电场分布及其对固体绝缘子沿面放电特性的影响

SF6中绝缘件表面闪络电压的大小当然与沿面闪络距离有关，但是在同等SF6气压下，更多地受制于绝缘件的电场分布的均匀程度。如果电场极不均匀，沿面闪络电压随距离的增加很快饱和，如图4-9所示。与SF6气体间隙放电特性一样，负极性冲击闪络电压高于正极性。在稍不均匀电场中，电极间距达到较大值时，也会出现闪络电压饱和的现象，不过此时负极性冲击闪络电压低于正极性。

图4-9 极不均匀电场中的沿面放电

表4-3和表4-4的数据表明，对于SF6电器产品中常见的绝缘杆件，再增大距离，闪络电压已趋于饱和；适当提高SF6气压，还可提高闪络电压。

表4-3 绝缘棒工频耐压实验/k V

表4-4 绝缘棒冲击耐压实验/k V

图4-10 表4-3和表4-4实验用试品结构(单位：mm)

提高SF6气压的效果和可能性是有限的，为了大幅度提高闪络电压，最有效的办法是改善绝缘棒的电场分布，降低最高工作场强。如图4-10所示结构，闪络是从上电极r处的局部放电开始的，增大r及直径D，上电极r处场强将下降，绝缘棒电场分布更趋于均匀，绝缘棒最大表面场强将下降，因此在距离d相同条件下，上电极局部放电电压会提高，试件闪络电压也随之提高。

在均匀或稍不均匀场中，通过改变绝缘子、电极结构对SF6气体沿面放电产生的影响，分析在不同电场分布下闪络电压的变化。

通过分析图4-11可知，在均匀场或稍不均匀场中，SF6气体沿面闪络电压在一定气压范围内基本上是随着气压的升高而线性上升的，图（a）中可看出，电场由均匀平板电场a变为稍不均匀场b，在一定气压下气体闪络电压有所降低；图（b）中也充分说明了这一问题；并且实验值和理论值基本相一致，能充分说明这一问题。通过对比图（a）和图（b），可以看出，平板电场a和c，将绝缘间隙增大2倍，也可以实现绝缘子沿面闪络电压有效提高2倍左右。但当气体压强较大时，气体闪络电压的变化出现逆转，分析其原因主要是由于电极与绝缘子间存在的小间隙所致。

图4-11 SF6气体中圆柱形绝缘子沿面闪络特性

一般而言，由于绝缘子介电常数较大，裙边对电场有较大的畸变作用，冲击、工频闪络电压均不如光面绝缘子，工频闪络电压至少降低20%～30%，虽然在污染的情况下，裙边式绝缘子有较长的泄露距离，但SF6气体绝缘设备中，对SF6气体质量管理和清洁度的要求都很高，不允许有严重的污染存在，又如管道中设有微粒陷阱，及采用电压老炼等方法消除污染，所以带裙边的绝缘子似乎更适合高压直流的情况。目前，除少数厂家外，一般都不用带裙边的绝缘子，不过可以利用裙边来调整电场，使对微粒杂质敏感的部位的电场较低。