湿度环境下绝缘体表面颗粒的微间隙放电特性

《IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation》：Microgap Discharge Characteristics of Particles on Insulator Surface Under Humidity Environment

高压输电线路绝缘子受微米级污染物在潮湿低盐环境下的放电机制研究。通过表面轮廓测量计算电位差，建立粒子放电模型，发现表面水膜增强电荷捕获效应，电极侧电场强度比干燥时高1.67倍，电子温度上升威胁绝缘子材料完整性。

　　

摘要：

为确保电力系统的安全和经济运行，必须防止高压输电线路中的绝缘体退化和闪络现象。本研究分析了在高湿度和低盐分条件下，绝缘体表面微米级污染物颗粒引发的放电机制。通过对长期暴露在外的绝缘体表面轮廓进行测量，可以根据污染物颗粒的堆积高度计算出电位差。随后建立了一个颗粒放电模型，以阐明盐颗粒在潮湿环境中放电过程中电子的动态行为。研究结果表明，在潮湿环境下，盐颗粒表面形成的水膜具有更强的电荷捕获能力。此外，电极侧的电场强度显著增加，大约是干燥条件下的 1.67倍。随着放电过程的进行，电子的运动范围扩大，导致颗粒和绝缘体表面的电子温度升高，这可能对绝缘体材料的完整性构成威胁。本研究为多雾条件下微米级间隙的放电机制提供了宝贵的理论见解，为减缓绝缘体退化和确保电力可靠传输奠定了基础。

引言

随着电力系统向更高的效率和运行稳定性发展，特高压直流（UHVDC）输电线路的绝缘配置和运行性能对其安全和经济运行越来越重要。空气中的污染物在静电作用下会污染绝缘体表面，从而加剧微放电现象，加速绝缘体老化并降低其绝缘性能。植被覆盖率的显著增加导致许多输电线路穿过森林、河流等高湿度区域。尽管这些地区通常被认为污染较低，但仍然可能发生闪络现象[1]。例如，2024年10月，在一个植物园附近的一条110千伏输电线路上发生了闪络故障，导致停电，严重影响了正常生产和日常生活。在潮湿环境下防止绝缘体退化和闪络对于确保电力系统的安全高效运行至关重要。