蘭州交通大學(xué)電氣絕緣子的防污閃措施畢業(yè)設(shè)計(jì)管理資料

1、蘭州交通大學(xué)題專班學(xué)目架空輸電線路絕緣子的防污閃措施業(yè)級生指導(dǎo)教師2014年10月摘要近年來，由于我國國民經(jīng)濟(jì)與城鄉(xiāng)工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，同時伴隨著，輸，配電網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)大，架空輸電線路在運(yùn)行過程中，空氣的塵土，工業(yè)廢氣，工業(yè)煙塵等各種微?；蝤B糞都會堆積在絕緣子外表面形成污穢層，嚴(yán)重時就會導(dǎo)致絕緣子發(fā)生污閃事故。絕緣子在架空輸電線路中起著兩個基本作用，即支撐導(dǎo)線和防止電流回地。然而，輸電線路和變電站的外絕緣要求在大氣過電壓、內(nèi)部過電壓和長期運(yùn)行電壓下均能可靠運(yùn)行，但沉積在絕緣子表面的污穢層在雨、雪、露等惡劣氣象條件的作用下，使絕緣子的電氣強(qiáng)度大大降低，可能使電力系統(tǒng)外絕緣在過電壓作

2、用下發(fā)生閃絡(luò)，并在長期運(yùn)行電壓下發(fā)生污穢閃絡(luò)，造成停電事故，就會損害整條線路的使用和運(yùn)行壽命。新型絕緣子有機(jī)硅橡膠絕緣子。以往使用的陶瓷絕緣子表面沾染灰塵后會降低絕緣系數(shù)，遇到雨雪天氣時會在工作電壓下放電，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。福建省電力公司在技改工程中，將原有的陶瓷絕緣子全部更換為有機(jī)硅橡膠材料的高電壓絕緣子，提高了線路的運(yùn)行穩(wěn)定性。但是，硅橡膠絕緣子具有獨(dú)特的介電強(qiáng)度，清掃時必須使用軟毛刷人工清掃的方式，費(fèi)時費(fèi)力。如何提高清掃效率，并能保證硅橡膠絕緣子表面憎水性還需要進(jìn)一步研究。此外，近年來，在電網(wǎng)運(yùn)行中仍有相當(dāng)數(shù)量的復(fù)合絕緣子發(fā)生了芯棒斷裂、界面擊穿、端部密封失效、護(hù)套開裂、電蝕損

3、及污閃等事故。因此，對于復(fù)合絕緣子的研究還有待加強(qiáng)。絕緣子涂層增強(qiáng)憎水性。近年來，電力防污閃涂料以其長效、免維護(hù)等突出優(yōu)點(diǎn)作為一種新技術(shù)新材料在電力系統(tǒng)的防污閃領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并取得了顯著效果。國瓦克化學(xué)公司（Wacker）為中高壓絕緣技術(shù)生產(chǎn)的POWERSIL涂料給傳統(tǒng)的絕緣子進(jìn)行涂層后，它給絕緣子添加了拒水作用（疏水性），讓絕緣子有了優(yōu)異的電氣性能。關(guān)鍵詞輸：電線路；絕緣子；污閃論文類型：應(yīng)用研TOC o 1-5 h z摘要2 HYPERLINK l bookmark8 一、污閃及機(jī)理基礎(chǔ)知識4 HYPERLINK l bookmark10 1什么是污閃及機(jī)理42污閃的成因7 HYPER

4、LINK l bookmark14 絕緣子污閃的成因7.線路及絕緣子表面污穢成分8 HYPERLINK l bookmark18 3絕緣子的性能及污閃對于絕緣子的影響88999TOC o 1-5 h z4絕緣子污閃形成的主要因素10 HYPERLINK l bookmark22 5產(chǎn)生污閃的條件116絕緣子發(fā)生閃絡(luò)的形成機(jī)理11 HYPERLINK l bookmark26 7污閃的危害12 HYPERLINK l bookmark28 8影響污閃電壓的因素13 HYPERLINK l bookmark30 二、污閃原因的分析及故障防止措施14 HYPERLINK l bookmark32 1

5、污閃原因的及空氣的污染分析14 HYPERLINK l bookmark34 2污閃故障防止措施18 HYPERLINK l bookmark36 21絕緣子污閃的防治18 HYPERLINK l bookmark38 、防污閃方法優(yōu)缺點(diǎn)的比較20結(jié)論24致謝25參考文獻(xiàn)26污閃及機(jī)理基礎(chǔ)知識1什么是污閃及機(jī)理絕緣子在長期運(yùn)行中，大氣中的塵埃微粒沉積到其表面形成污穢層，在干燥氣候時，污穢層電阻很大，絕緣性能不會降低，但在霧、露、小雨、雪等氣象條件下，污穢層中的電解質(zhì)濕潤后，使表面電導(dǎo)率增加，絕緣性能下降，而其中的灰分等保持水分，促進(jìn)污穢層進(jìn)一步受潮，從而溶解更多的電解質(zhì)，造成絕緣子濕潤表面的閃

6、絡(luò)放電，簡稱污閃。污閃機(jī)理：絕緣子污閃放電的顯著特點(diǎn)是閃絡(luò)電壓低，可能低到10kV及以下。標(biāo)準(zhǔn)絕緣子在干燥清潔狀態(tài)下每片的閃絡(luò)電壓平均為75kV,在潮濕狀態(tài)下也有45kV，污穢絕緣子的沿面放電過程與清潔表面完全不同，不再是一種單純的空氣間隙的擊穿現(xiàn)象,而是一種與電、熱、化學(xué)因素有關(guān)的污穢表面氣體電離、表面層發(fā)熱和烘干,以及局部電弧發(fā)生、發(fā)展的熱動力平衡過程。宏觀上可將污閃放電過程分為四個階段,即絕緣子表面的積污、污穢層的濕潤、形成干帶、局部放電的產(chǎn)生和發(fā)展并導(dǎo)致沿面閃絡(luò)。因此污閃的三要素是,絕緣子表面積污、污穢層濕潤和電壓作用。介質(zhì)表面有濕潤的半導(dǎo)體污穢時,沿面放電不再是一種單純的空氣間隙的擊

