6.污秽闪络

3.2 湿润污层的表面电导率
施加交流低电压，在受潮情况下测量绝缘子表面污层的电导。根 据表面电导和绝缘子外形计算得到污层表面电导率。它反映了绝缘子 表面污秽物在受潮情况的导电能力，也可用来作为监测绝缘子脏污严 重程度的一个特征参数。
3.3 泄漏电流脉冲
已经知道，在绝缘子的污闪过程中，沿绝缘子表面会有跃变的泄 漏电流流过。泄漏电流幅值越来越大，跃变脉冲周期越来越短，表明 污闪已逐渐临近。因此，可以根据泄漏电流脉冲数和电流幅值来监督 污秽绝缘子的运行情况，发出预警信号。在变电设备上采用此法比较 方便，但在输电线路上采用，则需数量较多的计数器。
放电使干区不断扩大，湿区减小，即与 放电间隙串联的电阻减小，于是电流加 大，引起热电离，使辉光放电转化为具 有下降伏安特性的电弧放电。放电通道 变细，呈明亮白色，电流密度变大，如 图（d）所示。
间隙中的局部电弧迅速烘干临近的湿润表 面，电弧也向前迅速发展。当局部电弧伸 展到一定长度以后，如果外施电压和电流 不足以维持电弧燃烧，那么在交流电流过 零时电弧将熄灭。经过一定时间，在邻近 区域或者局部电弧曾经烘干而又湿润的区 域将重新产生局部电弧。随着表面受潮程 度的增加，半导体层的电阻减小，表面泄 漏电流加大，局部电弧长度增加，局部电 弧不断扩展，在合适条件下，电弧将接通 两个电极，形成表面闪络。如图（e）所示。
0.10~0.25
2.5~3.2
3.0~3.8
4
>0.25
3.2~3.8
3.8~4.5
发电厂，变电所污秽分级标准
污秽 等级 1 污秽条件 污湿特征 大气无明显污染地区或大气轻度污 染地区，在污闪季节中干燥少雾 （含毛毛雨）或雨量较多时 大气中等污染地区，沿海地区及盐 场附近，在污闪季节中多雾（含毛 毛雨）且雨量较少 大气严重污秽地区，严重盐雾地区 盐密 （mg/cm2） 0~0.03 泄漏比距（ 泄漏比距（cm/kV） ） 中性点 直接接地 1.7 中性点非 直接接地 2.0
绝缘子闪络电压与相对湿度 的关系
2.3 泄露距离
在同样的污染和受潮条件下，介质 表面形状、两极间的沿面最短距离 即泄露距离是影响污层电阻，因而 也是影响污闪电压的重要因素。左 图给出了污闪电压与泄漏距离的关 但是若绝缘子结构设计不合适，局 系，泄漏距离增加，污闪电压也增 部电弧在相邻伞间发展，则泄漏距 加。这是因为泄露距离大，要形成 离虽增加较多，而其污闪电压却提 闪络，局部电弧长度必然要大，而 高不多。 要使较长的电弧不熄灭，就要求较 大的泄漏电流和较高的电压。
泄漏距离（ 泄漏距离（cm/kV） ） 中性点 盐密 （mg/cm2） 直接接地 0~0.03 0.03~0.10 1.6 1.6~2.0 中性点非直 接接地 1.9 1.9~2.4
2
0.05~0.10
2.0~2.5
2.4~3.0
3
大气严重污染地区，大气污秽而又 有重雾的地区，离海岸1~3km地区， 及盐场附近重盐碱地区 大气特别严重污染地区，严重盐雾 侵袭地区，离海岸1km以内地区
如图所示，先对湿润脏污的绝缘子串加工频电压（峰值35.6kV）,几分 钟后，钢脚，铁帽附近产生干带，极间泄露电流接近0，电压全部降落 在干带上，此时在工频电压的峰值上叠加+250/2500uS的操作冲击电压， 则干带击穿，产生局部电弧，电流激增。
图（a）为施加冲击电压后，绝缘子未 闪络的波形，此时局部电弧产生后，电 试验表明，脏污可以使绝缘子的操作冲击闪络电压显著下降，四片XP压不能维持局部电弧继续发展而熄灭， 7组成的绝缘子串，表面清洁时的操作冲击闪络电压为250kV，而表面 电流又回到几乎为0，电压波形也恢复 脏污受潮时只有77kV。 成为正弦波形。 图（b）为施加冲击电压后，绝缘子形 成闪络的波形，冲击电压点火后，正 弦电压立刻变成马鞍形电弧电压，电 源跳闸，电流电压都变成0值。
图7绝缘子污闪电压与泄露距离的关系 1 炉灰，10mg/cm2, 2 水泥，10mg/cm2
2.4 绝缘子直径
