在电力系统和设备中，绝缘子的用途是将电位不同的导体在机械上相互连接，而在电气上则相互绝缘。
　　绝缘子表面闪络是绝缘子绝缘失效的最显著的表现形式，泄漏电流增大是绝缘子表面闪络在电量参数上的明显特征，而电晕放电则是绝缘子闪络的初期征兆。长期工作于户外自然环境下的绝缘子，不可避免地会受到环境污秽的影响，从而使劣化特征的表征加剧。因此，研究绝缘子在污秽条件下的电晕放电现象对于预测绝缘子闪络即绝缘子失效很有实际意义［1～3］。通过对绝缘子电晕放电规律的探讨，找出绝缘子电晕放电与绝缘子劣化程度之间的关系，实现对输电线路绝缘子运行状况的在线检测，是当前提高供电质量的重要手段。本文通过实验，对单个绝缘子的电晕起始电压特性进行了研究。

1　绝缘子电晕放电现象
　　电晕放电是一种自持放电形式。刚刚开始发生电晕时的电压称为电晕起始电压。对于同一规格型号的良好绝缘子，在同一条件下，它们的电晕起始电压还是围绕某一个电压幅值上下波动。不过，这种差别是很小的。绝缘子电晕放电不仅与外施工频电压关系密切，而且与空气湿度和绝缘体本身状况（如污秽种类和程度、表面润湿程度）有很大关系［4］。
　　单个绝缘子的阻抗等效于一个电阻和一个电容的并联阻抗。正常绝缘子的交流阻抗值大，通常在60～90 MΩ之间，最大可超过100 MΩ；而劣质绝缘子交流阻抗值一般小于10 MΩ。实验发现，一旦外加电压超过某个数值（由下面的实验可知，该值　　对应点大约在绝缘子的50％电晕起始电压附近），会随电压的升高而大大降低。本文中，我们称此时的电压为临界电晕起始电压［5］。
　　图1是一个正常绝缘子在19．6 k V、相对湿度70％、表面干燥条件下的电晕电压波形。输电线路绝缘子（特别是运行在工业区、沿海和盐碱地区）经常遭受到工业污秽或自然界盐碱、飞尘、鸟粪等污染。绝缘子表面脏污时的沿面放电过程与污秽性质、气象条件密切相关。此时，绝缘子沿面放电不再是一种单纯的空气间隙的击穿现象，而是一种与电、热、化学因素有关的污秽表面气体电离以及局部电弧发生、发展的热动力学平衡过程。

2　实验装置
　　实验原理图见图2。实验所用高压由一个高压变压器（容量60 kVA，0～100 kV可调）提供，电压值由静电电压表读取。利用低频传感器、高频传感器和取样电阻可以获得相应工频信号、高频脉冲信号和全电流信号。所有信号通过一个可以同时采样的4通道A／D卡送入计算机，最后进行相应数据处理。

3　实验结果与分析
3．1　电晕发生概率
　　绝缘子表面的污秽程度，通常采用“等值附盐密度”来表征，即表面上单位面积沉积的等效氯化钠的质量［6］。我们采用等值附盐密度法对绝缘子的不同污秽度进行了模拟。实验中我们做了几种在不同污秽程度和不同湿度下的电晕实验，其中难溶污秽选用的是硅藻土，其面质量固定为1 mg／cm2。实验结果如图3和图4所示。

　　由图3和图4可看出，绝缘子电晕放电的概率与外加电压之间的关系近似符合正态分布的统计规律，且与绝缘子周围环境密切相关。通过曲线拟合，我们发现其概率密度函数f（U）可用下述公式描述：

