电力系统污秽与覆冰绝缘9课件

第9章高海拔地区污秽和覆冰绝缘子电气强度《电力系统污秽与覆冰绝缘》第9章高海拔地区污秽和覆冰绝缘子电气强度《电力系统污秽与内容提要0概述高海拔低气压绝缘子污闪机理及模型内容提要0概述概述(一)概述(一)高海拔条件下的外绝缘问题(1)由发电、输电、变电、配电、用电设备及相应的辅助系统组成的电能生产、输送、分配、使用的统一整体称为电力系统。高海拔地区空气稀薄，气压较低，昼夜温差大，电气设备的外绝缘强度降低，绝缘子的劣化率较高，经常发生电气绝缘事故，特别是外绝缘事故。我国是高海拔问题十分突出的国家，70％的国土面积的海拔超过1000m，如图9.1所示，即我国1000~3000m的高原和山区占国土总面积的68%。还有许多海拔超过3000m的地区，如青藏高原平均海拔4500m，面积达250万平方公里。我国西部高海拔地区具有丰富的水电资源，约占全国水电资源的75%以上。在西部大开发战略中，西部高海拔地区的水电资源的开发占有十分重的地位，西部水电资源丰富，但我国的负荷中心则分布在南部和东部经济发达地区，开发和利用西部丰富的水电资源，必须将强大的电力通过超高压和特稿压输电线路输送到负荷中心。高海拔条件下的外绝缘问题(1)由发电、输电、变电、配电、用附图

我国高海拔分布情况我国海拔超过1000m的地区占国土总面积的2/3附图我国高海拔分布情况我国海拔超过1000m的地区占国附图青藏铁路预留电气铁路隧道净空间隙及其供电工程的外绝缘配置海拔4767m昆仑山隧道隧道由初设的7.2m降低为6.95m，仅土建就节支1.4亿元世界上海拔(5010m)最高的铁路隧道－风火山隧道附图青藏铁路预留电气铁路隧道净空间隙及其供电工程的外绝西藏3500m以上高压输电线路的外绝缘配置青藏铁路供电工程110kV线路--海拔2800m~5100m西藏3500m以上高压输电线路的外绝缘配置青藏铁路供电工程1在相当一部分地区，地面植被较好，空气清洁，且大多数绝缘在考虑高海拔问题时作了加强，且超高压、特高压输电线路很少或没有，因此，这些地区绝缘子的污闪问题并不突出；

在城市近郊，厂矿工业区，以及污秽物不易扩散和易形成局部小气候等特征的群山起伏、峰谷交替地区，污闪事故时有发生，甚至严重威胁电力系统安全运行。据调查，西宁地区，35~110kV系统的10次变电站事故中，污闪占80%；平均海拔1800m的云南地区，污闪事故约为总事故的14%~28%；海拔1500m的兰州地区，虽然外绝缘的泄漏比距达4.7cm/kV，仍发生污闪事故；