7、穿現(xiàn)象,而是臟污表面氣體電離和電弧發(fā)展,熄滅,重燃,發(fā)展的過程,下面以涂有污層的玻璃平板的污穢放電為例說明介質(zhì)表面臟污時的沿面放電過程。如圖（a）所示，污層剛受潮時，介質(zhì)表面的電流和電壓分布還比較均勻。ilmA如圖（b）所示，污層中總會又不均勻的地方，受潮也有差別，其表面電阻就不相等，電阻大的地方發(fā)熱多，污層干的快些，形成高電阻“干燥帶”，這時電流變小，發(fā)熱減少，干燥帶又會慢慢受潮。干燥帶電阻大，承受了幾乎全部電壓。如圖（c）所示當(dāng)干燥帶上場強(qiáng)超過一定數(shù)值，則此處將產(chǎn)生藍(lán)紅色線狀輝光放電，電流也劇增，輝光放電具有上升的伏安特性，火花區(qū)仍承受一定的電壓。同時放電火花很不穩(wěn)定，左右跳動。如圖（d）

8、所示，放電使干區(qū)不斷擴(kuò)大，濕區(qū)減小，即與放電間隙串聯(lián)的電阻減小，于是電流加大，引起熱電離，使輝光放電轉(zhuǎn)化為具有下降伏安特性的電弧放電。放電通道變細(xì)，呈明亮白色，電流密度變大。如圖（e）所示，間隙中的局部電弧迅速烘干鄰近的濕潤表面，電弧也向前迅速發(fā)展。當(dāng)局部電弧延伸到一定長度以后，如果外施電壓和電流不足以維持電弧燃燒，那么在交流電流過零時電弧將熄滅。經(jīng)過一段時間，在鄰近區(qū)域或者局部電弧曾經(jīng)烘干而又濕潤的區(qū)域?qū)⒅匦庐a(chǎn)生局部電弧。隨著表面受潮程度的增加，半導(dǎo)體層的電阻減小，表面泄露電流加大，局部電弧長度增加，局部電弧不斷擴(kuò)展，再合適條件下，電弧將接通兩個電極，形成閃絡(luò)。由于局部電弧的熄滅和重燃不斷發(fā)

9、生，因此濕潤臟污表面的泄露電流是躍變的。隨著表面受潮程度的增加，半導(dǎo)體層的電阻減小，表面泄露電流增大，躍變周期縮短。2污閃的成因絕緣子污閃是導(dǎo)致電氣化鐵道供電發(fā)生跳閘故障的主要因素多發(fā)生在冬末春初和秋末冬初。頻繁的污閃跳閘給正常的供電帶來不良影響，嚴(yán)重時還能引起斷線事故的發(fā)生，給安全供電帶來極大的隱患。比如今年元月份京廣線因大霧造成的大面積污閃跳閘故障，長時間停電，旅客列車長時間滯留于區(qū)間，給鐵路的形象造成不良的影響。隨著我國電氣化鐵路里程的增多，牽引供電部門的責(zé)任也越來越大，防治絕緣子污閃跳閘已是接觸網(wǎng)不間斷供電，鐵路正常運(yùn)輸?shù)闹匾ＷC。絕緣子污閃的成因(1)受周圍環(huán)境影響鐵路沿線建造的燃煤

10、發(fā)電廠、水泥廠、化工廠、冶金廠等工礦。企業(yè)排出的煤塵、粉塵和廢氣的主要成分含氧化硅、氧化硫、氧化鋁和氧化鈣，沿海地區(qū)及鹽場附近的鹽霧含氧化鈉，這些含導(dǎo)電性顆粒的煙塵和化學(xué)性污穢源大多是酸、堿、鹽性物質(zhì)，一旦受潮，導(dǎo)電將顯著提高，易造成閃絡(luò)故障，使設(shè)備絕緣水平降低。(2)與氣候條件有關(guān)。干燥天氣，污垢表面電阻較大不易形成閃絡(luò)。大雨天氣，污垢被雨水沖掉，閃絡(luò)幾率也小。而大霧、細(xì)雨和溶雪天氣，空氣濕度大，絕緣表面污垢吸潮，這些污穢物質(zhì)溶解在水分中，形成電解質(zhì)的覆蓋膜，使瓷件和絕緣子的絕緣性能大大降低，致使表面泄漏電流增加，當(dāng)泄漏電流達(dá)到一定數(shù)值時，導(dǎo)致閃絡(luò)事故發(fā)生。.線路及絕緣子表面污穢成分長期露天

11、運(yùn)行的架空線路和變電站的緣絕子其表面的污穢成分，根據(jù)其導(dǎo)電特點(diǎn)分為非導(dǎo)體、電子導(dǎo)體和離子導(dǎo)體。非導(dǎo)體和硅粉末及多數(shù)有機(jī)物粉末等物質(zhì)對發(fā)生污閃作用很小，只是在空氣溫度、濕度變化時，起凝結(jié)和積聚水分的作用。電子導(dǎo)體主要是指金屬及其氯化物微粒。此類微粒只有在絕緣表面達(dá)到緊密相接的程度時才對發(fā)生污閃起作用，也起凝結(jié)和積聚水分的作用。離子導(dǎo)體包括酸、堿、鹽和部分氧化物。這類物質(zhì)干燥時一般是絕緣體或非導(dǎo)體，能溶于水，并在水中起化合作用，呈離子狀態(tài)，濃度與其溶解度的大小以及水分的多少有關(guān)。在電場作用下，帶不同電荷的離子向相反的方向移動，形成泄漏電流。隨著絕緣子表面污穢物的不斷增加，泄漏電流也不斷增加，將本來

