沿面放电实验报告
电介质和沿面放电的实训总结
电介质和沿面放电的实训总结
介质阻挡放电是一种典型的非平衡态交流气体放电,由于它的工作气压可以达到一个大气压以上，可以不需要真空密封装置，因此在工业生产方面具有广泛的应用前景。
同时介质阻挡放电体系是一个远离平衡态的非线性系统，能产生丰富的斑图结构，这个体系也为研究斑图动力学提供了很好的实验系统。
降低放电电极温度是实现斑图中微放电丝稳定的重要条件，我们在实验中使用水作为放电电极，可以保证稳定放电又可以观察和测量。
在空气中的大气压介质阻挡放电中，实验发现在33kHz驱动频率时放电是丝模式，放电丝很稳定且它们之间基本上是按照六边形自组织起来的;当驱动电压为3kHz时，放电为条带斑图。
对于微放电丝模式，分别研究了驱动电压和气隙宽度对于放电丝间距和微放电丝直径的影响，对这些关系给予了初步的解释。
利用相关函数的方法研究了放电斑图中微放电丝的空间相关性。
绝缘子的沿面放电.
湿度的影响
湿度对击穿（闪络）电压的影响比较复杂。一方
面由于水分的电负性强，易吸附空气中的自由电 子变为负离子，使游离过程减弱，从而使击穿 （闪络）电压随湿度增加而增大；另一方面湿度 太大时空气中的水蒸气易在绝缘子表面凝结成水 膜，使绝缘子的闪络电压降低。
高电压技术精品课程
gdyjsjpkccqepccomcn3悬式绝缘子的沿面放电悬式绝缘子串的表面电场的垂直分量也很小与支柱绝缘子一样沿固体介质表面也没有较大的电容电流流过放电过程中不会出现热游离现象故没有明显的滑闪放电因而垂直于放电发展方向的介质厚度对放电电压实际上没有影响
高电压技术精品课程
算到标准大气条件下，以便于比较。
高电压技术精品课程
空气相对密度的影响
气压P增大时，空气相对密度δ增大，带电粒子在气体 中运动的平均自由行程λ减小，运动中所积累的动能 Eqλ就较小，游离能力就较弱，因此间隙的击穿电压 就高；反之则有相反的结果。
绝缘子串 （钢化玻璃）
均压环
四分裂导线
高电压技术精品课程
绝缘子的三种闪络方式
湿闪： 表面洁净的绝缘子在淋雨时的闪络； 干闪： 表面干燥、洁净的绝缘子发生的闪络； 污闪： 表面脏污的绝缘子在受潮情况下的闪络； 干闪和湿闪在过电压下才能发生，而污闪一般在工 作电压下就能发生，常造成长时间、大面积的停电， 要待不利的气象条件消失后才能恢复供电，因此污 闪事故对电力系统的危害特别大。
湿度密度校正因数：
Kh k
k是绝对湿度和电压种类的函数；指数ω的值取决 于电极形状、间隙距离、电压种类及其极性。
U0 U Kh
放电电压校正：
Kd U U0 Kh
高电压技术精品课程
海拔高度对放电电压的影响
沿面放电实验报告
沿面放电实验报告（一）实验目的：1．掌握沿面放电的基本概念。
2．研究介质沿面放电的基本现象及影响沿面放电的一些因素。
（二）实验用仪器设备：1．800kV无局放工频试验变压器2．JJFB－1交流峰值电压表3．圆柱形、平板式电极和玻璃板（三）实验用详细线路图或其它示意图：图1 沿面放电实验线路图图2 电极布置（四）实验原理及内容：沿着气体与固体介质的分界面出现的放电现象称为沿面放电。
沿面放电发展到贯穿两极，使整个气隙沿面击穿，称为闪络。
沿面放电是一种气体放电现象，沿面闪络电压比气体或固体单独存在时的击穿电压都低。
沿面放电与固体介质表面的电场分别有很大关系。
固体介质处于电极间电场中的形式，有以下三种典型的类型：1、固体介质处于均匀电场中，固、气体介质分界面平行于电场线。
这种情况在工程上较少遇到，但实际结构中常会遇到介质处于稍不均匀电场中的情况，此时的放电现象与上述均匀电场中的而又很多相似之处。
2、固体介质处于极不均匀电场中，且介质面电场具有弱垂直分量，即电场强度平行于介质表面的分量要比垂直分量要大的多。
3、固体介质处于极不均匀电场中，且介质面电场具有强垂直分量，即电场强度垂直于介质表面的分量要比平行于表面的分量要大的多。
本次沿面放电实验属于上述第3种类型，即固体介质――玻璃处于极不均匀电场中，且介质界面电场具有强垂直分量。
