第4章氣體中沿固體絕緣表面的放電

1、第第4 4章章 氣體中沿固體絕緣氣體中沿固體絕緣表面的放電表面的放電4.1 界面電場(chǎng)分布的典型情況界面電場(chǎng)分布的典型情況4.2 均勻電場(chǎng)中的沿面放電均勻電場(chǎng)中的沿面放電4.3 極不均勻電場(chǎng)中的沿面放電極不均勻電場(chǎng)中的沿面放電4.4 受潮表面的沿面放電受潮表面的沿面放電4.5 臟污絕緣表面的沿面放電臟污絕緣表面的沿面放電沿面放電的一般概念沿面放電的一般概念u 沿面放電沿面放電沿著固體介質(zhì)表面的氣體發(fā)生的放電沿著固體介質(zhì)表面的氣體發(fā)生的放電u 閃絡(luò)閃絡(luò)沿面放電發(fā)展到沿面放電發(fā)展到貫穿性的空氣擊穿貫穿性的空氣擊穿p 導(dǎo)體都要靠固體絕緣導(dǎo)體都要靠固體絕緣裝置（各類絕緣子）裝置（各類絕緣子）固定，同時(shí)固

2、體絕緣固定，同時(shí)固體絕緣裝置還起著電氣絕緣裝置還起著電氣絕緣的作用。的作用。p 它們喪失絕緣功能有它們喪失絕緣功能有兩種可能，：兩種可能，：一是固一是固體介質(zhì)本身的擊穿。體介質(zhì)本身的擊穿。二是沿著固體介質(zhì)表二是沿著固體介質(zhì)表面發(fā)生閃絡(luò)。面發(fā)生閃絡(luò)。絕緣子的分類（結(jié)構(gòu)）：絕緣子的分類（結(jié)構(gòu)）： 絕緣子：絕緣子：將處于不同電位的導(dǎo)體或?qū)w與接地構(gòu)將處于不同電位的導(dǎo)體或?qū)w與接地構(gòu)件之間在件之間在機(jī)械上固定機(jī)械上固定，在，在電氣上隔絕電氣上隔絕的一種高壓的一種高壓絕緣部件。絕緣部件。兩大作用兩大作用:電氣絕緣，機(jī)械支撐。電氣絕緣，機(jī)械支撐。(狹義狹義)絕緣子：絕緣子：用作帶電體與接地體間的絕緣和固定

3、連接。用作帶電體與接地體間的絕緣和固定連接。用于架空線路的稱為線路絕緣子，如懸式絕緣子用于架空線路的稱為線路絕緣子，如懸式絕緣子(盤形和盤形和棒形棒形)。電站用于支持母線或隔離刀閘的稱為支柱絕緣子。電站用于支持母線或隔離刀閘的稱為支柱絕緣子。套筒：套筒：用作電器內(nèi)絕緣的容器，使電氣設(shè)備內(nèi)部的帶電端用作電器內(nèi)絕緣的容器，使電氣設(shè)備內(nèi)部的帶電端子與外部系統(tǒng)相連。大多用電工陶瓷制成，如互感器瓷套，子與外部系統(tǒng)相連。大多用電工陶瓷制成，如互感器瓷套，避雷器瓷套，斷路器瓷套等。避雷器瓷套，斷路器瓷套等。套管：套管：用作導(dǎo)電體穿過接地隔板、電器外殼和墻壁的絕緣用作導(dǎo)電體穿過接地隔板、電器外殼和墻壁的絕緣件

4、，使室內(nèi)的帶電端子和室外系統(tǒng)相連。如穿越墻壁的穿件，使室內(nèi)的帶電端子和室外系統(tǒng)相連。如穿越墻壁的穿墻套管，變壓器、電容器的出線套管等。墻套管，變壓器、電容器的出線套管等。懸式絕緣子懸式絕緣子支柱絕緣子支柱絕緣子套管套管套筒套筒 絕緣子從材料上分類：絕緣子從材料上分類：電瓷絕緣子、鋼化玻璃絕電瓷絕緣子、鋼化玻璃絕緣子、有機(jī)合成絕緣子。緣子、有機(jī)合成絕緣子。 沿介質(zhì)表面發(fā)生閃絡(luò)沿介質(zhì)表面發(fā)生閃絡(luò)由于大多數(shù)絕緣子以電瓷、玻璃等硅酸鹽材料由于大多數(shù)絕緣子以電瓷、玻璃等硅酸鹽材料組成，所以沿著它們的表面發(fā)生放電或閃絡(luò)時(shí)，組成，所以沿著它們的表面發(fā)生放電或閃絡(luò)時(shí)，一般不會(huì)導(dǎo)致絕緣子的永久性損壞。電力系統(tǒng)一

5、般不會(huì)導(dǎo)致絕緣子的永久性損壞。電力系統(tǒng)的外絕緣，一般均為的外絕緣，一般均為自恢復(fù)絕緣自恢復(fù)絕緣。絕緣功能的喪失可以分為以下兩種情況：絕緣功能的喪失可以分為以下兩種情況： 固體介質(zhì)擊穿固體介質(zhì)擊穿固體介質(zhì)內(nèi)部發(fā)生的破壞性放電，通常會(huì)造成固體介質(zhì)內(nèi)部發(fā)生的破壞性放電，通常會(huì)造成介質(zhì)絕緣性能的永久性損傷（介質(zhì)絕緣性能的永久性損傷（不可逆轉(zhuǎn)不可逆轉(zhuǎn)）。）。沿面閃絡(luò)電壓比氣體或固體介質(zhì)單獨(dú)存沿面閃絡(luò)電壓比氣體或固體介質(zhì)單獨(dú)存在時(shí)的擊穿電壓都低，可見絕緣的實(shí)際水平在時(shí)的擊穿電壓都低，可見絕緣的實(shí)際水平取決于它的沿面閃絡(luò)電壓。取決于它的沿面閃絡(luò)電壓。它與設(shè)備表面的干燥、潮濕、清潔、污它與設(shè)備表面的干燥、潮濕

6、、清潔、污染有較大關(guān)系。染有較大關(guān)系。p 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在相同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在相同的放電距離條件下，放電距離條件下，沿面閃沿面閃絡(luò)電壓比純空氣間隙的擊絡(luò)電壓比純空氣間隙的擊穿電壓低得多穿電壓低得多p 在表面潮濕污染的情況下在表面潮濕污染的情況下，沿面閃絡(luò)電壓會(huì)更低。，沿面閃絡(luò)電壓會(huì)更低。p 一個(gè)絕緣裝置的實(shí)際耐壓一個(gè)絕緣裝置的實(shí)際耐壓能力取決于它的沿面閃絡(luò)能力取決于它的沿面閃絡(luò)電壓。電壓。n 沿面放電電壓低的原因？n 污閃過程n 提高沿面閃絡(luò)電壓措施4.1 界面電場(chǎng)分布的典型情況界面電場(chǎng)分布的典型情況固體介質(zhì)處于均勻固體介質(zhì)處于均勻電場(chǎng)中，且界面與電場(chǎng)中，且界面與電力線平行。電力線平行。固體

7、介質(zhì)處于極不固體介質(zhì)處于極不均勻電場(chǎng)中，且電均勻電場(chǎng)中，且電力線垂直于界面的力線垂直于界面的分量比平行于界面分量比平行于界面的分量要大得多，的分量要大得多，如套管。如套管。固體介質(zhì)處于極固體介質(zhì)處于極不均勻電場(chǎng)中，不均勻電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度平行于電場(chǎng)強(qiáng)度平行于界面的分量要比界面的分量要比垂直分量大，如垂直分量大，如支柱絕緣子。支柱絕緣子。沿面放電的類型和特點(diǎn)沿面放電的類型和特點(diǎn)u 沿面放電與固體介質(zhì)表面的電場(chǎng)分布有很大關(guān)系沿面放電與固體介質(zhì)表面的電場(chǎng)分布有很大關(guān)系界面電場(chǎng)分布的三種典型情況界面電場(chǎng)分布的三種典型情況固體介質(zhì)處于均勻電場(chǎng)中，且界面固體介質(zhì)處于均勻電場(chǎng)中，且界面與電力線平行，與電力線平