12、呈容性阻抗的絕緣子串逐漸呈電阻性，其絕緣電阻也逐漸變小。由于泄漏電流的作用，絕緣子表面形成局部干燥區(qū)，由局部打火變?yōu)樾《屉娀?，逐漸發(fā)展為長電弧，直到擊穿整個絕緣子串，發(fā)生閃絡(luò)。3絕緣子的性能及污閃對于絕緣子的影響在80年代以前，大部分的瓷質(zhì)絕緣子為X-45/XP-7等，其特點(diǎn)是加工制作容易控制，取材方便，價格便宜，因而，在早期我國輸電線路得到了廣泛的應(yīng)用。隨著社會的發(fā)展，X-45、XP-7等類型絕緣子不斷暴露出各種問題。如爬距?。?90mm）,110kv線路單串按7片計(jì)算，其爬距為2030mm，排除各類因素的影響，最高污穢等級也只能達(dá)到B級，顯然無法滿足防污的要求，容易引起污閃；同時，瓷絕緣子

13、在長期運(yùn)行中，易受到機(jī)電聯(lián)合荷載及環(huán)境的影響，會逐漸產(chǎn)生低值及零值絕緣子，而對運(yùn)行中絕緣子的檢測手段大多采用“火花間隙法”，其準(zhǔn)確率較低。特別是對低值絕緣子無法進(jìn)行有效地監(jiān)控，往往使整條線路的絕緣水平下降。隨著絕緣子制造廠家對瓷質(zhì)絕緣子的設(shè)計(jì)和制作水平的提高，排除各類因素的影響，最高污穢能達(dá)到D級和E級的要求，防污能力大大提高。其耐雷水平也得到了提高，但也存在一個問題，目前帶電作業(yè)工具不能進(jìn)行取銷，如需更換單片絕緣子，則需將整串絕緣子放至地面更換，增加了帶電作業(yè)的工作量和勞動強(qiáng)度，不利于帶電作業(yè)。瓷質(zhì)絕緣子的使用壽命一般為30a左右。玻璃絕緣子是70年代以后出現(xiàn)的新型絕緣子。由于其低值和零值自

14、爆的特點(diǎn)，運(yùn)行中不需要進(jìn)行零值檢測。自爆后在地面巡視中便能發(fā)現(xiàn)，不需登桿檢查，大大減少了輸電線路的維護(hù)工作量。由于玻璃絕緣子的面積大，所以爬距也大。玻璃絕緣子的穩(wěn)定性很好，不會隨著運(yùn)行時間的增長、受機(jī)電和張力的影響而產(chǎn)生零值絕緣子。故對運(yùn)行時間長的線路，玻璃絕緣子的耐雷水平遠(yuǎn)高于瓷質(zhì)絕緣子。玻璃絕緣子的使用壽命一般為30至50年。鋼化玻璃絕緣子更是顯著地提高了玻璃絕緣子的機(jī)械強(qiáng)度和耐冷熱急變的性能，故在雷擊跳閘過程中，極少發(fā)生掉串現(xiàn)象，如經(jīng)過雷擊，出現(xiàn)零值，絕緣子出現(xiàn)自爆，容易查找故障點(diǎn)，此類絕緣子在多雷區(qū)、沿海區(qū)、濕熱區(qū)應(yīng)用廣泛。合成絕緣子是一種新型的防污型絕緣子。其芯棒為引拔成型的玻璃纖維

15、增強(qiáng)型環(huán)氧樹脂棒，耐酸耐腐，傘套也是耐酸耐漏型，由高溫硫化混煉硅橡膠形成的密封結(jié)構(gòu)傘套，配備均壓環(huán)，抑制泄露電流的產(chǎn)生。由于合成絕緣子具有良好的憎水性，因此其防污性能好，而且爬電距離也比較長。如：FXBW4-220/100型有機(jī)復(fù)合絕緣子的爬電距離為6300mm。最高污穢等級可達(dá)E級，使用壽命可達(dá)15a,復(fù)合絕緣子的傘裙比較脆弱，容易撕裂或破損，在安裝及運(yùn)行維護(hù)中應(yīng)多加注意。絕緣子通常作用與高壓輸電線路中，最早應(yīng)用于線桿上方，一方面起到支持導(dǎo)線的作用，另一方面防止電路回流，常見的絕緣子是線桿上房的盤狀絕緣體，通常由玻璃或陶瓷構(gòu)成。而污閃則是絕緣子表面的一些附著物或者污穢，且由于一定的溶水性，使

16、其在絕緣子的表面形成了導(dǎo)電膜，進(jìn)而導(dǎo)致絕緣子的絕緣水平降低。常規(guī)情況下，絕緣子通過其絕緣的性質(zhì)來增加高壓線路的爬電距離，而當(dāng)污閃情況嚴(yán)重時，會嚴(yán)重影響絕緣子的絕緣作用，造成電流回地，另外由于其絕緣作用的降低，也會對電線的降容抗作用造成影響，增加電流損失，并且在發(fā)生某些特殊狀況，例如雷擊，造成線路跳閘等嚴(yán)重的影響。因此可以說絕緣子的污閃對于整個高壓輸電線路的影響極為嚴(yán)重，防污閃就成為一種必要的措施。4絕緣子污閃形成的主要因素隨著國家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電路的建設(shè)規(guī)模也在逐漸擴(kuò)大，其中的主干高壓線路和超高壓輸電線路自然會隨之?dāng)U展，而污閃的事故也隨著這種發(fā)展而逐漸頻繁，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的安全運(yùn)行，并對國家

17、和人民的財(cái)產(chǎn)安全造成了極大的損失。從近年來的線路絕緣子污染狀況來看，大致可將其分為一下四種類型：1、絕緣子本身的結(jié)構(gòu)及質(zhì)量問題絕緣子的結(jié)構(gòu)、爬距等與其污閃電壓相關(guān)，爬距的增加會導(dǎo)致污閃電壓的增加，而絕緣子的形狀、結(jié)構(gòu)和質(zhì)量直接關(guān)系到絕緣子的防污能力。常見的絕緣子本身問題有材質(zhì)問題、形狀設(shè)計(jì)問題、外部表面不夠光滑等等情況。2、氣候及地理問題絕緣子污閃問題中有一類較為嚴(yán)重的類型，即覆冰、覆雪影響，當(dāng)絕緣子在提前受到污染后，覆冰和覆雪會對污閃電壓形成影響，雖然其融化后對于耐受電壓無過大影響。但空氣污染是目前不容忽視的問題，冰雪在空氣中已經(jīng)受到了污染，再凍結(jié)在絕緣子上時，會導(dǎo)致絕緣子耐受電壓大幅降低。