随着我国西电东送、西部水电资源的相继开发以及特高压工程的建设，高海拔、高寒地区的输电线路越来越多，原来并不突出的高海拔、轻污秽和覆冰积雪共同作用下超特高压外绝缘问题缺乏十分突出，已经成为制约电网发展的瓶颈。在高海拔地区，自然污秽绝缘子在工频电压下的放电问题主要体现在三个方面：在高海拔地区，自然污秽绝缘子在工频电压下的放电问题主要体现发达国家大多数分布在平原地区，很少遇到高海拔问题。高海拔地区污秽绝缘子的放电问题对于大部分发达国家来说并不是主要关心的问题，在此领域所作的研究很少，只有前苏联、日本、加拿大、瑞典等少数国家曾对高海拔外绝缘污闪特性问题进行过研究。在“西电东送”工程中，输电线路所面临的重大问题是高海拔地区外绝缘特性问题。自上世纪80年代以来，我国的清华大学、重庆大学、青海省电力试验研究院、云南省电力试验研究院、西安高压电器研究所等许多科研院所一直致力于高海拔外绝缘特性的研究，随着特高压工程的建设、西电东送的实施，我国电力系统面临的高海拔外绝缘问题更加突出。高海拔外绝缘问题之一是高海拔污秽条件下绝缘子的放电特性和绝缘选择。为适应我国电力发展的战略目标，国家自然科学基金委员委、国家科技部、国家电网公司、南方电网公司以及面临高海拔问题的全国相关的省市电力公司均提出了需要解决的关于高海拔下外绝缘需要解决的问题。高海拔和高寒地区外绝缘特性的研究是目前没有解决的问题，也是国际上该领域没有解决的技术难题。由于我国电力发展的需要以及我国地理特征和西部开发的要求，我国在高海拔外绝缘问题研究方向走在世界的前列。我国高海拔地区外绝缘问题的特殊性发达国家大多数分布在平原地区，很少遇到高海拔问题。高海拔地区国家试验环境覆冰环境高海拔环境污秽环境覆冰＋高海拔＋污秽国内人工模拟√√√×自然试验×<3500m，7片××加拿大芬兰人工模拟√×√×自然试验√×√×印度南非人工模拟××√×自然试验××√×日本人工模拟√×√×自然试验××√×美国人工模拟××√×自然试验√3500m√×瑞典人工模拟√×√×自然试验√×××我国人工模拟√√√√自然试验√√√√国内外高海拔外绝缘问题研究情况比较国家试验环境覆冰环境高海拔环境污秽环境覆冰＋高海拔＋污秽国内表征海拔高度对污闪电压的特征参数(2)众所周知，高海拔条件下输变电设备外绝缘特性降低。但高海拔条件下输变电设备的外绝缘特性为什么会降低，降低的规律是什么，这是国内外没有完全解决的问题，也是我国电力系统科研、设计和运行部门普遍关心和非常重视的问题。大气环境参数中，气压(P)、温度(t)和绝对湿度(h)这三个参数是紧密相关的，即使在同一海拔高度下，输变电设备的外绝缘放电电压也会因温度和湿度的细微差别而有一定的差异。实际上，大气参数中与电气外绝缘有关的基本大气要素主要是空气密度、空气绝对湿度和空气的温度，而气压是大气三要素的综合反映，那么什么是气压？气压的物理意义是什么呢？

表征海拔高度对污闪电压的特征参数(2)众所周知，高海拔条件下气压(P)是指大气压强，它是一定平面上的所有空气分子与地理场综合作用的结果，即

(a)气压的物理意义与表征特性式中：P为气压，kPa；A为空气中的特定位置的特定表面的面积；F为面积A上承受的压力；m为面积A上空气质量；g为重力加速度。由气压的定义可知：气压是一定平面上所有空气分子与地理场综合作用的结果，在大气中的所有分子中，主要是氧气分子、氮气分子和其它分子，如果存在水气，还有水气分子，因此，气压可以分解为氧气的分压，氮气的分压，空气中水分的水汽压等等。

气压(P)是指大气压强，它是一定平面上的所有空气分子与地理场如果空气中含有水气分子，则称为湿空气，如果空气中不含水气分子，则称为干空气。对于含有水气分子的湿空气，可以分解为干空气的气压和水汽的分压之和。在常压下，干空气和未饱和的湿空气都可以看成是理想气体，因此，干空气和未饱和的湿空气均满足气体状态方程，即

式中：P为气压；ρ为空气密度；T为空气绝对温度。如果设P0、ρ0、T0分别为标准参考大气条件下的气压、空气密度、空气绝对温度,因此有如果空气中含有水气分子，则称为湿空气，如果空气中不含水气分子式中：Rd为干空气的比气体常数，287.06J/kg/K；Rw为水汽的比气体常数，461.50J/kg/K；ρw为水汽密度(kg/m3)，ρw=h×10-3=Pw/(RwT)；h为绝对湿度(g/m3)，h=1000×Pw/(RwT)。因此可得由于因此式中：Rd为干空气的比气体常数，287.06J/kg/K；R由从而可得由此可知：气压P和相对气压(即气压比)P/P0是温度t、干空气相对密度δd和绝对湿度h(g/m3)的函数，三个基本大气参数的任何变化都会引起气压的变化，气压是三个基本大气参数的综合反映。除大气紫外线强度和宇宙射线强度的变化外，在对输变电设备外绝缘的影响上，海拔的变化主要反映在三个基本大气参数的变化上。因此，研究和分析高海拔地区外绝缘特性就是研究高海拔条件下大气参数或气压对电气设备外绝缘的影响。

