污秽绝缘子闪络机理研究综述
第32卷第16期电网技术V ol. 32 No. 16 2008年8月Power System Technology Aug. 2008 文章编号：1000-3673（2008）16-0037-06 中图分类号：TM86 文献标识码：A 学科代码：470·4037
污秽绝缘子闪络机理研究综述
张志劲，蒋兴良，孙才新
（输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学)，重庆市沙坪坝区 400044）
Summary of Research on Flashover Mechanism of Polluted Insulators
ZHANG Zhi-jin，JIANG Xing-liang，SUN Cai-xin
（State Key Laboratory of Power Transmission Equipment & System Security and New Technology
(Chongqing University)，Shapingba District，Chongqing 400044，China）
ABSTRACT: In this paper the research situation of the flashover mechanism of polluted insulators in recent decades home and abroad, i.e., in the field of circuit model, energy model, dynamic model, re-ignition condition of AC arc, electric field model and the characteristic of arc under low atmosphere pressure, is summarized. According to the high-speed photography of pollution flashover caused discharge process of insulator string with actual size, a DC discharge mathematical model of long insulator string, composed by series-connected residual resistance of pollution layer, surface arc and air gap arc, under low atmosphere pressure is proposed. The future research direction of flashover mechanism of polluted insulator is looked ahead, and it is pointed out that the discharge process of long insulator string with actual size, the key items of the residual resistance of pollution layer of insulator and the measurement of partial discharge characteristic under low atmosphere pressure should be the key item of the research in the future.
KEY WORDS: high voltage and insulation technology；polluted insulator；flashover mechanism；DC discharge mathematical model of long insulator string
摘要：文章综述了几十年来国内外对污秽绝缘子闪络机理的研究状况，包括电路模型、能量模型、动态模型、交流电弧重燃条件、电场模型以及低气压下的电弧特性等，并根据真型绝缘子串污闪放电过程的拍摄结果，提出了由剩余污层电阻、沿面电弧和空气间隙电弧串联组成的低气压下绝缘子长串直流放电数学模型，同时对未来绝缘子污秽闪络机理的研究方向进行了展望，指出真型绝缘子长串放电过程、绝缘子剩余污层电阻、低气压下局部电弧特性的测量等是今后研究的重点。关键词：高电压与绝缘技术；污秽绝缘子；闪络机理；绝缘子长串直流放电数学模型
0 引言
我国地理环境复杂，正在建设的特高压交直流输电线路不可避免地面临污秽、高海拔等特殊自然环境的影响，国内外目前没有特高压设计、建设和运行的经验，所以如何考虑复杂环境对设备外绝缘特性的影响是特高压输电线路面临的技术难题。
到目前为止，包括我国在内的世界各国已对绝缘子污闪开展了大量的研究工作，研究成果成为科研设计单位和运行部门的重要参考资料。但污闪事故并未从电网中消失，特别是20世纪90年代以来我国电网较大规模区域性的污闪事故日益频繁发生，即我国电网的安全运行承受着大面积污闪的风险，现有的污闪研究成果仍无法满足实际线路运行的需要。
在雾、露、毛毛雨等不利气象条件下，污秽绝缘子在较低电压作用下可能发生闪络。由污秽引起的绝缘闪络事故目前在电网总事故中已占第二位，仅次于雷害事故，但污闪事故造成的损失却是雷害事故的10倍[1]。因此人们对污秽绝缘子闪络特性及闪络机理的研究非常重视，并开展了大量的研究工作，取得了一些研究成果[1-35]。
虽然国内外至今对绝缘子污闪机理尚未形成共识，但大多数研究者认为污秽闪络必须经过4个阶段[1-2]，即污秽的沉积、污秽的湿润、烘干区的形成及局部电弧的产生、局部电弧发展成完全闪络。局部电弧形成后如何发展成完全闪络是污闪机理中的关键问题。本文将综述和分析几十年来国内外污秽
基金项目：国家自然科学基金资助项目(90210026)。
Project Supported by National Natural Science Foundation of China (NSFC) (90210026)．
38 张志劲等：污秽绝缘子闪络机理研究综述 V ol. 32 No. 16
绝缘子闪络机理的研究状况，并根据最近试验研究成果，提出低气压下绝缘子长串直流放电数学模型，解释低气压下染污绝缘子串直流放电的基本规律，以期对掌握污闪基本放电机理、确定复杂环境下超特高压输电线路外绝缘的选择方法等提供参考。
1 一般海拔下污秽绝缘子的闪络机理
1.1 污秽绝缘子直流闪络机理
（1）平板模型。
德国学者Obenaus 于1958年提出了著名的定量分析污闪过程的电路模型[1]，即如图1所示的局部电弧与剩余污层的串联模型。图中：X 为局部弧长度；L 为泄漏距离；HV 表示高压端。
HV
L
X
局部电弧
剩余污层
Fig. 1 A model of pollution flashover circuit
该串联模型的数学表达式为
c n U AXI R I ?=+ (1)
式中：U 为外施电压；X 为局部电弧长度；I 为电弧电流或泄漏电流；R c 为剩余污层电阻；A 、n 为反映电弧特性的常数，其数值与电弧周围介质和电弧冷却情况有关。
根据电弧的下降型伏安特性，即局部电弧的电压随泄漏电流的增加而减小，不考虑温度效应时，剩余污层电阻的电压则随着泄漏电流的增大而增加，因此必然存在临界电压U c ，当外施电压不小于U c 时，电弧将向前延伸，达到临界闪络弧长时，电
弧失去平衡，发生闪络。Alston 和Zoledziouski 在Obenaus 模型[2]的基础上求得的污秽闪络的临界电压U c 、临界弧长X c 和临界电流I c 分别为
111
c c n n n U A Lr ++= (2) c /(1)X L n =+ (3) 11
c c (/)
n I A r += (4)
Boehme 等考虑绝缘子表面染污的不均匀性[3]，Farag 等考虑绝缘子串闪络过程中局部电弧存在的
普遍性[4]
，对平板模型进行改进和分析，也得到了上述相似的结果。
根据Obenaus 平板模型，当局部电弧产生后，如果其单位长度电弧电阻R arc 小于单位长度剩余污层电阻r c 且外加电压不变，
局部电弧将发展成完全闪络，即局部电弧发展成完全闪络的条件为[5-7]
arc c R r < (5)
Woodson 和Mcelroy 用圆盘模型来模拟绝缘
子表面[8]，Wilkins 等把实际绝缘子转换成等价矩
形[9-10]，清华大学用椭圆型平板等效绝缘子[6]，基于镜像法和复位函数等推导出了剩余污层电阻与电弧长度之间的函数关系式。
需要说明的是，以Obenaus 经典平板模型为基础的各种电路模型属于静态模型。
（2）能量模型。
Hampton 用一定电导率的水柱作试验，从能量角度提出的局部电弧伸长并完成闪络的条件[11]为
a p
d /d 0E E i x
>? (6) 式中：E a 为弧柱内电位梯度；E p 为局部电弧前沿水柱内电位梯度；i 为电弧电流；x 为电弧长度。当局部电弧内电位梯度E a 小于前沿水柱中的电位梯度
E p 时，电弧就能伸长发展，即d /d 0i x >，局部电弧发展成完全闪络。
Wilkins 等通过试验研究了半导体釉层长棒形绝缘子的污闪过程，从能量角度提出局部电弧发展成完全闪络的条件[10]为
d /d 0P x > (7)
式中P 为电弧从电源处获得的能量。式(7)表明，如果局部电弧延伸过程中从电源获得的能量增加，局部电弧则能发展成完全闪络。
（3）动态模型。
Sundararajan 等在平板模型和能量模型的基础上，假设绝缘子表面均匀污秽、均匀湿润，并且沿绝缘子表面只有一根电弧起主导作用，同时忽略电弧和污层的热特性，提出了分析污秽绝缘子直流闪络特性的动态模型[12]。
根据Obenaus 的平板模型得到的电压表达式为
c a arc c s ()U U U R XI I R R =++++ (8) 式中：U c 为阴极电压；U a 为阳极电压；R arc 为单位长度电弧电阻；X 为电弧长度；I 为泄漏电流；R c 为剩余污层电阻；R s 为电源内阻。忽略电源电阻，则泄漏电流的数学表达式为
c a arc c [()]/()I U U U R X R =?++ (9) 由于电弧电压梯度为
arc n E AI ?= (10)
剩余污层电压梯度为
111
p c
n
n n E A
r ++= (11)
第32卷 第16期 电 网 技 术 39
式中单位长度剩余污秽电阻的计算公式为
c c /()r R L X =? (12) 电弧电阻随时间τ 的变化关系为
21
arc arc arc d /d //()n R t R τR I τA +=? (13)
电弧发展的判据为
p arc E E > (14)
设定初始值X 0=1/100 cm ，R arc0=100 ?/cm ，U c0=700 V ，U a0=200 V ，A 0=63，n 0=0.5，τ0=100 μs ，
当电弧长度等于L ，则认为完成闪络。根据式(9)~ (14)进行编程并确定合适的计算步长，就可以计算
出污秽绝缘子的闪络电压。 1.2 污秽绝缘子交流闪络机理
（1）交流电弧重燃的条件。
Obenaus 模型不能解释污闪过程中交流电流过
零时电弧的熄灭与重燃现象。20世纪70年代初，Claverie 和Porcheron 等提出交流污闪除满足直流污
闪条件外，还应满足交流电弧的重燃条件[13-14]，并提出交流电弧重燃的条件为
cx 800U x = (15)
式中：x 为电弧长度；i 为泄漏电流。
Rizk 从电弧电导是电弧累积能量的函数出发，
假设交流电流过零后弧隙两端电压仍是正弦波，得到的交流电弧重燃条件[1,15-16]为
cx m 2080/U x I = (16) 式中：x 为电弧长度；I m 为泄漏电流的峰值。
清华大学提出交流电弧的重燃不等于恢复，得到了交流电弧恢复的条件[17-18]。
设U hf 为恢复电压，没有明显熄灭、重燃现象的交流电弧恢复的条件为
U hf =531L /I m (17)
有明显熄灭重燃现象的交流电弧恢复的条件为
cx m 1050/U x I = (18) 式中：x 为电弧长度；L 为绝缘子的泄漏距离；I m 为泄漏电流的峰值。
（2）电场模型。
重庆大学采用复数模拟电荷法和优化模拟电荷法[19-20]计算了污秽绝缘子闪络过程中电场的分布和变化。当污秽绝缘子表面出现局部电弧后，在放电发展过程中，局部电弧出现的位置、数量、发展路径具有很大的随机性，电弧也不一定紧贴污层表面，这使污闪试验结果呈现很大的分散性。同时，由于局部电弧的发展既是时间的函数，又是空间的函数，且破坏了污层干燥、湿润时电场结构的对称性，
局部电弧出现后的表面电场分布属于3维时变场，
其表面电场分布的求解可归结为如下的边值问题：
2p 2
A s m
P A nA P nP 0, 0, , , (),A U E E i ?????εεδ??=??=??