8、行，p 工程中比較少見，但實(shí)際結(jié)構(gòu)工程中比較少見，但實(shí)際結(jié)構(gòu)中會(huì)遇到固體處于稍不均勻電中會(huì)遇到固體處于稍不均勻電場(chǎng)中、且界面與電力線大致平場(chǎng)中、且界面與電力線大致平行的情況。行的情況。此時(shí)沿面放電特性此時(shí)沿面放電特性與均勻電場(chǎng)的情況相似與均勻電場(chǎng)的情況相似。u 界面界面 氣體介質(zhì)與固體介質(zhì)的交界面氣體介質(zhì)與固體介質(zhì)的交界面1.1.均勻電場(chǎng)均勻電場(chǎng)固體介質(zhì)處于極不均勻電場(chǎng)中，且界面電場(chǎng)的垂直分量固體介質(zhì)處于極不均勻電場(chǎng)中，且界面電場(chǎng)的垂直分量 En 比平行于表面的切線分量比平行于表面的切線分量 Et 大得多大得多p 類似于變壓器用電容套管類似于變壓器用電容套管2.2.具有強(qiáng)垂直分量的不均勻電場(chǎng)具

9、有強(qiáng)垂直分量的不均勻電場(chǎng)固體介質(zhì)處于極不均勻電場(chǎng)中，固體介質(zhì)處于極不均勻電場(chǎng)中，且界面電場(chǎng)的切線分量且界面電場(chǎng)的切線分量 Et 比垂直分量比垂直分量 En大得多大得多p 類似于支撐絕緣子類似于支撐絕緣子復(fù)合支持絕緣子復(fù)合支持絕緣子戶外高壓支持絕緣子戶外高壓支持絕緣子3.3.具有弱垂直分量的不均勻電場(chǎng)具有弱垂直分量的不均勻電場(chǎng)4.2 均勻電場(chǎng)中的沿面放電均勻電場(chǎng)中的沿面放電沿面放電：沿面放電：均勻電場(chǎng)中，固體介質(zhì)的引入并不影響電極間的電場(chǎng)分布，但放電總是發(fā)生在界面，且閃絡(luò)電壓比空氣間隙的擊穿電壓要低得多。不同介質(zhì)的沿面閃絡(luò)電壓空氣間隙石蠟瓷與電極接觸不緊密的瓷特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1）沿面閃絡(luò)電壓與固體

10、絕緣材料特性有關(guān)；（2）介質(zhì)表面粗糙，也會(huì)使電場(chǎng)分布畸變，從而使閃絡(luò)電壓降低；一、一、均勻電場(chǎng)均勻電場(chǎng)中的沿面放電中的沿面放電u 放電特點(diǎn)：放電特點(diǎn)：放電總發(fā)生在沿著固體放電總發(fā)生在沿著固體介質(zhì)表面，且放電電壓比純空氣間介質(zhì)表面，且放電電壓比純空氣間隙的放電電壓要低隙的放電電壓要低. .電極電極固體介質(zhì)固體介質(zhì)放電路徑放電路徑u原因原因固體介質(zhì)與電極表面沒有完全密合存在小氣隙固體介質(zhì)與電極表面沒有完全密合存在小氣隙, ,或介面有裂紋或介面有裂紋小氣隙存在小氣隙存在形成形成(氣體氣體固體固體氣體氣體)串聯(lián)回路串聯(lián)回路電場(chǎng)強(qiáng)度與介電常數(shù)成電場(chǎng)強(qiáng)度與介電常數(shù)成反比反比 氣體介電常數(shù)小氣體介電常數(shù)小

11、小氣隙中電小氣隙中電場(chǎng)強(qiáng)度大場(chǎng)強(qiáng)度大小氣隙內(nèi)先發(fā)生放小氣隙內(nèi)先發(fā)生放電，產(chǎn)生帶電粒子電，產(chǎn)生帶電粒子帶電粒子在電場(chǎng)作用下帶電粒子在電場(chǎng)作用下沿固體介質(zhì)表面運(yùn)動(dòng)沿固體介質(zhì)表面運(yùn)動(dòng)固體介質(zhì)表面電場(chǎng)變得不均固體介質(zhì)表面電場(chǎng)變得不均勻，導(dǎo)致沿面閃絡(luò)電壓低勻，導(dǎo)致沿面閃絡(luò)電壓低所以放電總發(fā)生在沿著固體介質(zhì)表面所以放電總發(fā)生在沿著固體介質(zhì)表面介質(zhì)表面易吸收水分介質(zhì)表面易吸收水分，形成一層很薄的膜，水，形成一層很薄的膜，水膜中的離子在電場(chǎng)作用下向兩極移動(dòng)，易在電膜中的離子在電場(chǎng)作用下向兩極移動(dòng)，易在電極附近積聚電荷，極附近積聚電荷，使介質(zhì)表面電場(chǎng)不均勻使介質(zhì)表面電場(chǎng)不均勻，降，降低閃絡(luò)電壓，導(dǎo)致放電總發(fā)生在

12、沿著固體介質(zhì)低閃絡(luò)電壓，導(dǎo)致放電總發(fā)生在沿著固體介質(zhì)表面。表面。介質(zhì)表面不可能絕對(duì)光滑介質(zhì)表面不可能絕對(duì)光滑及及介質(zhì)表面電阻不均介質(zhì)表面電阻不均勻勻，使，使表面電場(chǎng)不均勻表面電場(chǎng)不均勻，降低閃絡(luò)電壓，導(dǎo)致，降低閃絡(luò)電壓，導(dǎo)致放電總發(fā)生在沿著固體介質(zhì)表面。放電總發(fā)生在沿著固體介質(zhì)表面。電極電極固體介質(zhì)固體介質(zhì)放電路徑放電路徑影響因素影響因素：（）憎水性或親水性（）憎水性或親水性親水性的材料表面容易形成一層水膜，水膜親水性的材料表面容易形成一層水膜，水膜中的離子在電場(chǎng)作用下移動(dòng)使沿面電壓分布中的離子在電場(chǎng)作用下移動(dòng)使沿面電壓分布不均勻不均勻。（）介質(zhì)表面狀況（）介質(zhì)表面狀況充充SF6氣體的同軸圓柱

13、電極中支撐與電極氣體的同軸圓柱電極中支撐與電極接觸的好壞對(duì)沿面閃絡(luò)電壓的影響接觸的好壞對(duì)沿面閃絡(luò)電壓的影響 純純SF6接觸良好接觸良好接觸不良接觸不良（）固體介質(zhì)與電極接觸是否緊密（）固體介質(zhì)與電極接觸是否緊密（4）上述影響因素在高氣壓時(shí)表現(xiàn)得更為明顯。）上述影響因素在高氣壓時(shí)表現(xiàn)得更為明顯。 氣壓對(duì)氮?dú)庵醒孛骈W絡(luò)電壓的影響氣壓對(duì)氮?dú)庵醒孛骈W絡(luò)電壓的影響 氮?dú)忾g隙膠布板 塑料瓷4.3 極不均勻電場(chǎng)中的沿面放電極不均勻電場(chǎng)中的沿面放電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)的沿面放電沿套管表面放電的示意圖沿套管表面放電的示意圖a.電暈放電電暈放電b.刷狀放電刷狀放電c. 滑閃放電滑閃放電

14、a. 隨著外施電壓的增大，首隨著外施電壓的增大，首先在法蘭邊緣出現(xiàn)先在法蘭邊緣出現(xiàn)電暈放電電暈放電;b. 電壓進(jìn)一步升高，出現(xiàn)電壓進(jìn)一步升高，出現(xiàn)刷刷狀放電狀放電，其放電長(zhǎng)度隨著電，其放電長(zhǎng)度隨著電壓升高而增長(zhǎng)；壓升高而增長(zhǎng)；c. 當(dāng)電壓增長(zhǎng)到某臨界值時(shí)，當(dāng)電壓增長(zhǎng)到某臨界值時(shí)，某些細(xì)線長(zhǎng)度迅速增長(zhǎng)轉(zhuǎn)變某些細(xì)線長(zhǎng)度迅速增長(zhǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)闃渲罨鸹?，這種放電很為樹枝狀火花，這種放電很不穩(wěn)定，迅速改變放電路徑不穩(wěn)定，迅速改變放電路徑,并有爆裂聲，稱為并有爆裂聲，稱為滑閃放電滑閃放電。出現(xiàn)滑閃后，電壓再增加一出現(xiàn)滑閃后，電壓再增加一點(diǎn)，放電火花就能延伸到另點(diǎn)，放電火花就能延伸到另一電極，形成一電極，形成閃絡(luò)

