第4章 气体中沿固体绝缘表面的放电

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1、高电压工程基础高电压工程基础基本概念第4章气体中沿固体绝缘表面的放电沿面放电——沿着固体绝缘表面发生的气体放电现象。若沿面放电发展到贯穿性的空气击穿，称为闪络4.1界面电场分布的典型情况4.2均匀电场中的沿面放电在放电距离相同时，沿面闪络电压低于纯气4.3极不均匀电场中的沿面放电隙的击穿电压。工程中的事故往往由沿面闪络造4.4受潮表面的沿面放电成，因此有必要研究沿面放电特性。4.5脏污绝缘表面的沿面放电学高电压工程基础高电压工程基础4.1界面电场分布的典型情况4.2均匀电场中的沿面放电沿面放电：均匀电场中，固体介质的引入并不影响电极间的（1）固体介质处（2）固体介质处于（3）固体介

2、质处电场分布，但放电总是发生在界面，且闪络电压比空气间隙于均匀电场中，且极不均匀电场中，极不均匀电场的击穿电压要低得多。界面与电力线平且电力线垂直于界中，电场强度平行，如图（a）。面的分量比平行于行于界面的分量表面的分量要大得要比垂直分量空气间隙沿面闪络电压影响因素：多，如图(b)。大，如（c）。石蜡工大（1）固体绝缘材料特性，瓷取决于材料的亲水性和憎水性，固体介质表面会吸附气与电极接触不紧密体中的水分形成水膜，水膜中的瓷离子向电极移动在电极附近积累，使介质表面电压分布不均不同介质的沿面闪络电压匀，从而降低了闪络电压。高电压工程基础高电压工程基础（2）介质表面粗糙度西安理（4）固体

3、介质与电极之间的气隙大小。介质表面电阻不均匀以及表面有伤痕裂纹也会畸变电场的分布，使闪络电压降低。（3）上述影响因素在高气电极和固体介质端面间存纯SF6压时表现得更为明显。在气隙，气隙处场强大易接触良好发生电离，产生的带电质点会畸变原电场分布，从氮气间隙接触不良而使闪络电压降低。塑料胶布板瓷充SF6气体的同轴圆柱电极中支撑与电极接触的好坏对沿面闪络电压的影响气压对氮气中沿面闪络电压的影响1高电压工程基础高电压工程基础4.3极不均匀电场中的沿面放电介质比电容C0、体积电导GV、视频链接Ø具有强垂直分量时的沿面放电单位面积的表面电阻RS为：闪络演示G=1/rrln/rrvv221R=r

4、SS11C=e/[4p´9´10´rln(r/r)]0r221（a）电晕放电（b）细线状辉光放电（c）滑闪放电（d）套管表面电容式中：ε-介质的相对介电常数rØ发展过程沿套管表面放电的示意图ρv-介质的体积电阻率外施电压升高电压超过某一值电压再升高一些ρs-介质的表面电阻率电晕放电辉光放电滑闪放电闪络学高电压工程基础高电压工程基础由链形回路：考虑边界条件，可得到介质·表面的电压分布：dI·-=+()GVjwCU0·shg()lx-dxU=gshlgdUg-=RIgdxs电晕放电时，外施电压：工大··chg()lx-··thlg·EU=gUE=dU2·X00Þ=g2U,shlgg其中

5、gw=R(G+jC)2sv0dx工频电压下，g=jCwr0sthlg»1介质表面的电压分布高电压工程基础高电压工程基础西安理最终可以简化为：提高套管的电晕起始电压和滑闪放电电压的方法：E0U=（1）减小比电容，例如增大0wrC0s固体介质的厚度，特别是加大法兰处套管的外径；也可采用介电常数较小的介质，例如用分析：瓷－油组合绝缘代替纯瓷介质。（1）电压变化快，ω大，放电电压低；（2）减小绝缘表面电阻，即（2）介质厚度小，相对介电常数大，比减小介质表面电阻率。例如在电容大，放电电压低；套管靠近接地法兰处涂半导体（3）介质表面电阻率大，放电电压低。釉；在电机绝缘的出槽口部分涂半导体漆等。

6、介质表面的电压分布介质表面的电压分布2高电压工程基础高电压工程基础rs、E0、w一定时，滑闪放电的起始电压U0主要Ø具有弱垂直分量时的沿面放电和比表面电容值C0有关，经验公式如下：沿面闪络电压与空气击穿电压的差别比前述两种电场情况都要小得多。因此这种情况下，为提高沿面放电电压，主要从改进电极形状以改善电极附近的电场着手.-4U=1.36´10cr0.44C0Ucr——工频滑闪放电的起始电压有效值（kV）;2C0——比表面电容（F/cm）。1－空气隙击穿2－石蜡3－胶纸4－瓷和玻璃沿不同材料圆管表面的工频闪络电压峰值学高电压工程基础高电压工程基础4.4受潮表面的沿面放电Ø表面凝露对沿

7、面放电的影响RH超过60%闪霜（固态）络电压下降；工大原因：表面凝露露（液态）SF中工频沿面闪络电压6（气压0.35MPa）1－气温为-2℃~＋4℃330kV绝缘子柱不同放电距离时清洁的环氧树脂支柱绝缘子2－气温为-29℃~-2℃的交流闪络电压（环境温度为30℃）3－环氧树脂绝缘子高电压工程基础高电压工程基础西安理4.5脏污绝缘表面的沿面放电Ø表面淋雨对沿面放电的影响污闪：户外绝缘子常会受到工业污秽或自然界盐碱、飞尘等污染。干燥情况下，对闪络电压没多大影响。但当绝缘子