?=?=???=?
固体介质内空气介质内电极和弧柱上介质的分界面上
介质的分界面上
(19) 式中：?p 为固体绝缘介质中电位；?Α为空气中的电
位；?s 为电极电位；U m 为外加电压；εp 为绝缘介质
的介电常数；εA 为空气介电常数；np E 为介质分界面上固体绝缘介质中的法向电场；nA E 为介质分界面上空气介质中的法向电场；()δi 为i 点处微小面积的平均自由电荷密度。
绝缘子电场计算模型见图2。
线电荷
点电荷 轮廓点及计算点
电弧
线电荷
(a) 支柱绝缘子
Z
Z
Y
X
(b) 盘形悬式绝缘子
X
图2 绝缘子电场计算模型
Fig. 2 Electric field calculating model of insulator
在进行数值仿真计算时，可以采用部分优化和变密度优化复数模拟电荷法对分别设置在污层两侧(绝缘件、空气)和电极内各种类型的模拟电荷进行优化调整和检查，然后用如下模拟电荷方程求出
未知的模拟电荷量 Q
： =PQ ? (20) 式中：P 为电位系数矩阵； ?
为轮廓点已知电位。设()j F r 为轮廓点j 对应于场域内r 点处的电场系数，由下式可求出场域内任一场点的电位及电场强度：
1
1()()()()()N
i i i N
j j
j r P r Q E r r F r Q ==?=????=??==??
∑∑ ?? (21) 式中：()r ?
为场域内r 点处的电位；()E r 为场域内r 点处的电场强度；P i (r )为轮廓点i 对应于场域内r
点处的电位系数；i Q 为轮廓点i 的电荷量；j
Q 为轮 廓点j 的电荷量；N 为轮廓点数。
根据污层干燥、污层湿润及出现局部电弧后表面电场分布的数值仿真结果可知：当绝缘子表面出
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现局部电弧后，电弧头部电场具有较强的法向分量，当电弧长度大于泄漏路径约70%时，电弧头部电场将急剧增加，但小于空气临界击穿场强；推动局部电弧向前发展的主要因素不是强电场的电离作用，而是电弧头部附近热电离加剧促使带电粒子运动速度增加，并最终形成闪络[19-20]。
（3）有效值模型。
文献[21]提出交流电弧的E -I 峰值特性与直流电弧E -I 特性是一致的，因此Ghosh 采用交流有效值建立的交流污秽闪络电压方程[22]为
e e c e ()n U kxAI r L x I ?=+? (22)
其中
()
1n k ?+= (23)
式(22)中：I e 为泄漏电流有效值；L 为总爬电距离；A 、n 为反映交流电弧特性的常数。
2 低气压下污秽绝缘子的闪络机理
大多数研究者认为，气压降低，电弧的伏安特性将发生变化，从而引起污闪特性发生变化。因此，国内外相关研究者对低气压下的电弧特性进行了大量的试验研究，结果表明，常压和低气压下电弧的V -I 特性均可表示为
arc n U AxI ?= (24)
式中：arc U 为电弧电压；I 为电弧电流；A 、n 为与电极形状、电源类型、气压、沿面介质等有关的电弧常数。
Bergman 等在气压p 为70.3 kPa 时对染污平板表面的交流电弧特性进行了测试，提出式(24)中的A 取84，n 取0.7[23]。
Kawamura 等测试了染污三角形玻璃平板表面
负极性直流电弧的伏安特性
[24]
。结果表明，当气压
为101.3 kPa 时，A =63，n ＝0.5；当气压为13.0 kPa 时，A =53，n =1.0。
Ishii 等利用光电测量法对直流电弧的V -I 特性进行了测试[25]，结果表明，当气压为101.3 kPa 时，A 的取值范围为40~50，n =0.83；当气压为40.0 kPa
时，A 的取值范围为20~35，n =0.77。
张仁豫等对染污绝缘子表面电弧的V ?I 特性进行了测试，发现常数A 与绝缘子型式有关[26]，提出交流下A 的取值范围为345(P /P 0)0.65~376 (P /P 0)0.65，n =0.67。
黄超峰在水平放置的三角形平板玻璃模型上测试了直流电弧的V ?I 特性[27]，提出正极性直流下A = 120(P /P 0)0.25，n =0.52；负极性直流下A =148(P /P 0)0.25，
n =0.52。
李玉等对表面覆冰三角形平板玻璃的电弧V ?I 特性进行了测试[28]，结果表明，正极性直流下A = 178(P /P 0)0.75，
n =0.61；负极性直流下A =103(P /P 0)1.14，n =0.69，交流下A =133(P /P 0)0.74，n =0.70。
结合低气压电弧特性试验结果，并考虑低气压下热物理参量的变化，Rizk 提出了基于能量守恒定
律的低气压绝缘子污闪物理模型[29]，推导得到的低气压下交流电弧重燃的条件为
0.770.526
cx m 716/U xP I = (25)
根据低气压下三角形玻璃平板污闪特性的试
验结果，黄超锋提出低气压下交流电弧发展的条 件[30]为
0.75cx m 0/526.7(/)U I x P P ≥ (26)
并认为低气压所要求的交流电弧发展条件降低是低气压交流污闪电压降低的原因。
3 讨论与分析
根据国内外研究现状可知：由于试验条件的限制，国内外基于平板模型对低气压污秽放电过程的研究较多，对真型绝缘子的研究很少，因此研究结果有一定的局限性；国内外对染污绝缘子闪络机理的研究主要是基于Obenaus 的平板模型展开的，且主要针对一般海拔地区，对低气压下染污绝缘子闪络机理研究相对较少，对污闪电压随气压变化的规律，绝缘子形状、污秽、电压类型等对低气压绝缘子串污闪电压变化规律的影响仍缺乏明确的结论和合理的解释。
本文以7片串XP-160真型绝缘子串为例，当海
拔高度为2 500 m ，盐密为0.03 mg/cm 2
时，利用HG-100K 高速摄像机拍摄了其低气压下直流污闪放电过程，拍摄速度为1000 fbs/s ，以局部电弧开始产生为0时刻，7片串XP-160绝缘子污闪放电过程见图3。由图3可知：局部电弧的产生和发展过程中存在明显的飘弧现象，即低气压直流染污绝缘子串放电过程中的局部电弧包含有沿面电弧和空气间隙电弧。拍摄结果还表明，海拔越高，飘弧现象越严重。而试验结果表明[31]，低气压下空气间隙电弧的E -I 特性与沿面电弧的E -I 特性有明显差异，因此根据Obenaus 模型，采用剩余污层电阻和沿面电弧构成简单的电路模型来描述低气压染污直流绝缘子串放电过程(如图1所示)与实际情况存在较大差异。
因此，本文提出低气压下直流染污绝缘子放电
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41
(a) 参照串 (b) t =0 s (c) t =3.980s (d) t =4.160s (e) t =4.208s (f) t =4.209s (g) t =4.210s
图3 7片串XP-160绝缘子污闪放电过程
Fig. 3 Pollution flashover processes of 7 units of XP-160
过程中，放电过程是沿面电弧和空气间隙电弧与剩余污层电阻的动态变化过程，其简化的电路模型如图4所示。图中：x 1为绝缘子串中所有绝缘子的沿面电弧长度总和，cm ；x 2为绝缘子串中所有空气间隙电弧长度之和，cm ；x 3为绝缘子串中所有剩余污层电阻长度之和，cm 。
x 1
x 2