由从而可得由此可知：为工程应用方便，一般把气压和海拔高度直接联系起来，根据国内外大量的统计资料可知，海拔高度与平均气压之间满足以下关系，即

式中，H为海拔高度，km。

因此，气压的变化也可以反映海拔高度的变化，因此用气压的变化模拟海拔高度的变化是可行的。

为工程应用方便，一般把气压和海拔高度直接联系起来，根据国内外高海拔地区绝缘子积污与覆冰特征(3)大部分高海拔地区植被良好，工农业不甚发达，空气清洁，绝缘子的污秽程度一般较轻，在线路设计时也已经考虑了海拔对放电电压的影响，污闪问题并不突出。但随着近些年来“西部大开发”战略的进展，能源矿产资源的大力开发，在城市近郊、厂矿企业附近污秽日趋严重，且西部地区内陆盐湖较多，盐湖周边的污染也不容忽视。

内陆高海拔城市及近郊和工矿企业附近，污秽以工业污秽为主，包括化工厂、冶炼厂及火电厂的排烟，水泥厂、煤矿及矿场的粉尘，循环水冷却塔或喷水池的酸化水雾等，在这些工业污秽中，化工污秽对绝缘子电气强度的影响最严重，其次是水泥、冶金等污秽，如海拔1500m的兰州地区、1800m的云南地区、2000m的西宁地区。在我国西北内陆的盐湖和盐碱地区，污秽接近于海水污秽，主要是湖水中的小水滴被风吹到干燥空气中，水分蒸发而行成小颗粒的盐沉积在绝缘子表面，如海拔2800m的格尔木地区。在西北、西南高海拔地区，是大量鸟类繁殖和迁徙的必经之地，鸟粪污秽往往也会造成污闪事故。

高海拔地区绝缘子积污与覆冰特征(3)大部分高海拔地区植被良好高海拔地区覆冰特性：高海拔地区，温度低，一般来说，水汽凝结现象更加常见。因此，覆冰频繁。高海拔地区覆冰一般表现为雾凇，也有混合凇和雨凇。但常常是在初期的雨凇外积覆雾凇，因此混合凇比较常见。高海拔地区覆冰的地形、地理条件影响更为明显，一般呈现为典型的微地形、小气候特征。高海拔地区覆冰特性：高海拔地区污秽绝缘特性研究方法

(4)研究高海拔地区的污秽绝缘问题就是研究高海拔的大气参数对污秽绝缘放电特性的影响。研究方法主要有二种：

一是高海拔现场，通过试验研究其放电特性以及外绝缘特性。优点是与运行条件吻合，可真实反映实际高海拔条件的各种大气参数对外绝缘的影响，具有真实性，是高海拔实际环境参数对外绝缘特性影响的真实反映。对人工模拟的试验研究结果是否可行可以进行检验和校验，是研究高海拔外绝缘特性比不可少的环节。缺点是分布面广，地形复杂，需要大量的人力、物力和财力，且现场大气参数随季节和昼夜的变化，难以得到普遍规律，在一个现场的数据不一定能指导其它地区。高海拔地区污秽绝缘特性研究方法(4)研究高海拔地附图海拔4448m的望昆车站试验现场附图海拔4448m的望昆车站试验现场附图海拔3575m的纳赤台试验现场附图海拔3575m的纳赤台试验现场附图海拔5050m的风火山试验现场附图海拔5050m的风火山试验现场二是在人工气候室模拟高海拔的大气环境条件，研究大气参数的变化对外绝缘的影响。优点：这种方法研究的周期短，试验简便，可随意改变模拟条件，得到的结果和规律具有普遍性。缺点：需要可模拟高海拔大气条件的人工气候室，并且可任意改变模拟的大气参数。这在研究高压输电线路时，人工模拟试验装置本身的技术难度还可以解决，对于超高压和特高压输电线路，建立这种模拟装置存在很大的技术难题，这主要表现在气压的模拟要承受很大的压差，对于大型多功能人工气候室的研制，存在很大的困难。建立可模拟高海拔地区超高压和特高压输电线路外绝缘特性的试验装置设计的技术难题、建设经费和运行控制等都是目前难以解决的问题。