其沿面放电过程大致可分为三个放电阶段：a、当所加电压还不高时，圆柱形电极附近首先出现淡蓝色的光环，即出现电晕放电（图3）；b、随着所加电压的不断升高，放电区域逐渐变成由许多平行的火花细线组成的光带，即出现辉光放电（图4）；c、火花细线的长度随着电压的升高而增大，当电压超过某一临界值后，放电性质发生变化，出现滑闪放电（图5）。
当电压再升高一些，放电火花就将到达另一电极，发生沿面闪络。
（五）实验结果的计算及曲线：图3 电晕放电阶段示意图图4 辉光放电阶段示意图图5 滑闪放电阶段示意图（六）对实验结果、实验中某些现象的分析讨论：思考并回答下述问题：1．进行高电压实验时为什么要特别注意安全？应采取那些安全措施？答：因为高电压实验中所施加的电压都很高，危险性极大，如不特别注意安全，很容易发生事故。
尖-板放电和沿面放电
试验二 尖-板放电和沿面放电一、实验目的1．掌握尖-板放电和沿面放电的基本概念。
2．观察尖-板气隙放电击穿、气体沿面放电等现象及其特点。
3．了解气体放电的原理和气体放电的现象和形式、影响因素及伴随的效应。
4．认识其发展过程及影响击穿电压的各主要因素，加深对气体放电理论的理解。
二、实验预习概念：电离；撞击电离；光电离；电晕；电子崩；流注；先导放电；自持放电；滑闪放电；沿面放电；电击穿；热击穿，雷电放电。
判断：空气是绝缘介质；电晕放电的现象；尖板放电是不均匀电场造成的；沿面放电是特殊的气体放电，沿面放电的三个阶段；沿面闪络电压小于气隙击穿电压。
相关知识点：电场、介质极化、偶极子、介电常数、气隙击穿、帕邢定律、汤森德放电理论、流注放电理论、电晕放电、伏秒特性、大气过电压、内部过电压。
三、实验内容1.测量尖-板放电中不同气隙间距的击穿电压，并观察气隙击穿的现象及伴随的效应。
2.观察固体绝缘介质（玻璃）表面气隙击穿实验现象、实验特性和伴随的实验效应。
1)刷状放电的观察2)滑闪放电的观察3)沿面闪络的观察四、实验仪器1．实验开关指示操作台。
2．量程（0—600）V电压表。
3．接触调压器TDGC-10/0.5，输入220V，输出（0-250）V。
4．试验变压器YDJ-10（100/0.22）kV。
5．50cm绝缘水电阻。
6．交流尖—板放电装置：尖极、板极、塑料屏障、滑轨、标尺。
7．沿面放电实验装置：圆柱电极一对、玻璃板。
8．接地线。
五、尖-板放电和沿面放电实验原理1．气体带电质点的产生纯净的中性状态的气体是不导电的,只有在气体中出现了带电质点(电子、离子等)以后，才能导电，并在电场的作用下，发展成各种形式的气体放电现象。
气体中带电质点的来源为：一是气体分子本身发生电离；二是气体中的固体或液体金属发生表面电离。
当外界加入的能量很大，使电子具有的能量超过最远轨道的能量时，电子就跳出原子轨道之外，成为自由电子。
这样，就使原来的一个中性原子变成一个自由电子和一个带正电荷的离子，这种现象称为电离。
1.9 沿面放电
因为电子或离子沿平行于等位面的屏 障表面运动时，不能从电场中吸收能 量，使电离难以发生。
靠近电极处的屏障的作用较远离电极 的屏障作用更大，主要原因是在电离 未充分发展时即被阻止。此棱缘不仅 能增大沿面爬电距离，而且能阻碍放 电发展。
32
电极
屏障
固体介质
1.9 沿面放电-提高沿面闪络放电电压的方法
二、屏蔽
18
1.9 沿面放电-不同电场形式中的沿面放电
二、极不均匀电场中的沿面放电-弱垂直分量【绝缘子】
放电过程
外加电压升高，电 晕放电延伸
电晕放电 辉光放电
电压超过某一值 沿面闪络
由于界面上电场垂直分量很弱，因此不 会出现热电离和滑闪放电
平均闪络场强比均匀电场时低得多；但 大于前一种有滑闪放电的情况
③ 固体介质表面具有一定的粗糙度。
由于固体介质表面不是绝对光滑，使表面电场分布发生畸变。将某一局部放大，可见 表面有凸凹不平处，凸凹处就可看成是固体介质与空气介质的串联。而空气部分 的电气强度低，但所承受的电场强度高，因此空气部分将首先发生放电。如果各 个空气部分的放电连接起来，就形成了沿面闪络。
1.9 沿面放电-不同电场形式中的沿面放电
具 有 强 垂 直 分 量 的 不 均 匀 电 场 2.
类似于变压器用电容套管
1.9 沿面放电-不同电场形式中的沿面放电
③ 固体介质处于极不均匀电场中，且界面电场的切线分量 Et 比垂直分量 En大得多
具 有 弱 垂 直 分 量 的 不 均 匀 电 场 3.
