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沿面放电及闪络

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沿面放电 绝缘闪络的区别

沿面放电 绝缘闪络的区别

沿面放电绝缘闪络的区别
沿面放电和绝缘闪络都是高压电气设备中的电气故障，它们的区别在于故障形态和产生机制不同。

沿面放电是指在绝缘表面产生的一种沿表面连续放电现象。

沿面放电通常发生在干燥的绝缘材料表面，如塑料、橡胶等。

在高压电场的作用下，表面绝缘材料上的电荷越来越密集，当电荷密度达到一定程度时，就会发生放电，电荷通过空气电离而在表面形成一条光亮的通道。

沿面放电通常不会导致严重的设备故障，但如果不及时处理，会逐渐扩大并形成绝缘闪络。

绝缘闪络是指在绝缘材料内部或表面产生的一种瞬时放电现象。

绝缘闪络通常发生在湿度较高或表面存在污垢等污染物的情况下。

在高压电场的作用下，绝缘材料内部或表面的电荷被极化，并在电荷密度达到一定程度时发生电离，产生闪络放电。

绝缘闪络通常会产生较强的热效应，导致绝缘材料受损，甚至烧毁。

因此，绝缘闪络是一种严重的设备故障。

总的来说，沿面放电和绝缘闪络都是电气设备中的电气故障，但它们的产生机制和故障形态有所不同。

在实际应用中，需要根据不同的情况采取相应的预防和处理措施。

高电压工程-第二章 气体放电的基本理论【】

高电压工程-第二章 气体放电的基本理论【】


第6节 沿面放电与污秽闪络
1）定义—当绝缘承受的电压超过一定值时，在固体介 质和空气交界面上出现的放电现象，叫沿面放电。
当沿面放电发展成为贯穿性的空气击穿时，叫沿面闪络。 沿面放电是气体放电，由于交界面上电压分布不均匀，
沿面闪络电压比气体单独存在时的击穿电压低 输电线路遭受雷击时绝缘子的闪络，处于大气脏污地区
的瓷瓶在雷雾天发生闪络，均属沿面放电。 为避免绝缘子发生不可恢复的击穿，在设计中让其击穿
电压高出闪络电压约50% 2）影响因素—绝缘表面状态、污秽程度、气候条件等
因素影响很大。
沿面闪络的几种形式
工频电压作用下
沿平板玻璃表面 滑闪放电照片
辽沈地区2001年2月22日遭遇最严重大面积停电事故，沈阳市区 停电面积超过70%。辽沈停电事故是从输电线路污闪开始的。 辽沈为重工业区，含盐的空气污染物附着在绝缘瓷瓶上，大雾 湿气使瓷瓶绝缘能力降低，电弧沿着瓷瓶表面爬升，出现闪烙
➢电晕造成的损耗可削弱输电线上的雷电冲击电压 波的幅值和陡度；
➢利用电晕制造除尘器、消毒柜和对废气、废水进 行处理及对水果、蔬菜进行保鲜等。
极不均匀电场中气隙放电的极性效应
对于“棒—板”间隙，将“棒”的极性定义为间隙的 极性
1）正极性--棒 起晕电压高 击穿电压低
2）负极性--棒 起晕电压低 击穿电压高
D54动车组山东出事撞死一人致车头裂开
2009年3月28日，青岛—北京南D54次动车 途经山东潍坊，列车撞上了一男性铁路工人 （当场死亡），导致车头部分裂开，留有暗 红色血迹。列车暂停约20分钟，最终晚点15 分到达北京。
当时D54路过潍坊站后，正处于加速阶段， 时速在200公里以上。
第三节 流注放电理论
沿面放电：气体介质与固体介质的交界面上沿着固体介质的表面 而发生在气体介质中的放电；当沿面放电发展到使整个极间发 生沿面击穿时称为沿面闪络。
沿面放电及闪络

沿面放电及闪络

模块六 沿面放电试验
情景一 沿面放电及闪络
新课引入： 什么是沿面放电？
定义：
沿着固体介质表面所进行 的气体放电。
常发生在高压外绝缘及高 压绝缘子表面。
放电发展到另外一极称为 闪络。
实验表明：沿固体介质表 面的闪络电压比固体介质 本身的击穿电压低很多， 也比相同间距的纯气隙的 击穿电压低得多。
一个绝缘装置的实际耐受电压往往取决于它的闪络电压， 而闪络电压常受固体介质表面的干燥、清洁、污染等情况 影响。因此设计时需要知道绝缘子的干闪络、湿闪络和污 秽闪络电压。
设绝缘子自身电容为C，若只考虑对地杂散电容CE,则等值 电路如图（a）所示 当CE两端有电位差时，必然有一部分电流经CE流入接地铁塔， 而流过CE的电流都是由绝缘子串分流出去，因此靠近导线的绝 缘子流过电流最多，电压降△U也最大
如果只考虑对导线的杂散电容CL,则等值电路如图(b)所示 流过CL的电流都汇入下一片绝缘子中，因此靠近铁塔的绝缘 子流过的电流最多，电压降△U最大
? 滑闪放电的机理
? 法兰附近沿介质表面电流密度 最大，电位梯度也最大，因此最 先出现初始的沿面放电； ? 在电场强垂直分量的作用下， 带电质点撞击介质表面，引起局 部温升，导致热游离，从而带电 质点剧增，电阻剧降，通道迅速 增长； ? 热游离是滑闪放电的重要特征 和条件。
影响闪络电压的因素：
1、体积电容C0对Us的影响 C0越大→U分布越不均匀→Us↓ r表越大→U分布越不均匀→Us↓
编号，最靠近导线
球
绝缘子片的编号为
1。由于绝缘子本身 电压分布不均匀，
控 制 ～220V 台
a
?
T
A?
x
R
C1
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E
电晕放电及沿面放电的机理及实验研究

