【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 比值小于此值，氣隙將發(fā)生火花擊穿。 電力系統(tǒng)中所遇到的絕緣結(jié)構(gòu)大多是不均勻的。不均勻電場(chǎng)的形式很多，絕大多數(shù)是不對(duì)稱(chēng)電場(chǎng)。在電場(chǎng)極不均勻時(shí)，隨間隙上所加電壓的升高，在大曲率電極附近很小范圍內(nèi)的電場(chǎng)足以使空氣發(fā)生游離，而間隙中大部分區(qū)域的電場(chǎng)仍然很小。于是在大曲率電極附近很薄一層空氣中將具備自持放電(即外界游離因素不存在，間隙中的放電僅靠電場(chǎng)作用繼續(xù)進(jìn)行下去)的條件，放電僅局限在大曲率電極周?chē)苄〉姆秶鷥?nèi)，而整個(gè)間隙尚未擊穿。這種放電稱(chēng)為電暈放電。這是由于大曲率周?chē)膹?qiáng)電場(chǎng)區(qū)的氣體游離造成的。伴隨強(qiáng)場(chǎng)區(qū)中的游離、復(fù)合，激勵(lì)和反激勵(lì)，發(fā)出大量光子，使起暈電極周?chē)斜”〉淖仙鈱?，稱(chēng)為電暈層，電暈層以外的電場(chǎng)很弱，不再發(fā)生游離。 電暈放電是極不均勻電場(chǎng)所特有的一種自持放電形式，是極不均勻電場(chǎng)的特征之一。它與其他形式的放電有本質(zhì)的區(qū)別，電暈放電時(shí)的電流強(qiáng)度并不取決于電路中的阻抗，而取決于電極外氣體空間的電導(dǎo)，這就取決于外加電壓、電極形狀、極間距離、氣體的性質(zhì)和密度等。 通常以開(kāi)始出現(xiàn)電暈時(shí)的電壓稱(chēng)為電暈起始電壓，它低于擊穿電壓，電場(chǎng)越不均勻，兩者的差值越大。電暈放電的起始電壓在理論上可根據(jù)自持放電條件求取，但這種計(jì)算很繁雜且不精確，所以通常都是根據(jù)由實(shí)驗(yàn)得出的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定的。對(duì)于輸電線路導(dǎo)線的電暈放電的起始場(chǎng)強(qiáng)，在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下電暈起始場(chǎng)強(qiáng)E(指導(dǎo)線的表面場(chǎng)強(qiáng)，交流電壓下電壓用峰值來(lái)表示)的經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式為 E=30(1+)kv/cm式中：r為導(dǎo)線半徑，單位為cm。上式說(shuō)明，導(dǎo)線半徑r越小則E值越大，這是可以理解的。因?yàn)閞越小，電場(chǎng)越不均勻，即間隙中場(chǎng)強(qiáng)隨離導(dǎo)線距離的增加而下降得越快。實(shí)際對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)大氣條件，要進(jìn)行氣體密度的修正，上式應(yīng)改寫(xiě)為 E=30(1+)kv/cm式中：為氣體相對(duì)密度。還有導(dǎo)線表面并不是光滑的，所以對(duì)絞線要考慮表面粗糙系數(shù)m。此外對(duì)于雨雪等使導(dǎo)線表面偏離理想狀態(tài)的因素（雨水的水滴使導(dǎo)線表面形成凸起的導(dǎo)電物）可用系數(shù)m加以考慮。