二是在人工气候室模拟高海拔的大气环境条件，研究大气参数的变化国内外典型人工气候室早在1914年F.W.Peek就在木质气候室对清洁绝缘子在低气压的闪络特性进行了研究，并得出了几种绝缘子的海拔修正因子。附图F.W.Peek在1914年采用的人工气候室国内外典型人工气候室早在1914年F.W.Peek就在木昆明电器科学研究所：直径为6m、高为5.6m，所在位置的海拔高度为1960m，可模拟0~7000m海拔的气压、温度、湿度参数，可用于电工产品和电工材料的高海拔人工模拟试验。西安高压电器研究所：直径为8m、高为8m，可模拟的海拔高度为0~6000m，温度控制范围为-25℃~+50℃，可进行高海拔、污秽条件下的人工模拟试验。西安高压电器研究所：30m×24m×18m

550kV/2200kVA(AC)，1500kV/100mA(DC)可模拟污秽、覆冰等，海拔能至6000m西安交通大学：φ4m×5.2m110kV模拟覆冰。华南理工大学：正在建设：直径3.0m、高4.0，模拟覆冰、污秽、高海拔。湖南大学：正在建设，尺寸待定。浙江电力试验研究院：正在建设，尺寸待定。南方电网公司广州特高压试验基地：即将建设，尺寸待定。昆明电器科学研究所：直径为6m、高为5.6m，所在位置的海拔附图

国网电科院：φ22m×32m的1000kV/6A(AC)±1000kV/2A(DC)，-20℃,5.5km：污秽、覆冰和淋雨附图国网电科院：φ22m×32m的1000kV/6(a)φ4m×7m:400kV(AC),±600kV/0.5A(DC),可模拟海拔0~6km的污秽和淋雨、覆冰等试验附图中国电力科学研究院的人工气候室(b)φ22m×33m:最高模拟海拔5.5km的污秽,覆冰和淋雨等试验(a)φ4m×7m:400kV(AC),±600kV附图重庆大学的人工气候室(a)φ2m×4m:150kV(AC),-45±1℃,9km:污秽、覆冰和淋雨等(b)φ7.8m×11.6m:500kV(AC),±600kVDC,-45±1℃,

7km:污秽、覆冰和淋雨等附图重庆大学的人工气候室(a)φ2m×4m:150附图加拿大魁北克大学CIGELE6m×6m×9m，350kV/700kVA，模拟污秽，覆冰，淋雨及低气压附图加拿大魁北克大学CIGELE6m×6m×9m，附图加拿大其他的人工气候室Kinectrics公司：10m×6m×12m，350kV/1666kVA，20000A/2MVA：污秽、覆冰，淋雨、温度范围:-10℃~+40℃模拟污秽、覆冰、淋雨powertechLabs:3.0m×1.7m×2m,40kV,污秽、覆冰、淋雨附图加拿大其他的人工气候室Kinectrics公司：附图坦佩雷大学高压实验室(芬兰)4.6m×4.2m×5.0m，100kV(AC)，污秽、覆冰、淋雨，温度范围：-65℃~70℃附图坦佩雷大学高压实验室(芬兰)4.6m×4.2m×5附图瑞典STRIφ18m×25m，900kV(AC),±1200kV(DC)，污秽，覆冰、淋雨等附图瑞典STRIφ18m×25m，900kV(AC)附图德国InstituteofElectricEnergySystemsandHigh-VoltageTechnology7.2m×5.3m×5.6m，900kV/1.2A(AC)，±800kV，-65℃~90℃附图德国InstituteofElectric附日本NGK超高压人工环境试验室30m×25m×30m1000kV/5000kVA低气压,污秽附日本NGK超高压人工环境试验室30m×25m×30m对于人工模拟的试验研究，其基本要求是试验结果应该与自然高海拔条件下的试验结果具有等价性。目前，关于高海拔污秽条件下外绝缘特性的研究结果主要是在人工模拟条件下得到的，很少有自然环境条件下的试验结果，到目前为止，只有我国、日本、墨西哥等极少数国家在高海拔现场进行过试验研究。从目前的高海拔现场与人工模拟试验研究结果来看，人工模拟试验可以满足工程应用的要求，人工模拟试验结果与现场试验结果的误差小于10%。分析其原因，主要是人工模拟的湿度与自然环境有差异，并且在人工模拟中，目前尚不能准确模拟高海拔地区不断变化的紫外线强度和宇宙射线。对人工气候室的基本要求对于人工模拟的试验研究，其基本要求是试验结果应该与自然高海拔高海拔地区的气压低，空气密度小，绝缘子污秽闪络过程中产生的局部电弧因空气对流散失的热量较少，因此较小的电流就可以维持电弧的稳定燃烧，低气压下电弧的弧柱直径增大，弧根半径增大，使得电弧常数A随着气压的下降而减小，电弧伏安特性降低，这是造成低气压下染污绝缘子闪络电压下降的主要原因。在低气压下，电弧更容易发生飘弧现象，即电弧短接绝缘子伞下的棱或伞裙之间的空气间隙，使得绝缘子的爬电距离不能得到有效利用，这也是低气压下绝缘子污闪电压下降的一个重要原因。高海拔低气压绝缘子污闪机理及模型(二)高海拔地区的气压低，空气密度小，绝缘子污秽闪络过程中产生的局低气压下绝缘子串直流污闪过程中局部电弧的发展存在严重的飘弧现象，即部分沿面电弧飘离绝缘子表面形成空气间隙电弧，从而使低气压下染污绝缘子串放电路径长度小于绝缘子串总的爬电距离。直流污闪过程中，飘弧现象与气压有关，气压越低，飘弧现象越严重。低气压下沿面直流电弧的力学特性(1)低气压下绝缘子串直流污闪过程中局部电弧的发展存在严重的飘弧现t=0st=5.548st=5.568st=5.583st=5.588st=5.589s附图7片串XP-160污秽绝缘子放电过程(SDD=0.03mg/cm2和海拔1000m的气压)t=0st=5.548st=5.568st=5.583st=t=0st=4.188st=4.202st=4.208st=4.209st=4.210s附图7片串XP-160污秽绝缘子放电过程(SDD=0.03mg/cm2和海拔2500m的气压)t=0st=4.188st=4.202st=4.208st=t=0st=2.610st=2.625st=2.634st=2.639st=2.640s附图7片串XP-160污秽绝缘子放电过程(SDD=0.03mg/cm2和海拔4000m的气压)t=0st=2.610st=2.625st=2.634st=污秽绝缘子在放电发展过程中的局部电弧主要受静电力、电磁力、热浮力的作用。局部电弧的发展是三种力综合作用的结果。局部电弧在发展过程中静电力(F1)、电磁力(F2)和热浮力(F3)可为：