类似于支撑绝缘子
复合支持绝缘子
户外高压支持绝缘子
污闪事故的对策—(2) 清扫去污
采用高压水枪进行水冲刷 断电冲刷 带电冲刷：要求水的电导率不能过大
沿面放电闪络试验
沿面放电试验
情景一 沿面放电及闪络
新课引入： 什么是沿面放电？
定义：
沿着固体介质表面所进行 的气体放电。 常发生在高压外绝缘及高 压绝缘子表面。 放电发展到另外一极称为 闪络。 实验表明：沿固体介质表 面的闪络电压比固体介质 本身的击穿电压低很多， 也比相同间距的纯气隙的 击穿电压低得多。
一个绝缘装臵的实际耐受电压往往取决于它的闪络电压， 而闪络电压常受固体介质表面的干燥、清洁、污染等情况 影响。因此设计时需要知道绝缘子的干闪络、湿闪络和污 秽闪络电压。
界 面 电 场 分 布 的 三 种 典 型 情 况
一、均匀和稍不均匀电场中的沿面放电
由于电场畸变使沿面闪络电压 比空气间隙击穿电压低得多。
Us＜Ub
原因在于： ①介质与电极间存在气隙→局放→电荷畸变电场→Us↓； ②介质表面吸潮形成水膜→畸变电场→Us↓； ③介质表面电阻分布不均匀→Us↓。 因此，均匀电场中闪络电压 ① 与固体介质吸附水分的能力有关； ② 与固体介质与电极结合的紧密程度有关； ③ 与固体介质表面电阻和表面光滑状况有关； ④ 与气体的状态有关； ⑤ 与电压的种类有关。
3、污闪条件： 4、影响因素：
（1）产生局部电弧
（2）污闪电流能维持局部电弧燃烧 （1）表面泄漏电流的大小； （2）绝缘子直径； （3）爬电距离； （4）污层电导率； （5）大气湿度
5、污闪的危害：
干闪和湿闪通常在过电压下发生，而污闪在工作电压下就可 能发生；污闪往往造成大面积多点事故，重合闸动作成功率 远低于雷击闪络时的情况，易导致事故扩大和长时间停电。 污闪被认为是电力系统安全运行的大敌。
1 1 i 1 u i
n
（2）
1 ui
电晕放电及沿面放电的机理及实验研究
电晕放电及沿面放电的机理及实验研究摘要本文通过实验探究了极不均匀场中电晕放电以及强垂直和弱垂直电极布置下沿面放电的机理。
首先，在电晕放电部分，本文将实验所得的电压及泄漏电流时域波形进行了详尽的理论分析以探究其机理。
随后进行了泄漏电流的频谱分析，运用FFT以及三维频谱曲面的方法研究了电晕发展过程中的频谱变化及其机理。
随后利用频域滤除基波分量的方式得到了滤波后的泄漏电流波形，并根据此波形与电压波形得到了电晕的伏安特性曲线，进而由此提出了一种电晕的非线性电路模型。
就该模型的原理及建立方法进行了详尽分析，并通过模型仿真及与实际波形相对照说明其正确性。
在沿面放电部分，本文首先详述了强垂直分量和弱垂直分量电场下交流及直流沿面放电的机理，并由此提出了三个结论。
随后通过实验验证了这三个结论并对实验中发现的一个新现象予以说明并运用电晕机理满意的解释了这一现象。
关键词：电晕放电，频谱分析，器件造型，沿面目录前言 (5)第一章极不均匀场中间隙泄漏电流及电压的测量与分析 (6)0引言 (6)1实验方案及步骤 (6)1.1 实验方案 (7)1.2 实验步骤 (7)2实验现象及结果 (8)3实验数据处理及分析 (8)3.1 交流电晕 (8)3.1.1时域波形及分析 (8)3.1.2 频谱分析 (12)3.1.3电晕的器件造型 (22)3.2 直流电晕 (27)3.3结论 (35)第二章沿面放电电场类型及电压类型对击穿电压的影响 (35)0引言 (35)1 沿面放电的机理 (36)2强垂直情况下的直流及交流闪络电压 (36)2.1 实验步骤 (36)2.2 实验结果 (37)3直流情况下的强垂直及弱垂直闪络电压 (38)3.1 实验步骤 (38)3.2 实验结果 (38)3沿面放电的温度分布图 (38)3.1 实验步骤 (39)3.2 实验结果及分析 (39)4结论 (40)参考文献： (41)附录 (41)前言电晕放电具有深厚的工程背景：高压输电线路中的并联电导损耗即指电晕损耗，GIS局放监测与识别中一类很大的故障类型就是电晕放电。
