摘要：绝缘子是电力系统的重要组成部分，其运行过程中受到环境气候影响很大。在恶劣天气条件下绝缘子的闪污事故将严重影响电力系统的安全运行。本文介绍了绝缘子的污秽闪络特性、机理及闪络过程，在此基础上简单阐述了污闪事故产生的主要影响因素，最后提出了绝缘子污闪的防护措施。
关键词：绝缘子；污秽闪络特性；防护措施
引言
近年来随着各行业用电需求量的急剧上升，对电力系统的可靠运转提出了更严格的要求。与此同时，国内环境污染却越来越严重。绝缘子作为电气设备外绝缘、线路绝缘、承受电气应力和机械应力的重要部件，却经常受到工业废气物、自然酸碱沉降物、灰尘、鸟粪等污染。在大气环境湿度大或者恶劣天气条件下，如雨，露，雾，雪等，绝缘子表面有脏、污物质且该脏污物质被润湿时，绝缘子沿面电导率将急剧上升，绝缘子的闪络电压显著降低，更有甚者在正常的运行电压下会发生闪络现象，影响电力系统的安全运行。因此，分析研究绝缘子污闪过程对绝缘子的防污闪有指导作用。
1绝缘子污秽闪络机理
绝缘子作为一种固体电介质，当表面有润湿的污秽时，其沿面放电过程是表面气体电离和局部电弧生长、熄灭、重燃、再生长的电、热、化学等相关因素综合作用的过程。
绝缘子被脏污层覆盖时，脏污物质在干燥情况下呈高电阻状态[1]。当污秽层受潮时，因污秽层表面的污层不均，其本身的热效应导致污渍的表面部分变干，具有最高电流密度的部分首先形成干燥区。此时，干燥区的阻值比其他地方的阻值要大很多，该区域的压降大，电场强度也大。如干燥区的场强强度超过一定值时就会发生电晕放电。随着时间的变化，电晕放电就会转变为明亮通道的局部电弧放电。于此同时，生长的电弧再次干燥污渍层，进一步扩大干燥带，并使电弧进一步生长。当电弧长度生长到一定程度时，外部电压如若不足以维持电弧放电则电弧熄灭。在这期间曾被电弧烘干的部位又再次被润湿，润湿的地方又重新发生局部电弧放电，这一过程循环反复。当水分连续增加并且污秽程度严重时，放电通道内所需的场强反而变小，在合适的条件下电弧贯穿两个电极，形成绝缘子沿面闪络。
绝缘子在电力系统运行中的闪络过程通常与在实验室中进行的人工污染测试[2]发生的闪络机制大体一致，实际运行过程中发生的绝缘子闪络直至击穿绝缘子的现场图如下：
综上所述，污秽闪络过程不仅要看其是否能产生热电离及局部电弧放电过程，还要保证绝缘子局部电弧的熄灭-重燃或者电弧的延伸-收缩的交替变化，使电弧可以桥接更多绝缘体的表面层并最终完成闪络。
2主要影响因素
（1）污秽物的性质
使绝缘子发生污闪的污秽物可分为两类：A类：多种不溶性质的污染物积聚在绝缘子表面上，在潮湿时该类物质是导电的，表征此类污秽最佳方法是执行ESDD/NSDD测量。（ESDD：等值附盐密度；NSDD：不溶沉积物密度）B类：积聚在绝缘子表面的不溶液体电解质，表征此类型最佳方式是进行绝缘子的电导率或泄露电流测量。输变电线路绝缘子遇到的情况大部分是这两种类型污秽的组合[3]。当脏、污层被弄湿时，污垢中的可溶物质溶解在水中，导致绝缘体的表面电导率突然增加并且闪络电压显着下降。大多数情况下，沿面污闪电压随着绝缘子污染程度的加重而大幅度降低。
（2）环境湿度
在进行人工污秽试验过程中当空气相对湿度处于50%～70%时，如若继续增加空气相对湿度，则绝缘子的沿面闪络电压会迅速下降。当相对湿度大于75%且温度相同时会发生吸收潮湿气体现象，或者当空气中的湿润气体凝聚到温度低于露点的表面上时会造成冷凝[4]，这都会导致沿面闪络电压大幅降低。