18、而且一些過于潮濕的地區(qū)，大氣污染如果較為嚴(yán)重，也會對絕緣子形成嚴(yán)重的污閃影響。還有一種海拔較高地區(qū)易發(fā)生的污閃，由于海拔較高的環(huán)境氣壓較低，放電現(xiàn)象較為頻繁，電弧也很容易發(fā)生重燃，這使得高海拔地區(qū)的絕緣子絕緣性能要求比常規(guī)地區(qū)要高。3、大氣污染導(dǎo)致的酸雨等問題隨著全球污染的不斷加劇，酸雨、酸霧等現(xiàn)象頻繁發(fā)生，在這種情況下，大氣中的酸性污物增加，酸性污物會導(dǎo)致電導(dǎo)率隨PH的降低而增加，大大降低了絕緣子的閃絡(luò)電壓。這實(shí)際上就是變相的降低了絕緣子的絕緣能力和耐受電壓。4、鳥糞、垃圾等的污染問題鳥糞是線桿絕緣子上最為常見的一種污閃問題，由于在污染后很容易形成短路現(xiàn)象，從而導(dǎo)致絕緣子在正常電壓下工作還會

19、產(chǎn)生污閃事故，但鳥糞也是上述幾類形成污染的因素中最不可控的一種，但其影響也是最為嚴(yán)重的，且突發(fā)性較強(qiáng)。另一類就是線桿附近的垃圾堆積造成的絕緣子污閃，類似于鳥糞污染的狀況，但可以通過嚴(yán)格的規(guī)范來進(jìn)行控制。5產(chǎn)生污閃的條件污穢閃絡(luò)過程不是空氣間隙的電擊穿過程，而是一種熱擊穿過程需要具有一定的電能、經(jīng)過一定的時間才能發(fā)生。在正常運(yùn)行電壓下，只有絕緣子集聚一定量的污穢、外部環(huán)境濕度達(dá)到一定值時，才會發(fā)生污閃。6絕緣子發(fā)生閃絡(luò)的形成機(jī)理污穢絕緣子受潮,含在污穢層中的可溶性物質(zhì)逐漸溶解于水,成為電解質(zhì),在絕緣子表面形成一層薄薄的導(dǎo)電液膜。這層液膜的導(dǎo)電率取決于污穢物質(zhì)的化學(xué)成分和潤濕的程度。在潤濕飽和時污

20、層的表面電阻甚至下降幾個數(shù)量級,絕緣子的泄露電流也相應(yīng)居增。在鐵角附近,因直徑較小,電流密度最大,發(fā)熱最甚。如果污穢嚴(yán)重或絕緣子的爬距較小,則流過烘干帶的閃爍放電電流較大,放電通道呈黃紅色編織狀,且較粗,通道中的溫度也增高到熱游離的程度,成為具有下降伏安特的電弧放電,通道所需的場強(qiáng)變小,分擔(dān)到這閃絡(luò)放電通道上的電壓足以維持很長的局部電弧而不會熄滅,最后發(fā)展到整個絕緣子的沿面放電同理,在鐵帽四周也有可能出現(xiàn)烘干帶,也可能出現(xiàn)上述過程。一個絕緣子情況如此,當(dāng)絕緣子垂直懸掛時該處又處在被瓷裙遮擋的下方,不易直接受到雨雪的較強(qiáng)烈的潤濕,該處表面就被逐漸烘干。先是在靠近鐵腳的某處形成局部烘干區(qū)。由于被烘

21、干,該區(qū)域表面的電阻率大增。迫使原來流經(jīng)該區(qū)域的電流轉(zhuǎn)移到該區(qū)并聯(lián)的兩側(cè)的濕膜上去,使流流經(jīng)這些濕膜的電流密度增大,加快了這些濕膜的烘干過程。這樣發(fā)展下去,在鐵腳的四周便很快形成了一個環(huán)行烘干帶。烘干帶具有很大的電阻,這就使烘干帶所分擔(dān)的電壓激增加。當(dāng)加在烘干帶上某處的場強(qiáng)超過零界值時,該處就發(fā)生局部沿面放電（由于這種放電現(xiàn)象具有不穩(wěn)定的、時斷時續(xù)的性質(zhì),我們稱為閃爍放電）。于是大部分泄露電流經(jīng)閃爍放電的通道流過。在閃爍放電通道的外端附近潤濕表面處的電流密度比其兩側(cè)大,促使烘干區(qū)向外擴(kuò)展。另一方面,閃爍放電通道的存在,等于把烘干帶短路,使通道兩側(cè)烘干帶中的流過的泄露電流降到很小,這些區(qū)中烘干作

22、用就很微弱了,大氣中的水分又逐漸使這些區(qū)域表面潤濕,表面電導(dǎo)增大,反過來對閃爍放電通道造成分流,減小閃爍放電通道中的電流,以至可能使閃爍放電熄火。于是,原通道中的電流轉(zhuǎn)移到兩側(cè)濕潤區(qū),使該區(qū)再烘干,并在該區(qū)觸發(fā)新的閃爍放電。這樣閃爍放電的路徑一面向徑向逐漸伸長,一面又向橫向逐漸轉(zhuǎn)移,總的趨向是使環(huán)行烘干帶的寬度逐漸加大,閃爍放電的長度也隨之增長。7污閃的危害在空氣絕緣和氣體絕緣設(shè)備中,都有沿固體表面放電的問題,因?yàn)楦邏簩?dǎo)體總是需要用固體絕緣材料來懸掛或支撐的,這種固體絕緣稱為絕緣子。當(dāng)滿足某種特定的條件時絕緣子表面的氣體可能會沿絕緣子表面放電,沿整個固體表面發(fā)生放電時稱為閃絡(luò)。在放電距離相同時

