高电压技术：3-气体中沿固体绝缘表面的放电

1、第三章 气体中沿固体绝缘表面的放电沿面放电概念 沿面放电的类型与特点 沿面放电电压的影响因素和提高方法 固体表面有水膜时的沿面放电 绝缘子染污状态下的沿面放电污闪事故的对策一、沿面放电概念沿面放电：沿着固体介质表面发展的气体放电现象。污 闪：沿着污染表面发展的闪络。电力系统中绝缘子、套管等固体绝缘在机械上起固定作用，又在电气上起绝缘作用。其绝缘状况关系到整个电力系统的可靠运行。 绝缘功能的丧失可以分为以下两种情况：固体介质击穿：一旦发生击穿，即意味着不可逆转地丧失绝缘功能。沿介质表面发生闪络：由于大多数绝缘子以电瓷、玻璃等硅酸盐材料组成，所以沿着它们的表面发生放电或闪络时，一般不会导致绝缘子的

2、永久性损坏。电力系统的外绝缘，一般均为自恢复绝缘，因为绝缘子闪络或空气间隙击穿后，只要切除电源，它们的绝缘性能都能很快地自动彻底恢复。表面放电的实验现象：沿固体介质表面的闪络电压不但比固体介质本身的击穿电压低得多，而且也比极间距离相同的纯气隙的击穿电压低不少。可见绝缘的实际水平取决于它的沿面闪络电压。它与设备表面的干燥、潮湿或清洁、污染有较大关系。二、沿面放电的类型与特点界面电场分布可分为3种典型情况，见图1-21(a)固体介质处于均匀电场中，界面与电力线平行(b)固体介质处于极不均匀电场中，且界面电场的垂直分量En比平行于表面的切线分量Et要大得多(c) 固体介质处于极不均匀电场中，但大部分

3、界面上的电场切线分量Et大于垂直分量En（一）均匀和稍不均匀电场中的沿面放电图121(a)平板电场电极间插入一块固体介质，沿面闪络电压比纯空气时下降很多，原因如下：固体介质与电极表面接触不良，存在小气隙 大气中的潮气吸附到固体介质的表面形成薄水膜，电极表面集聚了电荷，降低了闪络电压。 固体表面电阻的不均匀和粗糙不平也会造成电场畸变。（二）极不均匀电场且具有强垂直分量时的沿面放电（三）极不均匀电场中垂直分量很弱时的沿面放电平均闪络场强比均匀电场时低得多；另一方面，由于界面上电场垂直分量很弱，因此不会出现热电离和滑闪放电三、沿面放电电压的影响因素和提高方法（一）固体介质材料如图123，取决于材料的

4、亲水性或憎水性（二）电场型式放电电压与电场型式有很大关系，如在极不均匀电场中，沿面闪络电压比同样距离的纯空气间隙的击穿电压降低得较少，因而采取措失提高沿面放电电压的可能幅度也不大。四、固体表面有水膜时的沿面放电如图125，对于湿闪络：（1）沿湿表面AB和干表面BCA发展,绝缘子湿闪电压为干闪时的4050。（2）沿湿表面AB和空气间隙BA发展，绝缘子湿闪电压不会下降很多。 （3）沿湿表面AB和水流BB发展，湿闪电压降低到很低的数值。五、绝缘子染污状态下的沿面放电环境应力：雨、露、雪、雾、风等气候条件和工业粉尘、废气、自然盐碱、灰尘、鸟粪等污秽物的污染。闪络形成：毛毛雨、雾、露等不利天气时，污层将

5、被水分湿润，电导大增，工作电压下泄漏电流大增。绝缘子表面上不断延伸发展局部电弧（称为爬电），一旦达到某一临界长度时，自动贯穿两极，形成沿面闪络。污闪过程：可分为积污、受潮、干区形成、局部电弧的出现和发展。积污地点：城市农村；化工厂、火电厂、冶炼厂等重污染地区污层受潮条件：多雾；常下毛毛雨；易凝露地区；长期干旱污闪危害：污闪事故后果大于雷击事故后果；因为雷击仅发生在一点，可实现自动重合闸，停电短，影响小 污闪一般为一片地区，难实现自动重合闸，停电长，影响大污秽表征：等值附盐密度（等值盐密），方法是：除铁脚铁帽的粘合水泥面上的污秽物外，把所有表面上的沉积污秽刮下或刷下，溶于300ml的蒸馏水中，测出其20 C水温时的电导率；然后在另一杯20 C、300ml的蒸馏水中加入NaCl，直到其电导率等于混合溶液的电导率时，所加入的NaCl毫克数，即为等值盐量，再除以绝缘子表面积，就可得到“等值盐密”（mg/cm2)。污秽等级：我国按三方面划分污区等级1、污染； 2、气象条件； 3、等值盐密。我国国标中规定的污秽等级及对应的盐密值如下表所示：六、污闪事故的对策(一)调整爬距（增大泄漏电流） 爬电比距指外绝缘的爬电距离与系统最高工作电压之比。 (二)定期或