此時(shí)式子改寫(xiě)為E=30m m (1+)kv/cm理想光滑導(dǎo)線m=1，絞線m=~；好天氣時(shí)m=1。輸電線路電暈不僅造成電暈損耗、影響輸電效率、增加線路運(yùn)行費(fèi)用，而且會(huì)產(chǎn)生可聽(tīng)噪聲和無(wú)線電干擾，影響附近居民的正常生活和工作。直流線路的電暈放電還會(huì)使極導(dǎo)線之間、極導(dǎo)線與大地之間充滿空間電荷，使線路附近對(duì)地絕緣較好的物體上積累電荷，從而產(chǎn)生數(shù)千伏或更高的對(duì)地電壓，對(duì)人身和設(shè)備的安全造成威脅。電暈產(chǎn)生的電風(fēng)可使檔距內(nèi)的導(dǎo)線持續(xù)大幅度低頻舞動(dòng)，影響電能正常輸送。為避免電暈現(xiàn)象的產(chǎn)生，可采取加大導(dǎo)線半徑或線間距離的方法，以提高產(chǎn)生電暈現(xiàn)象的臨界電壓。一般加大線間距離的效果并不顯著，反而增加線路的桿塔費(fèi)用。而增大導(dǎo)線半徑的方法則效果較顯著，常用的方法是更換粗導(dǎo)線、使用空芯導(dǎo)線、采用分裂導(dǎo)線等。進(jìn)行線路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)選擇足夠的導(dǎo)線截面積，或采用分裂導(dǎo)線降低導(dǎo)線表面電場(chǎng)的方式，以避免發(fā)生電暈。 架空線路的覆冰消除2008年冬季席卷中國(guó)南方各省市的嚴(yán)重冰雪災(zāi)害給國(guó)家和人民帶來(lái)的重大的損失，使得高壓線路的維護(hù)保養(yǎng)這個(gè)比較高技術(shù)含量的工程技術(shù)問(wèn)題成為公眾的關(guān)注焦點(diǎn)。我們要了解冰雪災(zāi)害對(duì)高壓輸電線路損害的特點(diǎn)及原因，重點(diǎn)掌握輸電線路設(shè)計(jì)和日常維護(hù)措施，防患于未然，以保證電力系統(tǒng)能夠安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 架空線路覆冰的形成架空線路的覆冰是在初冬或初春時(shí)節(jié)（氣溫在5C左右），或者是在降雪或雨雪交加的天氣里，在架空線路的導(dǎo)線、避雷線、絕緣子串等處均會(huì)有冰、霜和濕雪混合形成的冰層。這是一層結(jié)實(shí)而又緊密的透明或半透明的冰層，形成浮冰層的原因，是由于在自然界物體上附著水滴，當(dāng)氣溫下降時(shí)，這些水滴便凝結(jié)成冰，而且越結(jié)越厚。有時(shí)，也會(huì)在導(dǎo)線表面上結(jié)上一層白霜，呈冰渣性質(zhì)，起重量比堅(jiān)實(shí)的覆冰輕得多，但其厚度卻大得多。當(dāng)風(fēng)向與線路平行時(shí)，覆冰的斷面呈橢圓形；當(dāng)風(fēng)向與線路垂直時(shí)，覆冰的斷面呈扇形，即在導(dǎo)線的一個(gè)側(cè)面；當(dāng)無(wú)風(fēng)時(shí)，覆冰則是均勻的一層。此外，覆冰還與線路走向有關(guān)，在冷、熱空氣的交匯處經(jīng)過(guò)的線路，覆冰就更嚴(yán)重。覆冰在導(dǎo)線或絕緣子上停留的時(shí)間也是不同的，這主要決定于其氣溫的高低和風(fēng)力的大小，短則幾小時(shí)，長(zhǎng)則達(dá)幾天。