沿面电弧 HV
剩余污层 剩余污层 电极
x 3
图4 低气压污闪放电模型
Fig. 4 A model of pollution flashover under low air pressure
由图4可知，外施电压为
1122101202c 3(/)(/)m n m n U A P P I x A P P I x r Ix =++ (27)
式中：I 为泄漏电流或局部电弧电流；A 1、m 1、n 1为反映沿面电弧特性的常数；A 2、m 2、n 2为反映空气间隙直流电弧特性的常数；r c 为单位长度剩余污层电阻。
在染污直流绝缘子串放电发展过程中，空气间隙电弧的存在将使染污绝缘子串的部分泄漏距离被短接，即染污绝缘子串放电路径长度不大于绝缘子串表面的总爬电距离。对于N 片串绝缘子，应满足下式：
1231x x x k NL ++= (28)
式中：L 为单片绝缘子的爬电距离；k 1为绝缘子串污闪放电路径长度与绝缘子串总爬电距离之比，0 当局部电弧均为纯沿面电弧(x 2=0)时，对式(27)求极值，得到的低气压下绝缘子串污秽闪络的临界电压U c 为 1 11111 1 1 1 c 1 0c (/) m n n n n U A P P NLr +++= (29) 当局部电弧均为纯空气间隙电弧(x 1=0)时，假定产生的空气电弧长度为其对应所短接的绝缘子串爬电距离长度的k 倍，对式(27)求极值得到的低气压下绝缘子串污秽闪络的临界电压U c 为 2222211 1 1 c 20c () (/) m n n n n U kA P P NLr +++= (30) 由式(29)~(30)可知：直流绝缘子串临界污闪电压与沿面电弧特性、污秽、气压、绝缘子串串长、爬电距离等有关；染污绝缘子串直流污闪电压与串长呈线性关系，但与气压、污秽呈非线性关系；气压、污秽度对染污绝缘子串闪络电压的影响程度与低气压染污绝缘子串放电过程中产生的局部电弧的特性有很大关系，即局部电弧中沿面电弧和空气间隙电弧所占的比重将直接影响气压影响特征指数和污秽影响特征指数。 4 结语 （1）本文利用平板模型和单片绝缘子的拍摄结果分析了污闪过程中局部电弧的发展情况，但利用该模型无法准确描述污秽绝缘子长串放电过程中局部电弧发展所存在的飘弧现象，因此必须持续开展 污秽绝缘子长串放电过程的研究，测量和分析局部电弧的发展速度、发展长度与时间的关系及局部电弧发展过程中的非线性动力学特性，以使研究结果能直接指导超高压和特高压设备外绝缘的选择。 （2）用局部电弧和剩余污层电阻串联的模型分析了绝缘子污闪的临界条件，指出了准确描述剩余污层电阻特性的重要性。目前主要是用简单的圆盘模型、矩形或椭圆型平板等来等效绝缘子，研究剩余污层电阻，这与实际情况有较大差别，需对此进行深入研究。 （3）目前对局部电弧特性的研究主要以沿面电弧特性为主，且各研究机构的结果差别较大，而根据绝缘子长串污闪放电过程的拍摄结果可以看出存在空气间隙电弧，因此需进一步开展瓷、玻璃、复合材料表面的沿面电弧特性和空气间隙电弧特性的测量工作。 参考文献 [1] Rizk F A M ．Mathematical models for pollution flashover[J]．Electra ， 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放电这是一个笼统的概念，泛指在电场作用下，绝缘材料由绝缘状态变为导电状态的跃变现象。这种跃变现象可能呈“贯通状”发生在电极间，即其中的绝缘材料完全被短接而遭到破坏，此时电极间的电压迅速下降到甚低至或接近零值；跃变现象也可能发生在电极间的局部区域，使其中的绝缘材料局部被短接，其余部分仍有良好的绝缘性能，电极间电压仍能维持一定的数值。前者称为破坏性放电，后者称为局部放电。 破坏性放电和局部放电可以发生在固体、液体、气体电介质及其组合介质中，换句话说，“放电”一词可以用于所有电介质及其组合中。 然而，放电发生在不同电介质及其组合中时又有特殊的称呼。当在气体或液体电介质中，电极间发生的破坏性放电称为火花放电，如在空气间隙、油间隙发生的破坏性放电，确切的说应该是火花放电。可见，火花放电这个词仅限用于气体和液体电介质中。 在固体电介质中发生破坏性放电时，称为击穿。击穿时在固体电介质中留下痕迹，使固体电介质永久失去绝缘性能。如绝缘纸板击穿时，会在纸板上留下一个孔。可见击穿这个词仅限用于固体电介质中。当在气体或液体电介质中沿固体绝缘表面发生破坏性放电现象，称之为闪络。常见的是沿气体与固体电介质交界面发生的闪络。如沿绝缘子串表面、沿套管表面的破坏性放电称之为闪络。所以闪络这个词仅限用于特殊条件的放电现象。 电缆做预防性试验时，由于电缆局部介质绝缘下降，导致电缆相间或对钢铠的电压迅速下降到甚低至或接近零值，这时薇安表迅速上升，该现象表明电缆存在绝缘问题，需要找出电缆绝缘故障的准确位置，快速修复电缆，电缆修复后，再次进行预防性试验，直至电缆符合运行标准即可。 地下水循环机理研究手段综述报告 地下水循环模式代表了区域内地下水总的补、径、排特征，可以为地下水资源的合理管理和可持续利用提供科学依据。如今，地下水循环的研究越来越引起人们的广泛关注。 早期水循环研究主要应用于地表水与地下水相互转化关系。目前，地下水循环研究的方法有：水文地质分析法、水化学方法、同位素分析方法、数值模拟法等。 1.水文地质分析法水文地质分析法是地下水循环模式研究最传统的方法，也是最基础的方法。该方法以地质、水文地质条件为基础，从地下水补、径、排角度来分析和确定地下水循环模式。 2.数值模拟技术随着计算技术的发展，数值模拟技术得到广泛的应用，但受到参数的限制，影响到该方法的应用。 3.水化学方法地下水水化学组分是地质历史时期形成的产物，在一定程度上记录着水体的赋存环境特征、补给来源、渗流途径等水循环方面的信息，可用用来阐明地下水的运动方向，在一定程度上反映区域地下水循环规律和更新能力。但是不同成因的地下水，其水化学组分可能相似，需要配合其它方法使用。 4.环境同位素方法二十世纪五十年代国外就将同位素技术应用到水文地质学的研究中。最初同位素只用作示踪剂，随后人们开始利用同位素技术探讨地下水的起源、形成、埋藏和演化等理论问题，判定地下水的补给来源，补给高程、补给强度、不同补给来源的比例、估算水文地质参数、地下水年龄，地下水更新能力，流速和流向，查明地表水与地下水以及不同含水层间的水力联系等实际问题，掌握区域地下水循环特征。 目前，常用的同位素有D、18O、3H、13C、14C。氢氧稳定同位素是研究区域地下水循环方式和补给来源最常用的示踪剂，在低温的情况下，水岩作用不会影响它们在地下水中的含量。地下水中稳定同位素在循环过程中受到混合以及雨水补给、蒸发等作用引起同位素分馏而产生规律性的变化。氚是一种放射性同位素，具有计时性，且地下水中的3H含量不与岩石介质发生交换，可以用来研究含水 文件编号：GD/FS-8196 （解决方案范本系列） 绝缘子特征及防污秽闪络 措施详细版 A Specific Measure To Solve A Certain Problem, The Process Includes Determining The Problem Object And Influence Scope, Analyzing The Problem, Cost Planning, And Finally Implementing. 