沿面放电与外绝缘

局部放电的类型及原理电介质的局部放电是一种非常复杂的物理现象，通常情况下，可以将局部放电的种类分为气隙放电、电晕放电和沿面放电三种。

实验表明，当放电量q<2×10 -8库仑时为脉冲状放电。

当放电量q>2×10 -8库仑时为持续火花放电。

1气隙放电绝缘介质在加工的过程中，由于工艺和材料的缺陷，绝缘体内会存在杂质或气隙，形成绝缘介质中的缺陷。

一般情况气隙中充满空气或碳氢气体，压力接近大气压。

当外施交变高压时，绝缘缺陷处将发生局部的、重复的击穿。

该现象通常是在高电场强度下，在绝缘体内电气强度较低的部位发生，产生局部放电的条件取决于绝缘装置中的电场分布和绝缘的电气物理性能。

2沿面放电电气设备中用来固定支撑带电部分的固体介质，多数是在空气中。

当电压超过一定限制时，常在固体介质和空气的分界面上出现沿着固体介质表面的放电现象，称为沿面放电。

3电晕放电电晕放电是极不均匀电场所特有的一种自持放电形式，是极不均匀电场的特征之一。

电力系统中所遇到的绝缘结构大多是不均匀的。

不均匀电场的形式很多，绝大多数是不对称电场。

在电场极不均匀时，随间隙上所加电压的升高，在大曲率电极附近很小范围内的电场足以使空气发生游离，而间隙中大部分区域的电场仍然很小。

于是在大曲率电极附近很薄一层空气中将具备自持放电的条件。

电晕放电的形成机制因尖端电极的极性不同而有区别，这主要是由于电晕放电时空间电荷的积累和分布状况不同所造成的。

在直流电压作用下，负极性电晕或正极性电晕均在尖端电极附近聚集起空间电荷。

在负极性电晕中，当电子引起碰撞电离后，电子被驱往远离尖端电极的空间，并形成负离子，在靠近电极表面则聚集起正离子。

电场继续加强时，正离子被吸进电极，此时出现一脉冲电晕电流，负离子则扩散到间隙空间。

此后又重复开始下一个电离及带电粒子运动过程。

如此循环，以致出现许多脉冲形式的电晕电流。

若电压继续升高，电晕电流的脉冲频率增加、幅值增大，转变为负辉光放电。

沿面放电的特征(一)沿面放电的特征什么是沿面放电？沿面放电是一种电气现象，指的是电流沿着物体表面产生放电现象。

它通常发生在高电压下，会导致能量损耗、设备损坏甚至火灾等严重后果。

沿面放电的特征沿面放电具有以下特征：•形态多样：沿面放电可以表现为闪络放电、表面击穿放电、放电轨迹等多种形式，具有较强的多样性。

•放电频率高：沿面放电的发生频率较高，尤其是在高电压作用下，容易发生放电现象。

•电流密度大：沿面放电时，电流密度往往比较大，导致能量集中释放，对设备和物体造成损坏。

•温升显著：沿面放电释放的能量会导致附近区域温度升高，特别是对于绝缘材料来说，温升更为显著。

•导致局部气体电离：沿面放电时，放电区域周围的气体容易发生电离现象，形成气体放电等次级效应。

沿面放电的影响沿面放电的发生会对相关物体和设备产生不利影响，包括但不限于以下方面：•设备损坏：沿面放电会使设备损坏，特别是在高电压环境下，放电能量较大时，设备容易发生故障。

•能耗增加：沿面放电会导致能耗增加，因为放电释放的能量是无法有效利用的，只会被转化为热能，造成能源浪费。

•安全风险：沿面放电可能引发火灾等安全事故，对人身和财产安全造成威胁。

如何防止沿面放电？为了防止沿面放电，可以采取以下措施：•优化设计：在产品设计和设备配电系统中，考虑到沿面放电的特点，优化电气结构和绝缘材料的选择，降低发生放电的风险。