導(dǎo)線和避雷線上的覆冰有時(shí)是很厚的，嚴(yán)重時(shí)會(huì)超過(guò)設(shè)計(jì)線路時(shí)所規(guī)定荷重。如果導(dǎo)線、避雷線發(fā)生覆冰時(shí)還伴著強(qiáng)風(fēng)，其荷重更要加大，這可能引起導(dǎo)線或避雷線斷線，使金具和絕緣子串破壞，甚至使桿塔損壞。尤其是扇形覆冰，它能使導(dǎo)線發(fā)生扭轉(zhuǎn)，所以對(duì)金具和絕緣子串威脅最大。常見(jiàn)的線路覆冰危害如下。（1）桿塔因覆冰而損壞一般是由于直線桿塔某一側(cè)導(dǎo)線斷線所造成的。此時(shí)，由于帶冰的導(dǎo)線在該桿塔的另一側(cè)形成較大的張力，使桿塔受到過(guò)大的荷重，故造成倒桿或倒塔事故。（2）導(dǎo)線覆冰事故如果導(dǎo)線在桿塔上是垂直排列的，當(dāng)導(dǎo)線和避雷線上的覆冰有局部脫落時(shí)，因各導(dǎo)線的荷重不均因，會(huì)使導(dǎo)線發(fā)生跳躍現(xiàn)象，從而使導(dǎo)線發(fā)生碰撞，造成短路故障。（3）線路各檔距覆冰不均引起事故由于線路各檔距內(nèi)的覆冰不均等原因，會(huì)使各檔距內(nèi)的弧垂發(fā)生很大變化。有嚴(yán)重覆冰的檔距內(nèi)導(dǎo)線荷重很大，會(huì)使導(dǎo)線嚴(yán)重下垂，以致有時(shí)使導(dǎo)線離地面距離降低，因而發(fā)生事故。（4）絕緣子串覆冰事故雖然絕緣子上冰層厚度所增加的重量不大，但卻降低了絕緣子串的絕緣水平，會(huì)引起閃絡(luò)接地事故，甚至燒壞絕緣子，其后果也很?chē)?yán)重。為了防止覆冰所以起的故障，設(shè)計(jì)桿塔時(shí)，應(yīng)考慮由于覆冰所形成的外加荷重。對(duì)經(jīng)常發(fā)生嚴(yán)重覆冰的地區(qū)，架設(shè)耐覆冰式的線路，這種線路的桿塔較一般桿塔的機(jī)械強(qiáng)度大，檔距較短，導(dǎo)線張力小。為了避免碰線，導(dǎo)線應(yīng)采用水平排列的布置方法，并應(yīng)適當(dāng)?shù)丶哟髮?dǎo)線和避雷線之間的距離。選擇線路路徑時(shí)，應(yīng)注意避開(kāi)冷、熱空氣的交匯處。但是在覆冰特別嚴(yán)重的地區(qū)，上述措施還是不夠的，覆冰仍可引起破壞線路的事故。因此，在運(yùn)行中必須觀察導(dǎo)線上產(chǎn)生覆冰的情況，并采取適當(dāng)?shù)拇胧┯枰韵?。消除?dǎo)線上的覆冰，有電流熔解法和機(jī)械除水法。（一）電流熔解法這種方法，主要是加大負(fù)荷電流或用短路電流來(lái)加熱導(dǎo)線使覆冰熔解落地，達(dá)到除冰的目的。具體做法如下：（1）用改變電力網(wǎng)的運(yùn)行方式來(lái)增大線路負(fù)荷電流。（2）將線路與系統(tǒng)斷開(kāi)，并將線路的一端三相短路起來(lái)，另一端用特設(shè)的變壓器或發(fā)電來(lái)供給短路電流。當(dāng)采用增大線路負(fù)荷電流來(lái)加熱導(dǎo)線的做法時(shí)，應(yīng)在覆冰開(kāi)始形成的初期，加大負(fù)荷電流，作為預(yù)防措施。但是這種方法會(huì)使線路的電壓降低、增大電能損耗，所以不能長(zhǎng)期使用。當(dāng)采用短路法來(lái)熔化覆冰時(shí)，則應(yīng)根據(jù)線路長(zhǎng)度，導(dǎo)線的截面和材料，準(zhǔn)備好必要的設(shè)備，其容量應(yīng)事先計(jì)算好，使之能夠滿足熔冰的要求。