絕緣子汙閃形成機理及防止措施

2021-08-18 18:27:29 字數 2875 閱讀 8378

摘要:文章闡述了絕緣子發生閃絡的形成機理,分析了影響汙閃電壓的因素,提出了防止汙閃的措施。 內容來自

在空氣絕緣和氣體絕緣裝置中,都有沿固體表面放電的問題,因為高壓導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,沿整個固體表面發生放電時稱為閃絡。在放電距離相同時 ,沿面閃絡電壓低於純氣隙的擊穿電壓,因此在工作中,很多情況下事故往往是沿面閃絡造成的。

影響絕緣子閃絡放電的因素很多,其中主要有:電場分布情況,電壓波形、大氣壓力 、溫度、濕度電介質表面潮濕和髒汙情況等等。在這些因素中,任何乙個單獨作用,絕緣子一般都不會發生沿面閃絡。

但是當某些因素結合起來作用,絕緣子發生沿面閃絡就容易得多 。最危險的一種情況就是絕緣子表面汙穢與很高的大氣濕度結合作用,在這種條件下發生的沿面閃絡稱為汙閃。 資訊**

戶外絕緣子常會受到工業汙穢或自然界鹽鹼飛塵等汙染。乾燥情況下,絕緣子表面電阻很大 ,對閃絡電壓沒多大影響。但當大氣濕度很高,或在毛毛雨、霧、雪等不利氣候條件下,絕緣子表面被汙層濕潤,其表面電導鉅增使絕緣子洩露電流急劇增加。

其結果是絕緣子的閃絡電壓(汙閃電壓)大大降低,甚至有可能在工作電壓下發生閃絡。

因為汙閃事故一般是在工作電壓下發生的,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後才能恢復供電。因此汙閃事故對電力系統的危害特別大。

如下圖所示:

1 絕緣子發生閃絡的形成機理

汙穢絕緣子受潮,含在汙穢層中的可溶性物質逐漸溶解於水,成為電解質,在絕緣子表面形成一層薄薄的導電液膜。這層液膜的導電率取決於汙穢物質的化學成分和潤濕的程度。在潤濕飽和時汙層的表面電阻甚至下降幾個數量級,絕緣子的洩露電流也相應居增。

在鐵角附近 ,因直徑較小,電流密度最大,發熱最甚。如果汙穢嚴重或絕緣子的爬距較小,則流過烘乾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,通道所需的場強變小,分擔到這閃絡放電通道上的電壓足以維持很長的區域性電弧而不會熄滅,最後發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烘乾帶,也可能出現上述過程。乙個絕緣子情況如此,當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烈的潤濕,該處表面就被逐漸烘乾。先是在靠近鐵腳的某處形成區域性烘乾區。

由於被烘乾,該區域表面的電阻率大增。迫使原來流經該區域的電流轉移到該區併聯的兩側的溼膜上去,使流流經這些溼膜的電流密度增大,加快了這些溼膜的烘乾過程。這樣發展下去,在鐵腳的四周便很快形成了乙個環行烘乾帶。

烘乾帶具有很大的電阻,這就使烘乾帶所分擔的電壓激增加。當加在烘乾帶上某處的場強超過零界值時,該處就發生區域性沿面放電(由於這種放電現象具有不穩定的、時斷時續的性質,我們稱為閃爍放電)。於是大部分洩露電流經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大,促使烘乾區向外擴充套件。另一方面,閃爍放電通道的存在,等於把烘乾帶短路,使通道兩側烘乾帶中的流過的洩露電流降到很小,這些區中烘乾作用就很微弱了,大氣中的水分又逐漸使這些區域表面潤濕,表面電導增大,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。於是,原通道中的電流轉移到兩側濕潤區,使該區再烘乾,並在該區觸發新的閃爍放電。

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移,總的趨向是使環行烘乾帶的寬度逐漸加大,閃爍放電的長度也隨之增長。對於一串絕緣子來說,汙閃的基本過程任同上述。

2 影響汙閃電壓的因素

2.1 汙穢的性質和汙染程度

圖1表明汙閃電壓與汙穢的性質和汙染的程度都有關係,汙穢的電導率越高和電介質表面沉積的汙穢量越多,則閃絡電壓越低。

2.2 濕潤的方式

實踐表明,下大雨時的絕緣子表面積聚的汙穢,特別是水容性導電物質很容易被雨水沖掉,因此容易發生閃絡的氣象條件是霧、露、融雪和毛毛雨等。因為這些氣象條件下汙層極易達到飽和濕潤狀態,但不被沖洗掉。

2.3 洩露距離

與區域性電弧串聯的剩餘電阻阻值越大,則沿面閃絡越不容易發生。在汙層表面電導率一定的情況下,洩露距離越長,則剩餘的電阻越大,因此絕緣子的洩露距離是影響汙閃電壓的重要因素。

2.4 外施電壓的形成

由於汙閃是區域性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致閃絡。幾種電壓相比較,雷電衝擊電壓下汙閃電壓最高,工頻電壓下的汙閃電壓較低,而且直流電壓下汙閃電壓最低。

3 防止汙閃的措施

絕緣子汙閃是影響電力系統安全執行的重要問題之一,為提高線路和變電站的執行可靠採取以下方法。

3.1 定期或不定期的清掃

根據大氣汙穢程度、汙穢的性質,在容易發生汙閃的季節定期進行清掃,可以有效地減少或防止汙閃事故。對於變電站裝置,可以裝設洩露電流記錄器,根據電流的副值和脈衝數來監督汙穢絕緣子的運**況,發出預警訊號,以便執行人員及時發現。

3.2 使用防汙閃塗料或進行表面處理

在絕緣子表面塗一層憎水性的塗料,這樣在潮濕的氣候下表面會形成水滴,但不易形成連續的水膜,因此絕緣子的洩露電流較小,汙閃電壓就不會下降太多。常用的塗料為有機油、有機矽脂、地蠟等,他們的使用壽命不長,執行維護的工作量大,因此只在特別嚴重的汙穢地區才使用。

3.3 加強絕緣和採用耐汙絕緣子

加強線路絕緣的最簡單的方法是在絕緣子串中增加懸式絕緣子片數,也既增加單位洩露距離。但這種方法只實用於汙區範圍不大的情況,否則很不經濟,因為增加串中絕緣子片數後必須相應的提高桿塔強度。使用專門設計的耐汙絕緣子可以避免上述缺點,因為耐汙絕緣子在不增加結構高度的情況下是洩露距離明顯增加。

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3.4 使用其他材質的絕緣子

半導體釉質絕緣子的釉層中有電導電流流過,使絕緣子表面溫度比環境溫度略高,因而汙層不易吸濕。當汙層受潮後,半導體釉的發熱也會對溼汙層有一定的烘乾作用,使汙層中洩露電流減小,因此其汙閃電壓比一般絕緣子要高。但是半導體釉易老化,至今不易推廣應用。

汙穢地區的電網,電氣裝置外絕緣的強度受汙穢影響將大大降低汙閃事故發生在惡劣氣象條件正常工作電壓下,因此嚴重汙穢地區電網外絕緣水平應主要由系統最高執行電壓決定。

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