电晕放电及沿面放电的机理及实验研究

电晕放电及沿面放电的机理及实验研究摘要本文通过实验探究了极不均匀场中电晕放电以及强垂直和弱垂直电极布置下沿面放电的机理。

首先，在电晕放电部分，本文将实验所得的电压及泄漏电流时域波形进行了详尽的理论分析以探究其机理。

随后进行了泄漏电流的频谱分析，运用FFT以及三维频谱曲面的方法研究了电晕发展过程中的频谱变化及其机理。

随后利用频域滤除基波分量的方式得到了滤波后的泄漏电流波形，并根据此波形与电压波形得到了电晕的伏安特性曲线，进而由此提出了一种电晕的非线性电路模型。

就该模型的原理及建立方法进行了详尽分析，并通过模型仿真及与实际波形相对照说明其正确性。

在沿面放电部分，本文首先详述了强垂直分量和弱垂直分量电场下交流及直流沿面放电的机理，并由此提出了三个结论。

随后通过实验验证了这三个结论并对实验中发现的一个新现象予以说明并运用电晕机理满意的解释了这一现象。

关键词：电晕放电，频谱分析，器件造型，沿面目录前言 (5)第一章极不均匀场中间隙泄漏电流及电压的测量与分析 (6)0引言 (6)1实验方案及步骤 (6)1.1 实验方案 (7)1.2 实验步骤 (7)2实验现象及结果 (8)3实验数据处理及分析 (8)3.1 交流电晕 (8)3.1.1时域波形及分析 (8)3.1.2 频谱分析 (12)3.1.3电晕的器件造型 (22)3.2 直流电晕 (27)3.3结论 (35)第二章沿面放电电场类型及电压类型对击穿电压的影响 (35)0引言 (35)1 沿面放电的机理 (36)2强垂直情况下的直流及交流闪络电压 (36)2.1 实验步骤 (36)2.2 实验结果 (37)3直流情况下的强垂直及弱垂直闪络电压 (38)3.1 实验步骤 (38)3.2 实验结果 (38)3沿面放电的温度分布图 (38)3.1 实验步骤 (39)3.2 实验结果及分析 (39)4结论 (40)参考文献： (41)附录 (41)前言电晕放电具有深厚的工程背景：高压输电线路中的并联电导损耗即指电晕损耗，GIS局放监测与识别中一类很大的故障类型就是电晕放电。

沿面放电

沿面放电


二、极不均匀电场中的沿面放电
3、悬式绝缘子的沿面放电 (电场具有弱垂直分量）
悬式绝缘子串的表面电场的垂 直分量也很小（与支柱绝缘子一 样），沿固体介质表面也没有较 大的电容电流流过，放电过程中 不会出现热游离现象，故没有明 显的滑闪放电。
因而垂直于放电发展方向的介 质厚度对放电电压实际上没有影 响。
沿面闪络电压则随绝缘子片数 的增多而提高。
3、悬式绝缘子的沿面放电
绝缘子串 （钢化玻璃）
均 压 环
四分裂导线
绝缘子串的电压分布很不均匀
图1-43 500kV线路的绝缘子串
使用均压环来改善绝缘子 串的电压分布
绝缘子的三种闪络方式
干闪： 表面干燥、洁净的绝缘子发生的闪络； 湿闪： 表面洁净的绝缘子在淋雨时的闪络； 污闪： 表面脏污的绝缘子在受潮情况下的闪络；
四、污秽时绝缘子的沿面放电
污闪给电网带来的威胁
1989年12月底至1990年2月，由于持续数天大雾，豫北、冀南、晋南、晋中、 京津唐以及辽西先后有172条线路、27座变电站全部、部分或瞬时停电。事故 面积之广、威胁之大，在我国前所未有。 1996年底至1997年初，长江中下游六省一市发生较大面积污闪。同年，华北、 山东、西北电网也发生了较大面ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的污闪，鲁、沪、皖、鄂、赣、陕和新疆电 网都发生了区域性停电事故。 2001年1月～2月，由于持续数天大雾，污闪首先由河南电网发生，并逐渐北移， 经河北南网、京津唐电网直至辽宁南部和中部。沈阳70%以上的区域停电，损 失电量937万千瓦小时；河北、河南损失电量660万千瓦小时。
法兰的边缘先出现 放电形成平行向前 较明亮的浅紫色 浅蓝色的电晕放电 伸展的许多细光线 的树枝状火花
r1:套管表面单位面积的表面电阻，r2:单位面积的体积电阻 ，C :单位面积与导电杆间的电容。
闪络,电晕