短路融冰法的接線如圖所示。 短路電流近似計(jì)算公式如下： I= 式中——系統(tǒng)所加相電壓，V。 ——電路線段的長(zhǎng)度，km。 ——導(dǎo)線的電阻，； I——短路電流，A。在進(jìn)行熔冰以前，應(yīng)注意檢查長(zhǎng)時(shí)間通過(guò)短路電流的系統(tǒng)接線和設(shè)備。用短路電流熔冰時(shí)最好不要使用發(fā)電廠和變電所的接地網(wǎng)，而采用單獨(dú)的接地裝置，以免發(fā)生危險(xiǎn)。用短路電流熔冰時(shí)，還應(yīng)派人到線路上去觀察覆冰的熔化過(guò)程，當(dāng)覆冰已開(kāi)始從導(dǎo)線上脫落時(shí)，應(yīng)立即切斷熔冰電流，否則時(shí)間一長(zhǎng)，會(huì)使導(dǎo)線過(guò)熱，特別應(yīng)注意導(dǎo)線的連接處。在一般的設(shè)備條件下，電流熔冰法是很難實(shí)現(xiàn)的，因此除了在重冰區(qū)，其實(shí)用價(jià)值不大。（二）機(jī)械除冰法機(jī)械除冰主要采用下列幾種做法：（1）從地面上向?qū)Ь€或避雷線拋擲短木棍，打碎覆冰，使之脫落。也可以用木桿或竹竿進(jìn)行敲打，使覆冰脫落。如果線路停電困難也可用絕緣桿來(lái)敲打覆冰。（2）用木制套圈套在導(dǎo)線上，并用繩子順著導(dǎo)線拉，便可消除覆冰。（3）用滑車(chē)式除冰器來(lái)除冰。機(jī)械除冰法的主要缺點(diǎn)是，必須停電進(jìn)行，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力。采用機(jī)械除冰法時(shí)，必須保證導(dǎo)線和避雷線不發(fā)生任何機(jī)械損壞。 防止污穢閃絡(luò)輸電線路污穢復(fù)雜，種類(lèi)多、分布廣，按污源特征可以歸納為兩種：工業(yè)型污穢和自然型污穢。工業(yè)污穢具體包括化工廠、冶煉廠及火電廠的排煙，水泥廠、煤礦和煤場(chǎng)的粉塵，循環(huán)水、冷水塔和噴水池的水霧等。工業(yè)型污穢按照產(chǎn)生源的類(lèi)型可以分為化工污穢、水泥污穢、冶金污穢、煤煙污穢等；自然污穢是在自然條件下所產(chǎn)生的污穢，包括塵土污穢、鹽堿污穢和海水鹽霧污穢等類(lèi)型，以及鳥(niǎo)糞污穢和絕緣予覆冰積雪等。鳥(niǎo)糞污穢則是一種特別的自然污穢形式。絕緣子覆冰積雪也是一種特殊形式的自然污穢。 絕緣子表面染污放電機(jī)理較為一致的認(rèn)識(shí)是：沿絕緣子濕潤(rùn)污穢表面的閃絡(luò)現(xiàn)象已不是一種單純的空氣間隙擊穿，而是一種與電、熱、化學(xué)等因素有關(guān)的污穢表面氣體電離以及局部電弧發(fā)生、發(fā)展的熱動(dòng)力平衡過(guò)程。絕緣子的污閃過(guò)程一般受絕緣子表面特性的影響，現(xiàn)有絕緣子的表面狀況有兩種：憎水性或親水性。瓷和玻璃絕緣子一般為親水性表面；復(fù)合絕緣子，特別是硅橡膠復(fù)合絕緣子表面一般為憎水性。在受潮條件(如雨、薄霧等)下，親水性表面將完全濕潤(rùn)而形成水膜覆蓋在絕緣子上。相比之下，同樣的受潮條件，憎水性表面上形成的是多個(gè)水珠。(1)線路路徑盡量避開(kāi)污穢區(qū)。在保證經(jīng)濟(jì)合理施工較方便的情況下，設(shè)計(jì)選擇線路路徑時(shí)盡量避開(kāi)污穢等級(jí)高的化工廠、發(fā)電廠、冶金廠、煤窯等。