•定期维护：定期检查和维护设备和电气系统，确保连接良好、绝缘正常，及时发现并处理潜在的沿面放电问题。

•引入保护装置：在关键设备和系统中引入沿面放电保护装置，能够及时监测和阻止放电现象，保护设备和人员的安全。

•加强培训和意识：对于操作人员和相关人员进行培训，提高他们对沿面放电的认识和防范意识，以便及时处理和应对相关问题。

结论沿面放电作为一种电气现象，具有形态多样、放电频率高、电流密度大、温升显著和导致局部气体电离等特征。

它对设备和物体产生不利影响，包括设备损坏、能耗增加和安全风险等。

1.1带电粒子的产生与消失电离：产生带电粒子的物理过程。

电力能：电力过程所需要的能量。

原子的激发（激励）：在外界因素作用下，气体原子获得外加能量时，一个或若干个电子有可能转移到离核较远的轨道上去的现象。

带电粒子的产生：碰撞电离（有碰撞引起的电离）光电离（由光辐射引起的气体原子或分子电离的现象）热电离（气体在热状态下引起的电离过程）表面电离（气体中的电子也可以由电场作用下的金属表面发射出来）。

这三种形式同时存在、相互作用，只是各种电离形式表现出的强弱不同。

空间电离：气体在间隙空间里带电粒子的产生过程。

逸出功：从金属电极表面发射电子需要的一定的能量。

去电离过程：当气体中发生放电时，与不断产生带电粒子的电力过程相反的过程。

气体去电离的基本形式：漂移（带电粒子在外电场的作用下做定向移动，消逝于电极面形成的回路电流，从而减少了气体中的带电粒子的现象）、扩散、复合、（吸附）。

1.2均匀电场中的气体放电均匀电场：在电场中，电场强度处处相等。

汤逊放电理论实验条件：均匀电场、低气压、短间隙。

自持放电：仅由电场的作用就能自行维持的放电。

非自持放电：需要外界电离因素才能维持的放电。

起始放电电压：放电由非自持转为自持的临界电压。

起始放电场强：起始放电电压对应的场强。

汤逊自持放电条件：电子碰撞电离形成电子崩是气体放电的主要过程，而放电是否由非自持转为自持，则取决于阴极表面是否释放出了二代电子。

光电离。

书图1.2巴申曲线：放电电压与放电距离d和气压p的乘积的曲线，呈U型。

巴申定律：高气压或真空都可提高击穿电压，工程上已广泛使用。

正流注：当外加电压较低时，电子崩需要整个间隙才能形成流注，这种流注是由阳极向阴极发展的。

负流注：外加电压高于击穿电压，流注由阴极向阳极发展。

流注放电理论：解释高气压长间隙以及不均匀电场中的气体放电现象。

1.3不均匀电场中的气体放电气体放电特征：稍不均匀电场的间隙击穿前看不到放电迹象，一旦出现自持放电，便立即导致整个间隙的击穿；极不均匀电场当外加电压达到某一临界时间时，首先出现电晕放电现象，当外加电压进一步增大时，电晕区也随之扩大，但气隙依然保持其绝缘状态没有被击穿。

变压器的绝缘分为外部绝缘和内部绝缘：
1、外绝缘：一般指变压器油箱外部空气绝缘部分，包括各相带电导线之间的空气间隙，以及带电导线与接地部分间的空气间隙，套管的沿面放电距离也属于变压器的外绝缘，外绝缘直接受到外界气候条件的影响。

