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【摘要】通过研究分析污秽绝缘子的闪络机理、闪络特性，得到有价值的理论和经验，应用于工程实际中。
【关键词】人工污秽；闪络；憎水性；迁移；盐密；灰密
随着电力系统电压等级的不断提高和工农业生产的快速发展，污秽问题已经成为决定超特高压输电线路绝缘水平、抑制电力系统发展的重要因素之一，污秽条件下的电气绝缘问题也日益突出。在污闪、湿闪、冰闪、雷闪、操作闪络等几种闪络中对电力系统危害最大的是污闪，污闪的损失是雷害的近10倍。同时，随着我国交流特高压电网的建设，污秽问题的解决将更为重要。
1.复合绝缘子污闪特性及机理
1995年，Minesh Shah等研究了复合绝缘子的闪络机理提出，复合绝缘子污闪过程分为以下几个阶段，即污秽的积聚、低分子链的扩散、表面湿润、电阻加热、电场对水珠的影响、辉光放电、憎水性的丧失，最后导致闪络。与瓷绝缘子的放电特性不同的是，在硅橡胶绝缘子表面上，将在同一时间不同污秽带上同时出现几条独立的电弧。
当辉光放电发生时，丝状干燥带扩大并桥接了电极之间的空气间隙而导致闪络的发生。在平衡条件下，系统电压应是电弧电压和丝状干燥带电压降之和，在这种情况下，电弧压降与丝状干燥带压降相等。丝状干燥带尺寸的变化将导致其电阻的改变，辉光放电将导致憎水性的丧失、丝状干燥带尺寸的增大将减少丝状干燥带电阻。表面电阻的减小又将使电流增加，电流的增加会减少电弧电压，电弧将沿着丝状干燥带向前发展直至闪络。
因而认为发生闪络的必要条件是：电弧电场小于丝状干燥带电场。也就是丝状干燥带的电压降高于电弧的压降。
2.复合绝缘子憎水性及其迁移机理
现今所用的复合绝缘子通常是高温硫化硅橡胶复合绝缘子其外绝缘由分子量为45～70万的聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane）， PDMS组成。PDMS分子组成中决定其宏观性能的四个主要特征为：甲基基团之间小分子作用力，硅氧主链的柔顺性、硅氧键的高键能、硅氧主链的局部离子特性。围绕硅氧主链紧密排列的非极性甲基基团向表面取向，屏蔽了Si-O键的强极性作用使得硅橡胶表现出优异的憎水性。另外硅橡胶中一般都不同程度的含有未交链的低分子量硅氧烷链段，它的存在对复合绝缘子憎水性的迁移与恢复有重要的影响。
关于憎水性迁移的机理国内外目前的主要观点有：
a） 硅橡胶分子末端头的伸长游离效应浸润污秽物使污秽层外表面出现憎水性；
b） 硅橡胶表面上卷曲较长的硅氧烷链段受污秽物作用浸润污秽物使其出现憎水性；
c） 硅橡胶内尚未被交链的低分子移动使其污秽物表面出现憎水性。
d）清华大学提出了聚合物迁移论。认为常温下硅橡胶处于高弹态，分子运动程度较一般高分子高弹态物质的分子运动程度要强烈得多，而且内聚密度低，使其沉积于其表面的污秽和尘埃容易吸收于硅橡胶中，以及硅橡胶的分子链段凸起包围了污秽物，使其具有了憎水性；另外也有可能是因为有一些没有交联的游离聚合物的分子运动迁移到污层表面，使污层具有了憎水性。
3.污秽闪络特性与盐密、灰密的关系
1994年，梁曦东等提出复合绝缘子有效污秽沉积密度的概念，由于染污绝缘子湿润时只有部分盐溶于水参与导电，因而其有效污秽沉积密度（Effective Contaminant Deposite Density 简称（ECDD）低于常规表面的盐沉积密度（ESDD）的值，硅橡胶复合绝缘子因为其憎水性而有优异于其它有机复合绝缘子的防污闪性能，憎水性迁移是硅橡胶复合绝缘子保持长期优异污闪特性的决定性因素。最近的研究表明，憎水性迁移不仅使污秽层获得了憎水性，同时也使染污绝缘子的ECDD下降，这也是复合绝缘子具有良好防污闪能力的又一个重要原因。