闪络,电晕

闪络：在高电压作用下，气体或液体介质沿绝缘表面发生的破坏性放电。

其放电时的电压称为闪络电压。

发生闪络后，电极间的电压迅速下降到零或接近于零。

闪络通道中的火花或电弧使绝缘表面局部过热造成炭化，损坏表面绝缘.沿绝缘体表面的放电叫闪络。

而沿绝缘体内部的放电则称为是击穿。

电晕：在110kV以上的变电所和线路上，时常能听到“陛哩”的放电声和淡蓝色的光环，这就是电晕。

长期以来，电晕被默认是“永不消失的”，电晕真的永不消失吗?电晕的产生是因为不平滑的导体产生不均匀的电场，在不均匀的电场周围曲率半径小的电极附近当电压升高到一定值时，由于空气游离就会发生放电，形成电晕。

因为在电晕的外围电场很弱，不发生碰撞游离，电晕外围带电粒子基本都是电离子，这些离子便形成了电晕放电电流。

简单地说，曲率半径小的导体电极对空气放电，便产生了电晕。

高压电机定子绕组在通风槽口及直线出槽口处、绕组端部电场集中，当局部位置场强达到一定数值时，气体发生局部电离，在电离处出现蓝色荧光，这即是电晕现象。

电晕产生热效应和臭氧、氦的氧化物，使线圈内局部温度升高，导致胶粘剂变质、碳化，股线绝缘和云母变白，进而使股线松散、短路，绝缘老化。

---高压电机定于线困在通风槽口及出槽口处，其绝缘表面的电场分布是极不均匀的。

当局部场强达到一定数值时，气体发生局部游离，在电窝处出现蓝色晕光，产生电晕。

电晕的发生伴随着热、奥、氧、氮的氧化物的产生，这些对电机绝缘都是极其有害的。

另外由于热固性绝缘表面与槽壁接触不良或不稳定时，在电磁振动的作用下，将引起槽内间隙火花放电。

这种火花放电造成的局部温升将使绝缘表面受到严重侵蚀。

这一切都将对电机绝缘造成极大的损害。

为了有效的消除这种电晕现象，正确地确定防晕结构参数和选用良好的防晕材料是十分重要的。

闪络在高电压作用下，气体或液体介质沿绝缘表面发生的破坏性放电。

其放电时的电压称为闪络电压。

发生闪络后，电极间的电压迅速下降到零或接近于零。

高电压技术-名词解释题

高电压技术-名词解释题

高电压技术-名词解释题绝缘配合：综合考虑系统中可能出现的各种过电压、保护装置特性及设备的绝缘特性，确定设备的绝缘水平及其使用，从而使设备绝缘故障率或停电事故率降低到经济上和运行上可以接受的水平。

吸收比:指被试品加压60秒时的绝缘电阻与加压15秒时的绝缘电阻之比。

雷击跳闸率：指每100KM线路每年由雷击引起的跳闸次数。

雷暴日：指某地区一年四季中有雷电放电的天数，一天中只要听到一次及以上雷声就是一个雷暴日。

伏秒特性：对某一冲击电压波形，间隙的击穿电压和击穿时间的关系称为伏秒特性。

气体击穿：气体由绝缘状态变为导电状态的现象称为击穿。

耐雷水平：雷击时线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值。

自恢复绝缘:发生击穿后，一旦去掉外加电压，能恢复其绝缘性能的绝缘。

输电线路耐雷水平:雷击时线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值。

进线段保护:进线段保护就是在接近变电所1~2km的一段线路上架设避雷线谐振过电压:当系统进行操作或发生故障时，某一回路自振频率与电源频率相等时，将发生谐振现象，导致系统中某些部分(或设备)上出现的过电压。

电气距离:避雷器与各个电气设备之间不可避免地要沿连接线分开一定的距离。

绝缘配合:就是综合考虑电气设备在系统中可能承受的各种作用电压，合理地确定设备必要的绝缘水平，达到在经济上和安全运行上总体效益最高的目的。

自持放电:不需要靠外界电力因数的作用，由放电过程本身就可以不断地供给引起后继电子崩的二次电子。

雷电日和雷电小时:雷电日是该地区1年中有雷电的天数。

雷电小时是该地区1年中有雷电的小时数。

击杆率.雷击杆塔次数与雷击线路总次数之比。

50%冲击放电电压U50% ：放电概率为50%时的冲击放电电压避雷线的保护角指避雷线和外侧导线的连线与避雷线的垂线之间的夹角，用来表示避雷线对导线的保护程度。

保护角愈小，避雷线就愈可靠地保护导线免遭雷击。

接地电阻接地装置对地电位u与通过接地极流入地中电流i的比值称为接地电阻。

高电压知识点未整理版

高电压知识点未整理版

Ch11、气体放电、气体放电的表现形式答：当加在气体间隙上的电场强度达到某一个临界值后，间隙中的电流会突然剧增，气体介质会失去绝缘性能而导致击穿，这种现象称为气体放电。

用U F表示。

气体放电的表现形式：火花放电、电弧放电、局部放电2、局部放电答：在极不均匀电场中，可能只有局部间隙中的场强达到临界值，在此局部处首先出现放电，叫做局部放电。

高压输电线导线周围出现的电晕放电就属于局部放电。

3、激发、游离答：气体原子在外界因素（电场、高温等）的作用下，吸收外界能量使其内部能量增加，这时气体原子核外的电子将从离原子核较近的轨道跳到离原子核较远的轨道上去，此过程称为原子的激发，也称激励。