ra为电弧半径，m；ε0为真空介电常数，8.85×10-12F/m；μ0为真空导磁常数，1.256×10-6H/m；ρ0为标准参考大气条件下的空气密度，其值为1.295kg/m3；g为重力加速度，9.8m/s2；E为电弧弧根的电场强度，V/m；I为电弧电流，A。因此，电弧所受的力决定于二个关键参数，即电弧弧根的电场强度E和电弧半径ra。污秽绝缘子在放电发展过程中的局部电弧主要受静电力、电磁力、热标准参考大气条件下沿面电弧电流与电弧半径之间的关系为：

高海拔低气压下沿面电弧电流与电弧半径之间的关系为：

沿面电弧电流与电弧半径之间的关系标准参考大气条件下沿面电弧电流与电弧半径之间的关系为：高海电弧弧根处的电场

由Obenaus模型可得临闪时弧根处的电场强度为3.2kV/cm。清华大学张仁豫教授等提出平板模型上局部电弧的弧根电场≤10.0kV/cm。清华大学关志成教授采用比电容法测得平板模型上弧根表面电场小于0.5kV/cm。重庆大学假设其与电弧弧柱电场一致，电弧弧根处的电场与气压和电弧电流有关，可表示为：

式中：A、m、n为表征低气压下电弧特性的常数。根据试验结果，张志劲博士得到：负极性直流下A＝129.8，n＝0.52，m＝0.50；正极性直流下A＝105.4，n＝0.52，m＝0.51。电弧弧根处的电场由Obenaus模型可得临闪时弧根处的电场根据重庆大学的假设和试验得到的电弧常数，可得：

F1、F2、F3分别为静电力、电磁力、热浮力，N；I为电弧电流，Ａ；t为电弧温度，℃；P、P0分别为高海拔和标准参考大气条件下的气压，kPa。局部电弧发展过程中，其温度一般可达5000℃，最高可达10000℃，导致局部电弧周围空气的温度急剧升高。假定电弧发展过程中电弧附近空气的温度与电弧弧柱温度基本一致，可分析其受力变化。