同样的污染、受潮情况下，尽管泄漏距离相 同，但直径大的绝缘子的表面电阻小，因而污闪 电压也会低一些。对大直径的电器瓷套等类绝缘 子，应考虑污闪电压随绝缘子直径增加而下降的 因素。
3.大气污秽地区绝缘的监测
2

0.03~0.25
2.5
3.0
3
>0.25
3.5
4.0
5.大气污秽地区的绝缘保证
5.1 定期清扫
根据大气污秽程度，污秽的性质以及容易发生污闪的季节，定期 进行清扫，但工作量大，劳动强度高，许多单位采用带电水冲洗法。 但有些设备长期难以停电，有些设备即使不带电，但距离带电设备过 近，而无法清扫。
绝缘子风力清扫
2.影响污秽闪络的因素
脏污表面沿面放电过程中，污层泄露电流的 大小是起主导作用的因素，而这个电流的大小与 污层电导，大气湿度，电源和加电压的方式以及 介质表面形状和极间距离有关。
2.1污秽物的性质与污染程度
绝缘子表面的污秽沉积物多种多样，使闪 一般来说，绝缘子的污闪电压随污染程度 络电压降低最显著的是含有大量可溶性盐 一些含可溶性盐类少而且不粘附的积尘， 的增加而降低．但污染严重时这种下降已 类或酸、碱的积尘。这种污秽通常是由化 如电站烟灰和尘土等，只在严重污染时 很缓慢，而此时其污闪电压常常已经低于 工、冶炼等企业排出的废气或海边盐雾珠 (每平方厘米几十毫克)才有使绝缘子闪络 工作电压了。 集积在绝缘子表面形成的。受潮时污层中 的危险，运行中它又易被雨水冲洗掉， 所含可溶性盐类及酸碱等成分溶解于水中， 因此对闪络电压影响较小。 使表面电导骤增，泄漏电流增加，大大降 低闪络电压。这种导电性高的尘埃即使污 染程度仅为每1平方厘米几毫克，都可能 在工作电压下引起闪络。有一些粘附性强 的积尘，如水泥厂的飞尘，它沉积在绝缘 子表面不容易清洗掉，使绝缘子表面粗糙， 更易积污，对绝缘子运行的危害也是显著 的。
高压架空线路污秽分级标准
污秽 等级 0 1 污秽条件 污湿特征
大气清洁地区及离海岸50km以上地区 大气轻度污染地区大气中等污染地区， 盐碱地区，炉烟污秽地区，离海岸 10~50km地区，在污闪季节中干燥少雾 （含毛毛雨）或雨量较多时 大气中等污染地区，盐碱地区，炉烟污 秽地区，离海岸3~10km地区，在污闪季 节中潮湿多雾（含毛毛雨）但雨量较少 时
4.污秽等级的划分及对单位泄漏 距离的要求
所谓爬距，即指两个导电部件之间,或一个导电部件与设备及易接 触表面之间沿绝缘材料表面测量的最短空间距离.沿绝缘表面放电的距 离即泄漏距离也称爬电距离，简称爬距。 国标上有具体规定，不同形状的绝缘，爬电距离的计算方法是不 一样的。 在 GB/T 2900.18-1992 电工术语 低压电器 标准中对爬电距离有这 样的定义：爬电距离 指具有电位差的两导电部件之间沿绝缘材料表面 的最短距离。 所谓爬电比距，即泄漏比距，指电力设备外绝缘的爬电距离与设 备最高工作电压有效值之比，单位为mm/kV。 外绝缘按公称爬电比距分为0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ五级。
湿润脏污绝缘子表面放电电流图
由于局部电弧的熄灭和重燃不断发生，因此湿润脏污 表面的泄露电流是跃变的。随着表面受潮程度的增加，半 导体层的电阻减小，表面泄漏电流增大，跃变周期缩短。
1.3 运行中绝缘子的污闪
运行中绝缘子的污闪过程与上述模拟情况类似，不利天气条件下， 污层受潮，污层电导增加，污层中电流和温度也跟着升高。由于绝缘 子形状，污秽分布和受潮情况的不均匀，绝缘子表面各处电流密度不 同。有的地方电流密度大，水分蒸发快，就出现干燥区，电压降集中 于此，产生辉光放电。随着绝缘子表面电阻，电压分布的变化，最后 形成局部电弧，局部电弧同样经过不断地熄灭，重燃，在雾天，这样 的过程可能要持续几个小时。在条件合适的时候发展成为完全的闪络。
3.1污层等值附盐密度