2、内绝缘：指变压器油箱中的绝缘部分，包括线圈的绝缘，引线的绝缘和分接开关的绝缘。

套管的内部绝缘及套管下部油箱中的部分，内绝缘不受外界气候条件的影响。

变压器的内绝缘又分为主绝缘与纵绝缘。

高压线圈与低压线圈之间，线圈与铁芯及油箱之间，不同相线圈之间的绝缘称为主绝缘。

线圈的匝间、层间、饼间绝缘，即同一线圈不同电位的各部分间的绝缘，称为纵绝缘。

主绝缘主要由线圈间的纸或胶木的绝缘筒、板、绝缘支架等和引线包覆的绝缘及变压器油间隙构成。

纵绝缘主要由线圈中导线外的包覆材料及层间、饼间的绝缘板、垫块及变压器油构成。

变压器的主绝缘又有全绝缘和分级绝缘之分。

全绝缘就是指线圈本身及两个引出头的绝缘水平一样，即耐电强度一样。

分级绝缘是指线圈的两端绝缘水平不一样，也称半绝缘。

沿面放电陶瓷片的工作原理沿面放电陶瓷片是一种常用的电子元件，用于电力设备、医疗设备、通信设备等领域。

它的工作原理是基于沿面放电现象，通过电场作用下的放电电流来实现其功能。

一、沿面放电现象沿面放电是指在两个电极之间的绝缘介质表面上出现电流放电现象。

当电压施加到沿面放电陶瓷片的两个电极上时，由于电极之间的电场强度超过介质的击穿电场强度，介质表面上会形成电晕放电区域。

在这个区域内，电子受到电场力的作用，加速运动，撞击到介质表面上，产生电离和激发，从而形成放电电流。

二、沿面放电陶瓷片的结构沿面放电陶瓷片通常由两个电极、绝缘介质和外壳组成。

1. 电极：沿面放电陶瓷片的两个电极一般采用金属材料制成，如铜、铝等。

电极的形状和尺寸可以根据具体的应用需求进行设计。

2. 绝缘介质：绝缘介质是沿面放电陶瓷片的核心部分，起到隔离和支撑电极的作用。

常用的绝缘材料包括陶瓷、玻璃、塑料等。

绝缘介质的选材和制备工艺对沿面放电陶瓷片的性能有重要影响。

3. 外壳：外壳是保护沿面放电陶瓷片的重要部分，通常采用金属或塑料材料制成。

外壳的设计要考虑到电极的固定和连接，以及对绝缘介质的保护。

三、沿面放电陶瓷片的工作原理可以分为两个方面：电场作用和放电现象。

1. 电场作用：当外部电源施加电压到沿面放电陶瓷片的两个电极上时，电极之间会形成一个电场。

这个电场的强度取决于施加的电压和电极之间的距离。

电场的作用是在绝缘介质表面上形成电晕放电区域，从而引发放电现象。

2. 放电现象：在电晕放电区域内，电子受到电场力的作用，被加速运动。

当电子撞击到绝缘介质表面时，会发生电离和激发，从而形成放电电流。

这个放电电流可以用来实现不同的功能，如电力设备中的绝缘检测、医疗设备中的治疗等。

四、沿面放电陶瓷片的应用沿面放电陶瓷片由于其特殊的工作原理和性能，被广泛应用于各个领域。

1. 电力设备：沿面放电陶瓷片可用于电力设备中的绝缘检测和故障诊断。

通过监测放电电流的变化，可以及时发现绝缘故障，并采取相应的措施进行修复，以确保电力设备的安全运行。

绝缘子的沿面放电沿气体、固体交界面处的气体放电是电力系位系数主要原用之一。

沿面放电——一种气体放电现象，介质分界面上一电压分布不匀称，沿面闪络电压比气体，固体单独击穿电压低，与固体介质表面电场分布关系大。

按绝缘结构，固体介质处于电极间电场中的形式：① 处于匀称电场中，固气分界而与电力线平行② 处于极不匀称电场中，E平行重量大于垂直重量③ 处于极不匀称电场中，E垂直重量大于平行重量一、匀称电场中气体沿固体介质表面的放电图3-5a中，放电总是发生在固体介质表面，且沿固体表面的闪路电压比张空气间隙的击穿电压低得多缘由：①固体介质表面会吸附气体中的水分形成水膜水膜具有离子电导，介质表面电压不匀称②俚质表面电阻不匀称及表面有伤痕裂纹，会畸变原电场分布。

使闪络电压降低。

③电极和固体介质端面存在气隙，场强大，发生电离，带电质点到达介质有面，畸变电场，闪络电压降低。

二、极不匀称电场具有弱垂直重量时的沿面放电支柱绝缘较典型比同电极结构下经空气闪络放电电压降低不多，提高放电电压的途径——匀称屏蔽环转变电极外形，缓和局部的高磁场。