15、閃絡(luò)?；W放電是強(qiáng)垂直分量絕滑閃放電是強(qiáng)垂直分量絕緣結(jié)構(gòu)的特有放電形式緣結(jié)構(gòu)的特有放電形式1-導(dǎo)桿導(dǎo)桿 2-接地法蘭接地法蘭u放電過程放電過程外加電壓較低，首先在外加電壓較低，首先在電場(chǎng)強(qiáng)的法蘭盤處電場(chǎng)強(qiáng)的法蘭盤處發(fā)生發(fā)生電暈放電電暈放電輝光放電輝光放電外加電壓升高，電外加電壓升高，電暈放電延伸暈放電延伸滑閃放電滑閃放電電壓超過某一值電壓超過某一值電壓微小升高，滑閃迅速延伸，電壓微小升高，滑閃迅速延伸，貫穿兩極貫穿兩極 沿面閃絡(luò)沿面閃絡(luò)強(qiáng)垂直場(chǎng)強(qiáng)分量作用強(qiáng)垂直場(chǎng)強(qiáng)分量作用使帶電粒子不斷摩擦使帶電粒子不斷摩擦(撞擊撞擊)介質(zhì)表面介質(zhì)表面介質(zhì)局部溫度升高介質(zhì)局部溫度升高個(gè)別地個(gè)別地方周圍氣體發(fā)生方

16、周圍氣體發(fā)生熱電離熱電離出現(xiàn)明亮的樹枝狀出現(xiàn)明亮的樹枝狀放電放電Rs:表示固體介質(zhì)單位面積的表面電阻表示固體介質(zhì)單位面積的表面電阻:表示介質(zhì)表面單位面積對(duì)導(dǎo)桿的電容表示介質(zhì)表面單位面積對(duì)導(dǎo)桿的電容分析固體絕緣的介電性能和幾何尺寸對(duì)分析固體絕緣的介電性能和幾何尺寸對(duì)沿面放電的影響沿面放電的影響rRRCrln1094110R,rR,r：圓柱形介質(zhì)的內(nèi)外半徑圓柱形介質(zhì)的內(nèi)外半徑Rs, C0越小電壓分布越均勻。越小電壓分布越均勻。 滑閃放電現(xiàn)象的物理解釋滑閃放電現(xiàn)象的物理解釋Rs 單位面積的介質(zhì)表面電阻單位面積的介質(zhì)表面電阻(1) 法蘭附近電流密度大，電法蘭附近電流密度大，電位梯度也大，促進(jìn)電離，形位

17、梯度也大，促進(jìn)電離，形成初始放電。成初始放電。(2) 受電場(chǎng)垂直分量作用，帶受電場(chǎng)垂直分量作用，帶電質(zhì)點(diǎn)撞擊介質(zhì)表面，引起電質(zhì)點(diǎn)撞擊介質(zhì)表面，引起局部溫度升高，導(dǎo)致局部溫度升高，導(dǎo)致熱電離熱電離，帶電質(zhì)點(diǎn)數(shù)劇增，放電通道帶電質(zhì)點(diǎn)數(shù)劇增，放電通道頭部場(chǎng)強(qiáng)增加，通道迅速發(fā)頭部場(chǎng)強(qiáng)增加，通道迅速發(fā)展，形成展，形成“滑閃放電滑閃放電”。(3) 出現(xiàn)滑閃放電的條件：足出現(xiàn)滑閃放電的條件：足夠強(qiáng)的電場(chǎng)垂直分量和水平夠強(qiáng)的電場(chǎng)垂直分量和水平分量；交變電壓（含沖擊電分量；交變電壓（含沖擊電壓）的作用。壓）的作用。C0 表示介質(zhì)表面單位面積對(duì)導(dǎo)桿表示介質(zhì)表面單位面積對(duì)導(dǎo)桿的電容（比電容）的電容（比電容）2011

18、(/)49 10lnrCF cmRRr R,r： 圓柱形介質(zhì)的內(nèi)外半徑圓柱形介質(zhì)的內(nèi)外半徑提高套管的電暈起始電壓和滑提高套管的電暈起始電壓和滑閃放電電壓的方法：閃放電電壓的方法：（1）減小比電容減小比電容，例如增大，例如增大固體介質(zhì)的厚度，特別是加大固體介質(zhì)的厚度，特別是加大法蘭處套管的外徑；也可采用法蘭處套管的外徑；也可采用介電常數(shù)較小的介質(zhì)，例如用介電常數(shù)較小的介質(zhì)，例如用瓷油組合絕緣代替純瓷介質(zhì)。瓷油組合絕緣代替純瓷介質(zhì)。（2）減小絕緣表面電阻減小絕緣表面電阻，即，即減小介質(zhì)表面電阻率。例如在減小介質(zhì)表面電阻率。例如在套管靠近接地法蘭處涂半導(dǎo)體套管靠近接地法蘭處涂半導(dǎo)體釉；在電機(jī)絕緣的出

19、槽口部分釉；在電機(jī)絕緣的出槽口部分涂半導(dǎo)體漆等。涂半導(dǎo)體漆等。介質(zhì)表面的電壓分布介質(zhì)表面的電壓分布 2011(/)49 10lnrCF cmRRr 當(dāng)當(dāng)Rs、C0一定時(shí)，外加電壓變一定時(shí)，外加電壓變化速度越快，流過化速度越快，流過C0的電流越的電流越大，分流作用越大，流過表面大，分流作用越大，流過表面的電流分布及表面電位分布越的電流分布及表面電位分布越不均勻，閃絡(luò)電壓也越低。不均勻，閃絡(luò)電壓也越低。工頻電壓下沿面放電起始電壓為工頻電壓下沿面放電起始電壓為：00CkUfk kf f為常系數(shù)，由介電性能和為常系數(shù)，由介電性能和放電形式?jīng)Q定放電形式?jīng)Q定（電暈還是滑電暈還是滑閃閃）。44.004103

20、6.1CUcr由實(shí)驗(yàn)得到的工頻電壓由實(shí)驗(yàn)得到的工頻電壓下滑閃放電起始電壓，下滑閃放電起始電壓，單 位單 位k Vk V, , C C0 0單 位 為單 位 為F/cmF/cm2 2滑閃放電只出現(xiàn)在交流和沖擊電壓下，直流電壓滑閃放電只出現(xiàn)在交流和沖擊電壓下，直流電壓下不會(huì)出現(xiàn)滑閃放電。下不會(huì)出現(xiàn)滑閃放電。原因？原因？IIIIIIIIIIIII法蘭法蘭導(dǎo)桿導(dǎo)桿提高沿面放電電壓的方法提高沿面放電電壓的方法 u 以套管為例（具有強(qiáng)垂直分量的極不均勻電場(chǎng)）以套管為例（具有強(qiáng)垂直分量的極不均勻電場(chǎng)）u 等值電路分析等值電路分析p 電流：電流：導(dǎo)線與法蘭兩極間導(dǎo)線與法蘭兩極間的電流沿絕緣表面經(jīng)過的電流沿絕緣

21、表面經(jīng)過Rs流到各流到各C0；p 電壓：電壓：表面各處電流不同，表面各處電流不同，越靠近法蘭電流越大，單越靠近法蘭電流越大，單位長(zhǎng)度壓降也大，使得表位長(zhǎng)度壓降也大，使得表面電壓分布不均勻；面電壓分布不均勻；p 場(chǎng)強(qiáng)：場(chǎng)強(qiáng)：法蘭附近，電場(chǎng)強(qiáng)法蘭附近，電場(chǎng)強(qiáng)度大，其垂直分量也大，度大，其垂直分量也大，極易發(fā)生滑閃放電。極易發(fā)生滑閃放電。Rs表面電阻；表面電阻；C0 瓷套對(duì)地電容；瓷套對(duì)地電容；Gr體積電導(dǎo)體積電導(dǎo)(0)；法蘭法蘭瓷套瓷套導(dǎo)桿導(dǎo)桿u 提高方法提高方法加大法蘭處瓷套的外直徑和璧厚加大法蘭處瓷套的外直徑和璧厚外 直 徑 璧外 直 徑 璧厚增加厚增加減小對(duì)地減小對(duì)地電容電容C0分 流 作