川大高电压实验报告 棒板与沿面放电
一、气隙击穿
实验结果（气隙距离为2cm，实验均为常压）
由以上表中数据可得
针板间隙在工频、常压条件下空气的抗电强度为:15/2=7.5kV/cm
实验现象及说明
在电压的徐徐上升过程中，上升到一定电压时会发出滋滋的声音。
这是由于尖端电极电晕放电造成的，且随着电压的上升，电晕放电更加剧烈，声音也更大。
然后电压上升到一定值时，气隙间产生火花，此时电晕放电转变成了整个间隙的火花击穿。
直流击穿时，正负极性不同时击穿电压相差很大的原因是由于针板间隙为不对称的极不均匀电场在直流电压下的击穿具有明显的极性效应。
实验报告问题
1、解释极性效应。
答：在极不均匀电场中，虽然放电一定从曲率半径小的那个电极表面（即电场强度最大的地方）开始，而与该电极的极性无关，但后来的放点发展过程、气隙的电气强度、击穿电压等都与该电极的极性有密切的关系即所谓的极性效应，如棒板电场中出现的正极性棒对负极性板的间隙击穿电压小于相反极性的情形就是极性效应。
二沿面放电
实验结果
实验现象及说明
在加压过程中，依次经历刷形放电——滑闪放电——沿面放电。
当所加电压不高时，法兰附近首先发生电晕放电，发出“啪啪”的声音。
随着电压的升高，固体表面出现蓝色电弧并伴有声响。
电压继续升高到36kV时，发生沿面放电。
实验报告问题
2.解释为什么在交流电压下，沿面放电初期的刷形放电发生在接地的法兰附近，而不是发生在处于高电位的导杆附近？
答：因为接地法兰附近电力线密集，电场最强，不仅有水平分量，还有强垂直分量。
在沿面放电初期，首先在电场最强处发生,也就是接地法兰附近，产生电晕放电，接着出现许多伸向对面电极的刷形放电。
老化绝缘纸表面的沿面放电试验分析
老化绝缘纸表面的沿面放电试验分析王文昌【摘要】在故障变压器检修及事故调查中发现,变压器内绝缘纸界面发生沿面闪络后会留下烧灼痕迹,对此分析了油纸绝缘界面沿面闪络的起因及影响因素.测量了在添加和不添加绝缘纸板条件下绝缘油的击穿电压和起始局放电压,分析不同热老化程度的绝缘纸沿面闪络电压和起始局放电压的变化规律.研究结果表明:添加新绝缘纸不会改变油间隙的电气强度,但是老化后的绝缘纸会大幅降低油间隙的沿面闪络电压以及起始局放电压,在老化过程中产生的大量水分子可能是导致上述试验现象的重要原因.【期刊名称】《内蒙古电力技术》【年(卷),期】2014(032)006【总页数】4页(P30-33)【关键词】变压器;沿面闪络;油纸绝缘;热老化;局部放电【作者】王文昌【作者单位】青海省电力公司检修公司,西宁810008【正文语种】中文【中图分类】TM855变压器纵绝缘以及主绝缘由于表面的沿面闪络导致变压器故障，严重影响了电力设备的安全运行。
变压器内油纸绝缘界面的沿面闪络不同于其他放电方式，闪络发生后常常会在绝缘纸表面留下碳化痕迹，给变压器内绝缘带来故障隐患[1-3]。
通常，变压器内沿面闪络流注的起始与发展过程主要由沿绝缘纸表面的切向电场决定，当切向电场达到临界强度，流注即会产生，并沿着油纸界面发展直至贯穿整个绝缘油介质，最终发生沿面闪络故障。
随着变压器的长期运行，其内部绝缘纸绝缘与绝缘油会在光、热等作用下逐渐老化[4-6]。
在老化过程中，水分、酸、低分子化合物以及X蜡等物质会不断析出，这些物质的存在不仅会降低介质自身的绝缘强度，而且其中一些固体物质附着在绝缘纸表面又会引起局部电场的畸变，从而使得流注更加容易产生。
因此，随着变压器运行时间的增加，其发生沿面闪络故障的概率会大大增加[7-10]。
因此，研究老化后绝缘纸沿面流注的发展趋势及其影响因素具有重要意义。
本文设计了变压器沿面闪络故障试验平台，研究在添加和不添加新绝缘纸板情况下，不同油间隙距离的介质击穿电压以及起始局放电压变化规律。
沿面放电及闪络..
