绝缘子表面的积污及影响因素

绝缘子表面的积污及影响因素

2.1 绝缘子表面的积污

大气环境中充满了各种气态、液态污染物和固体微粒。固体微粒中直径较大者，在重力作用下垂直降落；直径较小者呈悬浮状态，也在绝缘子周围运动着。微粒在绝缘子表面上的沉积是一个风力、重力、电场力综合作用的结果。重力只对直径较大的微粒起作用，且主要影响污染源附近绝缘子的上表面。电场力的作用表现在电场力使微粒在交流电场中作振荡运动，使微粒朝着电力线密集的一端积聚。在污秽积聚的影响因素中，风力和绝缘子外形的影响是主要的。空气运动的速度和绝缘子的外形决定了绝缘子表面附近的气流特性，在不形成涡流的光滑表面附近(例如，XWP2双层伞型和XMP草帽型)，微粒运动速度快，从而减少了它们降落在绝缘子表面的可能性；反之，下表面具有高棱和深槽的绝缘子表面附近则易形成涡流，使气流速度下降，创造了污秽沉积的有利条件。

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2000us/cm2扩左右，一次来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/cm2以上。雾对绝缘子表面的实际污染在北京地区的清河和草桥两个试验站进行了实测，其结果是，一次8-10小时的大、中型雾，绝缘子表面盐密值可增加0.01ng/cm2左右。人工模拟试验表明，当雾水电导率为2000us/cm2时，XP-160绝缘子，受雾6~10h，盐密值可增加0.03~0.04ng/cm2。雾水电导率为2000us/cm2的雾可使设备的污闪电压比蒸馏水雾下降20%左右。

绝缘子表面沉积的污秽，来源于该地大气环境的污染，其积聚速度还与绝缘子本身的结构、表面光洁度有着密切的关系。长期的运行经验表明，城市工业区及大气污染严重的地区，一般绝缘子表面的积污也比较多，工业规模愈大，对周围影响的范围也愈大。原电力部电力科学院等单位研究表明，对于大气扩散和传送能力强的大城市，工业污染扩散对电力系统污染的影响范围可达20~30km及以上；中等工业城市的影响范围可达1~20km;对四川盆地、长江三峡、汉中盆地等大气净化能力弱地区，城市工业污染影响范围多在10km之内。

绝缘子表面的积污过程具有复杂的动态特性，一般情况是一个缓慢变化的过程，它受各种大气条件和风力、重力、静电力等多种因素影响的一个动态过程。污秽多、大气污染严重绝缘子积污也就多。虽然大雨有自治作用，能提高污闪电压，但干旱少雨的季节使污秽量逐年增加。绝缘子的形状也影响积污量，在同一个地区不同形状的绝缘子积污量是不同的，形状较简单的、气体动力学特性较好绝缘子积污量较少。实践证明我国通用的双伞型防污绝缘于，因具有光滑而倾斜的裙边，涡流区小，积污量较小，而钟罩型耐污绝缘子积污较快，应用于空气潮湿多雾的南方地区防污效果差。

静电力对绝缘子的积污，理论上是有影响的，带电比不带电积污快，直流比交流快，但在风大以及急剧积污的地区，静电力不是决定积污量的主要因素。上海超高压局有不少地区的现场测试数据，可以说明带电与不带电的积污差别是在盐密测试分散性范围之内，工程应用上可以忽略不计。也有文献认为绝缘子上的电场能使污秽物积留，特别是500kV电网积污较，通常盐密要高出3％—5％，并且提出绝缘子下表面带电积污是不带电积污的1.3倍。四川电网多年污秽测量说明，特别是近年超高压500kV二自线、自渝线的测试表明，带电与不带电积污之比多数在1.2—1.4之间。

由上所述，大气环境中充满了各种气态、液态污染物和固体颗粒。固体微粒中直径较大者，在重力作用下垂直降落，直径较小的微粒呈悬浮状在绝缘子周围运动。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。

2.2 影响因素

污闪闪络主要由两个因素决定，一是大气污染造成的绝缘子表面积污；二是能使积聚的污秽物质受潮的气候条件；另外还有海拔高度等一些因素的影响。

1.表面积污

绝缘子表面上污秽层是由空气中悬浮的固体、液体或气体微粒的沉积而形成的，积污过程与绝缘子等绝缘子的形状、污源的性质、气象条件等有关。在污秽层中沉积的污秽物质有可溶解性物质和不可溶解性物质，一般来讲，污秽物中含有NaCl 、CaSO 4及其他成分。绝缘子表面灰密不同，污闪电压也不同，灰密增大，污闪电压将降低，反之增大；污秽物的不同成分对绝缘子的污闪特性的影响也不同，一般来说，NaCl 比CaSO 4、CaCl 2、MgSO 4等物质的影响大一些。

为了定量地评价污秽水平，提出过很多种表征污秽度的参数，如等值附盐密度、污层电导率、局部表面电导率、泄漏电流、污液浓度等。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，绝缘子表面积污程度的表征量一般用等值盐密表示，据一些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(5-1)表示

ESDD=Ae -BS

(5-1)

式中，ESDD 为绝缘子表面污秽物等值附盐密度，mg/cm 2;S 为距污源的距离，A,B 为常数。

2.气候条件

污秽表面的湿润，将使泄漏电流大大增加，并在潮湿层中产生热量，在各种湿润强度的作用下，污秽层的湿润程度和电导率将逐步增大，引起闪络电压值的降低。污秽绝缘子表面的湿润可由小雨和雾等直接产生，也可由相对湿度、绝缘子表面与周围空气的温差等产生。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。据一些部门的统计，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％。

雾是悬浮于空气中的由蒸汽冷凝而成的水滴，平均半径有5~7μm ，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。

露是空气中水分在温度低于周围空气时的冷凝物，一样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，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。

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％。

3.海拔高度

随着海拔增高，污闪事故也相对增多，据有关部门调查，海拔较高的西宁地区35kV~110kV 系统10次变电事故中，污闪事故占80%。随着海拔升高，气压降低，各种线路绝缘子的直流和交流污闪电压均有规律的降低，污闪电压U 和气压P 之间呈现非线性关系， 可表示为：

00

()n p U U p (5-2) 式中，U 0为正常大气压P 0下的污闪电压，下降指数n 反映气压对于污闪电压的影响程度。

第三节、绝缘子污闪的发生及发展（李德超）

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，