22、用分 流 作 用減小減小表面電流更均勻表面電流更均勻電壓分布更均勻電壓分布更均勻沿 面 電 場(chǎng)沿 面 電 場(chǎng)更均勻更均勻沿面閃絡(luò)電壓沿面閃絡(luò)電壓提高提高IIIIIIIIIIIII法蘭法蘭導(dǎo)導(dǎo)桿桿IIIIIIIIIIIII法蘭法蘭導(dǎo)導(dǎo)桿桿在法蘭處電場(chǎng)強(qiáng)度較強(qiáng)的瓷套外表在法蘭處電場(chǎng)強(qiáng)度較強(qiáng)的瓷套外表面涂上半導(dǎo)體漆或半導(dǎo)體釉面涂上半導(dǎo)體漆或半導(dǎo)體釉涂 半 導(dǎo) 體涂 半 導(dǎo) 體漆（釉）漆（釉）減小法蘭附減小法蘭附近表面電阻近表面電阻法 蘭 附 近法 蘭 附 近壓降減小壓降減小表面電場(chǎng)分布更表面電場(chǎng)分布更加均勻加均勻沿面閃絡(luò)電壓沿面閃絡(luò)電壓提高提高29u 放電過程放電過程電暈放電電暈放電輝光放電輝光放電

23、外加電壓升高，外加電壓升高，電暈放電延伸電暈放電延伸電壓超過某一值電壓超過某一值沿面閃絡(luò)沿面閃絡(luò)p 由于界面上電場(chǎng)垂直分量很弱，因此不由于界面上電場(chǎng)垂直分量很弱，因此不會(huì)出現(xiàn)熱電離和滑閃放電會(huì)出現(xiàn)熱電離和滑閃放電p 平均閃絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)比均勻電場(chǎng)時(shí)低得多；但平均閃絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)比均勻電場(chǎng)時(shí)低得多；但大于前一種有滑閃放電的情況大于前一種有滑閃放電的情況 2、具有弱垂直分量時(shí)的沿面放電、具有弱垂直分量時(shí)的沿面放電沿不同材料圓管表面的工頻閃絡(luò)電壓峰值沿不同材料圓管表面的工頻閃絡(luò)電壓峰值1-空氣隙擊穿空氣隙擊穿 2-石蠟石蠟 3-膠紙膠紙 4-瓷和玻璃瓷和玻璃沿面閃絡(luò)電壓與空氣沿面閃絡(luò)電壓與空氣擊穿電壓的差別比前述擊

24、穿電壓的差別比前述電場(chǎng)情況都要小得多。電場(chǎng)情況都要小得多。因此這種情況下，為因此這種情況下，為提高沿面放電電壓，主提高沿面放電電壓，主要從要從改進(jìn)電極形狀以改改進(jìn)電極形狀以改善電極附近的電場(chǎng)著手善電極附近的電場(chǎng)著手。(31)（三）極不均勻電場(chǎng)垂直分量很弱時(shí)的沿面放電。 這種絕緣子的兩個(gè)電極之間的距離較長(zhǎng)，只可能出現(xiàn)沿面閃絡(luò)。不出現(xiàn)熱電離和滑閃放電？提高干閃絡(luò)電壓的措施：增大極間距離。思考：三種情況下沿面閃絡(luò)電壓的比較？EtEnE330kV絕緣子柱絕緣子柱 采用均壓環(huán)不但減弱了電極邊緣的場(chǎng)強(qiáng)，而且還由于采用均壓環(huán)不但減弱了電極邊緣的場(chǎng)強(qiáng)，而且還由于流流經(jīng)均壓環(huán)與介質(zhì)表面間的分布電容電流，部分地補(bǔ)

25、償了介質(zhì)經(jīng)均壓環(huán)與介質(zhì)表面間的分布電容電流，部分地補(bǔ)償了介質(zhì)的對(duì)地電容電流的對(duì)地電容電流，改善了電壓分布，從而提高了閃絡(luò)電壓。，改善了電壓分布，從而提高了閃絡(luò)電壓。箭頭反箭頭反應(yīng)電流應(yīng)電流大小的大小的變化變化長(zhǎng)絕緣子串的電壓分布很不均勻，這長(zhǎng)絕緣子串的電壓分布很不均勻，這是由于絕緣子的金屬部分與接地的鐵是由于絕緣子的金屬部分與接地的鐵塔和高壓導(dǎo)線間有雜散電容引起的。塔和高壓導(dǎo)線間有雜散電容引起的。330kV330kV及更高電壓的懸式絕緣子串一及更高電壓的懸式絕緣子串一般也裝有均壓環(huán)般也裝有均壓環(huán)懸式絕緣子可以用多個(gè)絕緣子用簡(jiǎn)懸式絕緣子可以用多個(gè)絕緣子用簡(jiǎn)單機(jī)械的方法組成絕緣子串。單機(jī)械的方法組

26、成絕緣子串。35kV-3片片;110kV-7片片;220kV-13片片 330kV-19片片;500kV-28片片也可采用并串（機(jī)械負(fù)荷大）或多加也可采用并串（機(jī)械負(fù)荷大）或多加片（耐張塔桿）片（耐張塔桿）330kV及更高電壓的懸式絕緣子及更高電壓的懸式絕緣子串一般也裝有均壓環(huán)，以改善沿串一般也裝有均壓環(huán)，以改善沿絕緣子串的電壓分布。懸式絕緣絕緣子串的電壓分布。懸式絕緣子的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是可將多個(gè)絕子的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是可將多個(gè)絕緣子用簡(jiǎn)單的機(jī)械方法組成絕緣緣子用簡(jiǎn)單的機(jī)械方法組成絕緣子串，串中絕緣子數(shù)決定于線路子串，串中絕緣子數(shù)決定于線路所要求的絕緣水平。所要求的絕緣水平。絕緣子串的等效電路及各絕

27、緣子承受的電壓絕緣子串的等效電路及各絕緣子承受的電壓（a）只考慮對(duì)地電容）只考慮對(duì)地電容 CE （b）只考慮對(duì)導(dǎo)線電容）只考慮對(duì)導(dǎo)線電容 CL （c）同時(shí)考慮）同時(shí)考慮 CE 及及 CL長(zhǎng)絕緣子串電壓分布很不均勻，長(zhǎng)絕緣子串電壓分布很不均勻，是由于絕緣子的金屬部分與接地是由于絕緣子的金屬部分與接地的鐵塔和高壓導(dǎo)線間有雜散電容的鐵塔和高壓導(dǎo)線間有雜散電容引起的。絕緣子串中間的絕緣子，引起的。絕緣子串中間的絕緣子，所承受的電壓比兩端的小?？拷惺艿碾妷罕葍啥说男??？拷鼘?dǎo)線的絕緣子承受的電壓最大。導(dǎo)線的絕緣子承受的電壓最大。電壓分布不均勻的情況，隨線路電壓分布不均勻的情況，隨線路電壓的升高而嚴(yán)重，

28、在電壓的升高而嚴(yán)重，在330kV及及以上線路，靠近導(dǎo)線的絕緣子易以上線路，靠近導(dǎo)線的絕緣子易引起電暈和無線電干擾，為使絕引起電暈和無線電干擾，為使絕緣子串電壓分布較均勻，緣子串電壓分布較均勻，330kV及以上線路上應(yīng)在導(dǎo)線線夾處裝及以上線路上應(yīng)在導(dǎo)線線夾處裝設(shè)設(shè)均壓屏蔽環(huán)均壓屏蔽環(huán)?？拷鼘?dǎo)線的絕緣子承受電壓高。絕緣子數(shù)越多，電壓分布越絕緣子數(shù)越多，電壓分布越不均勻。在導(dǎo)線處加均壓環(huán)不均勻。在導(dǎo)線處加均壓環(huán)增大增大CL,以補(bǔ)償以補(bǔ)償CE。 330kV 11.7%7.1%4.4 受潮表面的沿面放電受潮表面的沿面放電1、表面凝露對(duì)沿面放電的影響、表面凝露對(duì)沿面放電的影響不同放電距離時(shí)清潔的環(huán)氧樹脂支

