污秽闪络

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污秽绝缘子的闪络与污秽性 质、气象条件等有关。各类污秽 物中以化工污秽的影响最严重， 水泥等次之，而造成污秽事故的 天气主要为雾，露，雪，毛毛雨 等。
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介质表面脏污时的沿面放 电过程与清洁表面的完全不同， 因此，研究脏污表面的沿面放 电，对大气污秽地区线路和变 电所绝缘的设计和运行有很大 意义。

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（一）污秽物的性质与污染程度
绝缘子表面的污秽沉积物多种多样， 使闪络电压降低最显著的是含有大量可溶 性盐类或酸、碱的积尘。这种污秽通常是 由化工、冶炼等企业排出的废气或海边盐 雾珠集积在绝缘子表面形成的。受潮时污 层中所含可溶性盐类及酸碱等成分溶解于 水中，使表面电导骤增，泄漏电流增加， 大大降低闪络电压。
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（二）大气的湿度 实际运行也证明，绝缘 干燥污秽的电阻 子污闪事故都发生在雾、 很大，它通常不降低 露、融雪和毛毛雨等高 绝缘子的闪络电压， 湿度的天气。因为这种 但当空气相对湿度超 条件下，积尘中水溶性 过 50% 一 70 ％ 时 ， 随 的盐类溶解，使污层成 为半导体层，大大增加 着湿度增加，闪络电 泄漏电流，降低闪络电 绝缘子闪络电压与 压迅速下降。 相对湿度的关系 压。
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污秽闪络的基本过程
间隙中的局部电弧迅速烘干临近的湿 润表面，电弧也向前迅速发展。当局 部电弧伸展到一定长度以后，如果外 施电压和电流不足以维持电弧燃烧， 那么在交流电流过零时电弧将熄灭。 经过一定时间，在邻近区域或者局部 电弧曾经烘干而又湿润的区域将重新 产生局部电弧。随着表面受潮程度的 增加，半导体层的电阻减小，表面泄 漏电流加大，局部电弧长度增加，局 部电弧不断扩展，在合适条件下，电 弧将接通两个电极，形成表面闪络。 如图（e）所示。
250kV，而表面脏污受潮时只有77kV。
图（b）为施加冲击电压后， 绝缘子形成闪络的波形，冲 击电压点火后，正弦电压立 刻变成马鞍形电弧电压，电 源跳闸，电流电压都变成0值。
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3.2.2 影响污秽闪络的因素
脏污表面沿面放电过程中，污 层泄露电流的大小是起主导作用的 因素，而这个电流的大小与污层电 导，大气湿度，电源和加电压的方 式以及介质表面形状和极间距离有 关。
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等值附盐密度反映了污秽 沉积层中可容性物质的导电能 力及数量。等值附盐密度过大， 说明污秽物已严重影响绝缘子 的闪络电压，需采取相应措施。
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（二）湿润污层的表面电导率
施加交流低电压，在受潮情况 下测量绝缘子表面污层的电导。根 据表面电导和绝缘子外形计算得到 污层表面电导率。它反映了绝缘子 表面污秽物在受潮情况的导电能力， 也可用来作为监测绝缘子脏污严重 程度的一个特征参数。
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（二）污秽闪络的基本过程
积 污 受 潮
干区 形成
局部 电弧 形成
电弧 发展
下面以涂有污层的玻璃平板的污秽放 电为例说明介质表面脏污时的沿面放 电过程。
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污秽闪络的基本过程
如图（a）所示，污层刚受潮 时，介质表面的电流和电压分 布还比较均匀。
污层中总会有不均匀的地方， 受潮也有差别，其表面电阻就 不相等，电阻大的地方发热多， 污层干的快些，形成高电阻 “干燥带”，这时电流变小， 发热减少，干燥带又会慢慢受 潮。干燥带电阻大，承受了几 乎全部电压，如图（b）所示。
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电力系统中的操作过电压时间较 短，虽然不能烘干湿润污层，但是可 以起到为干燥带“点火”的作用，从 而促使绝缘子污闪的发生。
下面简要说明污秽绝缘子在操作 冲击电压下发生闪络的过程。
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先对湿润脏污的绝缘子串加工频 电压（峰值35.6kV）,几分钟后，钢脚， 铁帽附近产生干带，极间泄露电流接 近0，电压全部降落在干带上，此时在 工频电压的峰值上叠加+250/2500uS的 操作冲击电压，则干带击穿，产生局 部电弧，电流激增。
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（三）泄漏电流脉冲
在绝缘子的污闪过程中，沿绝缘子表面会 有跃变的泄漏电流流过。泄漏电流幅值越 来越大，跃变脉冲周期越来越短，表明污 闪已逐渐临近。因此，可以根据泄漏电流 脉冲数和电流幅值来监督污秽绝缘子的运 行情况，发出预警信号。在变电设备上采 用此法比较方便，但在输电线路上采用， 则需数量较多的计数器。
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运行中绝缘子的污闪
图（a）为施加冲击电压后， 绝缘子未闪络的波形，此时 局部电弧产生后，电压不能 试验表明，脏污可以使绝缘子的操作冲击 维持局部电弧继续发展而熄 闪络电压显著下降，四片XP-7组成的绝缘 灭，电流又回到几乎为0，电 子串，表面清洁时的操作冲击闪络电压为 压波形也恢复成为正弦波形。
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但是大雨时，绝缘子表面 集积的污秽，特别是水溶性导 电物质很易被雨水冲掉，表面 仍有较高的电阻，所以在雷雨 季节，污秽地区绝缘的绝缘水 平并不降低。
