沿面放电及闪络.. 共30页30页PPT

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。

Thank。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
电晕放电和沿面放电4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿

Ub-→|+>Ub+→|-
（2）棒—棒电极击穿电压介于不同极性的棒—板之间
2、工频电压下的击穿特性
（1）无论棒-棒或棒-板电极击穿都发生在正半周峰附近， 分散性不大；
（2）当间隙距离不太大时，击穿电压与间隙距离呈线性关 系；当间隙距离很大时，平均击穿场强明显降低，呈现
出饱和现象。
3、冲击电压下的击穿特性
1）改进电极形状；
幻灯片 9
2）利用空间电荷畸变电场；
幻灯片 10
2、设法削弱和抑制气体介质中的游离过程
1）高气压的采用；
幻灯片 12
2）高真空的采用；
幻灯片 13
3）高电气强度气体（SF6）的采用 幻灯片 14
电场分布越均匀，气隙的平均击穿场强也就越大。因此， 可以通过改进电极形状的方法来减小气隙中的最大电场 强度，以改善电场分布，提高气隙的击穿电压。如：
在极不均匀电场中，放入薄片固体绝缘材料，在一定条件 下可以显著提高间隙的பைடு நூலகம்穿电压。
屏障的作用取决于它所拦住的与电晕电极同号的空间电 荷，这样就能使电晕电极与屏障之间的空间电场强度减小， 从而使整个气隙的电场分布均匀化。
例：正尖—负板电场中设置屏障后，正 离子将在屏障上集聚，由于同号排斥作 用，正离子沿屏障表面均匀分布，从而 在屏障前方形成较均匀的电场，改善了 电场分布，提高了击穿电压。
（一） 电场形式对Ub的影响
1、均匀电场：
两个电极形状完全相同且对称布置，因而不存在极性效应;
均匀电场中各处的电场强度均相等，击穿所需的时间极短;
在直流、工频和冲击电压作用下的 击穿电压实际上都相同;
UAC=UDC=U50%
击穿电压分散性很小，伏秒特性很快变平，冲击系数β＝1。

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。

质点的平均自由行程
：一个带电质点在向前行进1cm距离内，发生碰撞 次数的倒数 。
-
5
1.1.1 带电粒子在气体中的运动
质点的平均自由行程
的性质
λ∝ T P
受温度和气压影响
电子的要比分子和离子的大得多
反映了带电质点自由运动的能力
-
6
1.1.1 带电粒子在气体中的运动
带电质点的迁移率
正离子
负极
电子
E
-
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1.5 电晕放电和沿面放电
1.5.1 电晕放电
1.概念 2.物理过程和效应 3.直流输电线上的电晕 4.交流输电线上的电晕 5.输电线路电晕的抑制方法 6.电晕的应用
1.5.2 沿面放电
1.概念
2.类型及特点
3.放电电压提高方法
4.湿闪现象
5.污闪放电
-
62
1.5.1 电晕放电
1、电晕放电的概念
-
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1.2 汤逊理论
1.2.4.汤逊理论
汤逊的理论推导
击穿电压U表示为：
U
Bpd
f ( pd )
ln
Apd ln(1 1 )
汤逊理论的适用条件： 均匀电场 pd 26.66kPacm
-
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1.2 汤逊理论
汤逊理论的不足：
放电时间较长 放电特征呈丝状
阴极的作用
无法解释长间隙放电的物理现象
-
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1.3 流注放电
2、电晕放电的物理过程和效应 效应：
2)、电风的作用
电子和离子高速运动 与气体交换能量 形成电风
空气对电风的反作用 使电晕电极舞动
-
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1.5.1 电晕放电

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

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。