29、柱絕緣子不同放電距離時(shí)清潔的環(huán)氧樹脂支柱絕緣子的交流閃絡(luò)電壓（環(huán)境溫度為的交流閃絡(luò)電壓（環(huán)境溫度為30）RH - 相對(duì)濕度相對(duì)濕度RH超過60%閃絡(luò)電壓下降；原因：表面凝露在介質(zhì)表面未發(fā)生凝露的情況在介質(zhì)表面未發(fā)生凝露的情況下，空氣中絕對(duì)濕度增大時(shí)，下，空氣中絕對(duì)濕度增大時(shí)，絕緣子沿面閃絡(luò)電壓會(huì)略有提絕緣子沿面閃絡(luò)電壓會(huì)略有提高。高。但介質(zhì)表面發(fā)生凝露時(shí)，但介質(zhì)表面發(fā)生凝露時(shí)，則沿面閃絡(luò)電壓將明顯下降。則沿面閃絡(luò)電壓將明顯下降。因?yàn)槭欠癜l(fā)生凝露與大氣的相因?yàn)槭欠癜l(fā)生凝露與大氣的相對(duì)濕度有關(guān)，所以它不僅取決對(duì)濕度有關(guān)，所以它不僅取決于于絕對(duì)濕度絕對(duì)濕度的大小，還與的大小，還與介質(zhì)介質(zhì)表面的溫度表

30、面的溫度有很大的關(guān)系。有很大的關(guān)系。SF6中工頻沿面閃絡(luò)電壓中工頻沿面閃絡(luò)電壓（氣壓（氣壓0.35MPa）1氣溫為氣溫為-2402氣溫為氣溫為-29-23環(huán)氧樹脂絕緣子環(huán)氧樹脂絕緣子露（液態(tài)）霜（固態(tài)）1、表面凝露對(duì)沿面放電的影響、表面凝露對(duì)沿面放電的影響SF6中絕緣子表面凝露會(huì)使閃中絕緣子表面凝露會(huì)使閃絡(luò)電壓大大下降。絡(luò)電壓大大下降。一般環(huán)境溫度下，當(dāng)相對(duì)濕一般環(huán)境溫度下，當(dāng)相對(duì)濕度為度為50%時(shí)，閃絡(luò)電壓時(shí)，閃絡(luò)電壓Uf可下降可下降5% 17%，濕度更大時(shí)，濕度更大時(shí)Uf可下可下降降50%。但在低溫下，但在低溫下， Uf的下降并不的下降并不明顯，因?yàn)榇藭r(shí)氣體中水分將在明顯，因?yàn)榇藭r(shí)氣體中水

31、分將在固體介質(zhì)表面凝聚成霜而不是液固體介質(zhì)表面凝聚成霜而不是液態(tài)的露。態(tài)的露。2、表面淋雨對(duì)沿面放電的影響、表面淋雨對(duì)沿面放電的影響光滑瓷柱的干閃和濕閃電壓光滑瓷柱的干閃和濕閃電壓 干閃濕閃雨中電導(dǎo)率對(duì)濕閃電壓的影響雨中電導(dǎo)率對(duì)濕閃電壓的影響（取雨水電導(dǎo)率為（取雨水電導(dǎo)率為0.01S/m時(shí)的閃絡(luò)電壓為時(shí)的閃絡(luò)電壓為1）電介質(zhì)表面如果被雨水完全淋濕，雨水會(huì)形成連續(xù)的導(dǎo)電介質(zhì)表面如果被雨水完全淋濕，雨水會(huì)形成連續(xù)的導(dǎo)電膜，泄漏電流就會(huì)大增，使沿面閃絡(luò)電壓降低；即使介質(zhì)電膜，泄漏電流就會(huì)大增，使沿面閃絡(luò)電壓降低；即使介質(zhì)表面部分被雨水淋濕，也會(huì)降低閃絡(luò)電壓。而且雨水會(huì)短路表面部分被雨水淋濕，也會(huì)降低

32、閃絡(luò)電壓。而且雨水會(huì)短路部分沿面距離。因此，淋雨?duì)顩r下固體介質(zhì)的沿面閃絡(luò)電壓部分沿面距離。因此，淋雨?duì)顩r下固體介質(zhì)的沿面閃絡(luò)電壓會(huì)明顯降低，絕緣子會(huì)明顯降低，絕緣子濕閃電壓濕閃電壓僅為干閃電壓的僅為干閃電壓的40%50%。u 濕閃電壓濕閃電壓潔凈表面被雨水淋濕時(shí)的沿面放電電潔凈表面被雨水淋濕時(shí)的沿面放電電壓壓u 絕緣子表面水膜大都是不均勻且不連續(xù)的絕緣子表面水膜大都是不均勻且不連續(xù)的p 有水膜的表面電導(dǎo)大；有水膜的表面電導(dǎo)大；p 無水膜的表面電導(dǎo)小。無水膜的表面電導(dǎo)小。2、表面淋雨對(duì)沿面放電的影響、表面淋雨對(duì)沿面放電的影響絕緣子濕閃沿面放電絕緣子濕閃沿面放電u 濕閃時(shí)沿面放電的過程（棒型支柱絕

33、緣子）濕閃時(shí)沿面放電的過程（棒型支柱絕緣子）結(jié)果都是結(jié)果都是形成形成ABA電弧放電通電弧放電通道道，出現(xiàn)一連串的，出現(xiàn)一連串的ABA通道就通道就造成整個(gè)絕緣子完全閃落。造成整個(gè)絕緣子完全閃落。電 壓電 壓升高升高可能空氣間隙可能空氣間隙BA先擊穿先擊穿可能干表面可能干表面BCA先閃落先閃落u 注意：注意：如雨量特別大時(shí)，如雨量特別大時(shí)，傘緣間有可能被傘緣間有可能被雨水短接而構(gòu)成電弧通道雨水短接而構(gòu)成電弧通道，絕緣子也將發(fā)，絕緣子也將發(fā)生完全的閃落。生完全的閃落。u 濕閃時(shí)沿面放電的三大途徑（棒型支柱絕緣子）濕閃時(shí)沿面放電的三大途徑（棒型支柱絕緣子）沿濕表面沿濕表面AB和干表面和干表面BCA發(fā)展

34、，絕發(fā)展，絕緣子緣子濕閃電壓為干閃時(shí)的濕閃電壓為干閃時(shí)的4050。沿濕表面沿濕表面AB和空氣間隙和空氣間隙BA發(fā)展，絕發(fā)展，絕緣子濕閃電壓緣子濕閃電壓不會(huì)下降很多不會(huì)下降很多。沿濕表面沿濕表面AB和水流和水流BB發(fā)展，濕閃電發(fā)展，濕閃電壓壓降到很低的數(shù)值降到很低的數(shù)值。4.5 臟污絕緣表面的沿面放電臟污絕緣表面的沿面放電(污閃污閃)絕緣子是外絕緣的最主要部件，運(yùn)行在戶外的絕緣子必須絕緣子是外絕緣的最主要部件，運(yùn)行在戶外的絕緣子必須長(zhǎng)年面對(duì)大氣環(huán)境的侵襲：雨水導(dǎo)致長(zhǎng)年面對(duì)大氣環(huán)境的侵襲：雨水導(dǎo)致濕閃濕閃、覆冰導(dǎo)致、覆冰導(dǎo)致冰閃冰閃、雷、雷擊過電壓導(dǎo)致?lián)暨^電壓導(dǎo)致雷閃雷閃、操作過電壓導(dǎo)致、操作過電

35、壓導(dǎo)致操作閃絡(luò)操作閃絡(luò)、絕緣子表面污、絕緣子表面污穢導(dǎo)致穢導(dǎo)致污閃污閃等。等。幾種閃絡(luò)中，對(duì)電力系統(tǒng)危害最大的是污閃，雷閃占外絕幾種閃絡(luò)中，對(duì)電力系統(tǒng)危害最大的是污閃，雷閃占外絕緣閃絡(luò)次數(shù)的第一位，但是污閃造成的損失是雷害的近緣閃絡(luò)次數(shù)的第一位，但是污閃造成的損失是雷害的近10倍倍。絕緣事故的原因：絕緣事故的原因： 電壓升高：電壓升高：雷擊、操作過電壓、工頻電壓升高雷擊、操作過電壓、工頻電壓升高 絕緣下降：絕緣下降：污穢、雨、霧、露、冰、雪；異物、零值污穢、雨、霧、露、冰、雪；異物、零值(如如果某一片絕緣子的電位差為果某一片絕緣子的電位差為0時(shí)時(shí),則該片絕緣子為零值絕緣則該片絕緣子為零值絕緣子

