污秽与覆冰绝缘复习

1、亚飞：，外径增加，其耐污闪和雨闪能力下降覆冰是指电力系统中固体绝缘件表面积覆冰雪的一种自然现象。覆冰绝缘是指固体绝缘表面积覆冰雪后的绝缘特性及其变化规律，并根据其变化规律和特性进行绝缘配置的方法、措施。什么叫内绝缘/外绝缘外绝缘指空气间隙绝缘和暴露在大气中的绝缘子表面的绝缘。外绝缘的耐受电压值与大气条件密切相关。气隙击穿和沿面闪络是外绝缘丧失绝缘性能的表现形式，一般来说，击穿或闪络发生后，空气绝缘性能可自动恢复，属于自恢复性绝缘。内绝缘指不与大气直接接触的绝缘，其耐受强度与大气条件无关。内绝缘可由固体、液体、气体或多种介质的组合而成，内绝缘一旦击穿往往不能自动恢复，属于非自恢复绝缘。绝缘子是架

2、空线路的重要组成部分。传输电能的导线处于高电位，杆塔处于低电位，绝缘子的作用一方面是使导线和杆塔在电上绝缘，另一方面是使杆塔和导线在机械上连接。绝缘子要承受导线自重和导线的风载、覆冰等各种机械力的作用（这些作用力通过绝缘子传递给杆塔，杆塔还要承受绝缘子的自身重量）。绝缘子的分类(一) 按照用途分类线路绝缘子支柱绝缘子套管 套管类电站绝缘子电缆端头(二) 按照材料分类按照材料绝缘子主要有瓷、玻璃和复合绝缘子三种类型。瓷和玻璃绝缘子是由无机材料通过离子键结合构成的，其主要优点是化学稳定性好，运行寿命长；其缺点是易受潮湿润、笨重、易碎。复合绝缘子属于有机材料，通过共价键结合，其优点是轻、不易破碎、安

3、装运输方便，而其缺点则是易老化，运行寿命有待检验。它具有质量小、强度高、耐污性能好、维护工作量小等诸多优点。硅橡胶复合绝缘子表面具有憎水性，且附着在伞裙表面的污染层也具有憎水性(即硅橡胶的憎水性迁移特性)，因此大大提高了复合绝缘子的抗污闪能力。钢化玻璃绝缘子具有较好的机电性能，其抗拉强度、耐电击穿性能、耐振动疲劳、耐电弧烧伤和耐冷热冲击性能等均优于瓷绝缘子。与瓷绝缘子不同，玻璃绝缘子具有零值自爆的绝缘自我淘汰能力，因此，运行中玻璃绝缘子丧失绝缘性能后很容易被发现，无需对其进行绝缘测试。半导体釉绝缘子是普通瓷绝缘子表面涂覆一层半导体釉构成的绝缘子，主要用于污秽地区。半导体釉是在普通釉基础上添加一

4、定重量的导电性金属氧化物或化合物而制得，在运行中因通过电流而发热，使表面始终保持干燥，同时使表面电压分布较均匀，从而能保持较高的闪络电压。(三) 按具体结构分类可分为线路悬式(盘形、棒形)、针式、横担绝缘子等，电站支柱绝缘子，瓷套和套管等。绝缘子的基本技术参数有：结构高度、盘径、爬电距离、机械强度等。爬电距离：正常承受运行电压的二电极间沿绝缘件外表面轮廓的最短距离，一般以公称值表示。绝缘件表面如涂覆半导电釉，也包括在爬电距离之内。多元件串的绝缘子，其爬电距离为各元件爬电距离之和。是绝缘子的重要特性之一。在一定的合理的伞裙布置条件下，绝缘子的污秽闪络电压随其爬电距离的增加而提高。爬电比距爬电比距