如果中性原子由外界获得足够的能量，以致使原子中的一个或者几个电子完全脱离原子核的束缚而成为自由电子和正离子（即带电质点），此过程称为原子的游离，也称电离。

4、按照外界能量来源的不同，游离的形式和形成条件答：①碰撞游离方式。

在这种方式下，游离能为与中性原子（分子）碰撞瞬时带电粒子所具有的功能。

虽然正、负带电粒子都有可能与中性原子（分子）发生碰撞，但引起气体发生碰撞游离而产生正、负带电质点的主要是自由电子而不是正、负离子。

②光游离方式。

在这种方式下，游离能为光能。

由于游离能需达到一定的数值，因此引起光游离的光主要是各种高能射线而非可见光。

③热游离方式。

在这种方式下，游离能为气体分子的内能。

由于内能和绝对温度成正比，因此只有温度足够高时才能引起热游离。

④金属表面游离方式。

严格地讲，应成为金属电极表面逸出电子，因这种游离的结果在气体中只得到带负电的自由电子。

使电子从金属电极表面逸出的能量可以是各种形式的能。

5、去游离的形式答：导致带电质点从游离区域消失，或者削弱的相反过程，称为去游离过程。

形式为：①带电质点的扩散。

带电质点从浓度大的区域向浓度小的区域运动而造成原区域中带电质点的消失，扩散是一种自然规律。

②复合。

复合是正、负带电质点相互结合后成为中性原子（分子）的过程。

固体绝缘表面的气体沿面放电

固体绝缘表面的气体沿面放电

我国国标推荐的污秽等级划分标准如 下表所示：
污秽度评定方法
等值盐密法 积分电导率法 泄露电流脉冲计数法 最大泄露电流法 污闪梯度法 局部电导率法
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1.3.5 提高沿面放电电压的措施
(1)屏障 (2)屏蔽 (3)提高表面憎水性 (4)消除绝缘体与电极接触面的缝隙 (5)改变绝缘体表面的电阻率 (6)强制固体介质表面的电位分布 (7)提高污闪电压
电压超过某一值
电压再升高一些
电晕放电
辉光放电 滑闪放电
闪络
滑闪放电是具有强垂直分量绝缘结构所特有 的放电形式。
滑闪放电的条件：
电场必须有足够的垂直分量； 电场必须有足够的水平分量； 电压必须是交变的。
滑闪放电现象可用图1-25所示的等效 电路来解释：
图1-25 套管绝缘子等效电路 C－表面电容 R－体积电阻 r－表面电阻 A－导杆 B－法兰
1、污闪发展过程
（1）污秽层的形成 （2）污秽层的受潮 （3）干燥带形成与局部电弧产生 （4）局部电弧发展形成闪络
2、污秽等级的划分及污秽度评定方法
目前，世界上应用最广的划分污秽等 级的方法是等值盐密法。
等值盐密法——把绝缘子表面的污秽密度， 按照其导电性转化为单位面积上NaCl含量 的一种方法。
图1-23 均匀电场中气压对氮气中沿面闪络电压的影响 1-氮气间隙 2－塑料 3－胶布板 4－瓷
图1-21 介质在电场中的典型布置方式 （a）均匀电场 （b）界面上电力线有强垂直分量 （c）界面上电力线有弱垂直分量
1－电极 2－固体介质
图1－21(a)为均匀电场中引入一固体介质，沿 面闪络电压低于纯空气间隙的击穿电压，主要原 因可归结如下：
大得多；
图1-21 介质在电场中的典型布置方式 （a）均匀电场 （b）界面上电力线有强垂直分量 （c）界面上
沿面放电及闪络..

沿面放电及闪络..


2、屏蔽的应用：
改善电极形状，使固体介质表面电位分布均匀化。如采 用均压环或屏蔽环。 3、涂憎水性涂料（硅脂、室温硫化硅橡胶RTV等）； 4、应用半导体釉绝缘子； 5、应用硅橡胶合成绝缘子； 硅橡胶 特点： 憎水性强、耐分性好、且具有迁移性； 耐气候变化、耐臭氧、紫外线、电弧； 重量轻、机械强度高、不破碎、安装方便； 价贵，寿命短，5-15年寿命。
提高Us措施：
密合、光滑、干燥气体下增大气压。
二、极不均匀场中具有强垂直分量时的沿面 放电
电场特点：电力线与固体介质表 面几乎垂直。 典型设备：穿墙套管 放电特点：闪络发展过程中会 出现滑闪放电 （法兰边缘场强最大）电晕放电→（放电伸展）刷状放电 →（放电继续发展）滑闪放电 滑闪放电是强垂直分量场特定的放电形式。
模块六
沿面放电试验
情景一 沿面放电及闪络
新课引入： 什么是沿面放电？
定义：
沿着固体介质表面所进行 的气体放电。 常发生在高压外绝缘及高 压绝缘子表面。 放电发展到另外一极称为 闪络。 实验表明：沿固体介质表 面的闪络电压比固体介质 本身的击穿电压低很多， 也比相同间距的纯气隙的 击穿电压低得多。
一个绝缘装置的实际耐受电压往往取决于它的闪络电压， 而闪络电压常受固体介质表面的干燥、清洁、污染等情况 影响。因此设计时需要知道绝缘子的干闪络、湿闪络和污 秽闪络电压。
3、污闪条件： 4、影响因素：
（1）产生局部电弧
（2）污闪电流能维持局部电弧燃烧 （1）表面泄漏电流的大小； （2）绝缘子直径； （3）爬电距离； （和湿闪通常在过电压下发生，而污闪在工作电压下就可 能发生；污闪往往造成大面积多点事故，重合闸动作成功率 远低于雷击闪络时的情况，易导致事故扩大和长时间停电。 污闪被认为是电力系统安全运行的大敌。
沿面放电的特征(一)