　　由实验数据的分析发现，方差σ为一个随相对湿度变化的值。当湿度增加时，σ值减小，也就是说电晕起始电压的离散程度减弱。
3．2　50％电晕起始电压
　　50％电晕起始电压UC是借鉴绝缘子50％闪络电压的概念定义的，它反映的是在多次施加电压时，绝缘子在该电压下有50％的周期产生电晕放电的电压值。UC的获取是通过下述实验确定的：根据图2，取采样周期为0．2μs，采样频率为5MHz，缓缓升高绝缘子承受电压并测量统计产生电晕放电（电晕脉冲幅值大于5 mV）的周期，至其电晕放电周期为（1±1％）0．1μs，视此时的电压值为UC值。在不同湿度条件下依次改变绝缘子的表面污秽程度，获取其UC值，实验结果如图5和图6所示。
　　从图5和图6可看出：当相对湿度小于70％时，UC几乎是恒定不变的，污秽对其影响甚微；

相对湿度处于70％～80％时，UC受湿度影响最为剧烈；不同表面污秽条件下，绝缘子UC受湿度影响的变化趋势相似。
　　通过参考某些有关污秽、湿度对绝缘子绝缘性能影响的公式的函数模式［7］，对测量数据采用曲线拟合处理，可推导出绝缘子UC公式：

　　K是洁净绝缘子在干燥条件下的UC值，是一个服从正态分布的随机参数，实际计算中取其数学期望值。K值与绝缘子的型号、生产厂家均有关系，实际应用中必须通过高压试验的方法获取。本实验所用的是型号为XP－7的瓷质绝缘子，UC值约为22 kV。
　　实际上，绝缘子的电晕起始电压不仅与绝缘子表面污秽程度、空气湿度有关，而且与绝缘子本身状况及周围环境温度有关，与污秽物的化学特性如潮解度等有关。为简化公式的推导，公式（1）对这些环境因素的影响未作考虑，而污秽也仅用等值附盐密度进行模拟。事实上，温度的影响与湿度的影响是相关连的，因此，对于实际测试而言，将其两者的影响合并到湿度的影响中予以考虑应该是可以接受的。另外，在我们所做的不同季节的电晕实验中，也证实了这一点。
4　结论
　　通过单个绝缘子电晕实验，我们得到如下结论：
　　a）当绝缘子表面干燥时，绝缘子电晕起始概率是外加电压、空气湿度、表面污秽程度的函数，并且符合统计分布。外加电压超过某一数值并且表面污秽程度和外加电压不变时，绝缘子电晕起始概率随相对湿度的增加而变大。当相对湿度和外加电压不变时，表面污秽程度越高，绝缘子电晕起始概率也越高。
　　b）当相对湿度小于70％时，污秽程度对电晕起始电压的幅值影响较小。当相对湿度大于75％时，污秽程度对电晕起始电压产生显著影响。当相对湿度大于75％时，在同一污秽程度下，相对湿度越高，电晕起始电压越低。当相对湿度大于75％时，在同一相对湿度下，污秽程度越高，电晕起始电压越低。
　　c）脉冲电晕电流可作为检测绝缘子运行状态的一个测量参数。
　　虽然在实验中存在诸如样品数较少（只有40多个），湿度测量不精确，电晕放电可能并非完全由外加电压产生（可能包含随机放电电晕脉冲）等缺陷，但从目前的实验效果来看，该结论对于绝缘子的在线监测具有重要的指导意义。

参考文献

［1］程养春，李成榕，丁立健，等．电晕指纹法地面检测不良绝缘子串的研究［J］．中国电机工程学报，2000，20（4）：54—58．
［2］施倩，程养春，李成榕，等．脉冲电流法检测不良绝缘子分辨率的研究［J］．高电压技术，1998，24（3）：44—46．
［3］DL／T626—1997盘形悬式绝缘子劣化检测规程［S］．
［4］朱洪缪，常敏，赵子玉，等．输电线路高压人工雾现场污秽程度测试技术研究［J］．高电压技术，1993，19（1）：51—53．
［5］刘春，文远芳，聂一雄，等．单个绝缘子的电晕特性研究［J］．高电压技术，2002，28（3）：33—35．
［6］文远芳．高电压技术［M］．武汉：华中科技大学出版社，2001．
［7］NAITOKY，MIZUNO，NAGANAWA W．Astudy on proba－bilistic assessment of contamination flashover of high voltageinsulator［J］．IEEETrans．on Power Delivery，1995，10（3）：