[科普中国]-沿污染电介质表面放电

在电压作用下，暴露在大气中受污染的固体电介质表面，出现泄漏电流、局部电弧和闪络的现象。

简介在电压作用下，暴露在大气中受污染的固体电介质表面，出现泄漏电流、局部电弧和闪络的现象。

产生原因电力设备(特别是户外运行的电力设备)的外绝缘暴露在大气中，受到环境污染后绝缘表面沉积一层污垢，其中包含电解质和惰性物质，遇雾、露、毛毛雨等天气，绝缘表面湿润导电，在电压作用下，产生泄漏电流和局部电弧;局部电弧发展延伸，直至连通两极，导致闪络，简称污闪。电力设备外绝缘的设计，一般都保证在晴天和雨天，即使出现各种过电压，也不应发生闪络。但污染外绝缘有可能在运行电压下就发生闪络。污闪事故停电时间长，损失电量多，而且随工业的发达和运行电压的升高而日趋严重。因此沿污染电介质表面放电的研究有重要的意义。1

放电过程可分为积污、湿润、局部电弧、闪络四个阶段。

(1)积污：大气中的污物沉积到介质表面。污物有自然的，也有人为的。如沿海地区的盐分，盐碱地带的盐碱，各种工业污秽和农业地区的农药、化肥及尘埃等。

(2)湿润：沉积在介质表面的污层，在干燥时一般是不导电的，但在雾、露、毛毛雨下污层受潮后，其中含有的电解质溶解电离，污层就导电了，在电压作用下，产生了泄漏电流。

(3)局部电弧：泄漏电流的焦耳热能烘干潮湿污层，在电流密度大的部位会出现干区，由于电压集中到干区，在一定条件下就会出现跨越干区的辉光放电。由于污层的继续受潮和泄漏电流的不断增大，辉光放电将转变成局部电弧;弧道的压降很低，其伏安特性是下降的。

(4)闪络：由于干区的扩大和电流的交变，局部电弧时燃时灭;但总的趋势，污层越来越潮，泄漏电流越来越大，局部电弧能维持的长度越来越长，一旦电弧延伸到贯通两极，就发生了污闪。

物理模型沿污染介质表面放电的物理模型如图所示。其数学表达式为U=AxI+IR (x)，式中U为外施电压;x为局部电弧长度;I为电流;n为电弧常数;R (x)为电弧短路部分外的剩余污层电阻。外施电压必须维持电弧压降AxI-和电阻压降IR (x)。电弧压降随电流的增大而按指数规律下降;电阻压降则随电流的增大而上升。因此，为维持某一长度的局部电弧，必然需要一最小电压。随局部电弧的延伸，此最小维持电压将随之增大，但超过某一弧长，此最小维持电压反将减小。即使电压不变，局部电弧也将迅速延伸，直至闪络。此一弧长叫做临界弧长，相应的电压和泄漏电流，叫做临界电压和临界泄漏电流，临界电压即污闪电压。由此可求得相应于某一污层的电导率沿泄漏路径的污闪梯度，小于此梯度，可以不发生污闪。2

沿污染介质表面放电的物理模型

提高污闪电压的方法增长泄漏距离可提高污闪电压。如增加绝缘子元件个数，或采用泄漏距离较长的耐污绝缘子，在绝缘子表面涂覆憎水性涂层或用有憎水表面的材料作绝缘子，都能抑制泄漏电流，提高污闪电压。

本词条内容贡献者为:

周敏 - 副教授 - 西南大学