對(duì)無(wú)法避免的情況下，準(zhǔn)確掌握沿線高等級(jí)污穢源的污穢程度和擴(kuò)散范圍，對(duì)輸電線路的影響程度。(2)盡可能地掌握線路環(huán)境資料和氣象資料，結(jié)合當(dāng)?shù)剡\(yùn)行部門(mén)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)污區(qū)圖計(jì)算出線路絕緣子泄露比距，計(jì)算時(shí)采用高一級(jí)的污穢等級(jí)進(jìn)行計(jì)算。污閃故障波及面廣且時(shí)間較長(zhǎng)，有時(shí)造成幾十條線路污閃停電。所以，防止污閃對(duì)保證線路安全極為重要。一般可根據(jù)本地區(qū)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，目前主要采取以下防污措施：(1)確定線路的污穢期和污穢等級(jí)。要正確了解線路通過(guò)地區(qū)的大氣污穢程度和污穢性質(zhì)，正確劃分各地區(qū)的污穢區(qū)， 、便為防污閃工作提供可靠依據(jù)。(2)定期清掃絕緣子。在污穢季節(jié)到來(lái)之前，逐基登桿清掃絕緣子，除去絕緣子表面的污穢物。清掃方法一般每年在雨季前清掃一次，可用干布、濕布或蘸汽油的布(或浸肥皂水的布)將絕緣子擦干凈，同時(shí)也可帶電沖洗絕緣子。對(duì)污穢嚴(yán)重不易在現(xiàn)場(chǎng)清掃的絕緣子，也可以更換新的絕緣子，將舊絕緣子帶回，在工廠進(jìn)行清掃。(3)更換不良和零值絕緣子。定期對(duì)絕緣子串進(jìn)行絕緣檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)不良絕緣子和零值絕緣子要及時(shí)更換。(4)增加絕緣子串的單位泄漏比距。絕緣子表面泄漏電流越大，污閃越嚴(yán)重。而泄漏電流的大小與絕緣子串的單位泄漏比距成反比，因此，可以增加絕緣子片數(shù)或改為耐污絕緣子來(lái)增加絕緣子串的單位泄漏比距。(5)絕緣子串盡量采用V串和組合絕緣子串形式，提高絕緣子污穢閃絡(luò)電壓。(6)采用防污涂料。對(duì)污穢嚴(yán)重地區(qū)的絕緣子，必要時(shí)可采取定期在表面涂有機(jī)硅油等防污涂料，以增強(qiáng)其抗污能力。有條件時(shí)，也可采用半導(dǎo)體釉絕緣子(7)采用合成絕緣子。合成絕緣子是由環(huán)氧玻璃纖維棒制成芯棒和以硅橡膠為基本絕緣體構(gòu)成。環(huán)氧玻璃纖維棒抗張強(qiáng)度相當(dāng)高，硅橡膠絕緣傘裙具有良好的耐污閃性能，所以采用合成絕緣子是線路防污閃的有效措施。(8)光傳感器輸變電設(shè)備污穢在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。即通過(guò)對(duì)光傳感器測(cè)量光通量的變化進(jìn)行觀察，從而取得絕緣子的污穢度(鹽密、灰密)。與傳統(tǒng)測(cè)量方法比較，消除了人為影響的干預(yù) 大大降低作業(yè)人員工作量、能夠最大程度地獲取飽和污穢度，對(duì)于這一領(lǐng)域而言無(wú)疑是一個(gè)飛躍。 絕緣配合輸電線路的絕緣配合是指懸掛導(dǎo)線的絕緣子串的絕緣強(qiáng)度與導(dǎo)線對(duì)桿塔的最小空氣間隙的絕緣強(qiáng)度同預(yù)期過(guò)電壓值的配合。