23、,沿面閃絡(luò)電壓低于純氣隙的擊穿電壓,因此在工作中,很多情況下事故往往是沿面閃絡(luò)造成的影響絕緣子閃絡(luò)放電的因素很多,其中主要有：電場分布情況,電壓波形、大氣壓力、溫度、濕度電介質(zhì)表面潮濕和臟污情況等等。在這些因素中,任何一個單獨(dú)作用,絕緣子一般都不會發(fā)生沿面閃絡(luò)。但是當(dāng)某些因素結(jié)合起來作用,絕緣子發(fā)生沿面閃絡(luò)就容易得多。最危險(xiǎn)的一種情況就是絕緣子表面污穢與很高的大氣濕度結(jié)合作用,在這種條件下發(fā)生的沿面閃絡(luò)稱為污閃。戶外絕緣子常會受到工業(yè)污穢或自然界鹽堿飛塵等污染。干燥情況下,絕緣子表面電阻很大,對閃絡(luò)電壓沒多大影響。但當(dāng)大氣濕度很高,或在毛毛雨、霧、雪等不利氣候條件下,絕緣子表面被污層濕潤,其表

24、面電導(dǎo)巨增使絕緣子泄露電流急劇增加。其結(jié)果是絕緣子的閃絡(luò)電壓（污閃電壓）大大降低,甚至有可能在工作電壓下發(fā)生閃絡(luò)。因?yàn)槲坶W事故一般是在工作電壓下發(fā)生的,常常會造成長時間大面積的停電,要待不利的氣象條件消失后才能恢復(fù)供電。因此污閃事故對電力系統(tǒng)的危害特別大。8影響污閃電壓的因素隨著輸電電壓等級的不斷提高以及限制過電壓措施的不斷完善，決定電網(wǎng)絕緣水平的因素將主要取決于電網(wǎng)的長期工作電壓。但是，由于工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，大氣污染又日趨嚴(yán)重，降塵量增加，酸性濕沉降頻發(fā)；運(yùn)行中的絕緣子表面染污隨之加劇，在復(fù)雜的氣象條件（霧露、毛毛雨及酸性濕沉降等）下絕緣子的電氣強(qiáng)度將明顯下降，常因污穢絕緣子閃絡(luò)而導(dǎo)致大面積

25、、長時間的停電事故。研究分析絕緣子的污閃特性，探討防污閃方法，對于采取有效防污措施，保障輸變電設(shè)備安全可靠運(yùn)行具有十分重要的意義?？諝獾奈廴究諝馕廴臼侵阜稚⒃诳諝庵械挠泻怏w和顆粒物質(zhì)累積到超過空氣自凈化過程（稀釋、沉降等作用）所能降低的程度，在一定的持續(xù)時間對生物及非生物產(chǎn)生危害的物理現(xiàn)象。彌漫在空氣中的污穢物日積月累地沉積在運(yùn)行設(shè)備外絕緣表面上，形成污穢層，其中的可溶性導(dǎo)電物質(zhì)在濕潤（污穢層中有不可溶的吸水性物質(zhì)）、溶解后，將使表面污穢層的電導(dǎo)急劇增大，致使絕緣的電氣強(qiáng)度顯著下降。因此，空氣污染是導(dǎo)致電力系統(tǒng)發(fā)生閃絡(luò)事故的重要原因之一。圖1表明污閃電壓與污穢的性質(zhì)和污染的程度都有關(guān)系,污穢

26、的電導(dǎo)率越高和電介質(zhì)表面沉積的污穢量越多,則閃絡(luò)電壓越低。濕潤的方式實(shí)踐表明,下大雨時的絕緣子表面積聚的污穢,特別是水容性導(dǎo)電物質(zhì)很容易被雨水沖掉,因此容易發(fā)生閃絡(luò)的氣象條件是霧、露、融雪和毛毛雨等。因?yàn)檫@些氣象條件下污層極易達(dá)到飽和濕潤狀態(tài),但不被沖洗掉。泄露距離與局部電弧串聯(lián)的剩余電阻阻值越大,則沿面閃絡(luò)越不容易發(fā)生。在污層表面電導(dǎo)率一定的情況下,泄露距離越長,則剩余的電阻越大,因此絕緣子的泄露距離是影響污閃電壓的重要因素。外施電壓的形成由于污閃是局部電弧不斷拉長的過程,因此電壓作用時間越短就越不容易導(dǎo)致閃絡(luò)。幾種電壓相比較,雷電沖擊電壓下污閃電壓最高,工頻電壓下的污二、污閃原因的分析及故

27、障防止措施1污閃原因的及空氣的污染分析輸電線路和變電站的戶外電氣設(shè)備（特別是運(yùn)行在工業(yè)地區(qū)、沿海和鹽堿地區(qū)）經(jīng)常遭受到工業(yè)污穢或自然界欲堿、飛塵、鳥糞等污染。在干燥條件下，這些污穢塵埃的電阻很大，對絕緣的可靠運(yùn)行沒有危險(xiǎn);但當(dāng)空氣溫度高，例如在霧、露、毛毛雨、融雪等不利氣象條件下，絕緣表面的污穢塵埃將被濕潤，在外加電壓作用下其表面電導(dǎo)和泄漏電流將大大增加，從而可能導(dǎo)致沿絕緣污穢表面發(fā)生全面閃絡(luò)。盡管到目前為止，有關(guān)沿絕緣污染表而的放電機(jī)理還沒有統(tǒng)一的看法但大都認(rèn)為，沿絕緣子濕潤污穢表面的閃絡(luò)現(xiàn)象己不是一種單純的空氣閃隙擊穿，而是一種與電、熱、化學(xué)因素有關(guān)的污穢表面氣體電離以及局部電弧發(fā)生、發(fā)展

