1、絕緣子污閃的發生及發展在線運行的絕緣子，在大氣環境中，受到工業排放物以及自然揚塵等環境因素的影響，表面逐漸沉積了一層污穢物。當遇到潮濕天氣時，污層中的可溶性物質溶于水中，形成導電水膜，這樣就有泄露電流沿絕緣子的表面流過，其大小主要取決于臟污程度和受潮程度。由于絕緣子的形狀、結構尺寸等因素的影響，絕緣子表面各部位的電流密度不同，電流密度比較大的部位會先形成干區，干區的形成使得絕緣子表面電壓的分布更加不均勻，干區承擔較高的電壓。當電場強度足夠大時，將產生跨越干區的沿面放電，依臟污和受潮程度的不同，放電的類型可能是輝光放電、火花放電或產生局部電弧。局部電弧是一個間歇的放電過程，這種間歇的放電狀態可能

2、持續相當長時間，當臟污和潮濕狀態嚴重時，局部電弧會逐步發展；當達到和超過臨界狀態時，電弧會貫穿兩極，完成閃絡。 3.1 污閃的發生污閃放電是一個涉及到電、熱、和化學現象的錯綜復雜的變化過程，宏觀上可將污閃過程分為以下4個階段：1） 絕緣子表面的積污2） 絕緣子表面的濕潤3） 局部放電的產生4） 局部電弧發展，完成閃絡1） 絕緣子表面的積污絕緣子表面沉積的污穢物，來源于該地域大氣環境的污染，也受大氣條件的自清洗（例如，風吹和雨淋），還與絕緣子本身的結構形狀、表面光潔度等因素有著密切的關系。長期的運行經驗表明，在城市工業區及大氣污染較嚴重的地區絕緣子表面的積污也較多，工業規模愈大，對周圍影響的范圍

3、也愈大。一般來說，距工業污染源愈愿，影響愈弱，絕緣子表面積污程度的表征量等值附鹽密度也減少。據重點工業城市對44條輸電線路上絕緣子表面沉積污穢的鹽度值統計，其值可用式（5-3）表示ESDD=Ae-BL （5-3）式中，ESDD為絕緣子表面污穢物等值附鹽密度，mg/cm2;L為距污源的距離，A,B為常數。大氣污染比較嚴重地區的濃霧，對絕緣子表面的污染也是明顯的。研究表明，城市工業區的濃霧的霧水電導率可達200uS/cm左右，一次大霧可穩定地維持數小時。城市工業區的邊緣及鄰近農村的濃霧的霧水電導率也可達數百至1000Us/cm以上。大氣環境中充滿了各種氣態、液態污染物和固體微粒。絕緣子表面污穢物的

4、積聚，一方面取決于促使微粒接近絕緣子表面的力，另一方面也取決于微粒和表面接觸時保持微粒的條件。微粒在絕緣子表面上的沉積，受風力、重力、電場力的作用，其中于風力對絕緣子表面積污起主要作用，因此，有風、無風及風大、風小均對微粒的沉積影響較大，也直接影響絕緣子上、下表面積污的差別以及帶電與否對積污的影響。帶電與否對絕緣子積污的影響，與地區的地理、氣象等條件有很大關系，一般說來，如果污穢是急劇形成的（如風、海、霧），帶電與否對積污的影響不大；如果污穢是緩慢積聚的，則帶電與否有較大的影響，帶電絕緣子的積污比帶電絕緣子的積污要嚴重，在直流電壓下絕緣子的積污比交流電壓下絕緣子的積污要嚴重。另外，絕緣子表面的

5、光潔度等也影響微粒在其表面的附著。因此，新的、光潔度良好的絕緣子與留有殘余污穢的或者表面粗糙的絕緣子相比，其沉積污穢的狀況是不同的。絕緣子表面的光潔度越高，越不沉積污穢。2） 絕緣子表面的濕潤大多數的污穢物在干燥狀態下是不導電的，該狀態下絕緣子放電電壓和潔凈干燥時非常接近。但是當這些污穢物吸水受潮時，在絕緣子表面就會形成一層導電水膜，污物中的電解質成分電離，在水溶液中以離子形態存在時，污穢面的電阻就變小，絕緣子的閃絡電壓明顯降。污穢絕緣子表面的濕潤由于小雨和霧等可直接產生，其他也可由相對濕度、絕緣子表面與周圍空氣的溫差等而產生濕潤。若相對濕度增高，表面上附著的電解質會吸濕，開始濕潤。開始吸濕的