5、是指设备外绝缘的爬距与其两端承受的最高运行电压(对于交流系统，为最高线电压)之比，单位为mm/kV。爬电比距是电力设备外绝缘设计中的重要技术指标。爬电比距值的选取是由绝缘子所在地区的污秽等级所决定的。在一定的污秽环境条件下，要满足相应的爬电比距值。基本雷电冲击绝缘水平：在特定条件下，对自恢复绝缘施加标准雷电冲击波，所得到的90%耐受概率的雷电冲击电压幅值。第2章 污秽沉积与表征影响污秽沉积量最重要的因素是绝缘子安装地点距污源的距离按照污源特征可将绝缘子的污秽分为：工业型污秽工业污秽具体包括化工厂、冶炼厂及火电厂的排烟，水泥厂、煤矿和煤场的粉尘，循环水、冷水塔和喷水池的水雾等。工业型污秽按照产生

6、源又可分为化工污秽、水泥污秽、冶金污秽、煤烟污秽等。自然型污秽自然污秽是在自然条件下所产生的污秽，包括尘土污秽、盐碱污秽和海水盐雾污秽等类型，以及鸟粪污秽和绝缘子覆冰积雪等。鸟粪污秽则是一种特别的自然污秽形式。绝缘子覆冰积雪也是一种特殊形式的自然污秽。海盐污秽或海水污秽的过程有下面几种典型情况：海水的小水滴被风吹到陆地的干燥空气中，水分蒸发而形成小颗粒的盐分沉积在绝缘子表面上；在紧靠海边的几百米以内的绝缘子常被海水飞沫直接湿润；在不利的气象条件下，海水水滴或盐粒可以构成雾的凝聚核心而形成海雾或盐雾，使绝缘子表面受到湿润目前常用的污秽特征参数有以下几种：等值附盐密度(ESDD)/ 表面污层电导率

7、(SPLC)/ 局部电导率法/泄漏电流(Ic)/ 其它特征量ESDD(Equivalent Salt Deposit Density) 是绝缘子在自然环境下积污程度表示方法之一，是以绝缘子表面每平方厘米的面积上附着的污秽物中导电物质的含量所相当的 NaCl 的量 (mg/cm 2 ) ，简称等值盐密。ESDD 表征污层中可溶性物质导电率的大小，直观地反映了绝缘子的污秽程度，测量简单，对测量的技术要求不高，在我国有较长的应用历史和较广泛的应用基础，有较丰富的以盐密指导防污闪工作的经验，是我国目前在防污闪工作中用以表征污秽度最为重要的基本参数。污秽闪络过程可分为积污、污秽湿润、干带形成并产生局部电

8、弧和局部电弧发展成完全闪络四个阶段。SPLC 是污秽绝缘子表面每平方厘米的电导 ( S) ，该参数是由污秽绝缘子受潮和施加低于运行电压条件下测得的电导再乘以绝缘子形状系数得出的，它能较为客观地反映绝缘子的污染程度，但由于测试电压低，并不能反映污层在高电压下的真实变化情况，属于半动态参数。局部电导率法可以排除污层间断以及污层受潮不均匀等因素的影响，局部污层电导率代表了试品的真实污秽程度，与绝缘子的污闪电压有直接联系，是一种很有应用前景的表征绝缘子污秽程度的方法。泄漏电流 ( LeakageCurrent ) 是指在运行电压作用下污秽受潮时测得的流过绝缘子表面污层的电流。它是电压、湿润气候条件、污

9、秽三个主要因素的综合反映和最终结果，称为反映绝缘子污秽闪络特性的动态参数。第3章染污绝缘子表面放电机理因此可以得出污秽绝缘子在受潮时的沿面闪络条件为： 沿绝缘子表面流过的泄漏电流应使湿润污秽层发热并形成局部烘干区，烘干区的击穿使绝缘子的表面产生局部小电弧。 必须满足rarn的条件，使通过绝缘子表面污秽层的电流不低于能产生闪络通道的极限泄漏电流值，局部电弧才可能沿湿润污秽表面扩展直到发生绝缘子的全面闪络。第4章绝缘子污秽试验固体层法：浸污法、定量涂刷法；盐雾法；湿污法典型交、直流人工污秽试验的主要设备有：人工雾室、试验变压器、调压装置、人工雾产生装置、测量设备。试验变压器为污秽试验提供试验电源，