编辑：_________________ 单位：_________________ 日期：_________________ 绝缘子特征及防污秽闪络措施详细 版 提示语：本解决方案文件适合使用于对某一问题，或行业提出的一个解决问题的具体措施，过程包含确定问题对象和影响范围，分析问题，提出解决问题的办法和建议，成本规划和可行性分析，最后执行。，文档所展示内容即为所得，可在下载完成后直接进行编辑。 1 盘型绝缘子 盘型绝缘子具有良好的绝缘性能、耐气候性、耐热性和组装灵活等特点，被广泛用于各电压等级的输电线路上。但随着盘型绝缘子的用量迅速增加，盘型绝缘子也逐渐暴露出一些缺点，给安全运行和维护带来一定的麻烦。盘型瓷和钢化玻璃绝缘子均属于可击穿型，当受冲击电压作用下或发生污闪时，容易使单片绝缘子顶端被击穿。击穿的根源多数情况下是由于机械负荷所造成的开裂(这种开裂可能在过高的例行试验负荷下和在运行中缓慢发展而来)所致。应该说 明的是，瓷和钢化玻璃就其本身并不易老化，而是它的整体帽脚型结构，这种结构使高的场强位于绝缘子内部，从而加速了绝缘子劣化。对于瓷绝缘子老化结果产生低值瓷绝缘子，若剔除漏检，在遭受雷击闪络时(或污闪时)，由于较高的雷电流和随后的工频续流(或短路电流)，可能会使该老化绝缘子头部因瞬间聚热而发生爆炸，造成断串事故。 2 长棒型绝缘子 (1)长棒型瓷绝缘子。长棒型绝缘子是在总结悬式瓷绝缘子优缺点基础上，由双层伞实心绝缘子发展而来，继承了瓷的电稳定性，消除了盘型悬式瓷绝缘子头部击穿距离远小于空气闪络距离的缺点，同时也改变了头部应力复杂(剪、切、压)的帽脚式结构。 国家电网公司<电力系统污区分级与外绝缘选择标准>实施意见2006年12月27日，国家电网公司以国家电网生[2006]1203号文发出通知，颁发了《国家电网公司<电力系统污区分级与外绝缘选择标准>实施意见》。 通知提出，国家电网公司《电力系统污区分级与外绝缘选择标准》已于近日正式颁发，为确保该标准在公司电网规划、设计、设备选型、运行、检修和技改等工作中有效的贯彻落实，公司生产部在充分征求各网省公司意见的基础上，制定了《国家电网公司<电力系统污区分级与外绝缘选择标准>实施意见》，请各单位结合实际，认真贯彻执行。其全文如下：《国家电网公司《电力系统污区分级与外绝缘选择标准》实施意见》输变电设备污闪事故严重威胁电网运行安全，是电力系统重点防范的主要事故之一。科学地确定电网污区等级，合理选择设备的外绝缘配置水平是防止发生电网污闪事故的有效措施。近几年电网运行情况表明，根据现行国家标准确定的设备外绝缘配置水平已不能适应当前电网污秽变化的实际状况。为此，国家电网公司组织有关专家在开展科研、借鉴国内外经验和广泛征求意见的基础上，形成了国家电网公司《电力系统污区分级与外绝缘选择标准》(以下简称本标准)，以进一步规范电网污秽等级划分，科学选择设备外绝缘配置，从而全面提高电网的防污闪能力。 为确保本标准得以正确理解和有效贯彻，提出以下实施意见： 一、本标准的适用范围 本标准是国家电网公司的企业标准，适用于公司所属跨区电网、各区域电网和省(自治区、直辖市)电网(含公司所属发电厂升压站)。公司系统各单位在开展电网规划、设计选型、运行、检修和技改等工作中均应执行本标准。 二、对并网设备的要求 鉴于电力系统设备外绝缘配置水平的统一性，根据国家电监会《发电厂并两运行管理规定》和技术监督管理的有关要求，凡并入公司所属电网的发电厂、高压用户的设备外绝缘选择也应按照所并入电网的污区等级选择设备外绝缘配置o 三、本标准与GB／T16434—1996的关系 由于本标准对设备外绝缘配置的要求高于GB／T16434—1996《高压架空线路和发电厂、变电所环境污区分级及外绝缘选择标准》中所作的规定，各单位应及时组织对本单位现行防污闪管理和技术的有关规定、制度、标准进行修订。 四、2007年主要工作安排 1．2007年1～3月，公司生产部以区域电网公司为单位组织完成本标准的首轮宣贯和培训。各单位应有计划地安排对电网规划、设计、建设、运行、检修、试研院等人员进行本标准的宣贯和培训。主要内容包括基本知识、污秽度测试、污区等级划分、外绝缘选择、污区图绘制及防污阏管理的有关规定。 雷电学原理知识 1雷电:是雷雨云之间或云地之间产生的放电现象.雷雨云是产生雷电的先决条件 2雷雨云的三个阶段: 形成阶段成熟阶段消散阶段 3雷雨云起电的原理: 1 水滴破裂效应2 吸电荷效应3 水滴冰冻效应 4 温差起电效应 4 大多数雷电放电发生在雷云之间(或雷云内部),当两块雷云的异性电荷集中区之间的电场强度超过这里的空气绝缘强度时,雷云之间就会发生放电.雷云对地放电过程,可分三阶段,即先导放电阶段,回击阶段和余晖阶段. 1 先导放电阶段带电雷云在地面上空形成后,由于静电感应的作用,雷云电荷在地面上感应出反极性的电荷.雷云下部的电荷大多数是负极性的,因此在地面上感应出的电荷多为正极性的电荷. 2回击阶段下行先导通道发展到临近地面时,由于其头部与地面物体之间的距离很短,场强可达到非常高的数值,使得这里的空气急剧游离,从而把先导通道中的负电荷与地面或地面物体上的正电荷接通,正负电荷分别向上和向下运动,去中和各自异性电荷,于是就开始了回击阶段.回击也称为主放电. 4云间放电:由于电荷的不断积累,不同极性的云块之间的电场强度不断增大,当某处的电场强度超过空气可能承受的击穿强度时,就会形成云间放电 5闪:不同极性的电荷通过一定的电离通道,互相中和,产生强烈的光和热的现象.既:放电通道中所产生的强光. 雷: 在放电通道中所发生的热,迫使附近的空气突然膨胀,发出的巨大轰鸣声. 6 雷电放电的重复性:一次雷电平均包括三、四次放电,第一次在雷云的最底层放电,重复的放电都是沿着第一次放电的通路发展的,随后的放电都是从较高的云层或相邻区发生. 7 雷电放电的强度: 200—300KA 最高430KA 8雷电产生的效应: 热效应电效应机械效应 9闪电的种类: 1 片状雷电,云间放电多为片状雷. 2 线状雷电,雷云与大地之间的放电,多以线状的形式,通常雷云下部带负电,上部带正电.由于雷云的负电效应,使附近的地面感应出大量正电荷,所以地面带正电荷. 带状雷电线状雷的一种,是在闪电的过程中恰巧有水平大风吹过闪电通道,将几次线状闪电的放电通道吹分开来,肉眼看闪电通道变宽. 3 球状雷电彩色的火焰状球体,表现为100-300mm直径,橙色或红色球体,最大直径也可能1m 存在时间为百分之几秒到几分钟,通常为3-5秒,辐射功率小于200W,有臭氧,NO2,或硫磺气味. 4 联珠状雷电很少见的一种闪电,有人人为他是由一群球雷组成 10雷电的空间分类: 云内闪电, 云际闪电, 云地闪电(落地雷,直击、雷) 11地闪:雷云与大地的放电即:云地放电.多以线状形式出现,雷云与大地的放电中,90%为负极性雷击;放电过程为,向下移动的负极性先导激发,向地面输送负电荷;10%为正极性雷击; 放电过程为,下行先导激发,先导携正电荷,向地面输送正电荷 12 先导放电: 放电开始时,其微弱的发光通道以100-1000km/s的平均速度,以脉冲的形式向地面延伸,形成阶梯先导,每段长度为25m;时间为50us;表现为树枝分叉状.分枝状的先导放电通道往往只有一条放电分枝能到达地面. 13 枝状闪电的产生: 流柱沿着一条电阻最小的通道前进,遇到阻力时便随时改变前进的路线,于是空间出现不同枝状的闪电 14滚球半径:从梯级先导通道前端向四周探索的10-100m长臂,这个长臂的臂长叫击距或闪击距离,标准叫滚球半径. 