36、子)、大風(fēng)、老化等、大風(fēng)、老化等污閃的危害污閃的危害u 污閃次數(shù)雖然沒有雷擊閃絡(luò)那樣多，但污閃事故后果大于污閃次數(shù)雖然沒有雷擊閃絡(luò)那樣多，但污閃事故后果大于雷擊事故后果。雷擊事故后果。p 因?yàn)槔讚魞H發(fā)生在一點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)重合閘，停電短，因?yàn)槔讚魞H發(fā)生在一點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)重合閘，停電短，影響小影響小p 由于一個(gè)區(qū)域內(nèi)絕緣子積污受潮情況差不多，所以污閃由于一個(gè)區(qū)域內(nèi)絕緣子積污受潮情況差不多，所以污閃一般為一片地區(qū)，難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)重合閘，停電長(zhǎng)，影響大一般為一片地區(qū)，難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)重合閘，停電長(zhǎng)，影響大p 污閃一般發(fā)生在運(yùn)行電壓下，屬于典型的絕緣下降問題。污閃一般發(fā)生在運(yùn)行電壓下，屬于典型的絕緣下降問題。污閃

37、發(fā)生在工作電壓之下，屬于典型的絕緣下降問題。污閃發(fā)生在工作電壓之下，屬于典型的絕緣下降問題。我國(guó)污閃問題的特點(diǎn)：我國(guó)污閃問題的特點(diǎn)： 污穢重污穢重(鹽密、灰密比國(guó)外高得多鹽密、灰密比國(guó)外高得多) 積污時(shí)間長(zhǎng)（積污降水不同時(shí)）積污時(shí)間長(zhǎng)（積污降水不同時(shí)） 污區(qū)大（大面積污染，不是點(diǎn)污染）污區(qū)大（大面積污染，不是點(diǎn)污染） 工業(yè)污穢為主（國(guó)外是海洋為主）工業(yè)污穢為主（國(guó)外是海洋為主） 絕緣子零值率高絕緣子零值率高(擴(kuò)大了污閃事故擴(kuò)大了污閃事故) 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不夠堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不夠堅(jiān)強(qiáng)(擴(kuò)大了污閃事故擴(kuò)大了污閃事故)我國(guó)主要的污閃事故：我國(guó)主要的污閃事故： 1974年年 沈陽(yáng)、撫順地區(qū)大面積污閃，工業(yè)損失沈

38、陽(yáng)、撫順地區(qū)大面積污閃，工業(yè)損失3000多萬(wàn)多萬(wàn) 197681年年 華東電網(wǎng)多次大面積污閃，每年損失電量達(dá)華東電網(wǎng)多次大面積污閃，每年損失電量達(dá)400萬(wàn)度萬(wàn)度 1987.3 西北電網(wǎng)西北電網(wǎng)“3.16”大面積污閃大面積污閃 1989.1 華東電網(wǎng)大面積污閃，華東電網(wǎng)大面積污閃，500kV幾乎全部污閃幾乎全部污閃 1989.12 華東電網(wǎng)大面積污閃，華東電網(wǎng)大面積污閃，500kV幾乎全部污閃幾乎全部污閃 1990.2 華北電網(wǎng)大面積污閃，華北電網(wǎng)大面積污閃，500kV全部污閃，損失電量全部污閃，損失電量1200萬(wàn)度，損失萬(wàn)度，損失6000多萬(wàn)元多萬(wàn)元 1992春春 四川電網(wǎng)大面積污閃四川電網(wǎng)大面

39、積污閃 1996冬冬 華東華中及其他地區(qū)電網(wǎng)大面積污閃華東華中及其他地區(qū)電網(wǎng)大面積污閃 1999.3 華北山東及其他地區(qū)電網(wǎng)大面積污閃華北山東及其他地區(qū)電網(wǎng)大面積污閃 2001.2 東北、華北、河南等地電網(wǎng)大面積污閃東北、華北、河南等地電網(wǎng)大面積污閃1971-1999 我國(guó)大面積污閃事故我國(guó)大面積污閃事故: 35kV500kV 輸電線路污閃輸電線路污閃 4000 余條次余條次35kV500kV 變電站污閃變電站污閃 2000 余站次余站次大面積污閃容易造成電網(wǎng)多點(diǎn)同時(shí)跳閘，事故波及面大，大面積污閃容易造成電網(wǎng)多點(diǎn)同時(shí)跳閘，事故波及面大，是電網(wǎng)安全運(yùn)行的主要威脅之一。是電網(wǎng)安全運(yùn)行的主要威脅之一

40、。直流電壓下污閃問題更嚴(yán)重，直流電壓下污閃問題更嚴(yán)重，成為直流輸電中的幾大難題之一。成為直流輸電中的幾大難題之一。污閃絕緣水平已成為超高壓，特高壓系統(tǒng)外絕緣水平的決污閃絕緣水平已成為超高壓，特高壓系統(tǒng)外絕緣水平的決定性因素。定性因素。污閃：污閃：戶外絕緣子常會(huì)受到工業(yè)污穢或自然界鹽堿、飛戶外絕緣子常會(huì)受到工業(yè)污穢或自然界鹽堿、飛塵等污染，在長(zhǎng)年戶外運(yùn)行中，逐漸聚積一層塵等污染，在長(zhǎng)年戶外運(yùn)行中，逐漸聚積一層污穢層污穢層，在潮，在潮濕天氣下，污穢層受潮成為覆蓋在絕緣子表面的濕天氣下，污穢層受潮成為覆蓋在絕緣子表面的導(dǎo)電層導(dǎo)電層，最，最終引發(fā)終引發(fā)局部電弧局部電弧，并發(fā)展成沿面，并發(fā)展成沿面閃絡(luò)閃

41、絡(luò)，稱為污閃。，稱為污閃。絕緣子閃絡(luò)電壓與污染程度（以單位面積的污量表示）的關(guān)系絕緣子閃絡(luò)電壓與污染程度（以單位面積的污量表示）的關(guān)系1-電站煙灰電站煙灰 2-煉鋁廠塵埃煉鋁廠塵埃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)展過程絕緣子污閃絕緣子污閃當(dāng)該電壓周圍空氣當(dāng)該電壓周圍空氣的沿面閃絡(luò)電壓的沿面閃絡(luò)電壓絕緣子污閃的過程絕緣子污閃的過程介介質(zhì)質(zhì)積 污 、 受 潮積 污 、 受 潮區(qū)區(qū)積污、受潮積污、受潮介質(zhì)表面電導(dǎo)率介質(zhì)表面電導(dǎo)率介質(zhì)表面電阻介質(zhì)表面電阻流過介質(zhì)表面電流流過介質(zhì)表面電流表面發(fā)熱表面發(fā)熱干干區(qū)區(qū)形成干區(qū)形成干區(qū)形成局部干區(qū)形成局部干區(qū)干區(qū)表面電阻干區(qū)表面電阻干區(qū)的

42、電壓干區(qū)的電壓電電弧弧局部電弧局部電弧干區(qū)形成局部電弧干區(qū)形成局部電弧電弧發(fā)展電弧發(fā)展電弧延伸、拉長(zhǎng)（爬電現(xiàn)象）電弧延伸、拉長(zhǎng)（爬電現(xiàn)象）表面閃絡(luò)表面閃絡(luò)電弧貫穿電弧貫穿在電流密度大的區(qū)域在電流密度大的區(qū)域（1）污層剛受潮時(shí)，介質(zhì)表面有明顯的泄漏電流流過，電壓）污層剛受潮時(shí)，介質(zhì)表面有明顯的泄漏電流流過，電壓分布是較均勻的；分布是較均勻的； （2）污層表面電阻不均勻，電阻大的地方發(fā)熱多，污層干得）污層表面電阻不均勻，電阻大的地方發(fā)熱多，污層干得快，使該處電阻變得更大，污層表面形成高電阻的快，使該處電阻變得更大，污層表面形成高電阻的“干燥帶干燥帶”，使污層的泄漏電流減小，并在干燥帶形成很大的電壓