10、其额定电压应根据试品最高闪络电压(Uf)来选择，同时应考虑研究系数K1(取1.3)和安全系数K2(取1.1)。试验变压器的额定电压(Ue)为：试验电压经分压器或电压互感器直接并联在试品两端，用峰值电压表或示波器进行测量。对于70kV以上的试验电压，多用电容分压器测量；70kV以下的试验电压，也可用电磁式电压互感器测量。试品的泄漏电流和短路电流可通过阻值不同的分流器进行测量。恒压法：恒压法是将电压快速升到预期的试验电压，维持恒定至少数分钟的一种升压方法。这种升压方法与实际运行状态相同，试验分散性小，是IEC和国家标准所推荐的方法。程序A：带电前和带电期间湿润程序B：带电后湿润用恒压升降法测量50

11、%耐受(闪络)电压根据IEC-60507(1988)推荐的试验程序，50%耐受电压试验需按程序B的条件进行，且要求绝缘子在某一基准污秽度下，作不少于10次有效试验。是指与前一次试验结果不同的试验为开始的试验，随后不少于9次试验。这些试验是用升高或降低电压的办法进行的。即前一次没有通过耐受，则降低的10%电压再做耐受试验，若通过耐受，则升高约10%电压再作耐受试验，反复试验直到有效试验次数在10次以上。均匀升压法虽不是国家标准和 IEC 标注首选的推荐方法，但是科学研究中常用的方法。是将施加电压以一定的速度均匀升高，直至试品闪络。这种方法虽然与实际运行状况不同，但它节省时间。该方法得到的交流污闪

12、电压与恒压升降法得到的基本一致，因此在研究中得到广泛应用。但由其进行直流污闪试验得到的试验结果分散性较大，在直流污秽试验中一般不予采用。盐雾试验是将一定浓度的盐溶液喷成雾状，不断粘附在绝缘子表面，在电压和泄漏电流的作用下，不均匀烘干，形成局部放电。盐雾法试验需要将试品作预放电处理。盐雾法：用恒压法求耐受盐度和最大耐受盐度、用递增或递降恒压法求最大耐受电压、均匀升压法求闪络电压湿污法是将绝缘子在染污后直接进行闪络试验，不需要人工雾室对污秽进行湿润。染污后立即进行试验，采用均匀升压法。求得的是平均闪络电压。第5章 污秽绝缘子电气强度线路绝缘子串布置安装方式有三种：悬垂串、水平串、V形串悬式绝缘子交

13、流污闪特性及其影响因素：1、 污秽成分对污闪电压的影响（Nacl、CaSO4）;2、绝缘子串布置方式对污闪电压的影响3、污闪电压与串长的关系；4、爬电距离的影响；5、伞形结构形状的影响；6、污秽分布不均匀对交流污闪电压的影响；7、染污方式对交流污闪电压的影响；8、试验室的差异在直流电压作用下，绝缘子的染污特点及电弧发展均与交流不同，主要体现在以下几个方面：交流存在过零时零休、电弧的重燃、恢复等现象，直流电压不存在类似现象；直流具有吸尘现象，同样自然污秽条件下，直流绝缘子串的等值盐密可达交流时的2倍。因此，污秽绝缘子的直流电气特性与交流时有明显差异。直流线路绝缘子的基本的特点：大盘径、大爬距、小