28、的熱動力平衡過程。絕緣子的濕潤加大了它的表面導(dǎo)電性能，使得通過絕緣子表面的泄漏電流增大，導(dǎo)電薄層發(fā)熱。發(fā)熱將從正、反兩個方面來改變表面層的導(dǎo)電性能。一方面由于表面層的烘干將使電導(dǎo)率減小;而另一方面卻因表面層中正溫度系數(shù)電解質(zhì)的影響，隨著溫度的升高而使電導(dǎo)率增加。因?yàn)槲鄯x沿絕緣子表面的分布通常是不均勻的，即使污穢均勻分布，常用絕緣子沿泄漏路徑的直徑也有所變化，因此絕緣子各個區(qū)段的泄漏電流密度是不相同的，這就使得表面層的自身加熱也是不均勻的。在某些污層薄的地方或潮濕程度輕的地方，特別是在絕緣子表面泄漏電流密度最大的區(qū)段（例如盤形懸式絕緣子的干燥區(qū)，如圖21），它將承受絕大部分外加電壓，從而改變了絕

29、緣子的電壓分布。當(dāng)絕緣子表面形成烘干區(qū)后，取決于作用電壓大小的不同，表面2泄漏電流與絕緣子污穢的關(guān)系物理過程的繼續(xù)發(fā)展是不相同的，大致可以分為以下幾個階段（圖22）A當(dāng)電壓很低時，干燥區(qū)的電場強(qiáng)度不足以使空氣發(fā)生碰撞電離而形成局部放電，泄漏電流的建立過程是平穩(wěn)的，其值一般不超過幾百微安.L:;”（IL.：,I：2-2污穢谿緣子沿面放電發(fā)展的各個階段AtB,C.D）P閃紹磐豪m(xù)i.；/.圖2-I絕絳rtnil（j戍鋼腳）卩付近的IL流分布Ca）及熾F區(qū)形成to示意圏B當(dāng)電壓稍高時，干燥區(qū)的電場強(qiáng)度足以使空氣發(fā)生碰撞，并形成局部放電。局部放電的電流將由加在絕緣子上的電壓，局部放電和與局部放電串聯(lián)的

30、絕緣子表面部分兩者的總電阻所決定。電流值一般不大，在幾個毫安以下。這種局部放電具有上升型的伏安特性，放電火花比較短（幾厘米），是藍(lán)紫色，并常有很多平行的徑向途徑。由于放電的上升型伏安特性，局部放電的發(fā)展將使放電通道的電阻增大，通過的電流減小。因此當(dāng)環(huán)形干燥帶增加到一定長度（即局部放電發(fā)展到一定長度時），泄漏電流急劇減小耗散的熱量相應(yīng)地減少，被局部放電旁路的干燥區(qū)將逐漸受潮，恢復(fù)電導(dǎo)，導(dǎo)致局部放電熄滅。在絕緣子表面重新濕潤后，上述過程又重復(fù)發(fā)生。沒有發(fā)現(xiàn)這類放電有進(jìn)一步延長的趨勢，因此對絕緣的安全運(yùn)行是沒有危險(xiǎn)的。C-若加在絕緣子上的電壓相當(dāng)大時，短接干燥帶的局部放電將具有電弧的特性，其伏安特性

31、呈現(xiàn)下降型。這類局部放電一般稱為局部電弧。局部電弧的電阻不太大，因此出現(xiàn)局部電弧后絕緣子的總電阻將顯著降低，（主要由未被局部電弧接的絕緣子表面部分的電阻決定）。隨污穢程度的不同，泄漏電流將突增至數(shù)十或數(shù)百毫安，局部電弧的顏色也同時由藍(lán)紫色改變?yōu)榧t黃色或白色，電壓沿絕緣子表面很快進(jìn)行重新分布。電源供給的能量消耗在局部電弧和絕緣子表面層的加熱上。消耗在局部電弧中的能員，一部分消失在周圍空間中，另一部分則耗費(fèi)在電弧內(nèi)的電離過程中，而且為使電弧穩(wěn)定燃燒，必須保持一定的電離能量水平。至于消耗在絕緣子表而層發(fā)熱上的能員，它取決于電壓的大小和污層的性能。當(dāng)表面層的干燥影響占優(yōu)勢時電阻值將增加;反之，。在第一

32、種情況下，絕緣子的泄漏電流將減小，與之相等的局部電弧電流也隨之減少，取自電網(wǎng)的電弧能量減小，耗費(fèi)在電離過程中的能量也就減少，為熄弧創(chuàng)造了條件。被局部電弧分路的絕緣子表面干燥區(qū)逐漸受潮，干燥區(qū)逐漸減少，電導(dǎo)逐漸恢復(fù)，使局部電弧旁路而熄滅。然后再次出現(xiàn)干燥區(qū)，加在干燥區(qū)上的電壓可能使其重新放電，從而再次形成局部電弧，這種狀態(tài)稱為間歇小電弧狀態(tài)。在第二種情況下，絕緣子表面層的發(fā)熱將引起絕緣子電阻的減小和泄漏電流的增加，與之相等的電弧電流就增大，使得其供給電弧的能量增加，電弧溫度升高，建立于有利電離過程發(fā)展的條件，促使總電弧伸長。由于電弧的下降型伏安特性，電流的增加將使電弧電阻和電弧上的電壓降進(jìn)一步減

33、小。隨著局部電弧的伸長和局部電弧電阻的減小，絕緣子非干燥區(qū)表面的電場強(qiáng)度逐步升高，當(dāng)電場強(qiáng)度超過臨界值時，就將發(fā)生絕緣子的完全閃絡(luò)。D當(dāng)電壓遠(yuǎn)大于50%閃絡(luò)電壓時，只經(jīng)過幾個工頻周期就發(fā)生完全閃絡(luò)。在該電壓作用時間下絕緣子表面層內(nèi)的熱動力平衡過程并沒有充分發(fā)展，在沒有明顯地形成干燥和出現(xiàn)局部電弧的情況下就將發(fā)生絕緣子的閃絡(luò)。但是，閃絡(luò)電壓值仍然要比干閃電壓低得多。分析其原因可能是由于污穢分布的不均勻，使得絕緣子表面各區(qū)段的電阻不等，作用電壓沿絕緣子表面的分布也就不均勻，促使發(fā)生分段依次閃絡(luò)。E一當(dāng)作用電壓更高時，表面層存在實(shí)際上不影響放電發(fā)展過程，放電發(fā)展所需要的時間只是幾一卜至幾百微秒，放電