2、屏蔽的应用：
改善电极形状，使固体介质表面电位分布均匀化。如采 用均压环或屏蔽环。 3、涂憎水性涂料（硅脂、室温硫化硅橡胶RTV等）； 4、应用半导体釉绝缘子； 5、应用硅橡胶合成绝缘子； 硅橡胶 特点： 憎水性强、耐分性好、且具有迁移性； 耐气候变化、耐臭氧、紫外线、电弧； 重量轻、机械强度高、不破碎、安装方便； 价贵，寿命短，5-15年寿命。
提高Us措施：
密合、光滑、干燥气体下增大气压。
二、极不均匀场中具有强垂直分量时的沿面 放电
电场特点：电力线与固体介质表 面几乎垂直。 典型设备：穿墙套管 放电特点：闪络发展过程中会 出现滑闪放电 （法兰边缘场强最大）电晕放电→（放电伸展）刷状放电 →（放电继续发展）滑闪放电 滑闪放电是强垂直分量场特定的放电形式。
模块六
沿面放电试验
情景一 沿面放电及闪络
新课引入： 什么是沿面放电？
定义：
沿着固体介质表面所进行 的气体放电。 常发生在高压外绝缘及高 压绝缘子表面。 放电发展到另外一极称为 闪络。 实验表明：沿固体介质表 面的闪络电压比固体介质 本身的击穿电压低很多， 也比相同间距的纯气隙的 击穿电压低得多。
一个绝缘装置的实际耐受电压往往取决于它的闪络电压， 而闪络电压常受固体介质表面的干燥、清洁、污染等情况 影响。因此设计时需要知道绝缘子的干闪络、湿闪络和污 秽闪络电压。
3、污闪条件： 4、影响因素：
（1）产生局部电弧
（2）污闪电流能维持局部电弧燃烧 （1）表面泄漏电流的大小； （2）绝缘子直径； （3）爬电距离； （和湿闪通常在过电压下发生，而污闪在工作电压下就可 能发生；污闪往往造成大面积多点事故，重合闸动作成功率 远低于雷击闪络时的情况，易导致事故扩大和长时间停电。 污闪被认为是电力系统安全运行的大敌。
沿面放电实验实验报告
一、实验目的1. 了解沿面放电的基本原理和特性。
2. 掌握沿面放电实验的方法和步骤。
3. 分析沿面放电在不同条件下的影响。
二、实验原理沿面放电是指电极与固体介质表面之间的气体放电现象。
当电极间电压超过一定值时，固体介质表面的电场强度达到气体击穿场强，气体发生放电。
沿面放电具有以下特点：1. 放电发生在固体介质表面。
2. 放电区域沿固体介质表面扩展。
3. 放电过程受固体介质表面电场分布、气体成分、电极形状等因素影响。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：沿面放电实验装置、示波器、电压表、电流表、电源、气体发生器、气体纯度检测仪等。
2. 实验材料：固体介质（如玻璃、塑料等）、电极、气体（如空气、氮气等）。
四、实验步骤1. 准备实验装置，包括沿面放电实验装置、示波器、电压表、电流表、电源等。
2. 将固体介质固定在实验装置上，并确保电极与固体介质表面接触良好。
3. 调整电源，设置合适的电压和电流值。
4. 在固体介质表面施加电压，观察沿面放电现象。
5. 使用示波器记录沿面放电波形，分析放电过程。
6. 改变实验条件（如电压、气体成分、电极形状等），重复实验步骤，观察沿面放电现象的变化。
五、实验结果与分析1. 在电压较低时，沿面放电现象不明显，主要表现为电极附近的电晕放电。
2. 随着电压升高，放电区域逐渐扩大，形成辉光放电。
3. 当电压继续升高，放电区域沿固体介质表面扩展，出现滑闪放电。
4. 当电压达到一定值时，放电区域迅速扩展至另一电极，发生沿面闪络。
实验结果表明，沿面放电受以下因素影响：1. 电压：电压越高，沿面放电越明显。
2. 气体成分：不同气体成分对沿面放电特性有较大影响。
3. 电极形状：电极形状影响沿面放电区域分布。
4. 固体介质表面电场分布：固体介质表面电场分布影响沿面放电起始和发展。
六、结论通过本次实验，我们了解了沿面放电的基本原理和特性，掌握了沿面放电实验的方法和步骤。
实验结果表明，沿面放电受电压、气体成分、电极形状、固体介质表面电场分布等因素影响。
沿面放电
实验一沿面放电实验一、实验目的：1．掌握“插入式”结构的电场分布，熟悉沿面放电的过程。
2．测量电机线棒、绝缘套管沿面放电电压的初始值。
二、实验内容：1．按照接线图进行接线，并检查接线是否正确。
2．按工频高压实验控制台的操作方法开始以适当的速度升压，并仔细观察试品（电机线棒或绝缘套管）的沿面变化，分别记录下四个放电过程的初始值电压，并判断出刷形放电刷长的长度，每个过程测三次，取其平均值。
三、实验用设备仪器及材料：1．AT：TDJA-----50/0.5，0~400V，感应调压器一台；2．T：YDJ-------25kV A/150Kv，实验变压器一台；3．MK：门开关，一个；4．V1：交流电压表，一块；5．V2：静电电压表，20----50---100kV 一块；6．R1，R2：保护用水电阻，二个；7．S：间隙可调测量用球隙，D=150mm 一个；8．C X：被试品（电机线棒、绝缘套管）二个。