或者说:击距，定义为先导头与被击中物在最后一个间隙产生击穿电场瞬间的距离，或者说是，当被击物产生上行连接先导时，下行先导与被击物间的距离。 15 负极性闪击:可产生多次放电;正极性闪击,只有一次放电 16 雷电活动的一般规律: 1.热而潮湿的地区比冷而干燥的地区雷爆暴多 2 雷暴频率是山区大于平原,平原大于沙漠,;陆地大于湖海 3 雷暴的高峰在7,8 月,活动时间大都在14-22时 4各地区雷暴极大值和极小值多出现在相同的年份 晶体生长机理研究综述 摘要 晶体生长机理是研究金属材料的基础，它本质上就是理解晶体内部结构、缺陷、生长条件和晶体形态之间的关系。通过改变生长条件来控制晶体内部缺陷的形成从而改善和提高晶体的质量和性能使材料的强度大大增强开发材料的使用潜能。本文主要介绍了晶体生长的基本过程和生长机理，晶体生长理论研究的技术和手段，控制晶体生长的途径以及控制晶体生长的途径。 关键词：晶体结构晶界晶须扩散成核 一、晶体生长基本过程 从宏观角度看，晶体生长过程是晶体-环境相、蒸气、溶液、熔体、界面向环境相中不断推移的过程，也就是由包含组成晶体单元的母相从低秩序相向高度有序晶相的转变从微观角度来看，晶体生长过程可以看作一个基元过程，所谓基元是指结晶过程中最基本的结构单元，从广义上说，基元可以是原子、分子，也可以是具有一定几何构型的原子分子聚集体所谓的基元过程包括以下主要步骤：（1）基元的形成：在一定的生长条件下，环境相中物质相互作用，动态地形成不同结构形式的基元，这些基元不停地运动并相互转化，随时产生或消失（2）基元在生长界面的吸附：由于对流~热力学无规则的运动或原子间的吸引力，基元运动到界面上并被吸附 （3）基元在界面的运动：基元由于热力学的驱动，在界面上迁移运动 （4）基元在界面上结晶或脱附：在界面上依附的基元，经过一定的运动，可能在界面某一适当的位置结晶并长入固相，或者脱附而重新回到环境相中。 晶体内部结构、环境相状态及生长条件都将直接影响晶体生长的基元过程。环境相及生长条件的影响集中体现于基元的形成过程之中；而不同结构的生长基元在不同晶面族上的吸附、运动、结晶或脱附过程主要与晶体内部结构相关联。不同结构的晶体具有不同的生长形态。对于同一晶体，不同的生长条件可能产生不同结构的生长基元，最终形成不同形态的晶体。同种晶体可能有多种结构的物相，即同质异相体，这也是由于生长条件不同基元过程不同而导致的结果，生长机理如下: 1.1扩散控制机理从溶液相中生长出晶体，首要的问题是溶质必须从过饱和溶液中运送到晶体表面，并按照晶体结构重排。若这种运送受速率控制，则扩散和对流将会起重要作用。当晶体粒度不大于1Oum时，在正常重力场或搅拌速率很低的情况下，晶体的生长机理为扩散控制机理。 1.2 成核控制机理在晶体生长过程中，成核控制远不如扩散控制那么常见但对于很小的晶体，可能不存在位错或其它缺陷。生长是由分子或离子一层一层 绝缘子特征及防污秽闪络措施 1盘型绝缘子 盘型绝缘子具有良好的绝缘性能、耐气候性、耐热性和组装灵活等特点，被广泛用于各电压等级的输电线路上。但随着盘型绝缘子的用量迅速增加，盘型绝缘子也逐渐暴露出一些缺点，给安全运行和维护带来一定的麻烦。盘型瓷和钢化玻璃绝缘子均属于可击穿型，当受冲击电压作用下或发生污闪时，容易使单片绝缘子顶端被击穿。击穿的根源多数情况下是由于机械负荷所造成的开裂(这种开裂可能在过高的例行试验负荷下和在运行中缓慢发展而来)所致。应该说明的是，瓷和钢化玻璃就其本身并不易老化，而是它的整体帽脚型结构，这种结构使高的场强位于绝缘子内部，从而加速了绝缘子劣化。对于瓷绝缘子老化结果产生低值瓷绝缘子，若剔除漏检，在遭受雷击闪络时(或污闪时)，由于较高的雷电流和随后的工频续流(或短路电流)，可能会使该老化绝缘子头部因瞬间聚热而发生爆炸，造成断串事故。 2长棒型绝缘子 (1)长棒型瓷绝缘子。长棒型绝缘子是在总结悬式瓷绝缘子优缺点基础上，由双层伞实心绝缘子发展而来，继承了瓷的电稳定性，消除了盘型悬式瓷绝缘子头部击穿距离远小于空气闪络距离的缺点，同时 也改变了头部应力复杂(剪、切、压)的帽脚式结构。 长棒型瓷绝缘子具有良好的耐污性能，这是因为长棒型瓷绝缘子伞盘间无金具连接，相比盘型绝缘子串，在绝缘部分等长情况下，相当于增加约20%的爬距；在同等长度和同样污秽条件下长棒型瓷绝缘子的介电强度比帽脚式玻璃绝缘子要高出10%～25%，故伞裙可做得小些。由于长棒型瓷绝缘子结构伞盘无下棱，伞盘与伞盘间的芯棒本身就是绝缘体，瓷芯和相对较小的开放式无棱伞裙，比瓷或玻璃盘型绝缘子有更好的自洁性能，这点显然比盘型绝缘子串性能优越。 (2)长棒型合成绝缘子。合成绝缘子技术性能不断成熟和提高，并易向大吨位发展。它结构简单、轻巧，具有高的耐污性能和免维护(或少维护)的特性，它是一种最具有发展潜力的绝缘子，它的衍生产品应用广阔。在一般超高压线路和紧凑型线路中合成绝缘子作为悬挂、支撑显示出它的特殊能力，它的轻巧和柔中带钢的特性是其他种类的绝缘子不可比拟的。 当超高压线路悬垂采用合成绝缘子串，耐张采用长棒型瓷绝缘子串相组合时，是今后值得推荐的方案，并可为状态检修、状态运行、减员增效创造条件，对发挥更大的经济和社会效益有长远的现实意义。硅橡胶复合绝缘结构改变了传统以瓷为主的外绝缘结构，为高压输变 电抗器 懂得放手的人找到轻松，懂得遗忘的人找到自由，懂得关怀的人找到幸福！女人的聪明在于能欣赏男人的聪明。生活是灯，工作是油，若要灯亮，就要加油！相爱时，飞到天边都觉得踏实，因为有你的牵挂；分手后，坐在家里都觉得失重，因为没有了方向。 内容简介一：电抗器在电力系统中的作用 二：电抗器的分类 三：详细介绍及选用方法 四：各种电抗器的计算公式 五：经典问答 一：电抗器在电力系统中的作用 由于电力系统中大量使用电力电子器件,直流用电,变频用电等,产生了大量的谐波,使得看是简单的问题变得复杂了,用以补偿的电容器频繁损坏,有的甚至无法投入补偿电容器,当谐波较小时,可以用谐波抑制器,但系统中的谐波较高时,就要用串联电抗器了,放大谐波电流. 电抗率为4.5%～7%滤波电抗器,用于抑制电网中5次及以上谐波;电抗率为12%～13 %滤波电抗器,用于抑制电网中3次及以上谐波.电抗器装于柜内,应加装通风设备散热.电抗器能在额定电压的1.35倍下长期运行,常用电抗器的电抗率种类有4.5%、5%、6%、7%、12%、13%等,电抗器的温升：铁芯85K，线圈95K,绝缘水平：3kV/1min,无击穿与闪络,电抗器在1.8倍额定电流下的电抗值，其下降值不大于5%,电抗器有三相、单相之分,三相电抗器任二相电抗值之差不大于±3%,电抗器可用于400V或600V系统,电抗器噪声等级，不大于50dB,电抗器耐温等级H级以上. 信息来自:输配电设备网 电力系统中所采取的电抗器,常见的有串联电抗器和并联电抗器。串联电抗器主要用来限制短路电流,也有在滤波器中与电容器串联或并联用来限制电网中的高次谐波。并联电抗器用来吸收电网中的容性无功,如500kV电网中的高压电抗器,500kV变电站中的低压电抗器,都是用来吸收线路充电电容无功的;220kV、110kV、35kV、10kV电网中的电抗器是用来吸收电缆线路的充电容性无功的。可以通过调整并联电抗器的数量来调整运行电压。超高压并联电抗器有改善电力系统无功功率有关运行状况的多种功能,主要包括:1)轻空载或轻负荷线路上的电容效应,以降低工频暂态过电压。2)改善长输电线路上的电压分布。3)使轻负荷时线路中的无功功率尽可能就地平衡,防止无功功率不合理流动,同时也减轻了线路上的功率损失。