6、相對濕度依電解質的種類而異，例如，食鹽為75%左右，氯化鎂約為35%，取決于電解質水溶液的飽和蒸汽壓。另一方面，由于夜間的輻射冷卻和暖氣的流入等，絕緣子表面溫度比周圍的低，其表面附近的空氣層的相對濕度上升，導致吸濕。當然，絕緣子表面的吸濕量隨相對濕度、溫差或附鹽密度的增高而增大。閃絡電壓降低的程度與潤濕污層的電導率有關，長期的運行經驗表明，霧、露、毛毛雨最容易引起絕緣子的污穢放電，其中霧的威脅性最大。華北電力科學研究院統計了19701983年華北地區110220kV線路污閃跳閘的氣象條件，其中大霧天氣下的污閃占76.4，毛毛雨占9.7。這些氣象條件之所以容易發生污閃，是因為它們能構使污層充分濕

7、潤，使污層中的電解質成分溶解，但又不使污層被沖洗掉。在這種條件下污層的電導率最大，污閃電壓最低。露和霧一樣也能使絕緣子的上下表面都濕潤，是容易造成污閃的氣象條件，污閃事故多發生在凌晨，這也與該時刻容易凝露有關。在埃及較干燥的沙漠地區曾發生由凝露引起的嚴重污閃事故。凝露氣象條件對絕緣子污閃的影響是嚴重的，對此不可掉以輕心。近年來，凝露對室內10kv設備曾造成一連串的閃絡事故，也應引起重視。毛毛雨一般僅僅能濕潤絕緣子的上表面，在相同的條件下，一般污閃電壓比濃霧條件高2030。雨一般分為大雨、中雨和小雨。小雨時，雨點清晰可見，無漂浮現象，1h內的降水量可達2.5mm。大雨和中雨的水滴較大，雨滴的降落

8、速度也較快，對染污絕緣子表面有沖洗的作用，凈化絕緣子表面積污的作用較大，一般在大雨和中雨條件下發生污閃的可能較少。因此，一般地說，大雨不是污穢地區絕緣子運行的危險條件。然而，對于傘裙較密、傘伸出不長的棒形支柱絕緣子、套管等設備，特別時在久旱無雨積污較多又突然降大雨的條件下，大雨的情況下，又可能發生閃絡。3） 局部放電的產生在潮濕的氣象條件下污穢絕緣子受潮濕潤后，污穢物中的可溶物質會逐漸溶與水中，在絕緣子的表面會形成一層導電水膜。污穢中的不溶物質可起吸附水分的作用，形成水膜，構成了沿絕緣子表面導電的通路，從而有泄漏電流沿絕緣子表面流過。泄漏電流流過就產生焦耳熱，其結果，在絕緣子表面上電流密度最大

9、部分（例如在絕緣子的鋼腳和鐵帽附近，棒式支柱絕緣子的法蘭交接處等）形成干區，干區具有很大的表面電阻，從而中斷了泄漏電流，沿絕緣子表面的電壓分布也隨之發生變化。加在絕緣子兩端的電壓主要由干區分擔，當干區某處的場強超過沿介質表面空氣放電的臨界場強時，該處就會發成沿面的局部放電。對于污穢面上產生的放電，可觀測到有電弧放電、電暈放電、及輝光放電。電弧放電由電壓降小的充分電離的等離子通道構成，肉眼可以觀測到。另一方面，電暈放電和輝光放電是電離密度低的放電，由于電弧放電的加熱，干區充分形成后容易產生。燈絲狀的電暈放電是與前沿25、持續時間100300的短時電流波形相對應，產生在電壓峰值附近。然后，有時產生

10、從電暈向電弧的轉移。從這種現象至閃絡或表面充分干燥后放電停止，取決于污穢量、濕潤量、電壓等條件。這種放電時不穩定的，呈間歇的脈沖狀態。當放電火花熄滅時，泄漏電流的烘干作用幾乎終止，大氣的潮氣會使干區重新濕潤，從而在某場強較高處又會產生新的放電火花。放電火花出現的部位使隨機的，在一支絕緣子上可能同時出現多個放電火花。這種間歇的沿面放電可持續相當長時間，但絕緣子發生閃絡的危險性不大。隨著使絕緣子受潮因素的減弱，這種放電現象會逐漸減弱，并最終消失。沿絕緣子表面流過的泄漏電流是不穩定的，泄漏電流的大小不僅取決于絕緣子臟污的程度及污穢物中的可溶物質，不溶物質影響也不能忽略。4） 局部電弧發展，完成閃絡如