14、高度负极性电弧金属阴极材料的强电子发射能力，是造成较低的负极性污闪电压的主要原因。也就是说，正、负极性电弧阴极材料发射电子能力的差异，是造成单电弧直流污闪极性效应的主要原因。直流瓷和玻璃绝缘子串污闪存在极性效应的原因具有较高温度(与周围空气相比)的等离子体电弧的质量比周围空气轻，具有向上飘浮的特点。负极性试验的清洁区位于绝缘子上表面，因此清洁区上形成的电弧易于飘离绝缘子上表面，并于上一片绝缘子下电极处产生的电弧连接。连接的电弧一方面受到电场力的外推作用，另一方面又受到绝缘子内侧空气因受热膨胀产生的外推作用，于是不断外移，最后连接相临两片绝缘子的伞裙外缘，造成伞间电弧桥接，相当于缩短了绝缘子的爬

15、电距离，因此负极性污闪电压较低。正极性污闪试验的清洁区位于绝缘子下表面，清洁区上形成的电弧贴在绝缘子的下表面，不能向上飘浮，难以形成伞间电弧桥接，这使绝缘子的爬电距离利用率较高，相应地，正极性污闪电压较高。由此可知，正极性电弧金属阳极侧产生的清洁区在辅助以绝缘子的形状因素是造成负极性污闪电压低的主要原因。第六章 绝缘子覆冰及其影响因素为什么说覆冰是一种特殊的污秽？绝缘子覆冰是一种特殊的污秽形式。覆冰绝缘子的电气强度降低始终与污秽有关。在高寒地区，绝缘子面临着覆冰积雪的危害更为严重。覆冰积雪对绝缘子电气强度的影响主要体现在二个方面：一是冰雪在泄漏电流或局部小电弧的热作用下融化，使绝缘子表面污秽湿

16、润，或染污的冰雪融化后本身电阻降低从而导致绝缘子表面电阻降低，即污秽绝缘子表面冰层融化后，融化的冰雪本身就是一种特殊形式的污秽；二是冰雪的堆积改变了绝缘子的外形结构，特别是冰凌产生以后，冰凌的形成改变了绝缘子沿面的泄漏路径，并导致在正常运行电压下沿绝缘子表面的电位分布发生变化。覆冰的形成条件导线覆冰是由气象条件决定的，是受温度、湿度、冷暖空气对流、环流以及风等因素决定的综合物理现象。导线覆冰必须具备三个条件，即可冻结的气温(0)较高的湿度(RH%85%)，空气中具有可冻结的水分或过冷却水滴、雾滴和水汽等。使空气中水滴运动的风速(1m/s)影响导线覆冰的因素很多，主要有：气象因素、地形和地理环境

17、条件、海拔高度和导线悬挂高度、导线结构特性、电场的影响。导线半径越大，过冷却水滴与撞击导线的撞击系数(1) 越小，其撞击导线的几率越小， 覆冰厚度增长越慢。覆冰的危害：覆冰对输电线路造成严重危害，主要表现在金具损坏、导线断股、断线、舞动、杆塔倾斜或倒塌等。过负载事故：线路实际覆冰超过设计抗冰厚度。线路覆冰质量增加、覆冰后风压面积增加，导致机械和电气事故；不均匀覆冰或不同期脱冰引起的机械和电气方面的事故（不均匀覆冰的张力差是静荷载，线股断口有缩颈现象； 不同期脱冰的张力差是动荷载，线股断口无缩颈现象；三相熔冰时，中相、边相不同步导致导线不同步摆动时碰撞。）绝缘子覆冰以及冰棱桥接伞裙，导致其电气性

18、能降低；不均匀覆冰引起的导线舞动事故。2008年我国电网冰灾事故发生的原因客观：网此次覆冰是有气象记录以来的最大的大面积雨凇覆冰现象，导致输电线路冰风荷载远远超过了线路设计标准。此次覆冰形成条件最为恶劣，覆冰持续时间长。主观原因：主管部门对覆冰危害和影响的认识不足、输电线路覆冰规律的基础工作缺乏、 设计依据不充分、设计粗糙、 科学研究的亡羊补牢和急功近利。按照覆冰对电网形成的危害，输电线路覆冰分为五类：A- 雨淞B-混合淞(硬雾凇) C-雾淞(软雾凇)D-雪 E-霜凇特点：A一般是由空气中过冷却水滴冻结在导线形成，多出现在海拔较低的地区；可形成冰柱，密度一般0.80.9 g/cm 3 ，结构最