4)在大机组与系统并列时,降低高压母线上工频稳态电压,便于发电机同期并列。5)防止发电机带长线路可能出现的自励磁谐振现象。6)当采用电抗器中性点经小电抗接地装置时,还可用小电抗器补偿线路相间及相地电容,以加速潜供电流自动熄灭,便于采用单相快速重合闸。 电力网中所采用的电抗器，实质上是一个无导磁材料的空心线圈。它可以根据需要，布置为垂直、水平和品字形三种装配形式。在电力系统发生短路时，会产生数值很大的短路电流。如果不加以限制，要保持电气设备的动态稳定和热稳定是非常困难的。因此，为了满足某些断路器遮断容量的要求，常在出线断路器处串联电抗器，增大短路阻抗，限制短路电流。 由于采用了电抗器，在发生短路时，电抗器上的电压降较大，所以也起到了维持母线电压水平的作用，使母线上的电压波动较小，保证了非故障线路上的用户电 500KV变电站绝缘子闪络的问题分析及处理 摘要】张家口发电厂塔山分厂针对某厂发生500kV升压站接地刀闸绝缘子闪络 造成掉闸事故，通过对故障分析，最终确定故障产生的原因, 并采取了相应的措施。 【关键词】斗闪络、污闪、湿闪、PRTV涂料 中图分类号：Ｇ71文献标识码：Ａ文章编号：ISSN1004-1621（2013）07-014-02 1 概述： 在高电压作用下，气体或液体介质沿绝缘表面发生破坏性放电。其放电时的 电压称为闪络电压。发生闪络后，电极间的电压迅速下降到零或接近于零。闪络 通道中的火花或电弧使绝缘表面局部过热造成炭化，损坏表面绝缘. 沿绝缘体表 面的放电叫闪络。而沿绝缘体内部的放电则称为是击穿。沿面放电：沿绝缘子和 空气的分界面上发生的放电现象。闪络：沿面放电发展到贯穿性的空气击穿称为 闪络[1]。 2 事故案例： 2011年4月1日某发电厂发生500kV II母线接地刀闸绝缘子闪络造成II母线 掉闸事故，当时厂内有7台机组运行，全厂总出力210MW，负荷分别送到500KV 侧两条母线，并由沙南一、二线送出，由于II母线事故掉闸，运行方式发生改变，导致单条母线运行，机组及变电站设备安全运行系数大大降低。 3 事故原因： 3.1 当天持续降雪时间达10个多小时，由于当时的环境温度在零上，雪落到 支柱瓷瓶上，一部分雪慢慢化，融化后的水又在瓷瓶伞裙之间形成小冰柱，造成 瓷瓶伞裙之间绝缘距离降低，随着雪的慢慢积累、融化、结冰最后导致瓷瓶绝缘 击穿，发生闪络接地，母线对地放电保护动作掉闸。 3.2 母线接地刀闸支柱瓷瓶产品投运时间早，制作工艺落后，防污等级低， 瓷裙也不是防污等级高的大小伞裙（爬距较大）。此型号瓷瓶已不能有效的防止 雨季闪络事故的发生。所以，防止污闪和湿闪是首要的问题。 4 塔山分厂所处现状： 张家口发电厂塔山分厂区域污秽等级为三级，绝缘子选购时均适用于三级污 秽等级区域，但是考虑到电厂的安全、可靠性要求较高，所以应满足四级污秽等 级对绝缘子爬距的要求，即爬距应大于等于17050mm。 4.1 爬电距离简介： 高压绝缘子爬电距离是指正常承受运行电压的二电极间沿绝缘件外表面轮廓 的最短距离, 绝缘子爬电距离一般以公称值表示。绝缘件表面如被覆半导电釉, 也 包括在爬电距离之内。多元件串接或叠接的绝缘子, 其爬电距离为各元件爬电距 离之和。 4.2 爬电距离计算方法原理 表2 标准伞爬距计算结果 如果伞倾斜角和各个半径符合图3 和表1 , 但伞伸出不是上述标准值(即25 ～85 mm）的13 个数值) , 一个办法是按公式计算爬距, 另一个办法是内插, 用回归方程, 将爬距与伞伸出户联系起来, 这种计算还可适用于使用部门, 当用户知道制造厂的伞裙尺寸是符合标准的情况下, 只要量出伞伸出P ,就可以大致算出绝缘子的爬 溅蚀力学机理研究 摘要：溅蚀是水蚀的初始阶段，是雨滴对地表击打直接作用的结果，是一个动能减少，地表土壤颗粒发生位移的过程。溅蚀主要发生在坡面产生径流之前和刚产生径流时，是水蚀的主要形式之一。国内外学者对溅蚀力学机理的研究主要集中在降雨侵蚀力指标计算上，分别提出了适用于不同地区的降雨侵蚀力计算公式。本文通过整理比较目前在国内外应用比较广泛的降雨侵蚀力指标，力求进一步明确各个降雨侵蚀力指标的计算方法和适用范围，为溅蚀力学机理的研究提供一定的参考。 关键词：溅蚀，降雨侵蚀力 降雨雨滴动能作用于地表土壤而作功，导致土粒分散，溅起和增强地表薄层径流紊动等现象称为雨滴溅蚀作用。溅蚀是水土流失的初期阶段[1]，溅蚀会破坏土壤结构[2]，增加径流紊动性[3]，增强径流的分散和搬运能力[4-5]。同时雨滴的打击作用使得土壤颗粒堵塞土壤本身的孔隙，减少或者阻止了雨水的入渗，从而极大的增加了径流的侵蚀力[6-7]。 雨滴击溅本质上是由于水滴的动能做功或打击，使土壤结构遭受破坏的一种力学现象。雨滴的能量并非全部用于打击土壤表面，Mihara在1951年的研究表明，雨滴2/3的能量消耗在土壤表面形成小坑和移动土壤颗粒方面，而其余的1/3形成水雾。因而，只有用于土壤的那部分能量才是降雨的真正侵蚀力。这样，我们就把降雨侵蚀力定义为雨滴用于分散和击溅土壤颗粒的作用力或能量。 Wischmeier[8]根据美国8000多个小区-年降雨径流资料的分析，提出以降雨总动能E与最大30min雨强I30的乘积EI30作为降雨侵蚀力指标，定量表征次降雨可能引起土壤侵蚀的能力，它反映了雨滴溅蚀以及地表径流对土壤侵蚀的综合效应[9]。此后Hudson[10]、Foster[11]、Lal[12]、Williams[13]、Kinnell[14～16]等提出了许多其它形式的侵蚀力指标，但从综合资料的可得性及适用范围看，EI30仍是世界上应用最广的降雨侵蚀力指标。 我国降雨侵蚀力指标的研究从1980年代开始，许多学者基于区域性观测资料的分析，得出了一些区域性研究结果：黄土高原的降雨侵蚀力指标是E60I10或EI10[7,17]，其中E60表示最大60min雨强对应的60min 降雨总动能，I10是最大10min 雨强；安徽大别山区及福建的侵蚀力指标是EI60[18～20]，其中I60是最大60min雨强；黑龙江及云南滇东北的侵蚀力指标为E60I30[21,22]；云南昭通盆地的侵蚀力指标为EI15[23] ，其中I15表示15min最大雨强；广东电白的侵蚀力指标为EI30或EI5[24]，其中I5表示5min最大雨强。王万忠[25]在对全国各地区的降雨、径流资料进行综合分析后，认为我国降雨侵蚀力指标还是采用EI30相对比较适宜。 “第三语言”（L3）并不具体指语言的数目，而是指除了学习者的母语（L1）和已经掌握的其他语言（L2）之外，目前正在学习的一种或多种语言（Jorda ，2005）。“近年来国外学者从心理语言学（词汇习得、语种的选择、跨语言影响）、社会语言学、语言教育、普遍语法等多个角度对三语习得进行了深入研究”（陶伟等，2012）。尽管国内三语习得研究才开始起步，但是在三语习得的理论、三语习得机制、三语习得教学、三语习得学习等方面也取得了很多硕果。本文拟对国内外三语习得机制方面的研究进行系统梳理，抛砖引玉，希望更多的学者加入到三语习得的研究队伍中。 一、国外研究 自Ringbom （1987）《第一语言在外语学习中的作用》的发表标志着三语习得研究的正式开始，学者从各个角度探讨三语习得的理论背景、三语教学、三语使用现状（(Hoffman ，1985；Thomas ，1988)。