模块六沿面放电及闪络.ppt

模块六模块六 沿面放电试验沿面放电试验情景一情景一 沿面放电及闪络沿面放电及闪络新课引入：新课引入：什么是沿面放电？什么是沿面放电？2021/8/21常发生在高压外绝缘及高常发生在高压外绝缘及高压绝缘子表面压绝缘子表面定义：定义：沿着固体介质表面所进行沿着固体介质表面所进行的气体放电的气体放电放电发展到另外一极称为放电发展到另外一极称为闪络实验表明：沿固体介质表实验表明：沿固体介质表面的闪络电压比固体介质面的闪络电压比固体介质本身的击穿电压低很多，本身的击穿电压低很多，也比相同间距的纯气隙的也比相同间距的纯气隙的击穿电压低得多击穿电压低得多2021/8/22一个绝缘装置的实际耐受电压往往取决于它的闪络电压，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影响因此设计时需要知道绝缘子的干闪络干闪络、、湿闪络湿闪络和和污污秽闪络秽闪络电压界界面面电电场场分分布布的的三三种种典典型型情情况况2021/8/23一、均匀和稍不均匀电场中的沿面放电一、均匀和稍不均匀电场中的沿面放电Ø由于电场畸变使沿面闪络电压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。

比空气间隙击穿电压低得多Ø 因此，均匀电场中闪络电压因此，均匀电场中闪络电压 ①① 与固体介质吸附水分的能力有关；与固体介质吸附水分的能力有关；②②与固体介质与电极结合的紧密程度有关；与固体介质与电极结合的紧密程度有关；③③与固体介质表面电阻和表面光滑状况有关；与固体介质表面电阻和表面光滑状况有关；④④与气体的状态有关；与气体的状态有关；⑤⑤与电压的种类有关与电压的种类有关 Us＜＜Ub 原因在于：原因在于： ①①介质与电极间存在气隙介质与电极间存在气隙→局放局放→电荷畸变电场电荷畸变电场→Us↓；； ②②介质表面吸潮形成水膜介质表面吸潮形成水膜→畸变电场畸变电场→Us↓；； ③③介质表面电阻分布不均匀介质表面电阻分布不均匀→Us↓2021/8/24提高提高Us措施：措施： 密合、光滑、干燥气体下增大气压密合、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二、极不均匀场中具有强垂直分量时的沿面放电放电电场特点：电场特点：电力线与固体介质表电力线与固体介质表面几乎垂直面几乎垂直 放电特点：闪络发展过程中会放电特点：闪络发展过程中会出现出现滑闪放电滑闪放电 典型设备：典型设备：穿墙套管穿墙套管 Ø（法兰边缘场强最大）电晕放电（法兰边缘场强最大）电晕放电→（放电伸展）刷状放电（放电伸展）刷状放电→（放电继续发展）滑闪放电（放电继续发展）滑闪放电Ø 滑闪放电是强垂直分量场特定的放电形式。

滑闪放电是强垂直分量场特定的放电形式2021/8/25v 法兰附近沿介质表面电流密度法兰附近沿介质表面电流密度最大，电位梯度也最大，因此最最大，电位梯度也最大，因此最先出现初始的沿面放电；先出现初始的沿面放电； v 在电场强垂直分量的作用下，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，从而带电部温升，导致热游离，从而带电质点剧增，电阻剧降，通道迅速质点剧增，电阻剧降，通道迅速增长；增长； v 热游离是滑闪放电的重要特征热游离是滑闪放电的重要特征和条件Ø 滑闪放电的机理滑闪放电的机理2021/8/26影响闪络电压的因素：影响闪络电压的因素：1、体积电容、体积电容C0对对Us的影响的影响C0越大越大→U分布越不均匀分布越不均匀→Us↓r表表越大越大→U分布越不均匀分布越不均匀→Us↓2、介质材料吸湿性、介质材料吸湿性 吸湿性大吸湿性大→r表表分布不均匀分布不均匀→Us↓ 大气相对湿度大气相对湿度<70% 湿度影响很小湿度影响很小 大气相对湿度大气相对湿度>70% 湿度湿度↑→Us↓提高提高Us的措施：的措施：1、、↓C0：：增大绝缘厚度，采用小介电常数介质增大绝缘厚度，采用小介电常数介质2、、↓r表表：： 法兰瓷套表面涂半导体釉（漆），工程上常用。