19、紧密，附着力强，对输电线危害最大。B雨淞和雾淞的连续冻结物，在天气周期性变化时形成；坚硬；粘附力强。对输电线路的危害仅次于雨淞。娅口型、高山分水岭型、水气增大型、地形抬升型、峡谷风道型第七章 覆冰绝缘子试验方法人工覆冰一般采用以下几种参量表征绝缘子的覆冰状态：监测圆柱导体上的覆冰厚度；绝缘子（串）上的覆冰重量； 覆冰水或融冰水电导率、泄漏电流、伞裙间隙、伞边缘冰棱根数、绝缘子串间气隙状态方法：(一) 平均闪络电压法 (二）最低闪络电压法或U型曲线法(三）最大耐受电压法(四）覆冰绝缘子50%耐受电压法：恒压升降法第8章 覆冰绝缘子放电过程和闪络特性覆冰绝缘子串电压分布的畸变导致冰闪电压比湿闪电压

20、还低。串的两端，特别是高压引线端电压分布增高是导致覆冰放电比湿放电早的最基本原因。覆冰表面水膜导电率的高低以及冰凌尖端流注式电晕脉冲频率和强度决定放电发展的速度，间歇性白弧能否发展成稳定白弧是闪络的主要条件。整个放电过程按泄漏电流的变化规律可定性分为基本电流、电晕流注电流、白弧电流和闪络电流四个发展阶段，参照污秽放电过程可把闪络前半周的白弧泄漏电流最大幅值定义为交流冰闪的临界闪络电流。覆冰绝缘子放电模型电路模型UE为电极压降，V；x为电弧长度，cm。k、b是电弧的重燃常数。热力学模型用污冰参数 (ISP) 表示新的特征参量，即ISP = 20 w ，其量纲为 g -1 m -1绝缘子冰闪电压与

21、覆冰量的关系当覆冰较轻时，绝缘子表面冰层薄，裙边无冰凌或冰凌很短， “ 冰凌 伞裙 ” 之间空气间隙及绝缘子表面电阻并未因覆冰而明显变化，最低闪络电压 (Ufmin) 与未覆冰时没有明显差异。当覆冰量增加时，表面冰层也加厚，泄漏电流因表面电阻降低而增大；同时，冰凌增长使 “ 冰凌 伞裙 ” 间空气间隙缩短，为电弧桥接空气间隙提供了条件，最低闪络电压随之降低。如果覆冰量增加并造成 “冰凌 伞裙 ” 间空气间隙的放电电压小于沿爬电路径的放电电压时，最低闪络电压将明显降低。当覆冰量增加导致冰凌桥接绝缘子串部分伞裙或全部伞裙时，放电路径将会沿冰凌湿润表面，最低冰闪电压趋于稳定。在这种情况下，即使覆冰继

22、续加剧，仅增加表面覆冰厚度或桥接伞裙的冰凌数量，为电弧提供更多的放电通道，在这种覆冰程度饱和状态下，最低闪络电压几乎保持一致。与覆冰绝缘子的交流冰闪特性一致，覆冰绝缘子的直流冰闪电压也与绝缘子型式、污秽程度、气压、布置方式、串长等有关，并存在极性的效应。第 第9章 高海拔地区污秽和覆冰绝缘子电气强度高海拔条件下的外绝缘问题：高海拔地区空气稀薄，气压较低，昼夜温差大，电气设备的外绝缘强度降低，绝缘子的劣化率较高，经常发生电气绝缘事故，特别是外绝缘事故。我国是高海拔问题十分突出的国家，70的国土面积的海拔超过1000m。我国西部高海拔地区具有丰富的水电资源，约占全国水电资源的75%以上。开发和利用