四、实验原理图：五、实验方法及步骤：1．实验方法：“插入式”绝缘结构，当电压逐渐提高时，可以看到从法兰盘的边缘开始沿着绝缘套管的表面放电，共出现四个放电阶段。
其特点为：a)电晕放电：当电压升高到一定数值时，首先在法兰盘边缘出现紫色光环并伴有咝咝的响声；b)刷形放电：在电晕放电的基础上再升高电压，在法兰盘边缘出现平行的红色细光线，这种细光线随着电压的增高而逐渐增长；c)滑闪放电：在刷形放电的基础上再升高电压，在法兰盘边缘某些放电线条的长度开始迅速增长，出现很长的白色很亮的树枝状滑动的光线，同时伴有劈啪响声；d)闪络：在滑闪放电的基础上再升高电压，在法兰盘边缘滑闪放电长度逐渐增加，当到达一定电压时绝缘套管的一个电极到另一个电极沿绝缘套管表面空气击穿。
2．实验步骤：a)按实验原理图进行接线，并由指导教师检查接线是否正确；b)确定实验区域无人，方可关闭实验区大门；c)接通工频高压实验控制台电源，同时将调压器调到初始位，准备工作结束；d)启动工频高压实验控制台的调压器开关；e)启动工频高压实验控制台的变压器开关；f)升压速度要均匀，同时仔细观察被试品（电机线棒、绝缘套管）法兰盘边缘的变化，分别记录下四个放电过程的初始值电压，并判断出刷形放电刷长的长度，每个过程测三次，取其平均值，并列表。
沿面放电与外绝缘
反应污秽的受潮，不反映局部电弧的发展。 因此国内外对其有效性也有很多争议。
CIGRE（国际大电网会议）同时推荐的评定绝缘子污秽 度的其他方法：
积分电导法，泄漏电流脉冲计数法，最大泄漏电流法， 污闪梯度法，局部电导法
3.防止污闪的措施
（四）.影响沿面闪络电压的因素
▲电场分布情况和作用电压波形 ▲电介质材料的影响 不易吸潮的介质，沿面闪络电压较高，较易吸潮或吸附水
分的介质，沿面闪络电压较低 ▲气体条件的影响 气压和温度对沿面闪络电压的影响程度不如纯空气间隙显
著 ▲雨水的影响 在淋雨的情况下固体介质的沿面闪络电压会明显降低
（五）.提高沿面放电电压的方法
电力系统外绝缘与沿面放电
第一节. 电力系统外绝缘
电力系统的高压绝缘可大致划分如下：
高 压
输电线 路绝缘
高压外绝缘
绝 缘
厂、站外绝缘
发电厂、
变电站绝缘 电力设备内绝缘 高压内绝缘
高 压 绝 缘
外绝缘
高压电气设备外壳之外，所有暴露在大气中需要绝 缘的部分都属于外绝缘。外绝缘的主要部分是户 外绝缘，一般由空气间隙与各种绝缘子串构成。
Flashover
二、沿面放电的类型与特点
固体介质与气体介质交界面上的电场分布情况对沿面 放电的特性影响很大，界面电场可分为三种情况：
1. 均匀电场 固体介质处于均匀电场中，且界面与电力线平行，工程实 际中很少
2. 强垂直分量的极不均匀电场 固体介质处于极不均匀电场中，且界面电场的垂直分量 En比平行于表面的切线分量Et大得多，典型的如套管
▲屏障 使安放在电场中的固体介质在电场等位面方向具有
玻璃绝缘子沿面放电实验报告
玻璃绝缘子沿面放电实验报告实验目的：
研究玻璃绝缘子在沿面放电情况下的特性，并分析其对绝缘子的影响。
实验装置：
玻璃绝缘子
高压电源
放电探测装置（如阻抗测量仪）
测试样品
实验步骤：
将玻璃绝缘子固定在合适的位置上，确保其与其他物体之间没有接触。
连接高压电源并逐渐升压至设定值，同时使用放电探测装置进行实时监测。
记录放电开始时间、持续时间和放电强度等参数。
在不同电压下重复步骤2和步骤3，以获取多组数据。
结束实验后，关闭高压电源并拆卸实验装置。
实验结果：
通过实验得到一系列玻璃绝缘子沿面放电的数据，并观察到放电的起始电压、放电强度和持续时间等参数。
根据数据分析，可以得出玻璃绝缘子在不同电压下的放电特性。
实验讨论：
根据实验结果，我们可以看出玻璃绝缘子的放电特性受电压的影响较大。
随着电压的增加，放电强度和持续时间也会增加。
这可能是由于电场强度增加导致玻璃绝缘子表面局部放电的产生。
此外，实验中观察到的放电起始电压可以作为评估绝缘子的性能指标之一。
当绝缘子的放电起始电压较低时，说明其绝缘性能较差，存在较高的漏电风险。
需要注意的是，实验中使用的玻璃绝缘子样品可能具有特定的材料和几何结构，因此实验结果可能仅适用于这类绝缘子。
对于其他类型的绝缘子，需要进行进一步的实验研究。
结论：
通过本实验，我们研究了玻璃绝缘子沿面放电的特性，并得出了玻璃绝缘子的放电特性受电压的影响较大。
随着电压的增加，放电强度和持续时间也会增加。
放电起始电压可以作为评估绝缘子性能的参考指标之一。
沿面放电任务三
a.减少套管的体积电容。如增大固体介质 厚度，加大法兰处套管的外经 b.减少绝缘的表面电阻。如在套管近法兰处 涂半导体漆或半导体釉
（3）极不均匀电场具有强切线分量时的沿面放电 (支柱绝缘子型)
由于电极本身的形状和布置己使电场很不均 匀，故介质表面积聚电荷使电压重新分布不会 显著降低沿面闪络电压，为了提高沿面闪络电 压，一般从改进电极形状，如采用屏蔽罩和均 压环。
户外高压支持绝缘子
固体介质处于极不均匀电场中, 且电力线平行于界面的分量以 垂直于界面的分量大得多.