法兰瓷套表面涂半导体釉（漆），工程上常用 2021/8/27Ø电电场场垂垂直直分分量量小小→→沿沿面面电电容容电电流流小小→→无无热热电电离离和和滑滑闪闪→→沿面放电电压降低不多沿面放电电压降低不多 Ø提提高高放放电电电电压压的的途途径径主主要要是是用用均均压压屏屏蔽蔽环环等等改改变变电电极极形形状，缓和局部高强场，均匀电场分布状，缓和局部高强场，均匀电场分布三、弱垂直分量极不均匀场的沿面放电三、弱垂直分量极不均匀场的沿面放电四、干闪、湿闪四、干闪、湿闪1、干闪定义、干闪定义2、湿闪定义、湿闪定义绝缘子表面在干燥、洁净状态下的闪络绝缘子表面在干燥、洁净状态下的闪络表面洁净的绝缘子在淋雨时的闪络表面洁净的绝缘子在淋雨时的闪络2021/8/28五、污闪五、污闪1、定义：、定义：重污染地区：化工厂、水泥厂、冶炼厂等高盐密区重污染地区：化工厂、水泥厂、冶炼厂等高盐密区 恶劣大气条件：雾、露、雪、毛毛雨恶劣大气条件：雾、露、雪、毛毛雨 表面脏污的绝缘子在受潮情况下的闪络表面脏污的绝缘子在受潮情况下的闪络2、污闪过程：、污闪过程：表面受污、受潮不同表面受污、受潮不同→R表表分布不均匀，泄漏电流分布不分布不均匀，泄漏电流分布不同，电流大处发热多、干燥快同，电流大处发热多、干燥快→形成高阻干燥带形成高阻干燥带→此处此处I↓，附近潮区，附近潮区I↑→干燥带扩大干燥带扩大→干燥带几乎受全部电压干燥带几乎受全部电压→当当E>Ecr→局部闪烁放电局部闪烁放电→热游离产生局部电弧。

热游离产生局部电弧若：若：1）外施电压、弧道电流足以维持局部电弧燃烧）外施电压、弧道电流足以维持局部电弧燃烧→闪络闪络2）否则）否则→熄灭熄灭2021/8/294、影响因素：、影响因素： （（1）表面泄漏电流的大小；）表面泄漏电流的大小；（（2）绝缘子直径；）绝缘子直径；（（3）爬电距离；）爬电距离；（（4）污层电导率；）污层电导率；（（5）大气湿度）大气湿度3、污闪条件：、污闪条件：（（1）产生局部电弧）产生局部电弧 （（2）污闪电流能维持局部电弧燃烧）污闪电流能维持局部电弧燃烧 5、污闪的危害：、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，重合闸动作成功率能发生；污闪往往造成大面积多点事故，重合闸动作成功率能发生；污闪往往造成大面积多点事故，重合闸动作成功率能发生；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远低于雷击闪络时的情况，易导致事故扩大和长时间停电。