23、西部丰富的水电资源，必须将强大的电力通过超高压和特稿压输电线路输送到负荷中心。高海拔地区覆冰特性：高海拔地区，温度低，一般来说，水汽凝结现象更加常见。因此，覆冰频繁。高海拔地区覆冰一般表现为雾凇，也有混合凇和雨凇。但常常是在初期的雨凇外积覆雾凇，因此混合凇比较常见。高海拔地区覆冰的地形、地理条件影响更为明显，一般呈现为典型的微地形、小气候特征。高海拔地区的气压低，空气密度小，绝缘子污秽闪络过程中产生的局部电弧因空气对流散失的热量较少，因此较小的电流就可以维持电弧的稳定燃烧，低气压下电弧的弧柱直径增大，弧根半径增大，使得电弧常数A随着气压的下降而减小，电弧伏安特性降低，这是造成低气压下染污绝缘子

24、闪络电压下降的主要原因。在低气压下，电弧更容易发生飘弧现象，即电弧短接绝缘子伞下的棱或伞裙之间的空气间隙，使得绝缘子的爬电距离不能得到有效利用，这也是低气压下绝缘子污闪电压下降的一个重要原因。污秽绝缘子在放电发展过程中的局部电弧主要受静电力、电磁力、热浮力的作用。局部电弧的发展是三种力综合作用的结果。，主要是静电力、热浮力，静电力方向平行于绝缘子表面。第10章 防污闪和冰闪方法和技术措施防污闪基本措施电压、污秽、潮湿是产生污闪的三个必要条件，防止污秽闪络就是在这三个方面采取措施如增大爬电比距、减少表面积污、增加表面干区、使用新型绝缘子等，破坏污闪条件的形成、避免事故的发生。调整爬电比距(双伞型

25、/钟罩型/草帽型，电站绝缘子常用伞型有普通型、大小伞、带棱伞和深棱伞等结构。)、表面处理（只有在增加爬电距离有困难的情况下才采用这种技术措施，在严重污秽区，涂料主要有：有机硅涂料(如硅油、硅脂)、地蜡、长效硅脂、室温硫化硅橡胶(RTV、FT-4)、含氟涂料等。）绝缘子检查、清扫绝缘子（带电清扫和停电清扫，带电清扫又可分为带电水冲洗、气冲和电动刷等方式）、绝缘子防污罩。RTV具有优异的憎水性能，且具有迁移特性，RTV涂料还具有恢复性能，RTV涂层的维护和处理工艺简单。复合绝缘子：芯棒是内绝缘，并用来承受机械负荷。伞裙是外绝缘，用来保护芯套不受大气的侵蚀，提供必要的爬电距离，提高耐污性能。憎水性表

26、面的污闪特性： 在积污阶段：复合绝缘子伞裙结构简单，伞下无棱，这对于减少积污是十分有利的。但硅橡胶复合绝缘子表面的电阻率高，伞裙护套因与大气中的粒子摩擦而容易带电，从而容易吸灰，这对于减少积污是不利的。 在污秽受潮阶段由于复合绝缘子的憎水性具有迁移特性，使污秽层也具有憎水性，从而使污层不易受潮，因此其表面的水滴具有互相分离的特征，不会形成连续的水膜，沿面泄漏电流远低于同等污秽程度下瓷和玻璃绝缘子，这对于提高硅橡胶复合绝缘子的污闪电压是非常有利的。但硅橡胶复合绝缘子的憎水性在运行中若遇长时间下雨等潮湿条件，其憎水性就可能暂时降低或严重下降，最严重时可能导致暂时丧失憎水性。 有效污秽度：一是憎水性表面的互相分离的水珠分布大大提高了沿面电阻，抑制了沿面的泄漏电流；二是憎水性表面的有效污秽度降低，使硅橡胶复合绝缘子表面参与导电的污秽