上世纪90年代以后，研究内容开始涉及到三语学习者的语言特征和各种社会与心理因素等（Clyne ，1997；Cenoz ，et al ，2001；Jessener ，2006；Leung ，2009），其中有关语言习得机制的重要研究成果体现以下两大领域。 第一，元语言意识研究。元语言意识（metalinguistic awareness ）是个体反思与运用语言结构特征的能力，包括语言知识的分析和语言加工的控制（Baker ，2001）。元语言意识是提高多语学习水平的最重要的因素之一（De Angelis ，2007）。国外研究者们从多个角度对多语学习者的元语言意识进行了探索，研究结果发现多语习得经历能促进多语学习者的语音、词汇、句法等元语言意识的发展。例如，多语习得者的多语言意识有利于语音和词汇学习（Thomas ，1988），其掌握的语言越多，句法能力就越强（Kemp ，2001），而且他们比单语习得者在语用意识和语用产出方面更具有语言学习和语言认知的优势，能灵活地运用多种策略发现语言规则（Nayak,et al,2005）。这些研究都显示出多语学习者在掌握L1和L2后再学习L3时，表现出了认知优势。 第二，语际迁移研究。语言迁移（language transfer ）是“语言之间的异同而产生的已习得的语言对目标习得语言的影响”（Odlin ，1989)。从迁移影响的效果看，分为有利学习的正迁移和阻碍学习的负迁移。对于三语习得者而言，学习者如果已经掌握两门语言，那么这两门语言就会对第三语言的学习产生迁移，包括语音迁移、词汇迁移、句法迁移等（De Angelis ，2001）。一般情况下，多语习得者的语音和词汇习得为母语正迁移。在句法上，第二语言迁移的程度主要取决于多语习得者习得第二语言时间的长短及水平（Odlin ，2001）。 语际迁移的程度还取决于语言的心理类型（语言距离）。Cenoz 等（2001）在调查多种西方语言组合中语际迁移的基础上指出：在三语习得中，学习者的母语在语言类型上与L3越接近，越有可能发生语言迁移；L2在语言类型上越接近于L3，就越有可能被使用。 学习者在自然背景下与L2和L3的接触强弱对语际迁移也有影响。接触L2越多，L2越有可能既影响L3的词汇，也影响其句法（Ringbom ，1987）。接触三语越多，一语和二语对三语的语际影响越弱。例如，Dewaele （2001）在对一语荷兰语、二语英语的学生学习三语法语的研究中，发现接触目的语较多的学习者比接触较少的学习者更少的进行语码转换。这说明荷兰语和英语对接触法语多的学习者影响要弱。 二、国内研究 我国少数民族三语习得研究始于20世纪90年代对三语教学的研究。随着我国改革开放进一步走向深入以及国际化潮流的势不可挡，民族地区逐渐从原来的“民语+汉语”的双语教育发展到“民语+汉语+英语（或它语）”的三语教育（黄健等，2012）。自1992年内蒙古自治区在所辖的各少数民族聚居区中小学开展“三语教学”实验以来，三语教学逐渐由零星的自发试验到初具规模，并逐步成为继“双语”教学后的一个重大的教育事件（刘全国等，2011）。三语习得的研究从对三语教学的课程设置、教材教法等具体问题的研究（吴布仁，1996），逐渐转向针对少数民族地区英语教学和教师发展、民族学生英语学习障碍及对策、学习者情感因素等内容（姜秋霞等，2008；原一川，2009；尹波，2012）。基于三语教育，我国学者对三语习得机制也进行了一定的探索。例如，曾丽（2011）运用心理语言学家Pinto 等编制的元语言意识量表，对贵州苗族学生的元语言意识进行了跟踪观察，结果显示平衡双语者学习了L3（英语）后在语音意识、词汇意识和句法意识的任务中比单语者和不平衡双语者有优势。王江涛等（2013）通过对比分析的方法，研究藏族英语学习者的L1（藏语）和L2（汉语）语音迁移影响。研究表明藏族大学生英语发音保留有藏语的音调，而汉语拼音对于英语单词的拼读产生了负迁移。许宁（2012）在对藏族高中生英语学习过程中L1和L2在L3（英语）句法迁移研究中发现：藏族学生在英语学习过程中所受的L2（汉语）的影响要大于他们的L1（藏语）的影响，学生更多地依赖汉语学习英语。欧亚丽（2009）用访谈与语言产出实验相结合的研究方法，分析蒙古族大学生英语语音学习中的跨语言影响及其成因。研究表明，学习者所感知的心理语言距离的影响超过了客观的语言类型距离的影响；心理语言距离只在L2和L3的关联中才有显著作用；L2地位在L3习得的语音迁移过程中决定源语言的选择。蔡凤珍等（2010）以新疆伊宁市哈萨克族和维吾尔族中学生的高考成绩（哈萨克语/维吾尔语、汉语和英语）为样本进行调查发现：L2（汉语）水平对L3（英语）习得有显著影响；民族学生都通过L2（汉语）而不是其母语来习得L3（英语）；非均衡双语者对L3（英语）习得也发生了认知上的积极影响。夏木斯亚·尼亚孜（2009）在分析维吾尔族双语学生L3（英语）习得时认为：英语语音和词缀习得中发 刘韶华/新疆师范大学外国语学院讲师（新疆乌鲁木齐830054）。 三语习得机制国内外研究综述 刘韶华 摘要：随着近年来国际化的快速加深，第三语言习得成为国内外语言研究领域的新热点，研究范围从三语习得理论研究到三语习得机制，涉及习得过程中的方方面面。本文主要对国内外有关三语习得机制的研究内容、研究对象和研究方法进行综述，以期为我国三语习得研究者们提供一个资料来源。关键词：三语；习得机制；国内外中图分类号：G521文献标识码：A 文章编号：1671-6531(2013)24-0024-022013年12月 第29卷第24期 长春教育学院学报Journal of Changchun Education Institute Dec.2013Vol.29No.24 24 高压架空线路和发变电所电瓷外绝缘污秽分级标准第一条：适用范围 本标准适用于工频交流电压3～330千伏架空线路和发电厂、变电所设备外绝缘。500千伏架空线路和发电厂变电所外绝缘可参照执行。 第二条：污秽等级划分 依据污湿特征、运行经验并结合外绝缘表面污秽物质的等值附盐密度(简称盐密)三个因素综合考虑决定。当三者不一致时，应按运行经验决定。 新建发电厂、变电所和高压架空线路时应考虑邻近厂、所、线路的运行情况以及城市和工业区的发展规划进行绝缘设计。 第三条：污秽条件和泄漏比距的关系： 高压架空线路污秽分级标准见表1 发电厂、变电所污秽分级标准见表2 第四条：运行经验主要根据现有运行设备外绝缘的污闪跳闸和事故记录，地理和气象特点，采用的防污措施等情况并结合其重要性综合考虑。 注：①线路及发变电所的盐密均指由普通悬式绝缘子(×-4.5)所组成的悬垂串上测得值。(加压)(垂直) ②化工厂及冶金厂附近的线路及发变电所，可根据污源所排放的导电气体和导电金属粉尘的严重程度分别列为2、3或4级(发、变电所为2级或3级) ③有冷水塔的发电厂，其污秽等级可根据电厂烟囱的除尘效率及冷水塔是否装设除水器等条件，确定列入2级或3级；其附近的线路也根据上述条件确定列入2、3或4级。 ④线路和发变电所泄漏比距计算取系统额定线电压。 表1 高压架空线路污秽分级标准 表2 发电厂、变电所污秽级标准 附录自然污秽等值附盐密的测定方法 一、定义 绝缘子自然污秽的等值附盐密度，是用一定量的蒸馏水清洗绝缘子瓷表面的污秽，然后测量该清洗液的电导，并以在相同水量中产生相同电导的氯化钠作为该绝缘子的等值盐量(W)，量后除以被清洗的瓷表面面积(A)即为等值附盐密度(WO)： 注：一片普通悬式绝缘子(×-4.5)的表面积按1450平方厘米计算。