电晕放电和沿面放电

§2.6 沿面放电和污闪事故
一、沿面放电概念 沿面放电：沿气体和固体绝缘或气体和液体绝缘 表面发生的气体放电现象叫沿面放电。 气体中沿着固体绝缘表面放电的形式包括： 沿面滑闪：尚未发生击穿； 沿面闪络：沿面击穿；
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二、研究沿面放电的意义
电力系统中绝缘子、套管等固体绝缘在机械 上对高压导体起固定作用，又在电气上起绝缘作 用，其绝缘状况（击穿和闪络）关系到整个电力 系统的可靠运行。输电线路和变电所外绝缘的实 际绝缘水平取决于它的沿面闪络电压（为什么）。 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，而且比极间距离相同的 纯气隙的击穿电压低不少？
电场不均匀系数
Emax f Eav
式中
Emax 最大电场强度,Eav为平均电场强度。
Eav U d
f < 2 时为稍不均匀电场 f > 4 以上时明显地属于极不均匀电场
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二、电晕放电
电晕放电可以是极不均匀电场气隙击穿过程的第 一阶段，也可以是长期存在的稳定放电形式。这种放 电是极不均匀电场所特有的一种放电形式。
四、防止和减轻电晕的方法 根据产生的机理制定方法 采用扩径导线和空心导 线，更加合适的措施是采用分裂导线（思考其他优点 ？）。
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电晕的积极意义
分裂导线：每相都用若干根直径较小的平行分导线来 替换大直径导线。分裂数超过两根时，这些分导线通常 被布臵在一个圆的内接正多边形顶点上。
分裂导线的电场强度与分导线的直径和分导线间的距 离 d 有关。330—750kv的超高压线路，分裂数一般取2—4 ； 1000kv及以上的特高压线路分裂数就更多，例如取8或 更大。 五、电晕的积极意义 衰减雷电过电压幅值和降低其陡度；抑制操作过电压的幅 值；改善电场分布；广泛应用于工业设施（静电除尘器、静电 喷涂装臵、臭氧发生器）。
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污秽表征 污秽度除了与积污量有关还与污秽的化学成分有关。 通常采用“等值附盐密度”（简称“等值盐密”）来表征 绝缘子表面的污秽度，它指的是每平方厘米表面所沉积的 等效氯化钠（NaCl）毫克数。 衡量输电线路绝缘子抗污闪能力的参量是泄漏比距（也称 爬电比距）λ ： 指外绝缘“相—地”之间的爬电距离 (cm) 与系统最高工作（线）电压（kv,有效值）之比。
影响因素：
固体介质材料 主要取决于该材料的亲水性或憎水性。 电场形式 同样的表面闪落距离下均匀与稍不均匀电场闪落 电压最高。 大气条件 气压增大时，闪络电压增加不多； 湿度小于40%时无影响，大于40%时由水分在介质 表面的凝结状况确定。 固体介质表面状况 淋雨、污秽及覆冰等。
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4、提高措施
减小比电容； 减小绝缘表面电阻；
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（三）极不均匀电场垂直分量很弱时的沿面放电。 这种绝缘子的两个电极之间 的距离较长，只可能出现沿面闪 落。不出现热电离和滑闪放电？
En EE t
提高干闪落电压的措施：增大极 间距离。
思考：三种情况下沿面闪络电压 的比较？
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三、沿面放电电压的影响因素和提高方法
非自持放电阶段 （1）当棒具有负极性时 电子崩中电子离开强电场区后，不再 引起电离，正离子逐渐向棒极运动， 在棒极附近出现了比较集中的正空间 电荷，使电场畸变。棒极附近的电场 得到增强，因而自持放电条件易于满 足，易于转入流柱而形成电晕放电。
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流柱发展阶段
（1）当棒具有正极性时 电子崩进入棒电极，正电荷留在棒尖加 强了前方的电场（曲线2），对形成流柱发展 有利。头部前方产生电子崩，吸引入流柱头部 正电荷区域，加强并延长流柱通道； 流柱及其头部的正电荷使强电场区更向前 推移（曲线3），促进流柱通道进一步发展， 逐渐向阴极推进，形成正流柱。
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§2.4 不均匀电场气隙的击穿
一、短间隙的击穿 击穿过程 1、非自持放电阶段 2、流柱发展阶段。
非自持放电阶段 （1）当棒具有正极性时 在棒极附近，积聚起正空间电荷，减 少了紧贴棒极附近的电场，而略微 加强了外部空间的电场，棒极附近难 以造成流柱，使得放电自持，即电晕 放电难以形成。
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三、沿面放电的类型与特点
E
（a） Et E En （b） En EE t （c ）
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（一）均匀和稍不均匀电场中的沿面放电。
界面与电力线平行，但沿面闪落电 压仍要比空气间隙的击穿电压低很 多？ Keywords：气隙，水膜，电阻不 均匀和粗糙不平。 提高沿面闪络电压的措施：在连接 处涂导电粉末或导电胶。
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（1）基本物理过程描述； （2）外观特征：电极附近空间发出蓝色的晕光； （3）外加电压增大，电晕区也随之扩大，放电电流也 增大（由微安级到毫安级），但气隙总的来看，还保 持着绝缘状态，还没有被击穿。
