绝缘子污闪形成机理及防止措施

(临河热电厂，内蒙古  巴彦淖尔 015000)
摘 要：文章阐述了绝缘子发生闪络的形成机理，分析了 影响污闪电压的因素，提出了防止污闪的措施。
关键词：绝缘子；污闪；形成机理；防治措施
中图分类号：TM216  文献标识码：A  文章编 号：1007—6921(2009)04—0070—02

在空气绝缘和气体绝缘设备中，都有沿固体表面放电的问题，因为高压导体总是需要用固体 绝缘材料来悬挂或支撑的，这种固体绝缘称为绝缘子。当满足某种特定的条件时绝缘子表面 的气体可能会沿绝缘子表面放电，沿整个固体表面发生放电时称为闪络。在放电距离相同时 ，沿面闪络电压低于纯气隙的击穿电压，因此在工作中，很多情况下事故往往是沿面闪络造 成的。影响绝缘子闪络放电的因素很多，其中主要有：电场分布情况，电压波形、大气压力 、温度、湿度电介质表面潮湿和脏污情况等等。在这些因素中，任何一个单独作用，绝缘子 一般都不会发生沿面闪络。但是当某些因素结合起来作用，绝缘子发生沿面闪络就容易得多 。最危险的一种情况就是绝缘子表面污秽与很高的大气湿度结合作用，在这种条件下发生的 沿面闪络称为污闪。

户外绝缘子常会受到工业污秽或自然界盐碱飞尘等污染。干燥情况下，绝缘子表面电阻很大 ，对闪络电压没多大影响。但当大气湿度很高，或在毛毛雨、雾、雪等不利气候条件下，绝 缘子表面被污层湿润，其表面电导巨增使绝缘子泄露电流急剧增加。其结果是绝缘子的闪络 电压（污闪电压）大大降低，甚至有可能在工作电压下发生闪络。

因为污闪事故一般是在工作电压下发生的，常常会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。
如下图所示：

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1 绝缘子发生闪络的形成机理

污秽绝缘子受潮，含在污秽层中的可溶性物质逐渐溶解于水，成为电解质，在绝缘子表面形 成一层薄薄的导电液膜。这层液膜的导电率取决于污秽物质的化学成分和润湿的程度。在润 湿饱和时污层的表面电阻甚至下降几个数量级，绝缘子的泄露电流也相应居增。在铁角附近 ，因直径较小，电流密度最大，发热最甚。如果污秽严重或绝缘子的爬距较小，则流过烘干 带的闪烁放电电流较大，放电通道呈黄红色编织状，且较粗，通道中的温度也增高到热游离 的程度，成为具有下降伏安特的电弧放电，通道所需的场强变小，分担到这闪络放电通道上 的电压足以维持很长的局部电弧而不会熄灭，最后发展到整个绝缘子的沿面放电。

同理，在铁帽四周也有可能出现烘干带，也可能出现上述过程。一个绝缘子情况如此，当 绝缘子垂直悬挂时该处又处在被瓷裙遮挡的下方，不易直接受到雨雪的较强烈的润湿，该处 表面就被逐渐烘干。先是在靠近铁脚的某处形成局部烘干区。由于被烘干，该区域表面的电 阻率大增。迫使原来流经该区域的电流转移到该区并联的两侧的湿膜上去，使流流经这些湿 膜的电流密度增大，加快了这些湿膜的烘干过程。这样发展下去，在铁脚的四周便很快形成 了一个环行烘干带。烘干带具有很大的电阻，这就使烘干带所分担的电压激增加。当加在烘 干带上某处的场强超过零界值时，该处就发生局部沿面放电（由于这种放电现象具有不稳定 的、时断时续的性质，我们称为闪烁放电）。于是大部分泄露电流经闪烁放电的通道流过。 在闪烁放电通道的外端附近润湿表面处的电流密度比其两侧大，促使烘干区向外扩展。另一 方面，闪烁放电通道的存在，等于把烘干带短路，使通道两侧烘干带中的流过的泄露电流降 到很小，这些区中烘干作用就很微弱了，大气中的水分又逐渐使这些区域表面润湿，表面电 导增大，反过来对闪烁放电通道造成分流，减小闪烁放电通道中的电流，以至可能使闪烁放 电熄火。于是，原通道中的电流转移到两侧湿润区，使该区再烘干，并在该区触发新的闪烁 放电。这样闪烁放电的路径一面向径向逐渐伸长，一面又向横向逐渐转移，总的趋向是使环 行烘干带的宽度逐渐加大，闪烁放电的长度也随之增长。对于一串绝缘子来说，污闪的基本 过程任同上述。
2 影响污闪电压的因素
2.1 污秽的性质和污染程度