污层等值附盐密度指与绝缘子表面单位面积上污秽物导电性相当的 等值盐量(NaCl)(以mg/cm2表示)．所谓等值是指这些量的盐溶于一定容 积蒸馏水后形成的溶液的电导率与实际污秽物溶于同样容积蒸馏水而形 成的溶液的电导率相等。因此等值附盐密度反映了污秽沉积层中可容性 物质的导电能力及数量。等值附盐密度过大，说明污秽物已严重影响绝 缘子的闪络电压，需采取相应措施。
1.2 介质表面脏污时的沿面放电
介质表面有湿润的半导体污秽时，沿面放电不再是 一种单纯的空气间隙的击穿现象，而是脏污表面气体电 离和电弧发展，熄灭，重燃，发展的过程 下面以涂有污层的玻璃平板的污秽放电为例说明介 质表面脏污时的沿面放电过程。
如图（a）所示，污层刚受潮时， 介质表面的电流和电压分布还比较 均匀。
运城供电分公司工程师赵树海经多年潜心研究,发 明了绝缘子自然风力清扫环。使用时把带有风力 推动碗的绝缘子清扫环套在绝缘子上,当有风吹动 时,清扫环在绝缘子上转动,会不断刮去绝缘子上的 污垢,从而保持绝缘子清洁,防止污闪事故发生。实 际挂网对比试验6 个月后,清扫效果明显。国家绝 缘子质检中心的试验结果表明:套环后的1 片绝缘 子,可等于不套环的1.5片使用。以110 kV 输电线路 上的7 片绝缘子串为例,套环后等于加长了3. 5 片绝 缘子,等于爬电距离加长了50 % ,大大减少了污闪事 故的发生。
由以上分析可知，沿绝缘子脏污表面的闪络，不仅取决于是否能产 生局部电弧，同时还与流过污层的泄露电流的大小有关，泄露电流能够 维持一定程度的热电离，才能保证局部电弧燃烧和扩展。因此，湿润污 秽半导体层的导电性和极间沿面距离都是影响污秽闪络的重要因素。 电力系统中的操作过电压时间较短，虽然不能烘干湿润污层，但是 可以起到为干燥带“点火”的作用，从而促使绝缘子污闪的发生。 下面简要说明污秽绝缘子在操作冲击电压下发生闪络的过程。
绝缘子闪络电压与污染程 度的关系
2.2大气的湿度 大气的湿度
干燥污秽的电阻很大，它通常不降低绝缘 子的闪络电压，但当空气相对湿度超过 50%一70％时，随着湿度增加，闪络电压 迅速下降。实际运行也证明，绝缘子污闪 事故都发生在雾、露、融雪和毛毛雨等高 湿度的天气。因为这种条件下，积尘中水 溶性的盐类溶解，使污层成为半导体层， 大大增加泄漏电流，降低闪络电压。但是 大雨时，绝缘子表面集积的污秽，特别是 水溶性导电物质很易被雨水冲掉，表面仍 有较高的电阻，所以在雷雨季节，污秽地 区绝缘的绝缘水平并不降低。
介质表面脏污时的沿面放电和 污秽地区绝缘
1.污秽闪络的基本过程及运行中 绝缘子的污闪
1.1 污闪及其研究意义
所谓污秽闪络，就是积聚在绝缘子表面上的具有导电 性能的污秽物质，在潮湿天气受潮后，使绝缘子的绝缘水 平大大降低，在正常运行情况下发生的闪络事故。
户外绝缘子常会受到工业污秽或自然界盐碱，飞尘，鸟粪等的污 染。干燥情况下，这些污秽物的电阻很大，但当大气湿度较高，在毛 毛雨，雾，露，雪等不利气候条件下，绝缘子表面污秽物被润湿时， 其表面电导和泄漏电流剧增，使绝缘子的闪络电压显著降低，甚至可 使绝缘子在工作电压下闪络，影响电力系统的安全运行。这就是说， 污秽闪络与污秽的导电性能，污秽在绝缘子表面的附着以及污秽的受 潮等有关。各类污秽物中以化工污秽的影响最严重，水泥等次之，而 造成污秽事故的天气主要为雾，露，雪，毛毛雨等。 据某地统计，雾天的污闪事故占电力线路事故的21%。污闪事故 往往造成大面积的停电，检修恢复时间长，因此影响严重。据统计， 污闪事故造成的电量损失为雷害事故的9.3倍。 介质表面脏污时的沿面放电过程与清洁表面的完全不同，因此， 研究脏污表面的沿面放电，对大气污秽地区线路和变电所绝缘的设计 和运行有很大意义。
污层中总会有不均匀的地方，受 潮也有差别，其表面电阻就不相 等，电阻大的地方发热多，污层 干的快些，形成高电阻“干燥 带”，这时电流变小，发热减少， 干燥带又会慢慢受潮。干燥带电 阻大，承受了几乎全部电压，如 图（b）所示。
当干燥带上场强超过一定数值，则此 处将产生蓝红色线状辉光放电，电流 也剧增，如图（c）所示。辉光放电 具有上升的伏安特性，火花区仍承受 一定的电压。同时放电火花很不稳定， 左右跳动。