11、果絕緣子的臟污比較嚴重，絕緣子表面又充分受潮，再加上絕緣子的泄漏距離較小，絕緣子的濕污層的電阻較小，在這種條件下會出現較強烈的放電現象。此時跨越干區的放電形式為電弧放電，電弧呈樹枝形狀，放電通道中的溫度可增高到熱電離的程度。與這種放電形式相對應的泄漏電流脈沖值較大，可達數十或數百毫安，局部放電的小電弧越強烈，相應的泄漏電流值就越大。這種間歇脈沖狀的放電現象的發生和發展也是隨機的、不穩定的，在一定的條件下，局部電弧會逐步沿面伸展并最終完成閃絡。對一串絕緣子而言，污閃過程基本如上所述，但有以一些特點：單個絕緣子表面的電壓分布取決于整串絕緣子的狀態，當其中某個絕緣子首先形成環狀干區，跨越干區的電壓將

12、是整串絕緣子總電壓中的一部分，所以較易發生跨越干區的局部電弧；只有當多個絕緣子均已形成環狀干區，分在一個干區上的電壓才會減少下來。流過某個絕緣子的泄漏電流，不僅取決于該絕緣子，而且取決于整串絕緣子在次時外絕緣變化的狀態，它們互相關聯，互相影響。當某個絕緣子的干區被局部電弧橋絡時，原來加在該絕緣子上的較高的電壓將轉移到其他絕緣子上，電壓分配的突變，猶如一個觸發脈沖，會促使其他絕緣子產生跨越干區的電弧，甚至會迫使整串絕緣子一起串聯放電。一旦所有絕緣子的干區都被電弧橋絡，泄漏電流將決定于絕緣子串的剩余濕污層電阻，此時泄漏電流大增，強烈的放電有可能發展成整串絕緣子的閃絡。3.2 污閃特性污穢閃絡現象的

13、理論分析很早就有許多研究人員進行研究，在這里將具有代表性的奧本諾斯的研究做簡單介紹。奧本諾斯（Obennaus）于20世紀50年代首先提出了表面電弧與剩余污層電阻相串聯的污閃物理模型，如圖5-1所示：圖5-1 污閃的物理模型總長度，； 爬電距離； 剩余污層長度當外施電壓為U時，電弧的持續方程如下： （5-4）其中，X為電弧長度；I為流過表面的電流；R(x)為電弧長度為X時的剩余污閃電阻；A，n為靜態特性常數。上式中，代表局部電弧的壓降，為負伏安特性，壓降隨著電流的增大而減小；代表剩余污層電阻上的壓降，為正伏安特性，壓降隨電流的增大而增大。外施電壓U為兩者之和，如圖5-2所示。對于某一電弧長度為

14、X，必須有一外施電壓的最小值。若外施電壓小于，則電弧不能維持；若外施電壓大于，則電弧可以維持并向前延伸發展。最小維持電壓和電弧長X的關系如圖5-3所示。當狐長時，每增加弧長，必須將外施電壓相應增加，否則電弧不能維持，弧長將縮回原長；當弧長大雨時，即使外施電壓不增加，電弧仍能自動延伸，直至貫通兩端電極。圖52 污穢放電試品兩端電壓與電流關系 圖53 最小維持電壓Umin和弧長X的關系為簡化分析，假設染污表面是一塊長度為L的矩形玻璃板（如圖5-2），板上污染均勻，每單位長度污層電阻為，板上電流分布也均勻，即。可以推導出，電弧發展的臨界弧長及污閃臨界電壓為= （5-5）= （5-6）式中，為絕緣子的

15、爬電距離；為臨界弧長；A，n為電弧常數。當外施電壓UUc時，便會發生閃絡。第四節、電力線路防止污閃技術措施（李德超）我國在防治污閃方面做了大量的研究，已經有40多年的防污閃的歷史。在電力系統中，造成電力設備發生污閃的原因是相當復雜的，它涉及電力設備外絕緣本身的耐污閃能力、當地的氣象條件、環境的污染狀況、現場運行維護管理水平，以及設備的制造質量、安裝水平等許多因素。因此，防治污閃是個需綜合治理的復雜問題。絕緣子表面受到污染和絕緣表面的污染物被濕潤，是使絕緣子發生污閃的兩個必備條件，缺少其中的任何一個條件，都可使污閃事故不發生。因此，針對任何一個因素采取對策，都可以達到防止污閃的目的。4.1 加強

