沿污染電介質表面放電

在電壓作用下，暴露在大氣中受污染的固體電介質表面，出現泄漏電流、局部電弧和閃絡的現象。

基本介紹

• 中文名：沿污染電介質表面放電
• 外文名：discharge along a contaminated dielectric surface
• 學科：電力工程

簡介

在電壓作用下，暴露在大氣中受污染的固體電介質表面，出現泄漏電流、局部電弧和閃絡的現象。

產生原因

電力設備(特別是戶外運行的電力設備)的外絕緣暴露在大氣中，受到環境污染後絕緣表面沉積一層污垢，其中包含電解質和惰性物質，遇霧、露、毛毛雨等天氣，絕緣表面濕潤導電，在電壓作用下，產生泄漏電流和局部電弧;局部電弧發展延伸，直至連通兩極，導致閃絡，簡稱污閃。電力設備外絕緣的設計，一般都保證在晴天和雨天，即使出現各種過電壓，也不應發生閃絡。但污染外絕緣有可能在運行電壓下就發生閃絡。污閃事故停電時間長，損失電量多，而且隨工業的發達和運行電壓的升高而日趨嚴重。因此沿污染電介質表面放電的研究有重要的意義。

放電過程

可分為積污、濕潤、局部電弧、閃絡四個階段。

(1)積污：大氣中的污物沉積到介質表面。污物有自然的，也有人為的。如沿海地區的鹽分，鹽鹼地帶的鹽鹼，各種工業污穢和農業地區的農藥、化肥及塵埃等。

(2)濕潤：沉積在介質表面的污層，在乾燥時一般是不導電的，但在霧、露、毛毛雨下污層受潮後，其中含有的電解質溶解電離，污層就導電了，在電壓作用下，產生了泄漏電流。

(3)局部電弧：泄漏電流的焦耳熱能烘乾潮濕污層，在電流密度大的部位會出現乾區，由於電壓集中到乾區，在一定條件下就會出現跨越乾區的輝光放電。由於污層的繼續受潮和泄漏電流的不斷增大，輝光放電將轉變成局部電弧;弧道的壓降很低，其伏安特性是下降的。

(4)閃絡：由於乾區的擴大和電流的交變，局部電弧時燃時滅;但總的趨勢，污層越來越潮，泄漏電流越來越大，局部電弧能維持的長度越來越長，一旦電弧延伸到貫通兩極，就發生了污閃。

物理模型

沿污染介質表面放電的物理模型如圖1所示。其數學表達式為U=AxI+IR (x)，式中U為外施電壓;x為局部電弧長度;I為電流;n為電弧常數;R (x)為電弧短路部分外的剩餘污層電阻。外施電壓必須維持電弧壓降AxI-和電阻壓降IR (x)。電弧壓降隨電流的增大而按指數規律下降;電阻壓降則隨電流的增大而上升。因此，為維持某一長度的局部電弧，必然需要一最小電壓。隨局部電弧的延伸，此最小維持電壓將隨之增大，但超過某一弧長，此最小維持電壓反將減小。即使電壓不變，局部電弧也將迅速延伸，直至閃絡。此一弧長叫做臨界弧長，相應的電壓和泄漏電流，叫做臨界電壓和臨界泄漏電流，臨界電壓即污閃電壓。由此可求得相應於某一污層的電導率沿泄漏路徑的污閃梯度，小於此梯度，可以不發生污閃。

圖1

沿污染介質表面放電的物理模型

提高污閃電壓的方法

增長泄漏距離可提高污閃電壓。如增加絕緣子元件個數，或採用泄漏距離較長的耐污絕緣子，在絕緣子表面塗覆憎水性塗層或用有憎水表面的材料作絕緣子，都能抑制泄漏電流，提高污閃電壓。