34、電壓比較接近止干閃電壓，而與絕緣子的結(jié)構(gòu)外形關(guān)系不大。從上而的分析可以看出，如果A、H區(qū)和大部分C區(qū)相應(yīng)于正常運(yùn)行方式下污穢絕緣子的放電發(fā)展過程，則部分C區(qū)和D、E區(qū)將相應(yīng)于電壓作用下的污穢絕緣子閃絡(luò)，而且其中部分C區(qū)和D區(qū)相應(yīng)于內(nèi)部過電壓的作用，E區(qū)相應(yīng)于大氣過電壓的作用。應(yīng)當(dāng)指出，在絕緣子的實(shí)際運(yùn)行中，過電壓是作用在連續(xù)濕潤和承受長期工作電壓的絕緣子上的（長期停運(yùn)后投入時發(fā)生的電壓除外）。長期工作電壓對絕緣子表面的濕潤狀態(tài)將產(chǎn)生影響由于泄漏電流的發(fā)熱而將形成干燥區(qū)（或形成烘干程度不同的區(qū)段），從而改變了絕緣子表面的電壓分布，促使絕緣子在過電壓作用下發(fā)生完全閃絡(luò)。從上面的分析中可知，沿絕緣子

35、濕潤污穢表面的閃絡(luò)現(xiàn)象是一種與表面發(fā)熱，烘千以及局部電弧發(fā)生、發(fā)展有關(guān)的熱動力平衡過程。它與作用電壓的大小、絕緣子的表面爬電距離以及污層電導(dǎo)（包括污源性質(zhì)、污穢物沉積數(shù)量和濕潤程度）等有關(guān)。將、電弧的電導(dǎo)（或電阻）和未被電弧覆蓋（即與局部電弧相串接）的濕潤污穢表面的電導(dǎo)（或電阻）進(jìn)行比較，2污閃故障防止措施21絕緣子污閃的防治為了防止絕緣子污閃造成停電、斷線事故的發(fā)生，必須加強(qiáng)絕緣子的防污閃工作。首先要正確了解線路通過地區(qū)的大氣污穢程度和污穢性質(zhì)，確定線路的污穢期和污穢等級，正確劃分出污穢區(qū)，以便為防污閃工作提供可靠依據(jù)。其次，根據(jù)實(shí)際情況選擇適合本地區(qū)的防污閃方法。目前，在供電運(yùn)營中防治污閃

36、的方法很多，經(jīng)歸納主要如下定期清掃絕緣子。在污穢季節(jié)到來之前，逐桿清掃絕緣子，除去絕緣表面的污穢物。一般每年在雨季前清掃一次，可用干布或蘸去污粉的濕布擦干凈，也可帶電水沖洗。對污穢嚴(yán)重，不易在現(xiàn)場清掃的絕緣子，更換新的絕緣子，將舊絕緣子帶回工廠進(jìn)行清掃。更換不良和零值絕緣子。定期對絕緣子串進(jìn)行絕緣檢測，發(fā)現(xiàn)不良絕緣子和零值絕緣子，及時更換增加絕緣子串的單位泄漏比距。絕緣子表面泄漏電流越大，污閃越嚴(yán)重，而泄漏電流的大小與絕緣子串的單位泄漏比距成反比。因此，可以增加絕緣子片數(shù)或改為耐污型絕緣子來增加絕緣子串的單位泄漏比距。采用防污涂料。對污穢嚴(yán)重地區(qū)的絕緣子，可采取定期在表面涂憎水性防污涂料的方法

37、增強(qiáng)其抗污能力。采用合成絕緣子(又稱硅橡膠絕緣子)。合成絕緣子由環(huán)氧玻璃纖維棒制成芯棒，以硅橡膠為基本絕緣體構(gòu)成環(huán)氧玻璃纖維棒抗張強(qiáng)度相當(dāng)高，硅橡膠絕緣傘具有良好的耐污閃性能，所以采用合成絕緣子是最近幾年在新建線路上應(yīng)用較廣，是防污閃的有效措施裝設(shè)風(fēng)力清掃環(huán)：對于輸電線路的絕緣子，人工清掃、機(jī)械清掃費(fèi)時費(fèi)力，帶電水沖洗成本高。有些地方受地理?xiàng)l件限制不能進(jìn)行機(jī)械清掃或帶水沖洗，為解決這一難題，我國的某些地區(qū)常使用風(fēng)力清掃環(huán)自動清掃絕緣子表面污垢。風(fēng)力清掃環(huán)采用輕質(zhì)的絕緣材料制成，其結(jié)構(gòu)是一個絕緣環(huán)上穿著若干個、按同一方向排列的風(fēng)力推動碗，組成風(fēng)力清掃環(huán)。使用時，將風(fēng)力清掃環(huán)套在絕緣子上，當(dāng)有風(fēng)吹

38、動時，風(fēng)力清掃環(huán)就會轉(zhuǎn)動，風(fēng)力推動碗的邊沿就會不斷地刮去絕緣子表面的污垢，從而保證絕緣子表面永遠(yuǎn)清潔，防止污閃事故發(fā)生。線路絕緣子防污閃新技術(shù)：如圖1，將復(fù)合材料防污環(huán)狀薄片嵌入絕緣子鐵帽下，其外邊較絕緣子外徑略小，其內(nèi)邊與絕緣子鐵帽下沿之間無間隙。裝上防污環(huán)狀薄片后，既可抑制帽沿根部的電暈，提高電暈起始電壓；亦可改善沿絕緣子表面的電場分布，提高絕緣子的污閃電壓。、防污閃方法優(yōu)缺點(diǎn)的比較定期清掃。這種方法是應(yīng)用最為廣泛，也是最簡單的防污閃方法，一直被各供電部門所延用。缺點(diǎn)是按周期進(jìn)行清掃，每年要專門計(jì)劃出一兩個月的時間進(jìn)行成批絕緣子清掃工作。在一些重污區(qū)幾乎是每季都要清掃一次或是每月清掃一次，

