(mg(mgcmcm-2-2) )中性點(diǎn)直中性點(diǎn)直接接地接接地中性點(diǎn)非中性點(diǎn)非直接接地直接接地0 0大氣清潔地區(qū)及離海岸大氣清潔地區(qū)及離海岸50km50km以上地區(qū)以上地區(qū)0 00.030.031.61.61.91.91 1大氣輕度污染地區(qū)或大氣中等污染地區(qū)，大氣輕度污染地區(qū)或大氣中等污染地區(qū)，鹽堿地區(qū)，離海岸鹽堿地區(qū)，離海岸101050km50km地區(qū)，在污地區(qū)，在污閃季節(jié)中干燥少霧（含毛毛雨）但雨量閃季節(jié)中干燥少霧（含毛毛雨

13、）但雨量較多時(shí)較多時(shí)0.030.030.100.101.61.62.02.01.91.92.42.42 2大氣中等污染地區(qū)，鹽堿地區(qū)，爐煙污大氣中等污染地區(qū)，鹽堿地區(qū)，爐煙污穢地區(qū)，離海岸穢地區(qū)，離海岸3 310km10km地區(qū)，在污閃季地區(qū)，在污閃季節(jié)中潮濕多霧（含毛毛雨）但雨量較少節(jié)中潮濕多霧（含毛毛雨）但雨量較少時(shí)時(shí)0.050.050.100.102.02.02.52.52.42.43.03.03 3大氣嚴(yán)重污染地區(qū)，大氣污穢而又有重大氣嚴(yán)重污染地區(qū)，大氣污穢而又有重霧的地區(qū)，離海岸霧的地區(qū)，離海岸1 13km3km地區(qū)及鹽場附地區(qū)及鹽場附近重鹽堿地區(qū)近重鹽堿地區(qū)0.100.100.25

14、0.252.52.53.23.23.03.03.83.84 4大氣特別嚴(yán)重污染地區(qū)，嚴(yán)重鹽霧侵襲大氣特別嚴(yán)重污染地區(qū)，嚴(yán)重鹽霧侵襲地區(qū)，離海岸地區(qū)，離海岸1km1km以內(nèi)地區(qū)以內(nèi)地區(qū)0.250.253.23.83.23.83.83.84.54.5表表2-2 發(fā)電廠、變電所污穢分級標(biāo)準(zhǔn)發(fā)電廠、變電所污穢分級標(biāo)準(zhǔn) 污污穢穢等等級級污穢條件污穢條件泄漏比距（泄漏比距（cmkV-1）污濕特征污濕特征鹽密鹽密(mgcm-2)中性點(diǎn)中性點(diǎn)直接接直接接地地中性點(diǎn)中性點(diǎn)非直接非直接接地接地1大氣無明顯污染地區(qū)，或大氣輕度大氣無明顯污染地區(qū)，或大氣輕度污染地區(qū)，在污閃季節(jié)中干燥少霧污染地區(qū)，在污閃季節(jié)中干燥少霧

15、（含毛毛雨）或雨量較多時(shí)（含毛毛雨）或雨量較多時(shí)00.031.72.02大氣中等污染地區(qū)，沿海地區(qū)及鹽大氣中等污染地區(qū)，沿海地區(qū)及鹽場附近，在污閃季節(jié)中多霧（含毛場附近，在污閃季節(jié)中多霧（含毛毛雨）且雨量較少時(shí)毛雨）且雨量較少時(shí)0.030.252.53.03大氣嚴(yán)重污穢地區(qū)，嚴(yán)重鹽霧地區(qū)大氣嚴(yán)重污穢地區(qū)，嚴(yán)重鹽霧地區(qū) 0.253.54.04、防止污閃的措施防止污閃的措施 v定期或不定期的清掃定期或不定期的清掃v人工：工作量、勞動(dòng)強(qiáng)度大人工：工作量、勞動(dòng)強(qiáng)度大v帶電水沖洗帶電水沖洗v絕緣子本身具有自清洗功能絕緣子本身具有自清洗功能v使用防污閃涂料或進(jìn)行表面處理使用防污閃涂料或進(jìn)行表面處理 v涂憎水性涂料：有機(jī)硅油、硅脂、地蠟等（涂憎水性涂料：有機(jī)硅油、硅脂、地蠟等（老化老化）v對憎水性覆蓋層的瓷表面進(jìn)行等離子體放電處理對憎水性覆蓋層的瓷表面進(jìn)行等離子體放電處理 v加強(qiáng)絕緣和采用