43、降；使污層的泄漏電流減小，并在干燥帶形成很大的電壓降；（3）當(dāng)干燥帶的電位梯度超過沿面閃絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，干燥帶發(fā)生）當(dāng)干燥帶的電位梯度超過沿面閃絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，干燥帶發(fā)生放電，濕潤(rùn)區(qū)不斷縮小，電流迅速增大以致引起熱電離，放放電，濕潤(rùn)區(qū)不斷縮小，電流迅速增大以致引起熱電離，放電具有電弧特性，這就是出現(xiàn)局部電弧的階段。電具有電弧特性，這就是出現(xiàn)局部電弧的階段。 外施電壓越高或剩余電阻外施電壓越高或剩余電阻R的阻值越小，越易發(fā)展成閃絡(luò)。的阻值越小，越易發(fā)展成閃絡(luò)。（1）污穢的沉積）污穢的沉積在風(fēng)力、重力、電場(chǎng)力等因素作用下，大氣中的飄塵、在風(fēng)力、重力、電場(chǎng)力等因素作用下，大氣中的飄塵、飛灰等污穢會(huì)接近并逐漸沉積

44、在絕緣子表面；絕緣子外形通飛灰等污穢會(huì)接近并逐漸沉積在絕緣子表面；絕緣子外形通過影響周圍的氣流場(chǎng)，也對(duì)絕緣子的積污有明顯的影響。過影響周圍的氣流場(chǎng)，也對(duì)絕緣子的積污有明顯的影響。（2）污穢的受潮）污穢的受潮干燥狀態(tài)下，絕緣子表面的積污層對(duì)沿面閃絡(luò)電壓沒有明干燥狀態(tài)下，絕緣子表面的積污層對(duì)沿面閃絡(luò)電壓沒有明顯影響；但在潮濕的氣候條件下，絕緣子的污層會(huì)受潮，污物顯影響；但在潮濕的氣候條件下，絕緣子的污層會(huì)受潮，污物中的電解質(zhì)成分溶于水中，形成導(dǎo)電水膜。因此，有泄漏電流中的電解質(zhì)成分溶于水中，形成導(dǎo)電水膜。因此，有泄漏電流沿絕緣子表面流過。同時(shí)污物中的不導(dǎo)電部分吸收水分，保持沿絕緣子表面流過。同時(shí)污

45、物中的不導(dǎo)電部分吸收水分，保持了絕緣子表面的含水量，對(duì)泄漏電流和污閃電壓有顯著影響。了絕緣子表面的含水量，對(duì)泄漏電流和污閃電壓有顯著影響。污閃發(fā)展的幾個(gè)階段污閃發(fā)展的幾個(gè)階段: （3）干區(qū)的形成和局部電弧的產(chǎn)生）干區(qū)的形成和局部電弧的產(chǎn)生泄漏電流的熱效應(yīng)使水分蒸發(fā)，絕緣子表面局部電流密度泄漏電流的熱效應(yīng)使水分蒸發(fā)，絕緣子表面局部電流密度大的區(qū)域熱效應(yīng)明顯，首先形成干區(qū)。導(dǎo)致絕緣子表面的電壓大的區(qū)域熱效應(yīng)明顯，首先形成干區(qū)。導(dǎo)致絕緣子表面的電壓分布發(fā)生變化。干區(qū)兩端承受較大的電壓，當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)超過空氣放分布發(fā)生變化。干區(qū)兩端承受較大的電壓，當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)超過空氣放電的臨界值時(shí)，該處發(fā)生沿面放電。電的臨界值時(shí)，

46、該處發(fā)生沿面放電。放電形式可能是火花或線狀放電，或跨越干區(qū)的局部小電放電形式可能是火花或線狀放電，或跨越干區(qū)的局部小電弧。放電形式與絕緣子的污穢及受潮程度有關(guān)。放電不穩(wěn)定，弧。放電形式與絕緣子的污穢及受潮程度有關(guān)。放電不穩(wěn)定，間歇狀，放電出現(xiàn)的部位和時(shí)間都是隨機(jī)的。間歇放電現(xiàn)象持間歇狀，放電出現(xiàn)的部位和時(shí)間都是隨機(jī)的。間歇放電現(xiàn)象持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。（4）局部電弧的發(fā)展和閃絡(luò)的完成）局部電弧的發(fā)展和閃絡(luò)的完成隨著絕緣子的污穢和受潮程度不同，局部電弧的發(fā)展變隨著絕緣子的污穢和受潮程度不同，局部電弧的發(fā)展變化可能逐漸減弱，或者繼續(xù)發(fā)展成貫穿兩級(jí)的閃絡(luò)，從而造化可能逐漸減弱，或者繼續(xù)發(fā)展成貫穿

47、兩級(jí)的閃絡(luò)，從而造成污閃事故。成污閃事故。2、影響污閃的因素、影響污閃的因素（1）污穢的性質(zhì)和污染程度）污穢的性質(zhì)和污染程度 污穢的導(dǎo)電率越高和介質(zhì)表面沉積的污穢量越多，則閃污穢的導(dǎo)電率越高和介質(zhì)表面沉積的污穢量越多，則閃絡(luò)電壓越低。說明表面泄漏電流越大，閃絡(luò)電壓越低。所以絡(luò)電壓越低。說明表面泄漏電流越大，閃絡(luò)電壓越低。所以在工程中常將污層在工程中常將污層表面電導(dǎo)率表面電導(dǎo)率作為監(jiān)測(cè)絕緣子臟污嚴(yán)重程度作為監(jiān)測(cè)絕緣子臟污嚴(yán)重程度的一個(gè)特征參數(shù)，污閃電壓將隨表面電導(dǎo)率的增大而減小。的一個(gè)特征參數(shù)，污閃電壓將隨表面電導(dǎo)率的增大而減小。（2）濕潤(rùn)的方式）濕潤(rùn)的方式 最容易發(fā)生污閃的氣象條件是霧、露、融

48、雪和毛毛雨等，最容易發(fā)生污閃的氣象條件是霧、露、融雪和毛毛雨等，這些條件下這些條件下污層易達(dá)到飽和濕潤(rùn)的狀態(tài)但不被沖洗掉污層易達(dá)到飽和濕潤(rùn)的狀態(tài)但不被沖洗掉。下大。下大雨時(shí)絕緣子表面積聚的污穢，特別是水溶性導(dǎo)電物質(zhì)，很容雨時(shí)絕緣子表面積聚的污穢，特別是水溶性導(dǎo)電物質(zhì)，很容易被雨水沖掉，因此不易發(fā)生污閃。易被雨水沖掉，因此不易發(fā)生污閃。（3）泄漏距離）泄漏距離 與局部電弧串聯(lián)的剩余電阻的阻值越大，則沿面閃絡(luò)越與局部電弧串聯(lián)的剩余電阻的阻值越大，則沿面閃絡(luò)越不容易發(fā)生。在污層表面電導(dǎo)率一定時(shí)，不容易發(fā)生。在污層表面電導(dǎo)率一定時(shí)，泄漏距離越長(zhǎng)，剩泄漏距離越長(zhǎng)，剩余電阻的阻值越大余電阻的阻值越大。絕緣

49、子的泄漏距離是影響污閃電壓的重。絕緣子的泄漏距離是影響污閃電壓的重要因素。要因素。 （4）外施電壓的形式）外施電壓的形式 由于污閃是局部電弧不斷拉長(zhǎng)的過程，因此電壓作用時(shí)由于污閃是局部電弧不斷拉長(zhǎng)的過程，因此電壓作用時(shí)間越短就越不容易導(dǎo)致閃絡(luò)。間越短就越不容易導(dǎo)致閃絡(luò)。直流電壓下污閃電壓最低直流電壓下污閃電壓最低，是，是因?yàn)橹绷麟娀〔幌窠涣麟娀〉碾娏髅堪胫苓^零一次，因此局因?yàn)橹绷麟娀〔幌窠涣麟娀〉碾娏髅堪胫苓^零一次，因此局部電弧的熄滅比交流時(shí)要困難些。部電弧的熄滅比交流時(shí)要困難些。3、污穢等級(jí)的劃分、污穢等級(jí)的劃分絕緣子越絕緣子越“臟臟”，污閃電壓越低，因此污穢度評(píng)定的，污閃電壓越低，因此污穢