39、職工勞動強(qiáng)度大，而且在天窗點(diǎn)壓縮的客觀情況下，浪費(fèi)了許多寶貴的停電時間，造成全年平推檢修任務(wù)十分緊張。使用水沖洗車進(jìn)行帶電沖洗，越來越得到供電段的重視，它是用高電阻率的壓力水柱清洗絕緣子的一種帶電作業(yè)方式。只需利用區(qū)間無列車時的空閑時間，不停電就能對接觸網(wǎng)絕緣子進(jìn)行沖洗，職工勞動強(qiáng)度小，工作進(jìn)度快，對于一些停電困難的區(qū)段比較適合。但在沖洗前要先對所用水源進(jìn)行嚴(yán)格的檢測化驗(yàn)，水的電阻率要求一般不低于1500歐姆厘米，對于水質(zhì)含鹽量超標(biāo)的地區(qū)不適合使用此方法。目前，也有利用化學(xué)清洗劑代替水沖洗的，效果比水要好，只是成本高一些。在線監(jiān)測和更換零值絕緣子。使用此種方法的前提條件是需要有相應(yīng)的儀器才能進(jìn)

40、行。在絕緣子數(shù)量大的情況下，勞動量也很大。并且目前開發(fā)出的一些在線監(jiān)測儀器，在使用中受溫度、濕度風(fēng)速等氣候條件影響較大，準(zhǔn)確率起伏很大。市場新開發(fā)的玻璃絕緣子雖然具有零值自爆特點(diǎn)，為絕緣子的絕緣檢測提供了一條新的途徑但由于其自潔能力差，積污重，很不適應(yīng)中及重污區(qū)使用，且造價高，應(yīng)用也不廣泛。增加絕緣子片數(shù)以提高泄露的方法在現(xiàn)場應(yīng)用較多，通常的做法是在饋線、拉桿處多加一片懸式絕緣子以提高絕緣性能，但受強(qiáng)度影響，絕緣子片的數(shù)量不能一味的增加，新增加的絕緣子被污染后，在一些重污區(qū)還是會經(jīng)常出現(xiàn)污閃故障。絕緣子的生產(chǎn)廠家實(shí)踐中也在不斷摸索，研制新型絕緣子，通過改進(jìn)絕緣子技術(shù)水平以提高抗污閃的能力。將耐

41、污型絕緣子設(shè)計(jì)成大小個相間或傘下帶棱的傘形。由于小傘處于大傘的保護(hù)下不易受污染，且大傘間距較大、改善了傘間放電特性，因而提高了絕緣子的耐污性能，并有利于帶電水沖洗。采用憎水性涂料是一種比較先進(jìn)且成本較低的方法，優(yōu)越性也比較明顯。我國從六七十年代就開始使用耐污涂料，最初使用硅油、硅脂、地蠟。80年代以來，又開發(fā)出室溫硫化硅橡膠(RTV)涂料應(yīng)用于現(xiàn)場，由于其具有憎水性和包容污穢物的特點(diǎn)，當(dāng)污穢物落上后，被防污涂料包圍成一個個孤立的細(xì)小微粒，使其不被雨水或潮霧中的水分所潤濕，因此，該污穢物質(zhì)不被離子化，從而能有效地扼制泄漏電流，極大地提高絕緣子的防污閃能力。在實(shí)際應(yīng)用中，使用RTV涂料，要嚴(yán)格按使

42、用說明書操作。施工工藝要求較高，太薄或龜裂、脫皮都會失去應(yīng)有作用，造成閃絡(luò)事故。在保證噴涂質(zhì)量的條件下，一次使用可保持絕緣子五年內(nèi)不用清掃。合成絕緣子是近幾年開始應(yīng)用的新型絕緣子，它重量輕、機(jī)械強(qiáng)度高，軸向拉力特別強(qiáng)，倍，是高強(qiáng)瓷的34倍；抗污閃性能好，具有憎水性，下雨時在合成絕緣子的傘形波紋表面不會沾濕形成水膜，而是呈水珠狀滴落，不易構(gòu)成導(dǎo)電通道，其污閃電壓較高，為同電壓等級瓷絕緣子的3倍；清掃周期長，具有自潔性，可45年清掃一次。缺點(diǎn)是合成絕緣子價格高，承受的徑向(垂直于中心線)應(yīng)力小，傘部為硅橡膠，質(zhì)地比較軟，極易損傷而破壞密封性，導(dǎo)致絕緣性能下降。以周期清掃為主，綜合采用多種防污措施。

43、如在一些重污區(qū)逐步推廣使用合成絕緣子，對暫不能更換的區(qū)段可以采取在瓷質(zhì)絕緣子表面噴涂防污涂料的方法，以延長清掃周期。在人工清掃的基礎(chǔ)上增加作業(yè)車帶電水沖洗的次數(shù)，提高絕緣子的防污閃能力。以點(diǎn)帶面，逐步推廣。由于現(xiàn)在國內(nèi)生產(chǎn)防污閃涂料的廠家較多，質(zhì)量參差不齊，選擇前首先要把好質(zhì)量關(guān)，參照電力系統(tǒng)用常溫固化硅橡膠防污閃涂料技術(shù)條件進(jìn)行檢驗(yàn)，對于使用的防污閃涂料能否適應(yīng)本地區(qū)的環(huán)境特征，可先選擇一些不同類型的重污區(qū)段進(jìn)行試驗(yàn)，如粉塵型污染區(qū)、酸性空氣污染區(qū)、沿海鹽性污染區(qū)等。再從不同重污染區(qū)中選擇一些桿或幾組軟橫跨，在絕緣子表面噴涂防污涂料，分別進(jìn)行試驗(yàn)，依試驗(yàn)效果進(jìn)行推廣。同時，在使用防污染涂料時要特別注意涂敷工藝，涂抹前絕緣子要先擦干