（3）结构形状
绝缘子的形状因素和极间的沿面爬电距离，对改善污闪电压起着举足轻重的作用。在相同的表面形状下，增加爬电距离其沿面局部电弧长度随之变大，污闪电压也必然加大。但如果结构不合理，相邻两片绝缘子的伞裙之间可能会发生局部电弧桥接，这时虽然增大了爬电距离，其闪络电压却不会随之变化。在污闪期间污层的表面电阻决定泄露电流的大小，假定在均匀的污秽分布和潮湿条件下，可以计算表面层电阻和表面污垢电导率σ，即
式中：l为从绝缘子端部沿面到移动点的距离；r（l）为从绝缘子轴线到动点的距离；Ff为绝缘子的形状系数；L为绝缘子总爬电距离；如右图A所示
图A 形状因素
（4）其他因素
污秽的一个特殊情况就是鸟粪流。各种鸟类的排泄物在释放时形成连续的高电导率（20kΩ/m～40kΩ/m）[3]的鸟粪流，该鸟粪流会减小绝缘子的空气击穿间隙同时有可能直接桥接绝缘子片的边缘部位，发生闪络。此时，绝缘子形状因素将起不到任何作用，最佳的方法是放置制止器件或专门设置鸟类栖息处，或者设置一些鸟类天敌仿生物来制止鸟类栖息在线路绝缘子上。设置鸟类天敌仿生物在现实运行过程中得到了很好的验证，有效的制止了因鸟粪流引起线路绝缘子闪络的发生。
3防污措施
防污措施：（Ⅰ）定期采用ESDD方法[4]对污秽物进行测量如果测出值过大，说明污秽物已降低绝缘子的闪络电压，需采取相应的防污闪措施。（Ⅱ）定期测量绝缘子污秽层表面电导率来监测绝缘子表面脏污程度的严重与否，当脏污程度较高时立即采取相应的减污措施。（Ⅲ）安装泄露电流脉冲发生器来监控被污染的绝缘子的运行情况，若泄露电流幅值范围变得越来越大，跃变频率越来越高，表征着污闪即将到来[5]，这时电流脉冲发生器就会发出预警信号，提醒工作人员采取应变措施。
4结束语
以上内容只是简单的对绝缘子污闪机理进行阐述，并提出了几点现实运行过程中容易操作的减污、防污闪措施。电网运行过程中各种情况都会发生，我们只有不断探讨研究、改进技术，提高生产工艺，做好事前预防、事后总结，争取使污闪事故造成的损失降到最低。
参考文献：
[1]《高电压绝缘技术》严璋，朱德恒主编.-3版.-北京：中国电力出版社，2018.8ISBN：978-7-5123-7564-2
[2]GB/T 4585-2004/IEC 60507：1994《交流系统用高压绝缘子的人工污秽试验》
[3]GB/T 26218.1-2010《污秽条件下使用的高压绝缘子的选择和尺寸确定 第1部分：定义、信息和一般原则》
[4]《高压绝缘子的设计与应用》 邱志贤主编.-北京：中国电力出版社，2006.11ISBN：7-5083-4457-X
[5]李明，舒乃秋，彭旭东，等. 基于声发射技术的绝缘子污秽放电监测[J]. 电力自动化设备，2004
作者简介：
黄天益（1988-），男；福州；汉；本科；中级工程师；检验师；研究方向：电气工程及自动化。
论文作者:黄天益,郭少英
论文发表刊物:《河南电力》2018年11期
论文发表时间:2018/11/28
标签：绝缘子论文; 污秽论文; 电弧论文; 表面论文; 电压论文; 电导率论文; 发生论文; 《河南电力》2018年11期论文;