沿面放电的特征(一)

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。

沿面放电实验实验报告

一、实验目的1. 了解沿面放电的基本原理和特性。

2. 掌握沿面放电实验的方法和步骤。

3. 分析沿面放电在不同条件下的影响。

二、实验原理沿面放电是指电极与固体介质表面之间的气体放电现象。

当电极间电压超过一定值时，固体介质表面的电场强度达到气体击穿场强，气体发生放电。

沿面放电具有以下特点：1. 放电发生在固体介质表面。

2. 放电区域沿固体介质表面扩展。

3. 放电过程受固体介质表面电场分布、气体成分、电极形状等因素影响。

三、实验仪器与材料1. 实验仪器：沿面放电实验装置、示波器、电压表、电流表、电源、气体发生器、气体纯度检测仪等。

2. 实验材料：固体介质（如玻璃、塑料等）、电极、气体（如空气、氮气等）。

四、实验步骤1. 准备实验装置，包括沿面放电实验装置、示波器、电压表、电流表、电源等。

2. 将固体介质固定在实验装置上，并确保电极与固体介质表面接触良好。

3. 调整电源，设置合适的电压和电流值。

4. 在固体介质表面施加电压，观察沿面放电现象。

5. 使用示波器记录沿面放电波形，分析放电过程。

6. 改变实验条件（如电压、气体成分、电极形状等），重复实验步骤，观察沿面放电现象的变化。

五、实验结果与分析1. 在电压较低时，沿面放电现象不明显，主要表现为电极附近的电晕放电。

2. 随着电压升高，放电区域逐渐扩大，形成辉光放电。

3. 当电压继续升高，放电区域沿固体介质表面扩展，出现滑闪放电。

4. 当电压达到一定值时，放电区域迅速扩展至另一电极，发生沿面闪络。

实验结果表明，沿面放电受以下因素影响：1. 电压：电压越高，沿面放电越明显。

2. 气体成分：不同气体成分对沿面放电特性有较大影响。

3. 电极形状：电极形状影响沿面放电区域分布。

4. 固体介质表面电场分布：固体介质表面电场分布影响沿面放电起始和发展。

六、结论通过本次实验，我们了解了沿面放电的基本原理和特性，掌握了沿面放电实验的方法和步骤。

实验结果表明，沿面放电受电压、气体成分、电极形状、固体介质表面电场分布等因素影响。

2.8 沿面放电


绝缘功能的丧失可以分为以下两种情况： 绝缘功能的丧失可以分为以下两种情况： 固体介质击穿：一旦发生击穿， 固体介质击穿：一旦发生击穿，即意味着不可逆 转地丧失绝缘功能。 转地丧失绝缘功能。 沿介质表面发生闪络：由于大多数绝缘子以电瓷、 沿介质表面发生闪络：由于大多数绝缘子以电瓷、 玻璃等硅酸盐材料组成， 玻璃等硅酸盐材料组成，所以沿着它们的表面发 生放电或闪络时， 生放电或闪络时，一般不会导致绝缘子的永久性 损坏。电力系统的外绝缘，一般均为自恢复绝缘 自恢复绝缘， 损坏。电力系统的外绝缘，一般均为自恢复绝缘， 因为绝缘子闪络或空气间隙击穿后，只要切除电 因为绝缘子闪络或空气间隙击穿后， 它们的绝缘性能都能很快地自动彻底恢复。 源，它们的绝缘性能都能很快地自动彻底恢复。
污闪事故的对策: 污闪事故的对策 (一)调整爬距 爬电比距指外绝缘的爬电距离与系统最高工作电压 爬电比距指外绝缘的爬电距离与系统最高工作电压 之比。 之比。 (二)定期或不定期的清扫 (三)涂憎水性涂料 (四)半导体釉绝缘沿面放电是沿着固体介质表面发展的气体放电现 象； 污闪是沿着污染表面发展的闪络； 污闪是沿着污染表面发展的闪络； 了解握提高闪络电压的方法； 了解握提高闪络电压的方法； 了解减少绝缘子污闪的对策。 了解减少绝缘子污闪的对策。
一、沿面放电的类型与特点
固体介质表面电场分布的三种典型情况： 固体介质表面电场分布的三种典型情况：
(a)固体介质处于均匀电场中，界面与电力线平行 (a)固体介质处于均匀电场中， 固体介质处于均匀电场中 (b)固体介质处于极不均匀电场中，且界面电场的垂直分量En比平行于 (b)固体介质处于极不均匀电场中，且界面电场的垂直分量En比平行于 固体介质处于极不均匀电场中 En 表面的切线分量E 表面的切线分量Et要大得多 固体介质处于极不均匀电场中，但大部分界面上的电场切线分量Et (c) 固体介质处于极不均匀电场中，但大部分界面上的电场切线分量Et 大于垂直分量En 大于垂直分量En