16、絕緣1.加強絕緣加強絕緣，限制絕緣子泄露電流是針對作用電壓而采取的防污閃方法，主要是可通過增加絕緣子的爬距和改善絕緣子的結構、材料（采用防污型絕緣子或符合絕緣子）來實現。（1）絕緣子的爬電比距一般來說，絕緣子的爬距越長，其耐污閃能力越高。應根據電力設備所在環境下的污穢和潮濕特征來選擇絕緣子的爬距，越是臟污和潮濕的地區，爬電比距就越大，原電力部頒布了外絕緣污穢等級的劃分標準，其目的就是為了確定不同污區對電力設備外絕緣的爬電比距的最低要求。電瓷外絕緣爬電比距的配置，應符合部標電瓷外絕緣所處地區污穢等級的要求。在未達到部標要求，需要調整時，應力求以電力系統安全經濟運行為基礎，同時也需要考慮我國國情及

17、現實的可能性和經濟性。因此是否需調優先加強絕緣、是否取相應的污穢等級規定的爬電比距的上限，應根據電力系統的實際情況，并分先后急緩，逐步調整到位。（2）防污型絕緣子 （a）雙傘形（一） （b）雙傘形（二） （c）鐘罩型（d）流線型 （e）大爬距型圖54 防污型絕緣子采用防污型絕緣子是解決污閃問題的一項重要措施。各國多年來研制的防污型絕緣子品種甚多，世界上采用較多的幾種防污型絕緣子我國都能制造，有以下一些型式如圖5-4所示。雙傘型：如圖（a）（b）傘型絕緣子的外形大同小異，這種絕緣子的特點是傘型光滑積污量少，自清洗效果好，同時又便于人工清掃，它不僅比普通型絕緣子的積污少，而且在同等積污條件下比普通

18、型絕緣子的污閃電壓要，因此在我國電力系統得到普遍推廣應用。鐘罩型：如圖（c）鐘罩型絕緣子是傘棱深度比普通型大得多的耐污型絕緣子，采用深棱的目的一即可以增大爬距，也可以使絕緣子的下表面被海水噴濺、海霧等條件潤濕，這種類型的絕緣子適合于沿海地區，在國外是占主導地位的耐污型絕緣子。其特點是便于機械成型，生產效率比較高，但是傘槽間距比較小，易于積污，且不便于人工清掃，在我過內陸地區使用效果并不好。流線型：如圖（d）流線型絕緣子表面比較光滑，不易積污，但爬距較小，且缺少能阻抑電弧發展延伸的傘棱結構。該類絕緣子除自清洗效果好、不易積污外，也有便于人工清掃的優點。大爬距或大盤徑絕緣子：如圖（e）絕緣子的爬距

19、增大可以提高其污閃性能，而增大爬距可以通過增大盤徑或增大傘棱來實現。增大盤徑并適當布置傘棱尺寸的一些絕緣子通常稱之為大爬距絕緣子，其傘棱大小和普通型接近。但并不是任意設計的傘棱型式都具有優良的性能，實踐證明，有些設計是成功的，有些設計則并未達到預期的效果。（3）采用增爬裙適當的安裝增爬裙也可以起到防污閃的作用。防污閃增爬裙的絕緣子一般包括芯棒和傘裙，芯棒一端有固定安裝件，關鍵是固定安裝件側表面設有一絕緣材料層，絕緣材料層與傘裙連接。絕緣材料層可直接套在絕緣子上部固定安裝件上或經過整體硫化使其與固定安裝件形成具有一定粘接強度的絕緣層，上述的絕緣材料層(可稱為防污閃增爬裙)必須與絕緣子的傘裙間相互

20、形成一個整體式的絕緣表層，則極大增加表面爬電隔離，減小泄漏電流，并使高壓電荷集中的尖端被全部覆蓋，因電荷聚集而產生的高壓電不能擊穿絕緣層，從而降低絕緣子閃絡故障的發生概率，最終提高了絕緣子的電氣安全性能。4.2 清掃我國現行的部標對電瓷外絕緣爬距的要求對大多數設備來說還達不到不需清掃即能防止發生污閃的目的，而是建立在一年一清掃的基礎上制定的，因此，電力系統仍廣泛采用清掃絕緣子的方法以防止污閃。清掃是一項工作量很大的艱辛工作，同時又是對清掃效果要求很高的細致工作。1.清掃原則為了提高清掃的有效性，就要掌握本地區設備的絕緣配置狀況、氣候的特點、積污的情況，掌握污閃的規律，以便確定合理的清掃周期，選