类似支柱绝缘子
（4）绝缘子串的电压分布
分析结果： a.绝缘子片数越多，电压分布越不均匀 b.靠近导线端第一个绝缘子电压降最高，易 产生电晕放电。在工作电压下不允许产生电 晕，故对330kv及以上电压等级考虑使用均 压环
c.介质表面电阻不均匀使电场分布不均匀
d.介质表面易吸收水分,形成一层很薄的膜, 水膜中的离子在电场作用下向两极移动,易 在电极附近积聚电荷,使电场不均匀
(2). 固体介质处于极不均匀电场中,且电力线垂直于 界面的分量比平行于界面的分量大得多; 类似套管
极不均匀电场具有强法线分量时的沿面放电 (套管型) (1) 放电发展特点: a. 电晕放电
b. 线状火花放电
c. 滑闪放电
d. 闪络放电
影响沿面放电因素分析
等值电路图
极不均匀电场中的沿面放电
极不均匀电场中的沿面放电1．套管的沿面放电（电场具有强垂直分量）图1-39给出了220kV 变压器出线套管及其简化剖面示意图。
套管的沿面放电过程如图1-40所示，随着外施电压的增高，在法兰的边缘先出现浅蓝色的电晕放电，如图1-40(a)。
进一步升高电压，放电形成平行向前伸展的许多细光线，称为刷形放电，如图1-40(b)。
刷形放电的长度随着电压的升高而增加。
当电压到某临界值时，其中某些细线的长度迅速增长，并转变为较明亮的浅紫色的树枝状火花。
这种放电很不稳定，迅速改变放电路径，并有爆裂声响，这种放电称为滑闪放电，如图1-40(c)。
滑闪放电的火花长度随外施电压的升高而迅速增长，因而出现滑闪后，电压只需要增加不多，放电火花就能延伸到另一电极，形成闪络。
套管滑闪放电现象可用图1-41所示的套管的电场分布及等效电路来解释。
从图1-41（a ）中可以看出，电场强度垂直于介质表面的分量比平行于表面的分量大得多，因此电场具有强垂直分量。
图1-41（b ）中导电杆 （电极） 固体介质 （电工陶瓷） 法兰 （接地极） 图1-39 220kV 变压器出线套管 (a)套管；(b)剖面简图 导电杆 固体介质 法兰 (a)(b) 图1-40工频电压作用下沿面放电发展过程示意图 (a)电晕放电；(b)细丝状辉光放电；(c)滑闪放电 (a) (b)(c) i (a) (b)图1-41 套管的电场分布及等效电路(a)电场示意图；（b ）套管等效电路电力线r 1表示套管表面单位面积的表面电阻，r 2表示单位面积的体积电阻，C 表示单位面积与导电杆间的电容，称其为表面电容系数（F/cm 2）。
由于套管表面电场具有强垂直分量，即电场主要从法兰垂直介质表面进入固体介质到达导电杆，使体积电阻r 2和电容C 的分流大，流过表面电阻r 1的电流逐渐减小，在法兰附近沿介质表面的电流密度最大，在该处介质表面的电位梯度也最大，当此处电位梯度达到使气体游离的数值时，就出现了电晕放电。
气体中的沿面放电(川大)
高电压绝缘技术
王胜辉
华北电力大学 电气与电子工程学院 高压教研室
2012年2月
第三章 气体中的沿面放电
和高压绝缘子
§1 绝缘子的性能要求和材料
一、绝缘子的分类
绝缘子的作用：在电气上起到绝缘而在机械上起到连接或支 撑作用的外绝缘部件。
1.绝缘子：用作导电体和接地体之间的绝缘和固定连接，如
基于这一原因，所以在实际绝缘结构中应保证电极 和介质紧密结合。
一．均匀电场中的沿面放电
一．均匀电场中的沿面放电
2. 介质表面吸附水分形成水膜。水膜具有离子电导，离子 在电场中沿介质表面移动，电极附近逐渐积聚起电荷，使 介质表面电压分布不均匀，电极附近场强增加，因此沿面 闪络电压低于纯空气间隙的击穿电压。
这些结论与实验结果一致。
改善沿面电压分布，提高起始放电电压的方法 ①减小比电容C0 ，如增加绝缘厚度d(加大法兰处套管的外径) 和采用介电常数小的介质(如用瓷—油组合绝缘，见第八章); ②减小表面电阻率ρs ，如在靠近法兰处涂半导体漆或上半导 体釉。这些方法在套管中都得到了应用。
直流没有明显的滑闪放电的现象 原因是通过介质体积电导的电流很小，体积分
可以简化为平板电极间电容和电导的计算公式：
C0 491r 011d
F / cm2 (3 5 )
G 1 vd
S / cm2
(3 6)
d——介质厚度，cm。 1049 11098.8541012 F/m
(二)等值回路及分析
根据图3-12的等值电路，可写出下列方程