电抗器专业知识解释

电抗器专业知识解释1. 什么叫闪络放电？在高电压作用下，气体或液体介质沿绝缘表面发生的破坏性放电。

其放电时的电压称为闪络电压。

发生闪络后，电极间的电压迅速下降到零或接近于零。

闪络通道中的火花或电弧使绝缘表面局部过热造成炭化，损坏表面绝缘.沿绝缘体表面的放电叫闪络。

而沿绝缘体内部的放电则称为是击穿。

沿面放电：沿绝缘子和空气的分界面上发生的放电现象闪络：沿面放电发展到贯穿性的空气击穿称为闪络污秽闪络是发电厂、变电所中带电设备的瓷件和绝缘子，或电力线路上的绝缘子表面上逐渐沉积的一些污秽物质而引起的。

在干燥的条件下，这些污秽物质往往对运行的危害并不显著，但在一定湿度条件下，这些污秽物质溶解在水分中，形成电解质的覆盖膜，或是有导电性质的化学气体包围着瓷件和绝缘子，使瓷件和绝缘子的绝缘性能大大降低，致使表面泄漏电流增加，当泄漏电流达到一定数值时，导致闪络事故发生。

电晕现象就是带电体表面在气体或液体介质中局部放电的现象，常发生在不均匀电场中电场强度很高的区域内（例如高压导线的周围，带电体的尖端附近）。

其特点为：出现与日晕相似的光层，发出嗤嗤的声音，产生臭氧、氧化氮等。

2. 什么叫系统过电压、过电流？过电压overvoltage过电压是指工频下交流电压均方根值升高，超过额定值的10%，并且持续时间大与1分钟的长时间电压变动现象；过电压的出现通常是负荷投切的结果，例如：切断某一大容量负荷或向电容器组增能（无功补偿过剩导致的过电压）。

工频过电压就是频率为50Hz的过电压，区别于谐振、操作、雷电过电压。

工频过电压的形成，主要是以下原因：1.空载长线路的电容效应；2.不对称短路引起的非故障相电压升高；3.甩负荷引起的工频电压升高。

拓展部分电力系统在特定条件下所出现的超过工作电压的异常电压升高。

属于电力系统中的一种电磁扰动现象。

电工设备的绝缘长期耐受着工作电压，同时还必须能够承受一定幅度的过电压，这样才能保证电力系统安全可靠地运行。

4 沿面放电(2)

改善电极形状，使固体介质表面电位分布均匀化
3、强制固定绝缘表面电位；
4、应用半导体涂料；
5、应用合成绝缘子；
6、加强绝缘。
思考作业
2-15、2极不均匀场中具有弱垂直分量时 的沿面放电