三、极不匀称电场具有强垂直重量时的沿面放电套管绝缘子，这种电场形式——介质表面各处的场强差别很大，工频电压作用下消失滑闪放电图3-8外施电压的上升：①在法兰的边缘先消失浅蓝色电晕放电②进一步上升，很多细光线——刷状放电③ 工高某临界值，转为光明——浅紫色树状火花，不稳定，爆裂声响——滑闪放电④ 再上升不多，火花延长到另一电极——形成闪络。

滑闪放电——肯有强垂直重量的绝缘结构——滑闪放电形式滑闪放电等效电络解释，图3-9法兰四周沿介质表面电流密度最大，在该处介质表面电位梯度最大，达到电离值时消失初始沿面放电，电压上升，放电进展。

电场垂直重量作用，带电质点撞击介质表面，避部温升，——引起热电离，通道中带电质点数量剧增，电阻剧降，通道并没有部场强增加，导致通道快速增长——滑闪放电。

特征——热电高进一频道进展——贯穿两极，完成闪络（很快）滑闪放电起始电压CO，表面电容，ps电阻率表面电容滑闪放电条件：足够强的垂直重量和水平重量交变电压，直流电压下不消失滑闪放电四、影响沿面闪络电压的因素1．电场分布状况和作用电压波形的影响匀称放电场中：沿面闪络电压明显低于空气间隙击穿电压工频和直流电压下的沿面闪络电压，低于高频和冲击电压作用下的闪络电压2．电介质材料的影响3．气体条件的影响4．雨水的影响石蜡不吸潮较高，陶瓷吸潮较低。

绝缘子基础知识问答1. 绝缘子的结构如何 ? 它的作用是什么 ?答 :绝缘子 ( 俗称瓷瓶 ) 由瓷质部分和金具两部分组成 , 中间用水泥粘合剂胶合。

瓷质部分是保证绝缘子有良好的电气绝缘强度 , 金具是固定绝缘子用的。

绝缘子的作用有两个方面 : 一是牢固地支持和固定载流导体 , 二是将载流导体与地之间形成良好的绝缘。

它应具有足够的绝缘强度和机械强度 , 同时对化学杂质的侵蚀具有足够的抗御能力 , 并能适应周围大气条的变化 , 如温度和湿度变化对它本身的影响等。

变电站及架空线路上所使用的绝缘子有针式绝缘子、支柱绝缘子、瓷横担绝缘子以及高压穿墙套管。

2. 什么叫爬距 ? 什么叫泄露比距 ?答 :爬距和泄露比距都是外绝缘特有的参数。

沿外绝缘表面放电的距离即为电的泄露距离 , 也称爬电距离 , 简称爬距。

泄露距离乘以有效系数再除以线电压即为泄露比距 , 即λ=KL/U式中 : λ为泄露比距 ;K 为有效系数 ;L 为泄露距离 ;U 为线电压。

3. 什么是沿面放电 ?答 :电力系统中有很多悬式和针式绝缘子、变压器套管和穿墙套管等 , 他们很多是处在空气中 , 当这些设备的电压达到一定值时 , 这些瓷质设备表面的空气发生放电 , 叫做沿固体介质表面放电 , 简称沿面放电。

当沿面放电贯穿两极间时 , 形成沿面闪络。

沿面放电比空气中的放电电压低。

沿面放电电压和电场的均匀程度、固体介质的表面状态及气象条件有关。

4. 什么叫闪络 ? 引起污闪的原因是什么 ?答 :固体绝缘周围的气体或液体电介质被击穿时 , 沿固体绝缘表面放电的现象 , 称为闪络。

在脏污地区的瓷质绝缘子表面落有很多工业污秽颗粒 , 这些污秽颗粒遇潮湿会在瓷表面形成导电液膜 , 使瓷质绝缘的耐压显著下降 , 闪络电压变得很低 , 这是瓷质绝缘在污湿条件下极易闪络的原因。

污和潮是污闪的必要条件 , 瓷绝缘只脏不湿不会引起闪络。

5. 如何防止变电站的绝缘子污闪 ?答 :(1) 增加基本绝缘。