•
dI dx
(G
j C 0
•
)U
所以，滑闪放电是以介质表面通道中发生了热电离作为特征 的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
沿面放电实验报告
（一）实验目的：
1．掌握沿面放电的基本概念。
2．研究介质沿面放电的基本现象及影响沿面放电的一些因素。
（二）实验用仪器设备：
1．800kV无局放工频试验变压器
2．JJFB－1交流峰值电压表
3．圆柱形、平板式电极和玻璃板
（三）实验用详细线路图或其它示意图：
图1 沿面放电实验线路图
图2 电极布置
（四）实验原理及内容：
沿着气体与固体介质的分界面出现的放电现象称为沿面放电。
沿面放电发展到贯穿两极，使整个气隙沿面击穿，称为闪络。
沿面放电是一种气体放电现象，沿面闪络电压比气体或固体单独存在时的击穿电压都低。
沿面放电与固体介质表面的电场分别有很大关系。
固体介质处于电极间电场中的形式，有以下三种典型的类型：
1、固体介质处于均匀电场中，固、气体介质分界面平行于电场线。
这种情况在工程上较少遇到，但实际结构中常会遇到介质处于稍不均匀电场中的情况，此时的放电现象与上述均匀电场中的而又很多相似之处。
2、固体介质处于极不均匀电场中，且介质面电场具有弱垂直分量，即电场强度平行于介质表面的分量要比垂直分量要大的多。
3、固体介质处于极不均匀电场中，且介质面电场具有强垂直分量，即电场强度垂直于介质表面的分量要比平行于表面的分量要大的多。
本次沿面放电实验属于上述第3种类型，即固体介质――玻璃处于极不均匀电场中，且介质界面电场具有强垂直分量。
其沿面放电过程大致可分为三个放电阶段：a、当所加电压还不高时，圆柱形电极附近首先出现淡蓝色的光环，即出现电晕放电（图3）；b、随着所加电压的不断升高，放电区域逐渐变成由许多平行的火花细线组成的光带，即出现辉光放电（图4）；c、火花细线的长度随着电压的升高而增大，当电压超过某一临界值后，放电性质发生变化，出现滑闪放电（图5）。
当电压再升高一些，放电火花就将到达另一电极，发生沿面闪络。
（五）实验结果的计算及曲线：
图3 电晕放电阶段示意图图4 辉光放电阶段示意图图5 滑闪放电阶段示意图（六）对实验结果、实验中某些现象的分析讨论：
思考并回答下述问题：
1．进行高电压实验时为什么要特别注意安全？应采取那些安全措施？
答：因为高电压实验中所施加的电压都很高，危险性极大，如不特别注意安全，很容易发生事故。
所以在试验前，必须预习本次实验内容，现场实验听从指导教师的指挥，严紧乱跑乱动。
2．沿面放电共有哪几种类型？各种沿面放电类型有什么特点？
答：沿面放电可分为以下三种典型的类型：
1)、固体介质处于均匀电场中，固、气体介质分界面平行于电场线。
这种情况在工程上较少遇到，但实际结构中常会遇到介质处于稍不均匀电场中的情况，此时的放电现象与上述均匀电场中的而又很多相似之处。
2)、固体介质处于极不均匀电场中，且介质面电场具有弱垂直分量，即电场强度平行于介质表面的分量要比垂直分量要大的多。
3)、固体介质处于极不均匀电场中，且介质面电场具有强垂直分量，即电场强度垂直于介质表面的分量要比平行于表面的分量要大的多。
3．本次实验的沿面放电属于哪一种放电类型？
答：本次实验的沿面放电属于上题中的第3种类型，固体介质处于极不均匀电场中，且介质面电场具有强垂直分量，即电场强度垂直于介质表面的分量要比平行于表面的分量要大的多。
4．本次实验的沿面放电过程中经历了哪几个阶段？每个阶段各有什么放电特点？
答：本次实验的沿面放电过程经历了三个放电阶段：a、当所加电压还不高时，圆柱形电极附近首先出现淡蓝色的光环，即出现电晕放电；b、随着所加电压的不断升高，放电区域逐渐变成由许多平行的火花细线组成的光带，即出现辉光放电；c、火花细线的长度随着电压的升高而增大，当电压超过某一临界值后，放电性质发生变化，出现滑闪放电。
当电压再升高一些，放电火花就将到达另一电极，发生沿面闪络。
5．提高沿面闪络电压的方法有哪些？
答：提高沿面闪络电压的方法有很多，主要方法如下：
1)、采用屏蔽或屏障，使沿固体介质表面的电位分布均匀化。
2)、减小比表面电容，减小固体表面电阻率。
3)、消除绝缘体与电极接触面处的缝隙。
4)、改善高压电极形状，使其曲率半径增大。
等等。