电场垂直分量小→沿面电容电流小→无热电离和滑闪 →沿面放电电压降低不多 提高放电电压的途径主要是用均压屏蔽环等改变电极 形状，缓和局部高强场，均匀电场分布
四、干闪、雨闪
1、干闪定义
绝缘子表面在干燥、洁净状态下的闪络
2、雨闪定义
表面洁净的绝缘子在淋雨时的闪络
本次课程目的要求
1、能说明强垂直分量极不均匀场沿面放电特点 及影响因素
2、能说明污闪的条件及影响因素
3、掌握提高固体绝缘沿面闪络电压的方法
1.6 沿面放电（2）
二、极不均匀场中具有强垂直分量时的 沿面放电
电场特点：电力线与固体 介质表面几乎垂直。
放电特点：出现滑闪放电
放电过程
滑闪放电的解释
影响因素：
1、表面电容C0对Us的影响 C0越大→Us分布越不均匀→Us↓ r表越大→Us分布越不均匀→Us↓ 2、介质材料吸湿性
吸湿性大→r表分布不均匀→Us↓
大气相对湿度<70% 湿度影响很小 大气相对湿度>70% 湿度↑→Us↓
提高Us的措施：
1、↓C0： 增大绝缘厚度，采用小介电常数介质
2、↓r表：
硅橡胶特点：
1、憎水性强、耐分性好、且具有迁移性； 2、耐气候变化、耐臭氧、紫外线、电弧； 3、重量轻、机械强度高、不破碎、安装方便； 4、价贵，寿命短，5-15年寿命。
六、提高沿面闪络电压的措施
两个方面： 一是改善绝缘表面电位分布；
二是改进绝缘子的形状、材料，减小表面泄漏距离。
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七、注意事项
（1）小球隙距离在试验过程中应保持不变。
（2）每两次试验间隔要足够长，以使空气间隙有充分 的去游离时间。
（3）试验所加电压不应太高，即球隙不要太大，以免 发生强烈电晕，影响绝缘子串电压分布。
思考：
试验结束之后，电压分布曲线应该如何绘制？
绝缘子串的长度越长，片数越多，电压分布越不均匀。 若绝缘子本身电容C大，则对地和对导线杂散电容的影响 要小一些，绝缘子串的电压分布就比较均匀。 当绝缘子承受的电压超过某一数值时，会产生电晕，引 起绝缘子金具的腐蚀；同时伴随产生的脉冲电磁波，会 干扰附近的无线电通讯。若其中一个绝缘子出现沿面放 电，相当于短接，将使其他绝缘子承受更高电压。 解决绝缘子串电压分布不均的方法 增大CL能在一定程度上补偿CE的影响，使电压分布 不均匀程度减小 例如可采用增大导线截面积和分裂导线，还可采用均 压环，以增加绝缘子对导线的电容，达到改善电压分布 的目的。
模块六
沿面放电试验
情景一 沿面放电及闪络
新课引入： 什么是沿面放电？
定义：
沿着固体介质表面所进行 的气体放电。 常发生在高压外绝缘及高 压绝缘子表面。 放电发展到另外一极称为 闪络。 实验表明：沿固体介质表 面的闪络电压比固体介质 本身的击穿电压低很多， 也比相同间距的纯气隙的 击穿电压低得多。
一个绝缘装臵的实际耐受电压往往取决于它的闪络电压， 而闪络电压常受固体介质表面的干燥、清洁、污染等情况 影响。因此设计时需要知道绝缘子的干闪络、湿闪络和污 秽闪络电压。
设绝缘子自身电容为C，若只考虑对地杂散电容CE,则等值 电路如图（a）所示
当CE两端有电位差时，必然有一部分电流经CE流入接地铁塔， 而流过CE的电流都是由绝缘子串分流出去，因此靠近导线的绝 缘子流过电流最多，电压降△U也最大
如果只考虑对导线的杂散电容CL,则等值电路如图(b)所示
流过CL的电流都汇入下一片绝缘子中，因此靠近铁塔的绝缘 子流过的电流最多，电压降△U最大
3、污闪条件： 4、影响因素：
（1）产生局部电弧
（2）污闪电流能维持局部电弧燃烧 （1）表面泄漏电流的大小； （2）绝缘子直径； （3）爬电距离； （4）污层电导率； （5）大气湿度
5、污闪的危害：
干闪和湿闪通常在过电压下发生，而污闪在工作电压下就可 能发生；污闪往往造成大面积多点事故，重合闸动作成功率 远低于雷击闪络时的情况，易导致事故扩大和长时间停电。 污闪被认为是电力系统安全运行的大敌。
电力生产中经常使用短路叉、可调火花间隙测杆、音响式 测杆、电阻分布测杆及各种电压分布测试仪等。
试验室常用“球隙放电器法”进行测量，接线如下图示。
将小球隙放电器依次接到每片绝缘子上并保持球隙距离不变， 升高加在绝缘子串上的电压直至球隙击穿，记录击穿时所施 加在导线上的电压。
五、试验接线
设i为各片绝缘子的 编号，最靠近导线 a A T 绝缘子片的编号为 控 R C1 制 1。由于绝缘子本身 x ～220V 台 电压分布不均匀， C2 E V V X F 而球隙器的放电距 离是固定的，即其 图2.8-2 测量绝缘子串电压分布接线图 击穿电压Ub在各个 绝缘子上均相同， 当放电器放在第i片绝缘子上时加在导线上并使放电器击穿 的电压为Ui，则有
三、绝缘子串电压分布测量的意义
在工作电压作用下沿绝缘子串表面有一定电压分布 当绝缘子表面比较清洁时，电压分布由绝缘子本身电容 和杂散电容决定
当绝缘子表面因污秽而电阻下降时，或者因机械﹑电和环 境等因素的影响而绝缘电阻发生变化时，沿绝缘子串表面 的电压分布将发生改变，严重时将发生绝缘闪络
例如在输电线路的绝缘子串中，当出现损坏了的绝缘子（即 零值绝缘子）时，这片绝缘子就不再承受电压，其他绝缘子 上的电压就会升高，有可能引起对地闪络。因此测量绝缘子 表面的电压分布可以发现绝缘子是否存在缺陷。

四、干闪、湿闪
1、干闪定义
绝缘子表面在干燥、洁净状态下的闪络
2、湿闪定义
表面洁净的绝缘子在淋雨时的闪络。
五、污闪
1、定义：
表面脏污的绝缘子在受潮情况下的闪络。 重污染地区：化工厂、水泥厂、冶炼厂等高盐密区 恶劣大气条件：雾、露、雪、毛毛雨
2、污闪过程：
表面受污、受潮不同→R表分布不均匀，泄漏电流分布不 同，电流大处发热多、干燥快→形成高阻干燥带→此处I↓ ，附近潮区I↑→干燥带扩大→干燥带几乎受全部电压→ 当E>Ecr→局部闪烁放电→热游离产生局部电弧。 若：1）外施电压、弧道电流足以维持局部电弧燃烧→闪络 2）否则→熄灭
6、定期或不定期清扫（含带电水冲洗）。
情景二 绝缘子串电压分布的测量
一、试验目的
理解输电线路绝缘子串上电压分布不均匀的原因，理解测 量绝缘子串上电压分布的意义，掌握电压分布的测量方法， 了解绝缘子串的电压分布规律及其测量方法，了解均压环 的均压作用。
二、绝缘子串的电压分布不均的原因
35kV以上的电压输电线路使用由悬式绝缘子组成的绝缘子 串来构成具有高电位的导线与具有地电位的杆塔之间的绝缘。 绝缘子串上的每片悬式绝缘子结构，尺寸完全相同，若每片 绝缘子承受的电压相同，则利用率最高。但是由于绝缘子的 金属部分与接地的铁塔和带电的导线之间存在杂散电容，使 绝缘子串的电压分布不均。
7 6 5 4 3 2 1 铁塔 C1 C0 C2 绝 缘 子 串 上 电 压 分 布 百 分 比
ai
有均压环
无均压环
1
2
导线
6 3 5 4 由导线起绝缘子序号
7
(a)
(b) 图2.8-1 绝缘子串等值电路图及电压分布
(a) 绝缘子串及等值电路；(b) 绝缘子串的电压分布
C0—绝缘子电容,50～70pF；C1—对铁塔(地)电容,4～5pF；C2—对导线电容,0.5～1pF
界 面 电 场 分 布 的 三 种 典 型 情 况
一、均匀和稍不均匀电场中的沿面放电

