1、污秽绝缘沿面放电机理与模型

1、污秽绝缘沿面放电机理与模型
污秽闪络，是指外绝缘表面受到固体的、液体的和气体的导电物质的污染，在遇到雾、露、毛毛雨等湿润作用，污层电导增大、泄漏电流增加产生局部电弧，在运行电压下绝缘子表面的局部电弧发展成为电弧闪络。

绝缘子的染污放电过程可分为四个阶段，即污秽的沉积、污秽的湿润、烘干区的形成及局部电弧的产生和局部电弧发展直至沿面完全闪络。

因此，影响污秽绝缘子沿面闪络电压的因素也与以上四个过程有关。

局部电弧电流与外施电压满足以下关系式，即
U=U a +r n (L-L a )I
式中：U 为模型二端电压，Ua
为电弧压降，I 为通过局部电弧和剩余污层的电流，r n 为单位长度剩余污层的电阻率,L a =(x 1+x 2)为电弧长度，L 总爬电距离。

根据电弧具有下降型伏安特性的特点，电弧电压近似与电弧长度成正比，可表示为：
U a =AI -n L a
式中：n 是与电弧电流和气压有关的常数，A 是与气体性质有关的常数，且与电弧冷却情况有关。

电弧的电场强度，即单位长度电弧上的电压降为：
n a a
a AI L U E -==
由此可得单位长度电弧的电阻为：
n I A
I Ea
a r +==1
产生局部电弧后沿污秽绝缘子表面流过的电流为：
)(n a a n r r L r U
I -+=
只有当r a ＜r n 时，局部电弧的产生导致表面电阻减小和局部电弧电流的相应增加。

由于电弧的下降型伏安特性，电流的增加将使得电弧单位长度的电阻r a
进一步减小，总电阻也就进一步减小，电流进一步上升。

由式(3.7)可知，局部电弧的偶然伸长会使绝缘子总电阻进一步减小，沿面电流进一步加大，在r a ＜r n
的条件下出现电弧燃烧不稳定的状态，它不会妨碍局部电弧的任意伸长。

当电弧伸长至整个爬电距离时，绝缘子发生污闪。

2、覆冰绝缘沿面闪络放电机理与模型
覆冰是指电力系统中固体绝缘件表面积覆冰雪的一种自然现象。

覆冰绝缘是指固体绝缘表面积覆冰雪后的绝缘特性及其变化规律，并根据其变化规律和特性进行绝缘配置的方法、措施。

输电线路导线和绝缘子的覆冰按形成条件及性质可分为A 型、B 型、C 型、D 型和E 型五种类型。

根据绝缘子覆冰形成的内在机理及形成过程，绝缘子覆冰增长过程可分为二种，即干增长覆冰过程和湿增长覆冰过程。

早期研究覆冰绝缘子放电过程物理模型时，有学者根据树脂玻璃槽(如图2.1所示)中的模拟试验结果，提出覆冰状态下冰面电弧电压公式为：
U=AxI -n +U E
式中：U 为施加的电压，U E 为电极压降，x 为电弧长度，A 、n 为静态电弧特征常数，I 为电弧电流。

基于污秽放电的Obenaus 模型(见图2.2)的覆冰闪络数学模型的基本方程、电弧重燃方程则为：
U=AxI -n +U E +IR r(X)
b U kx
I /1)(=
式中，k 、b 是电弧的重燃常数。

当考虑实际绝缘子串的覆冰是一个半圆柱状的冰体，因此剩余冰层电阻为：
)]42ln(2)(4[21
0)(r d
D d D x L R e x r +++-=πγ
式中：k 、b 分别为电弧重燃常数(交流下存在)；γe 为冰层表面电导率，L 、D 为别为绝缘子的长度和等效直径，d 为冰层厚度，r 0为电弧根部半径，r 0同电压极性等因素有关，通常用可表示为：
π10/k I r =
式中，k 1称为电弧根部半径系数，不同的电压类型和极性下有不同的值。

3污秽绝缘闪络与覆冰绝缘闪络的区别
污秽模型中为污层电阻，覆冰模型中变为冰层电阻；剩余污层（冰层）电阻的表示形式也不一样；覆冰沿面放电还可以从热力学和功率平衡方面建立模型分析。

覆冰绝缘子的电气强度始终与污秽有关，但覆冰绝缘子的放电过程比污秽绝缘子放电更为复杂，所涉及的问题更多。

覆冰积雪对绝缘子电气强度的影响主要体现在两个方面：一是冰雪在泄露电流或局部小电弧的热作用下融化，使绝缘子表面污秽湿润，或污染后的冰雪融化后导致绝缘子表面电阻降低，即污秽绝缘子表面冰层融化后，融化的冰雪本身就是一种特殊形式的污秽；二是冰雪的堆积改变了绝缘子的外形
结构，特别是冰凌产生以后，冰凌的形成改变了绝缘子沿面的泄露路径，并导致在正常运行电压下沿绝缘子表面电位分布产生变化。

无论覆冰轻重如何，覆冰对绝缘子串电压分布都有畸变作用：覆冰越重、电压分布畸变越大，绝缘子串两端特别是高压引线端绝缘子承受电压百分数越高，导致这些部位首先产生放电，局部冰层开始融化。

而污闪沿面闪络前绝缘子表面电场分布虽然也不均匀，但相比于覆冰绝缘子其程度要小。