污秽时绝缘子的沿面放电

  用耐老化性能极好，憎水性很强的硅橡胶制造绝缘子，其污闪电压是瓷绝缘子的两倍以上。

  传统瓷绝缘子及玻璃绝缘子之所以耐污性能差，根本原因就是其表面的亲水性。绝缘子表面的污秽层在雾、露、小雨等潮湿天气条件下，形成了沿绝缘子表面连续的导电层，因而沿面绝缘强度急剧下降。硅橡胶复合绝缘子作为电力系统新一代的绝缘子，其优异的防污性能首先得益于硅橡胶材料所特有的表面憎水性的迁移性能，另外，简单平滑的伞形与较细的杆径也是复合绝缘子优异耐污性能的重要因素。

  由以上分析可知，绝缘子的污闪是一个复杂的过程，大体可分为积污、受潮、干区形成、局部电弧的出现和发展等阶段。因此污闪的三要素是，绝缘子表面积污、污秽层湿润和电压作用。

  事故统计表明：发生污闪事故往往是大面积范围的，因为一个区域内的绝缘子积污、受潮状况是差不多的。所以易发生大面积多污点事故。污闪时自动重合闸成功率远低于雷击闪络时的情况，因而往往导致事故的扩大和长时间停电。就经济损失而言，污闪在各类事故中居首位。

  1989年12月底至1990年2月，由于持续数天大雾，豫北、冀南、晋南、晋中、京津唐以及辽西先后有172条线座变电站全部、部分或瞬时停电。事故面积之广、威胁之大，在我国前所未有。

  1996年底至1997年初，长江中下游六省一市发生较大面积污闪。同年，华北、山东、西北电网也发生了较大面积的污闪，鲁、沪、皖、鄂、赣、陕和新疆电网都发生了区域性停电事故。

  现以悬式绝缘子为例说明污秽放电的形成和发展过程。悬式绝缘子铁脚和铁帽附近表面上的污层在干燥状态下一般不带电，但在毛毛雨、大雾等不利天气时，污层将被水分所湿润，电导大增，在工作电压下污层中电流密度较大，污层烘干较快，先出现干区。干区的电阻比其余湿层的电阻大很多（有时大几个数量级），此时电场强度已足以引起表面空气碰撞电离，于是在铁脚和铁帽周围将开始电晕放电或辉光放电。由于此时泄漏电流比较大，电晕或辉光放电很容易直接转变为电弧，这种电弧存在于绝缘子的局部表面（称之为局部电弧）。随后局部电弧根部附近的湿污层被很快烘干，即干区扩大，电弧伸长，若此时电压尚不足以维持电弧的燃烧，电弧即熄灭。再加上交流电流有过零时刻，更促使电弧呈现“熄灭—重燃”的交替变化。在污层湿润度不断增大的情况下，泄漏电流也随之逐渐变大，且可在一定电压下维持，使局部电弧长度持续不断的增加。绝缘子表面上这种不断延伸发展的局部电弧现象俗称爬电。一旦爬电至某一临界长度时，弧道的进一步伸长就不再需要更高的电压，能自动延伸完成沿面闪络，相应的电压叫做污闪电压。

  2001年1月～2月，由于持续数天大雾，污闪首先由河南电网发生，并逐渐北移，经河北南网、京津唐电网直至辽宁南部和中部。沈阳70%以上的区域停电，损失电量937万千瓦小时；河北、河南损失电量660万千瓦小时；邯钢停产，部分轧钢设备损坏；京广电气化铁路短时中断运行。

  户外绝缘子常会受到工业污秽或自然界盐碱、飞尘等的污染。干燥情况下，绝缘子表面污秽层的电阻很大，对绝缘子的闪络电压基本上没有什么影响，但在大气湿度较高或在毛毛雨、雾、露、雪等不利的大气条件下，这些污秽层被湿润时，含在污秽层中的电解质成分会溶于水中，形成导电水膜，使绝缘子表面的泄漏电流显著增大，闪络电压显著降低。

  悬式绝缘子上加装风力清扫环后，其防污闪的效果是非常显著的。表1-6和表1-7为某供电公司在线路上加装风力清扫环之前和之后的对比。表1-6中直线杆发生污闪的绝缘子片数多于耐张杆，一是因为直线杆的数量较耐张杆的数量多，二是由于直线杆的绝缘子垂直排列，其上层绝缘子对下层绝缘子有遮蔽作用，雨水对下层绝缘子的冲洗效果不好，容易诱发污闪，而耐张杆的绝缘子近似水平布置，雨水对每一个绝缘子的冲洗效果较好，因此不宜发生污闪。表1-7中，直线杆的绝缘子发生污闪的片数为0，而耐张杆仍然有绝缘子发生污闪，说明在有风的条件下，直线杆上的风力清扫环比耐张杆上的风力清扫环更容易旋转，清扫效果更好。

  爬电距离是指两极间的沿面最短距离，如图1-48所示的A、B两点间的距离。增加爬电距离，可直接加大沿面电阻，抑制电流，提高闪络电压。因此对悬式绝缘子串，常用增加片数或采用大爬电距离的绝缘子。

  定期或不定期清扫，人工除去绝缘子表面污秽，当然能大大的提升闪络电压。清扫工作一般都会采用人工清扫、机械清扫或带电水冲洗。对我国的污秽情况与气象情况而言，清扫最有效的季节在积污严重而降雨尚未到来的冬季。带电清扫一般只适用于设备集中，交通方便的变电站，而且带电水冲洗还有冲洗不当反而闪络的危险。对输电线路则是停电人工清扫，人工上塔，用湿布去擦。对一些条件具备的地区，还可通过直升机对线路绝缘子进行带电水冲洗作业，大幅度的降低人工劳动强度。

  对于输电线路绝缘子，人工清扫、机械清扫费时费力，带电水冲洗成本高。有些地方受地理条件限制不可以进行机械清扫或带电水冲洗。为解决这一难题，我国有些地区尝试用风力清扫环（图1-49）自动清扫绝缘子表面污垢。

  风力清扫环采用轻质在允许电压下不导电的材料（如塑料）制成，其结构是1个绝缘环上穿有若干个、按同一方向排列的风力推动碗，组成风力清扫环。使用时，将风力清扫环套在绝缘子上，当有风吹动时，风力清扫环就会转动，风力推动碗的边沿就不断地刮去绝缘子表面上的污垢，来保证绝缘子表面永远清洁，防止污闪事故发生。