50、度評(píng)定的目的是進(jìn)行定量地評(píng)價(jià)絕緣子目的是進(jìn)行定量地評(píng)價(jià)絕緣子“臟臟”的程度。的程度。絕緣子表面污穢分為：濕潤(rùn)后導(dǎo)電部分和不導(dǎo)電部分。絕緣子表面污穢分為：濕潤(rùn)后導(dǎo)電部分和不導(dǎo)電部分。導(dǎo)電部分對(duì)泄漏電流和污閃電壓有直接影響；不導(dǎo)電部分導(dǎo)電部分對(duì)泄漏電流和污閃電壓有直接影響；不導(dǎo)電部分由于吸收水分，保持絕緣子表面的含水性，因此對(duì)泄漏電由于吸收水分，保持絕緣子表面的含水性，因此對(duì)泄漏電流和污閃電壓也有顯著影響。流和污閃電壓也有顯著影響。絕緣子表面積污程度（污穢度）的表征絕緣子表面積污程度（污穢度）的表征u 污穢度除了與積污量有關(guān)，還與污穢的化學(xué)成分有關(guān)污穢度除了與積污量有關(guān)，還與污穢的化學(xué)成分有關(guān)u

51、等值附鹽密度（等值鹽密）等值附鹽密度（等值鹽密）每平方厘米表面所沉積的等每平方厘米表面所沉積的等效氯化鈉（效氯化鈉（NaCl）毫克數(shù)。）毫克數(shù)。u 等值的方法：等值的方法：p 把表面沉積的污穢刮下，溶于把表面沉積的污穢刮下，溶于300ml蒸餾水，測(cè)出其在蒸餾水，測(cè)出其在20水溫時(shí)的電導(dǎo)率；然后在另一杯水溫時(shí)的電導(dǎo)率；然后在另一杯20 、300ml的蒸的蒸餾水中加入餾水中加入NaCl，直到其，直到其電導(dǎo)率等于混合鹽溶液的電導(dǎo)電導(dǎo)率等于混合鹽溶液的電導(dǎo)率時(shí)率時(shí)，所加入的，所加入的NaCl毫克數(shù)，即為等值鹽量，再除以絕毫克數(shù)，即為等值鹽量，再除以絕緣子的表面積，即可得出緣子的表面積，即可得出“等值鹽

52、密等值鹽密” ( mg/cm2 ) 500kV套管及支柱絕緣子的污穢耐套管及支柱絕緣子的污穢耐受電壓和泄漏距離的關(guān)系受電壓和泄漏距離的關(guān)系附鹽密度：附鹽密度：10.03mg/cm2； 20.05mg/cm2；30.1mg/cm2污穢等級(jí)污濕特征鹽密(mg/cm2)線路發(fā)電廠變電所0大氣清潔地區(qū)及離海岸鹽場(chǎng)50km以上無明顯污染地區(qū)0.03大氣輕度污染地區(qū)，工業(yè)區(qū)和人口低密集區(qū)，離海岸鹽場(chǎng)10km50km地區(qū)，在污閃季節(jié)中干燥少霧（含毛毛雨）或雨量較多時(shí)0.030.060.06大氣中等污染地區(qū)，輕鹽堿和爐煙污穢地區(qū)，離海岸鹽場(chǎng)3km10km地區(qū)，在污閃季節(jié)中潮濕多霧（含毛毛雨）但雨量較少時(shí)0.0

53、60.100.060.10大氣污染較嚴(yán)重地區(qū)，重霧和重鹽堿地區(qū)，近海岸鹽場(chǎng)13km地區(qū)，工業(yè)與人口密度較大地區(qū)，離化學(xué)污源和爐煙污穢300m1500m的較嚴(yán)重污穢地區(qū)0.100.250.100.25大氣特別嚴(yán)重污染地區(qū)，離海岸鹽場(chǎng)1km以內(nèi)，離化學(xué)污源和爐煙污穢300m以內(nèi)的地區(qū)0.250.350.250.35線路和發(fā)電廠、變電所污穢等級(jí)線路和發(fā)電廠、變電所污穢等級(jí)污穢等級(jí)爬電比距（cm/kV）線路發(fā)電廠、變電所220kV及以下330kV及以上220kV及以下330kV及以上01.39（1.60）1.45（1.60）1.391.74（1.602.00）1.451.82（1.602.00）1.6

54、0（1.84）1.60（1.76）1.742.17（2.002.50）1.822.27（2.002.50）2.00（2.30）2.00（2.20）2.172.78（2.503.20）2.272.91（2.503.20）2.50（2.88）2.50（2.75）2.783.30（3.203.80）2.913.45(3.203.80)3.10（3.57）3.10（3.41）各污穢等級(jí)下的爬電比距分級(jí)數(shù)值各污穢等級(jí)下的爬電比距分級(jí)數(shù)值 單位爬電距離（爬電比距單位爬電距離（爬電比距)：絕緣子每：絕緣子每1kV額定線電壓的爬電距離，用以估計(jì)臟污額定線電壓的爬電距離，用以估計(jì)臟污條件下絕緣子的污閃性能。條件

55、下絕緣子的污閃性能。4.6 提高沿面閃絡(luò)電壓的方法提高沿面閃絡(luò)電壓的方法在固體介質(zhì)的表面沿電場(chǎng)等位面方向設(shè)置突出的棱緣在固體介質(zhì)的表面沿電場(chǎng)等位面方向設(shè)置突出的棱緣(屏屏障障)，則能顯著提高沿面閃絡(luò)電壓，則能顯著提高沿面閃絡(luò)電壓(如實(shí)際絕緣子的傘棱如實(shí)際絕緣子的傘棱)。1、屏障的應(yīng)用、屏障的應(yīng)用原因：原因： 電子或離子沿平行于等電位面的屏障表面運(yùn)動(dòng)時(shí)，不能從電子或離子沿平行于等電位面的屏障表面運(yùn)動(dòng)時(shí)，不能從電場(chǎng)吸取能量；電場(chǎng)吸取能量； 增大了兩電極間沿固體表面的泄漏距離。增大了兩電極間沿固體表面的泄漏距離。通過改善電極形狀，使電極附近的電場(chǎng)分布趨于均勻，從通過改善電極形狀，使電極附近的電場(chǎng)分布

56、趨于均勻，從而提高沿面閃絡(luò)電壓。而提高沿面閃絡(luò)電壓。2、屏蔽的應(yīng)用、屏蔽的應(yīng)用措施：措施：絕緣子串的等效電路及各絕緣子承受的電壓絕緣子串的等效電路及各絕緣子承受的電壓（a）只考慮對(duì)地電容）只考慮對(duì)地電容CE （b）只考慮對(duì)導(dǎo)線電容）只考慮對(duì)導(dǎo)線電容CL （c）同時(shí)考慮）同時(shí)考慮CE及及CL在導(dǎo)線側(cè)加裝屏蔽環(huán)，相當(dāng)在導(dǎo)線側(cè)加裝屏蔽環(huán)，相當(dāng)于增大于增大CL，流過，流過CL的電流可的電流可以補(bǔ)償以補(bǔ)償CE的分流作用，使得的分流作用，使得沿絕緣子串的電位分布變得沿絕緣子串的電位分布變得均勻。均勻。對(duì)于超高壓線路采用分裂導(dǎo)對(duì)于超高壓線路采用分裂導(dǎo)線也可起到增大線也可起到增大CL的作用。的作用。在絕緣內(nèi)部加電容極板或在絕緣表面加中間電極使電位分在絕緣內(nèi)部加電容極板或在絕緣表面加中間電極使電位分布均勻，達(dá)到提高沿面閃絡(luò)電壓的目的。布均勻，達(dá)到提高沿面閃絡(luò)電壓的目的。3、強(qiáng)制固定絕緣表面的電位、強(qiáng)制固定絕緣表面的電位在電位梯度較大的部位涂以半