各種過(guò)電壓經(jīng)過(guò)各種限壓措施（如避雷線、避雷器、斷路器的并聯(lián)電阻、并聯(lián)電抗等）限制后，作用在線路絕緣上。研究絕緣配合的目的在于綜合考慮電工設(shè)施可能承受的作用電壓、過(guò)電壓防護(hù)裝置的效用，以及設(shè)備的絕緣材料和絕緣結(jié)構(gòu)對(duì)各種作用電壓的耐受特性等因素，并且考慮經(jīng)濟(jì)上的合理性以確定輸電線路和電工設(shè)備的絕緣水平。作用在電工設(shè)備上的電壓是指正常運(yùn)行條件下的工作電壓和各種過(guò)電壓，后者包括暫時(shí)過(guò)電壓、操作過(guò)電壓、雷電過(guò)電壓等。為了經(jīng)濟(jì)合理地設(shè)計(jì)輸電線路和電工設(shè)備絕緣，電力系統(tǒng)中一般采取專(zhuān)用設(shè)備和裝置以限制過(guò)電壓。架空輸電線路導(dǎo)線的絕緣包括絕緣子串和導(dǎo)線對(duì)桿塔的空氣間隙。根據(jù)大氣過(guò)電壓和內(nèi)部過(guò)電壓要求，正確、合理地選擇線路絕緣子串的絕緣子片數(shù)和確定相應(yīng)的空氣間隙，是保證線路安全運(yùn)行、降低線路造價(jià)的關(guān)鍵。（一）海拔在1000米以下地區(qū)線路絕緣子片數(shù)的確定海拔在1000米以下的地區(qū)，直線桿塔線路絕緣子串中的絕緣子片數(shù)應(yīng)先按工作電壓選擇，然后按內(nèi)部過(guò)電壓、大氣過(guò)電壓進(jìn)行校驗(yàn)。⒈按工作電壓選擇絕緣子片數(shù)絕緣子串常年暴露在大氣中，表面積有污穢，在雨、霧、露水等作用下，會(huì)形成連續(xù)的導(dǎo)電膜，并隨之有漏泄電流通過(guò)。漏泄電流產(chǎn)生熱效應(yīng)，局部烘干了絕緣子的下表面，被烘干部分的漏泄電阻增大，這時(shí)導(dǎo)線對(duì)地電位大部分就集中在這部分表面上，因而這部分可能產(chǎn)生局部放電。如果局部放電形成了對(duì)地的連續(xù)通道，則漏泄電流就會(huì)大量增加，引起整個(gè)絕緣子串的閃絡(luò)。為了減少在工作電壓作用下發(fā)生閃絡(luò)的機(jī)會(huì)，就得增加絕緣子串的漏泄距離（也叫爬距）。架空輸電線路運(yùn)行規(guī)程規(guī)定。單位爬距也叫泄露比距，其意義是指平均每千伏線電壓應(yīng)具備的絕緣子最少的泄露距離值，即 （51）式中 ____額定線電壓，kv。 _____每個(gè)絕緣子的泄漏距離，cm； n______絕緣子個(gè)數(shù)。 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，當(dāng)S值小于一定值時(shí)，在霧天、雨雪天氣中，極易出現(xiàn)閃絡(luò)。按工作電壓要求初步選定每串絕緣子的片數(shù)后，還應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)過(guò)電壓要求的水平進(jìn)行校驗(yàn)?？紤]到內(nèi)過(guò)電壓是涉及整個(gè)電網(wǎng)的，每條線路中難免有零值絕緣子存在，所以考慮扣除一個(gè)絕緣子（即預(yù)留零值）后，它們?cè)诠ゎl下的濕放電電壓或操作沖擊波（波形一般取250/2500）下的濕放電電壓U，應(yīng)比內(nèi)過(guò)電壓的計(jì)算值高10%，即 U= （52）式中 K——內(nèi)過(guò)電壓倍數(shù)。 以