电力系统污秽与覆冰绝缘(7)

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1、第3章染污绝缘子表面放电机理《电力系统污秽与覆冰绝缘》本章内容提要污秽绝缘子沿面放电直流污闪条件分析交流污闪条件分析污秽绝缘子沿面放电3.1输电线路和变电站的户外电气设备的绝缘不可避免地遭受工业污秽或自然界盐碱、飞尘、鸟粪等污染。在干燥条件下，污秽尘埃的电阻很高，对绝缘几乎没有影响。污秽闪络，是指外绝缘表面受到固体的、液体的和气体的导电物质的污染，在遇到雾、露、毛毛雨等湿润作用，污层电导增大、泄漏电流增加产生局部电弧，在运行电压下绝缘子表面的局部电弧发展成为电弧闪络。这种闪络的发生不是由于作用电压

2、的升高，而是因为绝缘子表面绝缘能力的降低所致。按所选的系统绝缘水平和空气间隙碰撞游离的放电机理，在运行电压下绝缘子不可能发生闪络事故。但在实际运行中的绝缘子串却一再发生污闪，说明污闪有不同于空气间隙击穿的机理。到目前为止，有关绝缘子表面染污放电机理较为一致的认识是：沿绝缘子湿润污秽表面的闪络现象已不是一种单纯的空气间隙击穿，而是一种与电、热、化学等因素有关的污秽表面气体电离以及局部电弧发生、发展的热动力平衡过程。绝缘子的污闪过程一般受绝缘子表面特性的影响，现有绝缘子的表面状况有两种：憎水性或亲水性

3、。瓷和玻璃绝缘子一般为亲水性表面；复合绝缘子，特别是硅橡胶复合绝缘子表面一般为憎水性。在受潮条件(如雨、薄雾等)下，亲水性表面将完全湿润而形成水膜覆盖在绝缘子上。相比之下，同样的受潮条件，憎水性表面上形成的是多个水珠。亲水性表面和憎水性表面污闪过程有差异。(一)亲水性表面污闪过程绝缘子表面的污秽放电是一个涉及到电、热和化学的错综复杂的变化过程，宏观上亲水性表面发生污闪必须经历积污、潮湿、形成干带并产生局部电弧和局部电弧发展至完全闪络四个阶段。(1)绝缘子表面形成污秽层污秽湿润或染污绝缘子表面受潮绝

4、缘子的湿润加大了它的表面导电性能，使得通过绝缘子表面的泄漏电流增大，导电薄层发热。发热从正、反二个方面改变表面层的导电性能，即表面层的烘干将使电导率减小；受表面层中正温度系数电解质的影响，随着温度的升高而使电导率增加。(2)污秽湿润或染污绝缘子表面受潮绝缘子的湿润加大了它的表面导电性能，使得通过绝缘子表面的泄漏电流增大，导电薄层发热。发热从正、反二个方面改变表面层的导电性能，即表面层的烘干将使电导率减小；受表面层中正温度系数电解质的影响，随着温度的升高而使电导率增加。(3)形成干燥带并产生局部电弧

5、在潮湿的气象条件下，表面覆有导电污秽层的绝缘子在电压作用下产生泄漏电流。泄漏电流的大小不仅取决于绝缘子脏污的程度及污秽物的成分，而且和污秽物的湿润程度有关。污秽沿绝缘子表面分布通常不均，且沿绝缘子泄漏路径的直径也不同，因此，绝缘子各个区段的泄漏电流密度是不同的，这就使得表面泄漏电流产生的热量对污层的烘干是不均匀的。由于结构形状或其它偶然因素的影响，在电流密度较大或污层电阻较大的局部地区，首先被烘干成干带或干区。绝缘子表面各处的电流密度不同，在悬式绝缘子的钢脚、钢帽附近，或棒形、支柱绝缘子的杆径处，

6、电流密度较大。表面泄漏电流产生的焦耳热效应在几个周波内会使电流密度很大的地方水分蒸发，从而形成所谓的干区(干燥带)。干带的出现将减小甚至中断泄漏电流，在这种情况下作用电压将主要集中在干带上。由于干带比较窄，往往仅仅几厘米宽，导致干带上的空气可能击穿和产生泄漏电流脉冲。附图盘径沿泄漏路径的变化(4)局部电弧发展至闪络如果绝缘子湿污层的电阻较小(绝缘子污染比较严重，表面又充分受潮，且泄漏距离较小)，会出现较强烈的放电现象，此时跨越干区的放电形式为具有下降型“伏－安”特性的电弧放电，放电通道中的温度可增

7、高到热电离的程度，与这种放电形式相对应的泄漏电流脉冲值较大，可达数十或数百毫安。在一定条件下，桥接干区的局部电弧沿绝缘子表面持续发展，其趋势使与电弧串联的剩余污层电阻减小，电流增加，甚至将绝缘子表面桥接，最终导致相对地闪络。A、B区和C区相当于正常运行方式下污秽绝缘子的放电发展过程部分D区和E区将相当于过电压作用下的污秽绝缘子闪络，部分C区和D区相应于内部过电压的作用，E右边的区域相应于大气过电压的作用。(二)污秽绝缘子的闪络概率与作用电压当电压很低时，干燥区的电场强度不足以使空气发生碰撞电离形成

8、局部放电，泄漏电流的建立过程是平稳的，其值一般不超过几百微安。(A)0≤U＜UA当电压稍高时，干燥区的电场强度足以使空气发生碰撞电离并形成局部放电。局部放电的电流将由加在绝缘子上的电压、局部放电和与局部放电串联的绝缘子表面部分两者的总电阻所决定，电流值一般在几个mA以下。这种放电具有上升型“伏－安”特性，局部放电的发展将使放电通道的电阻增大，通过的电流减小。放电火花较短(几厘米)且呈蓝紫色，有很多并行途径。热量减少，表面被湿润，这种放电是反复的，对系统没有危害。(B)UA≤U＜UB