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（三） 爬电距离 在同样的污染和受潮 爬电距离增加，污闪 条件下，介质表面形 但是若绝缘子结构 电压也增加。这是因 状、两极间的沿面最 设计不合适，局部 为爬电距离大，要形 短距离即爬电距离是 电弧在相邻伞间发 成闪络，局部电弧长 影响污层电阻，因而 展，则爬电距离虽 度必然要大，而要使 也是影响污闪电压的 增加较多，而其污 较长的电弧不熄灭， 重要因素。左图给出 闪电压却提高不多。 就要求较大的泄漏电 了污闪电压与爬电距 流和较高的电压。 离的关系。
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干燥情况下，这些污秽物的电阻 很大，但当大气湿度较高，绝缘子表 面污秽物被润湿时，其表面电导和泄 漏电流剧增，使绝缘子的闪络电压显 著降低，甚至可使绝缘子在工作电压 下闪络，影响电力系统的安全运行。
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据统计，雾天的污闪事故占 电力线路事故的21%。污闪事故往 往造成大面积的停电，检修恢复 时间长，因此影响严重。据统计， 污闪事故造成的电量损失为雷害 事故的9.3倍。
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污秽闪络的基本过程
当干燥带上场强超过一定数值， 则此处将产生蓝红色线状辉光放 电，电流也剧增，如图（c）所示。 辉光放电具有上升的伏安特性， 火花区仍承受一定的电压。同时 放电火花很不稳定，左右跳动。
放电使干区不断扩大，湿区减小， 即与放电间隙串联的电阻减小，于 是电流加大，引起热电离，使辉光 放电转化为具有下降伏安特性的电 弧放电。放电通道变细，呈明亮白 色，电流密度变大，如图（d）所示。
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绝缘子闪络电压与 污染程度的关系
导电性高的尘埃即使污染 一些含可溶性盐类少而且 程度仅为每1平方厘米几 不粘附的积尘，如电站烟 一般来说，绝缘子的污闪 毫克，都可能在工作电压 灰和尘土等，只在严重污 电压随污染程度的增加而 下引起闪络。有一些粘附 染时(每平方厘米几十毫 降低．但污染严重时这种 性强的积尘，如水泥厂的 克)才有使绝缘子闪络的 下降已很缓慢，而此时其 飞尘，它沉积在绝缘子表 危险，运行中它又易被雨 污闪电压常常已经低于工 面不容易清洗掉，使绝缘 水冲洗掉，因此对闪络电 作电压了。 子表面粗糙，更易积污， 压影响较小。 对绝缘子运行的危害也是 显著的。
介质表面脏污时的沿面放电 和污秽地区绝缘
主讲人：宁少飞 日期：10月12日
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内容纲要
污秽闪络的基本过程及运行 中绝缘子的污闪
影响污闪的因素 大气污秽地区绝缘的检测
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3.2.1 污秽闪络的基本过程及运行中绝 缘子的污闪
（一） 污闪及其研究意义
所谓污秽闪络，就是积聚在绝缘子表面上的具有导电性能 的污秽物质，在潮湿天气受潮后，使绝缘子的绝缘水平大 大降低，在正常运行情况下发生的闪络事故。
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污秽闪络的基本过程
湿润脏污绝缘子表面放电电流图
由于局部电弧的熄灭和重燃不断发生，因此湿润 脏污表面的泄露电流是跃变的。随着表面受潮程度的 增加，半导体层的电阻减小，表面泄漏电流增大，跃 变周期缩短。
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（三） 运行中绝缘子的污闪
运行中绝缘子的污闪过程与上述模拟情况 类似，不利天气条件下，污层受潮，污层电 导增加，污层中电流和温度也跟着升高。由 于绝缘子形状，污秽分布和受潮情况的不均 匀，绝缘子表面各处电流密度不同。有的地 方电流密度大，水分蒸发快，就出现干燥区， 电压降集中于此，产生辉光放电。随着绝缘 子表面电阻，电压分布的变化，最后形成局 部电弧，局部电弧同样经过不断地熄灭，重 燃，在雾天，这样的过程可能要持续几个小 时。在条件合适的时候发展成为完全的闪络。
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3.2.3大气污秽地区绝缘的监测
（一）污层等值附盐密度
污层等值附盐密度指与绝缘子表 面单位面积上污秽物导电性相当的等 值盐量(NaCl)(以mg/cm2表示)．所谓 等值是指这些量的盐溶于一定容积蒸 馏水后形成的溶液的电导率与实际污 秽物溶于同样容积蒸馏水而形成的溶 液的电导率相等。
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小结
污秽闪络的基本过程及运行中绝缘子的污闪

分为积污、受潮、干区形成、局部电弧出现和发展等阶段 运行中绝缘子的污闪过程与上述相似
污秽物的性质与污染程度 大气湿度 爬电距离 绝缘子直径 污层等值附盐密度 湿润污层的表面电导率 泄漏电流脉冲
影响污闪的因素



大气污秽地区绝缘的检测
图7绝缘子污闪电压与爬电距离的 关系 1 炉灰，10mg/cm2, 2 水泥，10mg/cm2
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（四） 绝缘子直径
同样的污染、受潮情况下，尽 管爬电距离相同，但直径大的绝缘 子的表面电阻小，因而污闪电压也 会低一些。对大直径的电器瓷套等 类绝缘子，应考虑污闪电压随绝缘 子直径增加而下降的因素。
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运行中绝缘子的污闪
由以上分析可知，沿绝缘子脏污 表面的闪络，不仅取决于是否能产生 局部电弧，同时还与流过污层的泄露 电流的大小有关，泄露电流能够维持 一定程度的热电离，才能保证局部电 弧燃烧和扩展。因此，湿润污秽半导 体层的导电性和极间沿面距离都是影 响污秽闪络的重要因素。