2002年，重庆大学进行了复合绝缘子憎水性迁移特性与盐密和灰密的关系研究，研究发现：随着时间的增长，硅橡胶材料的憎水性逐渐迁移至污层表面，原本亲水性的污秽物质逐渐获得了不同程度的憎水性，直至饱和，不同的迁移时间对应了不同的憎水性状态。
表3.1盐密对复合绝缘子憎水性迁移的影响（室温23oC灰密 1.0mg/cm2）
由表3.1可知：随着ESDD的增加，在相同的迁移时间内，污层表面的憎水性减弱，最终所达到的憎水性等级也有所下降，但是所测量的不同等值附盐密度的复合绝缘子在五天后其表面污层均具有较良好的憎水性。
表3.2灰密对复合绝缘子憎水性迁移特性的影响 （室温23oC盐密 0.1mg/cm2）
由表3.2可以看出：当灰密小于2.0mg/cm2时，随着灰密的增大，迁移的时间有所增加，但是迁移性受灰密的影响很小。当灰密为3.0mg/cm2时，迁移所需的时间明显增大。
绝缘子污闪究其根本原因是污秽使绝缘子发生沿面电场分布的畸变，而在而在改善复合绝缘子沿面电场分布时，目前方法比较单一，大多采用安装均压装置。但即使安装了均压装置，如果均压装置管、环直径尺寸过小或结构不合理，也起不到均压作用，反而会将最大场强转移到端部伞套处，使其长期受到高场强作用，成为长期局部放电区，产生电蚀损，最终导致部分或整体绝缘击穿，致使绝缘子掉串。
参考文献
[1]梁曦东等.复合绝缘子人工污秽试验方法比较.高电压技术，2003年05期
[2]蒋兴良等.盐密和灰密对110kV复合绝缘子闪络电压的影响.中国电机工程学报，2006年5月第26卷第9期
作者简介
贾中伟，男（1977-7-），大专，研究方向：高压输电线路用硅橡胶制有机复合绝缘子。
【关键词】人工污秽；闪络；憎水性；迁移；盐密；灰密
随着电力系统电压等级的不断提高和工农业生产的快速发展，污秽问题已经成为决定超特高压输电线路绝缘水平、抑制电力系统发展的重要因素之一，污秽条件下的电气绝缘问题也日益突出。在污闪、湿闪、冰闪、雷闪、操作闪络等几种闪络中对电力系统危害最大的是污闪，污闪的损失是雷害的近10倍。同时，随着我国交流特高压电网的建设，污秽问题的解决将更为重要。
1.复合绝缘子污闪特性及机理
1995年，Minesh Shah等研究了复合绝缘子的闪络机理提出，复合绝缘子污闪过程分为以下几个阶段，即污秽的积聚、低分子链的扩散、表面湿润、电阻加热、电场对水珠的影响、辉光放电、憎水性的丧失，最后导致闪络。与瓷绝缘子的放电特性不同的是，在硅橡胶绝缘子表面上，将在同一时间不同污秽带上同时出现几条独立的电弧。
当辉光放电发生时，丝状干燥带扩大并桥接了电极之间的空气间隙而导致闪络的发生。在平衡条件下，系统电压应是电弧电压和丝状干燥带电压降之和，在这种情况下，电弧压降与丝状干燥带压降相等。丝状干燥带尺寸的变化将导致其电阻的改变，辉光放电将导致憎水性的丧失、丝状干燥带尺寸的增大将减少丝状干燥带电阻。表面电阻的减小又将使电流增加，电流的增加会减少电弧电压，电弧将沿着丝状干燥带向前发展直至闪络。
因而认为发生闪络的必要条件是：电弧电场小于丝状干燥带电场。也就是丝状干燥带的电压降高于电弧的压降。
2.复合绝缘子憎水性及其迁移机理