由于电场畸变使沿面闪络电压 比空气间隙击穿电压低得多。
Us＜Ub
原因在于： ①介质与电极间存在气隙→局放→电荷畸变电场→Us↓； ②介质表面吸潮形成水膜→畸变电场→Us↓； ③介质表面电阻分布不均匀→Us↓。 因此，均匀电场中闪络电压 ① 与固体介质吸附水分的能力有关； ② 与固体介质与电极结合的紧密程度有关； ③ 与固体介质表面电阻和表面光滑状况有关； ④ 与气体的状态有关； ⑤ 与电压的种类有关。
吸湿性大→r表分布不均匀→Us↓
大气相对湿度<70% 湿度影响很小 大气相对湿度>70% 湿度↑→Us↓
提高Us的措施：
1、↓C0： 增大绝缘厚度，采用小介电常数介质
2、↓r表：
法兰瓷套表面涂半导体釉（漆电
电场垂直分量小→沿面电容电流小→无热电离和滑闪→ 沿面放电电压降低不多 提高放电电压的途径主要是用均压屏蔽环等改变电极形 状，缓和局部高强场，均匀电场分布
提高Us措施：
密合、光滑、干燥气体下增大气压。
二、极不均匀场中具有强垂直分量时的沿面 放电
电场特点：电力线与固体介质表 面几乎垂直。 典型设备：穿墙套管 放电特点：闪络发展过程中会 出现滑闪放电 （法兰边缘场强最大）电晕放电→（放电伸展）刷状放电 →（放电继续发展）滑闪放电 滑闪放电是强垂直分量场特定的放电形式。
1 1 i 1 u i
n
（2）
1 ui
i 1 n
将（2）代入（1），可得
ai
1 ui
100%
根据上式即可求得绝缘子串中各片绝缘子的电压分布百分比 a1,a2,…,ai,…,an 。
六、试验步骤
（1）按图2.8-2接线，将球隙放电器依次与绝缘子串中的 各绝缘子并联，升高加在导线上的电压直至球隙击穿。记 录球隙击穿时加在绝缘子串上的电压，做三次，取平均值。 （2）断开电源后，在绝缘子串上安装好均压环，保持接线 不变，重复上述试验。 （3）测量含有一个低值绝缘子（用阻值为5MΩ的电阻与 一片绝缘子并联进行模拟）的绝缘子串电压分布，测量方 法同1。
球 隙 放 电 器
ui Ub aiui
根据 ui Ub aiui 可知
ui ai 100% ui
ai a1 a2 .... an 1 又因为 i 1
n
（1）
即
n ui 1 u 1 i i 1 ui i 1 ui n
则有
u i
滑闪放电的机理
法兰附近沿介质表面电流密度 最大，电位梯度也最大，因此最 先出现初始的沿面放电； 在电场强垂直分量的作用下， 带电质点撞击介质表面，引起局 部温升，导致热游离，从而带电 质点剧增，电阻剧降，通道迅速 增长； 热游离是滑闪放电的重要特征 和条件。
影响闪络电压的因素：
1、体积电容C0对Us的影响 C0越大→U分布越不均匀→Us↓ r表越大→U分布越不均匀→Us↓ 2、介质材料吸湿性
六、防污闪的措施
两个途径：
一是改善绝缘表面电位分布；
二是改进绝缘子的形状、材料，减小表面泄漏电流。
具体措施：
1、增大泄漏距离（爬距）：
“爬电比距” λ是指外绝缘“相—地”间的爬电距离（cm） 与系统最高工作电压（kV，有效值）之比，该指标用来表 示染污外绝缘的绝缘水平。 若某地常出现不应有的污闪事故，可考虑增大爬距、加强 绝缘。比如增加绝缘子片数、选用耐污性绝缘子或用Ⅴ串 代替Ⅰ串。
2、屏蔽的应用：
改善电极形状，使固体介质表面电位分布均匀化。如采 用均压环或屏蔽环。 3、涂憎水性涂料（硅脂、室温硫化硅橡胶RTV等）； 4、应用半导体釉绝缘子； 5、应用硅橡胶合成绝缘子； 硅橡胶 特点： 憎水性强、耐分性好、且具有迁移性； 耐气候变化、耐臭氧、紫外线、电弧； 重量轻、机械强度高、不破碎、安装方便； 价贵，寿命短，5-15年寿命。
实际上CE与CL两种杂散电容同时存在，综合考虑两者影 响时，绝缘子串的电压分布位图（c）所示