21、擇適當的時間有目的的清掃。如果遇到干旱持續時間較長，沒有雨水的自清洗作用，絕緣子的積污就會比較嚴重，這時如果突降大霧，很容易發生污閃。因此需要在雨季或霧季來臨之前，及時安排清掃。2.清掃方法清掃一般分為帶電清掃和停電清掃兩種：人工停電清掃：人工停電清掃是指用抹布或刷子等簡易工具，在停電的條件下登高對絕緣子進行手工清掃，這是最原始的，也是最常用的方法。當污穢比較嚴重時，手工很難擦干凈，對無法擦干凈的絕緣子，可用瓷瓶專用的清潔劑浸泡，待污垢溶解后，再用清水漂洗可以獲得良好的效果。人工清掃的優點是簡單易行，缺點是停電時間長，工作量大，質量難以保證。在嚴重的污穢地區雖頻繁清掃，污閃仍難免，國內曾出現剛

22、清掃過十余天即發生污閃事故的實例。機械帶電清掃：機械帶電清掃是指利用專業工具設備，如利用電或壓縮空氣作動力，轉動用尼龍或豬鬢制成的毛刷，通過絕緣桿將轉動的毛刷伸到絕緣子表面上進行清掃。最近幾年來，過內外已經研制出各種各樣的自動清掃工具，國外研制出一種爬行式自動清洗機，具有噴氣、噴水、旋轉毛刷等功能，用于清洗線路絕緣子，我國也已研出500KV電壓等級的帶電清掃車，用來清掃變電站內的電氣設備。3.水沖洗帶電水沖洗是指使用專門設備噴射一定壓力的水柱，沖洗帶電設備的電瓷絕緣子表面，以達到清除絕緣子表面污穢的一種作業。帶電水沖洗方法中，按裝置結構的特點，分移動式和固定式兩種。國外廣泛采用固定式水沖洗裝置

23、，該裝置固定在被沖洗設備的旁邊；我國多采用移動式水沖洗（又稱手持噴嘴式水沖洗），一套工具可以到處沖洗。4.3 憎水涂料在采用增加爬距或采用加強清掃的方法后仍滿足不了防污閃的要求時，對可能發生污閃的設備可采用涂敷防污閃憎水涂料方法。20世紀60年代初，華東、山東和華北等電力試驗研究所就采用了硅油、硅脂和地臘等有機材料做防污閃涂料并取得較好的效果，20世紀80年代清華大學研制出RTV防污閃憎水長效涂料，并積極在電力部門推廣應用。（1）幾種憎水涂料的特點：硅油涂料的特點是有效穩定、安全可靠、無不良后果、涂敷方法比較簡單、容易實施，缺點是有效期較短，不到一年。硅脂的有效期比硅油長，缺點是清除困難，重新

24、涂敷的工作量大。地臘會產生裂紋，長期使用的效果不好，重新涂敷的工作量大。RTV防污閃憎水涂料的耐污閃能力強、使用壽命長，有效期可達數年，它已經成為上述三種涂料的更新換代品。（2）涂料的防污閃原理涂料涂敷在絕緣子上，能使電瓷表面從親水性變為憎水性。電瓷的表面為高能面，具有親水性。在潮濕的天氣下，附著在瓷裙表面的水分就會形成水膜而成為導電的通道。在它的表面覆蓋一層具有憎水性的涂料后， 它的表面就變成憎水性，這樣水分就被凝聚成粒粒水珠，而不致形成連續導電的水膜，使絕緣子表面保持著較高的絕緣電阻，限制泄漏電流的增長，從而防止污穢閃絡。水分在憎水性的表面和親水性的瓷表面的表現如圖55所示： 圖55 水分

25、在瓷表面（3）選擇防污閃涂料的基本原則憎水性涂料有很多，比如絕緣油、凡士林、牛油、松香、清漆、地臘、硅油、硅脂、硅樹脂、硅橡膠等。這些涂料剛涂在絕緣子表面的時候都具有憎水性，因此都有一定的防污閃特性。但是在長期運行的考驗中，這些涂料的性能就表現出明顯的差別，選擇涂料應該考慮以下因素。良好的絕緣性能：不能因為涂層影響絕緣子的各項絕緣性能，即使涂層失效也不能對絕緣子的整體絕緣性能有不良影響。耐環境老化能力：涂料應能耐受環境溫度的變化、風吹日曬、雨雪冰霜、日光照射等，在上述嚴酷的環境下涂料應不溶化、不硬化、不裂開、不脫落。耐電暈及電弧的燒蝕能力：因為絕緣子在一定氣象條件下會不可避免的出現電暈甚至電弧放電現象，要求涂料能對電暈及電弧放電有一定的抗燒蝕能力。良好的工藝性能和較長的使用壽命：涂敷工藝簡單，容易現場操作，當涂層需要更新時，能較容易的祛除舊涂層，涂敷新涂層，更新的周期要長。憎水遷移特性：要求涂層不僅在表面潔凈狀態能有