根据重庆大学的假设和试验得到的电弧常数，可得：F1、F2、附图不同气压下局部电弧的受力情况与泄漏电流的关系(a)P=101.3kPa(b)P=80.0kPa附图不同气压下局部电弧的受力情况与泄漏电流的关系((c)P=60.0kPa(d)P=40.0kPa(c)P=60.0kPa(d)P=40.0kPa由上分析可知：直流绝缘子污闪过程中电弧的受力状况与局部电弧电流大小有关。局部电弧电流大小变化，电弧发展过程中所受的静电力、电磁力、热浮力也发生变化。与静电力和热浮力相比，电弧所受的电磁力相对很小，因此，直流绝缘子污闪过程中的局部电弧的发展主要决定于其所受的静电力(F1)和热浮力(F3)。

局部电弧发展过程中，综合受力的大小和方向将随电弧电流的变化而变化，由于局部电弧所受静电力方向近似平行于绝缘子表面，而热浮力方向则是垂直于绝缘子。

附图局部电弧综合受力大小及方向由上分析可知：附图局部电弧综合受力大小及方向附图不同气压下局部电弧综合受力大小及方向与泄漏电流的关系(t＝10000℃)(a)局部电弧受力方向(b)局部电弧受力大小附图不同气压下局部电弧综合受力大小及方向与泄漏电流的关系局部电弧电流较小时，局部电弧综合受力与静电力之间的夹角θ很小。即此时静电力起主导作用，局部电弧在静电力作用下沿绝缘子表面延伸和发展。局部电弧电流增大时，局部电弧综合受力与静电力之间的夹角θ增大即此时热浮力起主导作用，对于绝缘子下表面的局部电弧，其作用是使局部电弧更贴紧绝缘子表面；对于绝缘子上表面的局部电弧或下表面局部电弧延伸至绝缘子边缘时，热浮力将使局部电弧飘离绝缘子表面向上发展而形成空气间隙电弧，这与所观察到的放电现象一致，即在外施电压作用下，染污绝缘子串的局部电弧最初是沿着绝缘子表面向前延伸的，只有发展到一定程度后才出现明显的飘弧现象。

气压降低，静电力减小而热浮力增大，静电力和热浮力随气压变化规律的差异使得在相同局部电弧电流下，气压越低，热浮力的主导作用越强，因此，海拔越高，气压越低，染污绝缘子串局部电弧的飘弧越严重，这与所拍摄的低气压放电现象是相吻合的。局部电弧电流较小时，局部电弧综合受力与静电力之间的夹角θ很小低气压下污秽绝缘子放电模型(2)在第3章的污闪模型中，虽然没有明确说明气压的问题，但实际上高海拔条件下，污秽绝缘子闪络时电流和电压仍然满足式(3.8)的一般关系式。高海拔的低气压对电弧的电场强度有影响，从气压的角度考虑，电弧电场强度是气压的函数，可表示为：

式中，c是决定于气体种类的常数。将上式代入第3章的表达式中可得：低气压下污秽绝缘子放电模型(2)在第3章的污闪模型中，虽然没上式是根据污秽放电的基本物理模型得出的结果，与绝缘子型式无关，与电压类型无关。这是高海拔污秽绝缘子放电电压校正的基础，是非常重要关系式。U0为标准参考大气条件(P0=101.32kPa)的污闪电压；由上式可知，决定高海拔地区污闪电压的关键因素是n，即气压影响特征指数。确定气压影响特征指数，则可直接根据各个实验室的结果确定高海拔地区的污闪电压和外绝缘配置。上式是根据污秽放电的基本物理模型得出的结果，与绝缘子型式无关日本采用升压法对三角形污秽平板模型、尺寸缩小一半的标准悬式绝缘子和耐污型悬式绝缘子进行了低气压下的直流污闪试验，负极性直流下n值为0.35，正极性直流下n值为0.40。前苏联总结了对悬式绝缘子、支柱绝缘子及套管人工污秽试验结果得出，交、直流电压下常规绝缘子的n值均为0.5左右，棱间距或伞间隙很小的绝缘子n值可达0.8或更高。美国在常压及气压为68kPa的海拔高度下得出，交流下标准悬式绝缘子串的n值为0.5，耐污型悬式绝缘子串的n值为0.6。瑞典在低气压下对表面湿润的清洁和污秽绝缘子进行了闪络试验提出，直流下的n值为0.50，交流下的n值为0.29。加拿大研究了窄矩形平板模型污秽放电特性，得出负极性直流下的n值为0.35，正极性直流下的n值为0.4，交流下的n值为0.5。由此可知：国内外目前对n的取值尚未达成共识，不同研究者提出的n值有较大差异。如下表日本采用升压法对三角形污秽平板模型、尺寸缩小一半的标准悬式绝附表