远低于雷击闪络时的情况，易导致事故扩大和长时间停电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污闪被认为是电力系统安全运行的大敌污闪被认为是电力系统安全运行的大敌污闪被认为是电力系统安全运行的大敌2021/8/2106、等值盐密：、等值盐密：表征绝缘子表面污秽度的一个指标，指的是每平方厘米表面表征绝缘子表面污秽度的一个指标，指的是每平方厘米表面上沉积的等效上沉积的等效NaCl毫克数等值盐密法等值盐密法”即是用即是用NaCl来等值来等值表示表面上实际沉积的混合盐类表示表面上实际沉积的混合盐类测量污秽度是为了测量污秽度是为了划分污区划分污区、、决定决定户外绝缘应具备的户外绝缘应具备的绝缘水绝缘水平平、、决定清扫周期决定清扫周期我国是按三个因素来划分污区等级的：我国是按三个因素来划分污区等级的：污源污源，，气象条件气象条件和和等值盐密等值盐密我国国标规定的污秽等级从我国国标规定的污秽等级从0级到级到ⅣⅣ共五个级别，污秽程度共五个级别，污秽程度逐级提高逐级提高2021/8/211六、防污闪的措施六、防污闪的措施两个途径：两个途径： 一是改善绝缘表面电位分布；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。

二是改进绝缘子的形状、材料，减小表面泄漏电流 具体措施：具体措施： 1、增大泄漏距离（爬距）：、增大泄漏距离（爬距）： “爬电比距爬电比距” λ是指外绝缘是指外绝缘“相相—地地”间的爬电距离（间的爬电距离（cm）与）与系统最高工作电压（系统最高工作电压（kV，有效值）之比，该指标用来表示，有效值）之比，该指标用来表示染污外绝缘的绝缘水平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绝缘比如增加绝缘子片数、选用耐污性绝缘子或用ⅤⅤ串串代替代替ⅠⅠ串 2021/8/2122、屏蔽的应用：、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用均压环或屏蔽环3、涂憎水性涂料（硅脂、室温硫化硅橡胶、涂憎水性涂料（硅脂、室温硫化硅橡胶RTV等）；等）； 4、应用半导体釉绝缘子；、应用半导体釉绝缘子； 5、应用硅橡胶合成绝缘子；、应用硅橡胶合成绝缘子； 硅橡胶硅橡胶特点：特点：Ø 憎水性强、耐分性好、且具有迁移性；憎水性强、耐分性好、且具有迁移性；Ø 耐气候变化、耐臭氧、紫外线、电弧；耐气候变化、耐臭氧、紫外线、电弧；Ø 重量轻、机械强度高、不破碎、安装方便；重量轻、机械强度高、不破碎、安装方便；Ø 价贵，寿命短，价贵，寿命短，5-15年寿命。

年寿命6、定期或不定期清扫（含带电水冲洗）定期或不定期清扫（含带电水冲洗） 2021/8/213情景二情景二 绝缘子串电压分布的测量绝缘子串电压分布的测量2021/8/214一、试验目的一、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，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的均压作用二、绝缘子串的电压分布不均的原因二、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。

绝缘子串的电压分布不均 2021/8/215设绝缘子自身电容为设绝缘子自身电容为C，若只考虑对地杂散电容，若只考虑对地杂散电容CE,则等值则等值电路如图（电路如图（a）所示）所示 当当CE两端有电位差时，必然有一部分电流经两端有电位差时，必然有一部分电流经CE流入接地铁塔，流入接地铁塔，而流过而流过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，电压降缘子流过电流最多，电压降△ △U也最大也最大 2021/8/216如果只考虑对导线的杂散电容如果只考虑对导线的杂散电容CL,则等值电路如图则等值电路如图(b)所示所示 流过流过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，电压降子流过的电流最多，电压降△ △U最大最大 2021/8/217实际上实际上CE与与CL两种杂散电容同时存在，综合考虑两者影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（响时，绝缘子串的电压分布位图（c）所示）所示 2021/8/218一般一般C为为50－－70pF，，CE为为4－－5pF，，CL只有只有0.5－－1pF，所，所以以CE的影响比的影响比CL大，绝缘子串中靠近导线的绝缘子的电压大，绝缘子串中靠近导线的绝缘子的电压降最大，远离导线的绝缘子电压降逐渐减小，当靠近铁塔降最大，远离导线的绝缘子电压降逐渐减小，当靠近铁塔横担时，横担时，CL的作用显著，电压降又升高。

