绝缘子污闪的发生及发展

绝缘子污闪的发生及发展

在线运行的绝缘子，在大气环境中，受到工业排放物以及自然扬尘等环境因素的影响，表面逐渐沉积了一层污秽物。当遇到潮湿天气时，污层中的可溶性物质溶于水中，形成导电水膜，这样就有泄露电流沿绝缘子的表面流过，其大小主要取决于脏污程度和受潮程度。由于绝缘子的形状、结构尺寸等因素的影响，绝缘子表面各部位的电流密度不同，电流密度比较大的部位会先形成干区，干区的形成使得绝缘子表面电压的分布更加不均匀，干区承担较高的电压。当电场强度足够大时，将产生跨越干区的沿面放电，依脏污和受潮程度的不同，放电的类型可能是辉光放电、火花放电或产生局部电弧。局部电弧是一个间歇的放电过程，这种间歇的放电状态可能持续相当长时间，当脏污和潮湿状态严重时，局部电弧会逐步发展；当达到和超过临界状态时，电弧会贯穿两极，完成闪络。

3.1 污闪的发生

污闪放电是一个涉及到电、热、和化学现象的错综复杂的变化过程，宏观上可将污闪过程分为以下4个阶段：

1）绝缘子表面的积污

2）绝缘子表面的湿润

3）局部放电的产生

4）局部电弧发展，完成闪络

1）绝缘子表面的积污

绝缘子表面沉积的污秽物，来源于该地域大气环境的污染，也受大气条件的自清洗（例如，风吹和雨淋），还与绝缘子本身的结构形状、表面光洁度等因素有着密切的关系。

长期的运行经验表明，在城市工业区及大气污染较严重的地区绝缘子表面的积污也较多，工业规模愈大，对周围影响的范围也愈大。一般来说，距工业污染源愈愿，影响愈弱，绝缘子表面积污程度的表征量——等值附盐密度也减少。据重点工业城市对44条输电线路上绝缘子表面沉积污秽的盐度值统计，其值可用式（5-3）表示

ESDD=Ae-BL（5-3）式中，ESDD为绝缘子表面污秽物等值附盐密度，mg/cm2;L为距污源的距离，A,B为常数。

大气污染比较严重地区的浓雾，对绝缘子表面的污染也是明显的。研究表明，城市工业区的浓雾的雾水电导率可达200uS/cm左右，一次大雾可稳定地维持数小时。城市工业区的边缘及邻近农村的浓雾的雾水电导率也可达数百至1000Us/cm以上。

大气环境中充满了各种气态、液态污染物和固体微粒。绝缘子表面污秽物的积聚，一方面取决于促使微粒接近绝缘子表面的力，另一方面也取决于微粒和表面接触时保持微粒的条件。微粒在绝缘子表面上的沉积，受风力、重力、电场力的作用，其中于风力对绝缘子表面积污起主要作用，因此，有风、无风及风大、风小均对微粒的沉积影响较大，也直接影响绝缘子上、下表面积污的差别以及带电与否对积污的影响。

带电与否对绝缘子积污的影响，与地区的地理、气象等条件有很大关系，一般说来，如果污秽是急剧形成的（如风、海、雾），带电与否对积污的影响不大；如果污秽是缓慢积聚的，则带电与否有较大的影响，带电绝缘子的积污比带电绝缘子的积污要严重，在直流电压下绝缘子的积污比交流电压下绝缘子的积污要严重。

另外，绝缘子表面的光洁度等也影响微粒在其表面的附着。因此，新的、光洁度良好的

绝缘子与留有残余污秽的或者表面粗糙的绝缘子相比，其沉积污秽的状况是不同的。绝缘子表面的光洁度越高，越不沉积污秽。

2）绝缘子表面的湿润

大多数的污秽物在干燥状态下是不导电的，该状态下绝缘子放电电压和洁净干燥时非常接近。但是当这些污秽物吸水受潮时，在绝缘子表面就会形成一层导电水膜，污物中的电解质成分电离，在水溶液中以离子形态存在时，污秽面的电阻就变小，绝缘子的闪络电压明显降。