国际上有代表性的n值

ACDC(-)DC(+)备注日本0.5①0.55②0.350.4①标准悬式绝缘子②耐污型悬式绝缘子前苏联0.5①0.6②0.50(1)/①标准悬式绝缘子②耐污型悬式绝缘子瑞典0.290.5//加拿大0.50.350.4/附表国际上有代表性的n值ACDC(-)DC(+)备注气压影响特征指数理论值(3)由高速摄像机拍摄的低气压下交、直流染污绝缘子串染污放电过程可知：局部电弧的产生和发展过程中存在明显的飘弧现象，且海拔越高，飘弧现象越严重，即低气压交、直流染污绝缘子串放电过程中的局部电弧包含有沿面电弧和空气间隙电弧。因此，低气压下交、直流染污绝缘子放电过程是沿面电弧和空气间隙电弧与剩余污层电阻的动态变化过程，如下模型。

x1为沿面电弧长度总和，cm；x2为空气间隙电弧长度之和，cm；x3为剩余污层电阻长度之和，cm。气压影响特征指数理论值(3)由高速摄像机拍摄的低气压下交、直由于沿面电弧和空气间隙电弧特性的差异，因此可得式中：U为外施电压，kV；为沿面电弧电压，kV；式中：U为外施电压，kV；Ux1为沿面电弧电压，kV；Ux2为空气间隙电弧电压，kV；Ux3为剩余污层电阻电压，kV；I为泄漏电流或局部电弧电流，A；A1，B1，m1为反映沿面电弧特性的常数。重庆大学的试验结果：正极性直流电弧：A1＝352.4，m1＝0.51，B1＝1.32；负极性直流电弧：A1＝429.5，m1＝0.50，B1＝1.32；A2，m2，B2为反映空气间隙直流电弧特性的常数，A2＝174.3，m2＝0.92，B2＝0.87；rp为单位长度剩余污层电阻，Ω/cm。由于沿面电弧和空气间隙电弧特性的差异，因此可得式中：U为外施染污直流绝缘子串放电发展过程中，由于空气间隙电弧的存在，将使染污绝缘子串的部分泄漏距离被短接，即染污绝缘子串放电路径长度不大于绝缘子串表面的总爬电距离，即式中：k1为绝缘子串污闪放电路径长度与绝缘子串总爬电距离之比，对于沿面放电，x1>0，x2≥0。在沿面电弧与空气间隙并存的情况下，即x1>0时，假设直流绝缘子串污闪放电过程中空气间隙电弧长度为沿面电弧长度的k2倍，即x2/x1=k2，则x2=k2x1。设x1=x，可得染污直流绝缘子串放电发展过程中，由于空气间隙电弧的存在，将使令β=P/P0,则电压方程为：对上式分别求关于x和和I的偏导数，并令其等于零，即因此可得临界电流和临界弧长，从而得到临闪电压分别为：令β=P/P0,则电压方程为：对上式分别求关于x和和I的偏导局部电弧均为沿面电弧(x2＝0)

(a)k1＝1，k2＝0染污绝缘子串直流污闪过程中局部电弧完全沿染污绝缘子表面泄漏路径向前延伸发展，不存在飘弧而成为空气间隙电弧情况，这种情况实际上就是经典的Obenaus电路模型，此时绝缘子串的闪络路径与绝缘子串的爬电距离相等,因此直流绝缘子串临界污闪电压与沿面电弧特性、污秽、气压、绝缘子串串长、爬电距离等有关；染污绝缘子串直流污闪电压与串长呈线性关系，但与气压、污秽呈非线性关系。局部电弧均为沿面电弧(x2＝0)(a)k1＝1，k2＝0直①气压影响特征指数分析将A1、m1、B1代入上式,并设Ec为污秽绝缘子单位爬电距离临界污闪电位梯度，则可得与高海拔污闪表达式比较可得，U0和n为：①气压影响特征指数分析将A1、m1、B1代入上式,并设附图Ur＝U0/(NL)，Ur、n与剩余污层电阻率rp的关系Ur与rp的关系n与rp的关系附图Ur＝U0/(NL)，Ur、n与剩余污层电阻率rp分析可知，剩余污层电