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三、电晕的危害 （1）光、声、热等效应使空气发生化学反应，产生 腐蚀作用；（2）消耗能量，电晕损耗是超高压输电线 路设计是必须考虑的因素，坏天气电晕功率损耗会比 好天气时大得多；（3）电晕会对无线电和电视广播产 生干扰，还可能产生超过环保标准的噪声。
第二章 P49页，2-2 补充： 1 、说明巴申定律的实验曲线的物理意义是什 么？ 2 、电晕产生的物理机理是什么？它有哪些有害 影响？试列举工程上各种防晕措施的实例。 3 、极性效应的概念是什么？试以棒—板间隙为 例说明产生机理。
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E
不同憎水性固体表面的沿面闪络情况如左图； 不同电压形式下玻璃表面的闪络情况如右图。
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（二）极不均匀电场具有强垂直分量时的沿面放电。
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1、放电现象
导杆
滑闪放电机理： 带电粒子撞击介质 表面，使局部温度 升高，导致热电离
法兰
外施电压升高 电压超过某一值 电压再升高
电晕放电-辉光放电-滑闪放电-沿面闪络
第三节 自放电条件
§2.3 电晕放电
第六节 不均匀电场中的放电过程 一、稍不均匀电场和极不均匀电场中的放电过程
一、稍不均匀电场和极不均匀电场的放电特征 按照电场的不均匀程度分为 稍不均匀电场 和 极 不均匀电场。
稍不均匀电场：放电特性与均匀电场相似，一旦 出现自持放电便一定立即导致整个气隙击穿。例如： 高压实验中用来测高电压的球隙、全封闭组合电器中 的分相母线筒。
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六、污闪事故的对策 调整爬距（增大泄露距离） 耐张绝缘子增加片数； 悬式绝缘子选用爬距较 长的耐污型绝缘子或改 用V型串。
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定期或不定期的清扫 干步擦拭或高压水枪；
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涂料 硅油或硅脂；室温硫化硅橡胶
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半导体釉绝缘子 新型合成绝缘子
新型合成绝缘子的优点：
四、固体表面有水膜时的沿面放电（湿闪）
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五、绝缘子污染状态下的沿面放电（污闪） 污闪过程 绝缘子污染通常可分为积污、受潮、干区形成、局部 电弧的出现和发展等四个阶段。采取措施抑制或阻止其中 任何一个阶段的完成就能防止污闪事故的发生。 污闪危害 污闪造成的后果很严重，由于一个区域内绝缘子积污 受潮情况差不多，所以容易发生大面积污闪事故。自动重 合闸成功率远低于雷击闪落时，造成事故的扩大和长时间 停电。就经济损失而言，污闪在各类事故中居首位。
极不均匀电场：电场强度沿气隙分布极不均匀， 当所加电压达到某一临界值时，曲率半径小的电极附 近空间电场强度首先达到起始场强值E0 ，在此区域先 出现碰撞电离和电子崩，甚至出现流柱。
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分相母线筒
110kV全封闭组合电器
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图 户外1000kV特高压GIS变电站实景图
(3)
第
电晕放电 电场不均匀系数
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流柱发展阶段
（1）当棒具有负极性时 电子崩由强场区向弱场区发展，对电子崩 发展不利。棒极前的正电荷区消弱了前方空间 的电场，使流柱发展不利（曲线2）； 等离子体层前方电场足够强后，发展新电 子崩，形成了大量二次电子崩，汇集起来后使 得等离子体层向阳极推进，形成负流柱
U放棒板 U放棒板
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2、理论分析
等值电路： 由介质表面电阻RS、比电容 C0和体积电阻G1构成。
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3、放电特点
滑闪放电在交流和冲击电压下很 明显； 随着电压的增加，滑闪长度增加得 很快，靠增加沿面闪络距离来提高 闪络电压的效果有限； 法兰处套管的外径和壁厚越大，滑 闪放电电压越大。
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极性效应 曲率半径较小的电极的电位符号不同时，气隙的击穿电压 存在明显差异的现象。
极性效应的应用 在进行外绝缘的冲击高压试验时往往加正极性冲击电压； 在工频高压作用下，击穿均发生在外加电压为正极性的半周 内。
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二、长气隙的击穿 气隙较长时，流注往往不能一次贯穿整个气隙，而 出现逐级推进的先导放电现象。 长间隙的放电过程：电晕放电——先导放电（热电 离）——主放电——整个气隙被击穿。 ** 雷电放电是自然界的超长间隙放电，其先导过程和 主放电过程发展的最充分。
1、重量轻（仅相当于瓷绝缘子的1/10左右） 2、抗弯、抗拉、耐冲击附和等机械性能都很好。 3、电气绝缘性能好，特别是在严重污染和大气潮湿的情 况下性能十分优异； 4、耐电弧性能也很好。 价格昂贵、老化等问题是影响它获得更大推广的问 题。随着材料工艺的进步这种绝缘子必将获得越来越多 的采用。
(3Fra Baidu bibliotek)