污秽绝缘子表面的湿润由于小雨和雾等可直接产生，其他也可由相对湿度、绝缘子表面与周围空气的温差等而产生湿润。若相对湿度增高，表面上附着的电解质会吸湿，开始湿润。开始吸湿的相对湿度依电解质的种类而异，例如，食盐为75%左右，氯化镁约为35%，取决于电解质水溶液的饱和蒸汽压。另一方面，由于夜间的辐射冷却和暖气的流入等，绝缘子表面温度比周围的低，其表面附近的空气层的相对湿度上升，导致吸湿。当然，绝缘子表面的吸湿量随相对湿度、温差或附盐密度的增高而增大。

闪络电压降低的程度与润湿污层的电导率有关，长期的运行经验表明，雾、露、毛毛雨最容易引起绝缘子的污秽放电，其中雾的威胁性最大。华北电力科学研究院统计了1970—1983年华北地区110～220kV线路污闪跳闸的气象条件，其中大雾天气下的污闪占76.4％，毛毛雨占9.7％。这些气象条件之所以容易发生污闪，是因为它们能构使污层充分湿润，使污层中的电解质成分溶解，但又不使污层被冲洗掉。在这种条件下污层的电导率最大，污闪电压最低。

露和雾一样也能使绝缘子的上下表面都湿润，是容易造成污闪的气象条件，污闪事故多发生在凌晨，这也与该时刻容易凝露有关。在埃及较干燥的沙漠地区曾发生由凝露引起的严重污闪事故。凝露气象条件对绝缘子污闪的影响是严重的，对此不可掉以轻心。近年来，凝露对室内10kv设备曾造成一连串的闪络事故，也应引起重视。

毛毛雨一般仅仅能湿润绝缘子的上表面，在相同的条件下，一般污闪电压比浓雾条件高20％～30％。

雨一般分为大雨、中雨和小雨。小雨时，雨点清晰可见，无漂浮现象，1h内的降水量可达2.5mm。大雨和中雨的水滴较大，雨滴的降落速度也较快，对染污绝缘子表面有冲洗的作用，净化绝缘子表面积污的作用较大，一般在大雨和中雨条件下发生污闪的可能较少。因此，一般地说，大雨不是污秽地区绝缘子运行的危险条件。然而，对于伞裙较密、伞伸出不长的棒形支柱绝缘子、套管等设备，特别时在久旱无雨积污较多又突然降大雨的条件下，大雨的情况下，又可能发生闪络。

3）局部放电的产生

在潮湿的气象条件下污秽绝缘子受潮湿润后，污秽物中的可溶物质会逐渐溶与水中，在绝缘子的表面会形成一层导电水膜。污秽中的不溶物质可起吸附水分的作用，形成水膜，构成了沿绝缘子表面导电的通路，从而有泄漏电流沿绝缘子表面流过。泄漏电流流过就产生焦耳热，其结果，在绝缘子表面上电流密度最大部分（例如在绝缘子的钢脚和铁帽附近，棒式支柱绝缘子的法兰交接处等）形成干区，干区具有很大的表面电阻，从而中断了泄漏电流，沿绝缘子表面的电压分布也随之发生变化。加在绝缘子两端的电压主要由干区分担，当干区某处的场强超过沿介质表面空气放电的临界场强时，该处就会发成沿面的局部放电。

对于污秽面上产生的放电，可观测到有电弧放电、电晕放电、及辉光放电。电弧放电由电压降小的充分电离的等离子通道构成，肉眼可以观测到。另一方面，电晕放电和辉光放电是电离密度低的放电，由于电弧放电的加热，干区充分形成后容易产生。灯丝状的电晕放电是与前沿2~5sμ、持续时间100~300sμ的短时电流波形相对应，产生在电压峰值附近。然后，有时产生从电晕向电弧的转移。从这种现象至闪络或表面充分干燥后放电停止，取决于