的作用显著，电压降又升高2021/8/219ü绝缘子串的长度越长，片数越多，电压分布越不均匀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若绝缘子本身电容C大，则对地和对导线杂散电容的影响大，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要小一些，绝缘子串的电压分布就比较均匀 增大增大CL能在一定程度上补偿能在一定程度上补偿CE的影响，使电压分布不的影响，使电压分布不均匀程度减小均匀程度减小 例如可采用例如可采用增大导线截面积增大导线截面积和和分裂导线分裂导线，还可采用，还可采用均均压环压环，以增加绝缘子对导线的电容，达到改善电压分布，以增加绝缘子对导线的电容，达到改善电压分布的目的Ø解决绝缘子串电压分布不均的方法解决绝缘子串电压分布不均的方法当绝缘子承受的电压超过某一数值时，会产生电晕，引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。

电，相当于短接，将使其他绝缘子承受更高电压 2021/8/2202021/8/221三、绝缘子串电压分布测量的意义三、绝缘子串电压分布测量的意义当绝缘子表面因污秽而电阻下降时，或者因机械当绝缘子表面因污秽而电阻下降时，或者因机械﹑﹑电和环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的电压分布将发生改变，严重时将发生绝缘闪络在工作电压作用下沿绝缘子串表面有一定电压分布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和杂散电容决定例如在输电线路的绝缘子串中，当出现损坏了的绝缘子（即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表面的电压分布可以发现绝缘子是否存在缺陷。

2021/8/222若绝缘子串中出现低值或零值绝缘子，根据正常的电压分若绝缘子串中出现低值或零值绝缘子，根据正常的电压分布曲线和实测的曲线就能判断出来，如下图所示布曲线和实测的曲线就能判断出来，如下图所示一般某片绝缘子的实际一般某片绝缘子的实际电压低于标准值的一半电压低于标准值的一半时，即可断定该片为低时，即可断定该片为低值或零值绝缘子值或零值绝缘子2021/8/223四、绝缘子串电压分布测量方法四、绝缘子串电压分布测量方法电力生产中经常使用短路叉、可调火花间隙测杆、音响式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测杆、电阻分布测杆及各种电压分布测试仪等2021/8/224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，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加在导线上的电压试验室常用试验室常用“球隙放电器法球隙放电器法”进行测量，接线如下图示进行测量，接线如下图示2021/8/225五、试验接线五、试验接线设设i为各片绝缘子的为各片绝缘子的编号，最靠近导线编号，最靠近导线绝缘子片的编号为绝缘子片的编号为1。

由于绝缘子本身由于绝缘子本身电压分布不均匀，电压分布不均匀，而球隙器的放电距而球隙器的放电距离是固定的，即其离是固定的，即其击穿电压击穿电压Ub在各个在各个绝缘子上均相同，绝缘子上均相同，当放电器放在第当放电器放在第i片绝缘子上时加在导线上并使放电器击穿片绝缘子上时加在导线上并使放电器击穿的电压为的电压为Ui，则有，则有2021/8/226根据根据可知可知又因为又因为即即则有则有将（将（2）代入（）代入（1），可得），可得（（1））（（2））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 2021/8/227六、试验步骤六、试验步骤（（1）按图）按图2.8-2接线，将球隙放电器依次与绝缘子串中的各接线，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）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。

不变，重复上述试验 （（3）测量含有一个低值绝缘子（用阻值为）测量含有一个低值绝缘子（用阻值为5MΩ的电阻与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，测量方法同法同1 2021/8/228七、注意事项七、注意事项（（1）小球隙距离在试验过程中应保持不变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）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）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发生强烈电晕，影响绝缘子串电压分布思考：思考：试验结束之后，电压分布曲线应该如何绘制？试验结束之后，电压分布曲线应该如何绘制？2021/8/229部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！。