图1表明污闪电压与污秽的性质和污染的程度都有关系，污秽的电导率越高和电介质表面沉 积的污秽量越多，则闪络电压越低。
2.2 湿润的方式

实践表明，下大雨时的绝缘子表面积聚的污秽，特别是水容性导电物质很 容易被雨水冲掉，因此容易发生闪络的气象条件是雾、露、融雪和毛毛雨等。因为这些气象 条件下污层极易达到饱和湿润状态，但不被冲洗掉。
2.3 泄露距离

与局部电弧串联的剩余电阻阻值越大，则沿面闪络越不容易发生。在污层表 面电导率一定的情况下，泄露距离越长，则剩余的电阻越大，因此绝缘子的泄露距离是影响 污闪电压的重要因素。
2.4 外施电压的形成

由于污闪是局部电弧不断拉长的过程，因此电压作用时间越短就越不容易导致闪络。几种电 压相比较，雷电冲击电压下污闪电压最高，工频电压下的污闪电压较低，而且直流电压下污 闪电压最低。
3 防止污闪的措施

绝缘子污闪是影响电力系统安全运行的重要问题之一，为提高线路和变电站的运行可靠采取 以下方法。
3.1 定期或不定期的清扫

根据大气污秽程度、污秽的性质，在容易发生污闪的季节定期进 行清扫，可以有效地减少或防止污闪事故。对于变电站设备，可以装设泄露电流记录器，根 据电流的副值和脉冲数来监督污秽绝缘子的运行情况，发出预警信号，以便运行人员及时发 现。
3.2 使用防污闪涂料或进行表面处理

在绝缘子表面涂一层憎水性的涂料，这样在潮湿的气 候下表面会形成水滴，但不易形成连续的水膜，因此绝缘子的泄露电流较小，污闪电压就不 会下降太多。常用的涂料为有机油、有机硅脂、地蜡等，他们的使用寿命不长，运行维护的 工作量大，因此只在特别严重的污秽地区才使用。
3.3 加强绝缘和采用耐污绝缘子

加强线路绝缘的最简单的方法是在绝缘子串中增加悬式绝 缘子片数，也既增加单位泄露距离。但这种方法只实用于污区范围不大的情况，否则很不经 济，因为增加串中绝缘子片数后必须相应的提高杆塔强度。使用专门设计的耐污绝缘子可以 避免上述缺点，因为耐污绝缘子在不增加结构高度的情况下是泄露距离明显增加。
3.4 使用其他材质的绝缘子

半导体釉质绝缘子的釉层中有电导电流流过，使绝缘子表面温 度比环境温度略高，因而污层不易吸湿。当污层受潮后，半导体釉的发热也会对湿污层有一 定的烘干作用，使污层中泄露电流减小，因此其污闪电压比一般绝缘子要高。但是半导体釉 易老化，至今不易推广应用。

污秽地区的电网，电气设备外绝缘的强度受污秽影响将大大降低污闪事故发生在恶劣气象条 件正常工作电压下，因此严重污秽地区电网外绝缘水平应主要由系统最高运行电压决定。