现今所用的复合绝缘子通常是高温硫化硅橡胶复合绝缘子其外绝缘由分子量为45～70万的聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane）， PDMS组成。PDMS分子组成中决定其宏观性能的四个主要特征为：甲基基团之间小分子作用力，硅氧主链的柔顺性、硅氧键的高键能、硅氧主链的局部离子特性。围绕硅氧主链紧密排列的非极性甲基基团向表面取向，屏蔽了Si-O键的强极性作用使得硅橡胶表现出优异的憎水性。另外硅橡胶中一般都不同程度的含有未交链的低分子量硅氧烷链段，它的存在对复合绝缘子憎水性的迁移与恢复有重要的影响。
关于憎水性迁移的机理国内外目前的主要观点有：
a） 硅橡胶分子末端头的伸长游离效应浸润污秽物使污秽层外表面出现憎水性；
b） 硅橡胶表面上卷曲较长的硅氧烷链段受污秽物作用浸润污秽物使其出现憎水性；
c） 硅橡胶内尚未被交链的低分子移动使其污秽物表面出现憎水性。
d）清华大学提出了聚合物迁移论。认为常温下硅橡胶处于高弹态，分子运动程度较一般高分子高弹态物质的分子运动程度要强烈得多，而且内聚密度低，使其沉积于其表面的污秽和尘埃容易吸收于硅橡胶中，以及硅橡胶的分子链段凸起包围了污秽物，使其具有了憎水性；另外也有可能是因为有一些没有交联的游离聚合物的分子运动迁移到污层表面，使污层具有了憎水性。
3.污秽闪络特性与盐密、灰密的关系
1994年，梁曦东等提出复合绝缘子有效污秽沉积密度的概念，由于染污绝缘子湿润时只有部分盐溶于水参与导电，因而其有效污秽沉积密度（Effective Contaminant Deposite Density 简称（ECDD）低于常规表面的盐沉积密度（ESDD）的值，硅橡胶复合绝缘子因为其憎水性而有优异于其它有机复合绝缘子的防污闪性能，憎水性迁移是硅橡胶复合绝缘子保持长期优异污闪特性的决定性因素。最近的研究表明，憎水性迁移不仅使污秽层获得了憎水性，同时也使染污绝缘子的ECDD下降，这也是复合绝缘子具有良好防污闪能力的又一个重要原因。
2002年，重庆大学进行了复合绝缘子憎水性迁移特性与盐密和灰密的关系研究，研究发现：随着时间的增长，硅橡胶材料的憎水性逐渐迁移至污层表面，原本亲水性的污秽物质逐渐获得了不同程度的憎水性，直至饱和，不同的迁移时间对应了不同的憎水性状态。
表3.1盐密对复合绝缘子憎水性迁移的影响（室温23oC灰密 1.0mg/cm2）
由表3.1可知：随着ESDD的增加，在相同的迁移时间内，污层表面的憎水性减弱，最终所达到的憎水性等级也有所下降，但是所测量的不同等值附盐密度的复合绝缘子在五天后其表面污层均具有较良好的憎水性。
表3.2灰密对复合绝缘子憎水性迁移特性的影响 （室温23oC盐密 0.1mg/cm2）
由表3.2可以看出：当灰密小于2.0mg/cm2时，随着灰密的增大，迁移的时间有所增加，但是迁移性受灰密的影响很小。当灰密为3.0mg/cm2时，迁移所需的时间明显增大。
绝缘子污闪究其根本原因是污秽使绝缘子发生沿面电场分布的畸变，而在而在改善复合绝缘子沿面电场分布时，目前方法比较单一，大多采用安装均压装置。但即使安装了均压装置，如果均压装置管、环直径尺寸过小或结构不合理，也起不到均压作用，反而会将最大场强转移到端部伞套处，使其长期受到高场强作用，成为长期局部放电区，产生电蚀损，最终导致部分或整体绝缘击穿，致使绝缘子掉串。
参考文献
[1]梁曦东等.复合绝缘子人工污秽试验方法比较.高电压技术，2003年05期
[2]蒋兴良等.盐密和灰密对110kV复合绝缘子闪络电压的影响.中国电机工程学报，2006年5月第26卷第9期
作者简介
贾中伟，男（1977-7-），大专，研究方向：高压输电线路用硅橡胶制有机复合绝缘子。