对取样点或具体变电所的自然污秽等值附盐密度，要经过2～3年测量，并取得5个以上数据，经过数据处理后获得的盐密数值，方可用以确定污秽等级。 二、取样 1、取普通悬式自然污秽绝缘子串上、中、下三片的平均值。也可取整串测量的平均值，或已知整串中某一片与平均值的比较时，也可只测该片的盐密来推算平均值。 2、所取样品以当地污闪季节可达到的最大积污量为准。但也可测量积污时间短于最大积污期的样品，由当地积污速度推算出最大积污量。 三、清洗污秽 清洗一片普通悬式绝缘子(×-4.5)用水量为300毫米升。清洗范围包括除钢脚周围，不易清扫的最里面一圈瓷表面以外的全部瓷表面。 四、测量 1、使用BBS-11A型导电率仪(或类似仪表)： ①测量清洗液的电导率及其温度。 ②将测量温度时的电导率Qt换算至20℃的值，温度换算系数Kt附表1。 ③根据20℃的电导率σ20由附表2或附图1查出等值盐量W。 2、用直接读式等值盐表 闪络效应 摘要 目录 1闪络效应 2基本介绍 3现象分析 4机械效应 5电压产生 6绝缘子运用 展开 目录 1闪络效应 2基本介绍 3现象分析 4机械效应 5电压产生 6绝缘子运用 7现代防雷的原则 收起 闪络效应 当人体被闪电击中后,99%的电流不是通过人体导入地下，而是会以电弧的形式从人体表面穿过，导入地下，降低对人体的伤害，这就是有些人被闪电打击后还能存活的缘故，这种现象就叫闪络效应，也叫闪络现象。在高电压作用下，气体或液体介质沿绝缘表面发生的破坏性放电。其放电时的电压称为闪络电压。发生闪络后，电极间的电压迅速下降到零或接近于零。 闪络通道中的火花或电弧使绝缘表面局部过热造成炭化，损坏表面绝缘。 基本介绍 闪络效应，在高电压作用下，气体或液体介质沿绝缘表面发生的破坏性放电。其放电时的电压称为闪络电压。发生闪络后，电极间的电压迅速下降到零或接近于零。闪络通道中的火花或电弧使绝缘表面局部过热造成炭 化，损坏表面绝缘.沿绝缘体表面的放电叫闪络。而沿绝缘体内部的放电则称为是击穿。沿绝缘体表面的放电叫闪络。而沿绝缘体内部的放电则称为是击穿。 现象分析 1.绝缘子表面和瓷裙内落有污秽，受潮以后耐压强度降低，绝缘子表面形 成放电回路，使泄漏电流增大，当达到一定值时，造成表面击穿放电。 2.绝缘子表面落有污秽虽然很小，但由于电力系统中发生某种过电压，在 过电压的作用下使绝缘子表面闪络放电。 处理方法是：绝缘子发生闪络放电后，绝缘子表面绝缘性能下降很大，应立即更换，并对未闪络放电绝缘子进行清洁处理。 机械效应 闪电击中地面物，闪电电流产生焦耳-楞次热效应，虽然电流峰值很高，但作用时间很短，只能产生局部瞬时高温，可以使较小体积的金属熔化。 有些闪电的半峰值时间较大，则容易造成树林或木结构物的高温燃烧起 火。另一种情况是闪电流过击中物的途径中，物体的焦耳楞次热导致体内的水份剧烈蒸发，产生气体，气体膨胀的机械作用可使树木劈裂，房屋破坏，器物的爆裂、爆炸等。闪电的热效应和机械效应造成的灾祸仍非常严重，不容轻视，许多新技术设备受损，特别是微电子技术的产品，如大规模和超大规模集成电路接口和模块的损坏，归根到底，仍是闪电电流的热效应所致。 电压产生 绝缘子常见故障及防范措施 绝缘子是一种特殊的绝缘控件，它能够在架空输电线路中起到支撑导线、防止电流接地的双重作用。绝缘子用于电线杆塔与导线承接部，变电所构架与线路联结处。绝缘子按电介质材料分为瓷瓶式、玻璃式、复合式等三种形式。分析绝缘子常见故障和维修防范措施，主要是为了防止由于环境和电负荷条件发生变化引起的各种机电应力导致绝缘子绝缘失效，从而损害电力线路的使用和运行寿命。 故障分析 绝缘子常年暴露在大气中，受雷击、污秽、鸟害、冰雪、高温、高寒、高差等因素影响，会导致各类事故的发生。 雷击事故。架空线路通道通常为丘陵、山地、空旷地带及有污染的工业区，线路极易遭遇雷击致绝缘子击穿或爆裂。 鸟害事故。研究表明，绝缘子闪络事故中，有相当一部分是鸟害引起。鸟害事故中，相比于瓷绝缘子、玻璃绝缘子，复合绝缘子发生闪络事故的可能性更高。鸟害引起的绝缘子闪络事故多发生在110千伏及以上输电线路上，35千伏以及下城市配电网中绝缘子因鸟害发生的闪络事故较少。原因是城区内鸟群相对较少，线路本身的电压不高，能击穿的空气间隙较小，绝缘子无需安装均压环，伞群能够有效防止鸟害闪络事故的发生。 均压环事故。绝缘子在运行过程中，端部金具附近的电场分布集中，法兰附近空气中场强较高，为了改善端部金具周围的场强，220千伏及以上电网增设了均压环。绝缘子串在加装均压环后，减少了绝缘子串的净空距离，其耐压水平相对降低，而由于均压环固定螺栓处电晕电压低，在恶劣气象条件下，电晕现象影响了绝缘子串的安全性。 污秽事故。污秽事故是指积聚在线路绝缘子表面上，具有导电性能的污秽物质，在潮湿天气下，受潮后使绝缘子的绝缘水平大大降低，在正常运行下发生的闪络事故。 不明原因。在绝缘子闪络事故中，有许多事故是不明原因造成的，如瓷绝缘子零值、玻璃绝缘子爆裂、复合绝缘子跳闸等。事故发生后，虽经运行单位组织巡视查找，并没有找到具体闪络原因。这种闪络事故有很多共同特点，大多数发生在深夜至凌晨，特别是阴雨天气，闪络事故发生后，有许多又能够自动重合闸成功。 维护措施 绝缘子遭遇雷击闪络的主要原因是干弧距离太短、均压环单端配置以及接地电阻超标。维护防范时，应采用加长型合成绝缘子、安装双均压环以及降低杆塔接地电阻等。 为了有效防止鸟害事故发生，运行单位应在经常发生鸟害事故段线路上，增设隔鸟网、防鸟针及安装防鸟罩等。 绝缘子污闪的发生及发展 在线运行的绝缘子，在大气环境中，受到工业排放物以及自然扬尘等环境因素的影响，表面逐渐沉积了一层污秽物。当遇到潮湿天气时，污层中的可溶性物质溶于水中，形成导电水膜，这样就有泄露电流沿绝缘子的表面流过，其大小主要取决于脏污程度和受潮程度。由于绝缘子的形状、结构尺寸等因素的影响，绝缘子表面各部位的电流密度不同，电流密度比较大的部位会先形成干区，干区的形成使得绝缘子表面电压的分布更加不均匀，干区承担较高的电压。当电场强度足够大时，将产生跨越干区的沿面放电，依脏污和受潮程度的不同，放电的类型可能是辉光放电、火花放电或产生局部电弧。局部电弧是一个间歇的放电过程，这种间歇的放电状态可能持续相当长时间，当脏污和潮湿状态严重时，局部电弧会逐步发展；当达到和超过临界状态时，电弧会贯穿两极，完成闪络。 3.1 污闪的发生 污闪放电是一个涉及到电、热、和化学现象的错综复杂的变化过程，宏观上可将污闪过程分为以下4个阶段： 1）绝缘子表面的积污 2）绝缘子表面的湿润 3）局部放电的产生 4）局部电弧发展，完成闪络 1）绝缘子表面的积污 绝缘子表面沉积的污秽物，来源于该地域大气环境的污染，也受大气条件的自清洗（例如，风吹和雨淋），还与绝缘子本身的结构形状、表面光洁度等因素有着密切的关系。 长期的运行经验表明，在城市工业区及大气污染较严重的地区绝缘子表面的积污也较多，工业规模愈大，对周围影响的范围也愈大。一般来说，距工业污染源愈愿，影响愈弱，绝缘子表面积污程度的表征量——等值附盐密度也减少。据重点工业城市对44条输电线路上绝缘子表面沉积污秽的盐度值统计，其值可用式（5-3）表示 ESDD=Ae-BL（5-3）式中，ESDD为绝缘子表面污秽物等值附盐密度，mg/cm2;L为距污源的距离，A,B为常数。 大气污染比较严重地区的浓雾，对绝缘子表面的污染也是明显的。研究表明，城市工业区的浓雾的雾水电导率可达200uS/cm左右，一次大雾可稳定地维持数小时。城市工业区的边缘及邻近农村的浓雾的雾水电导率也可达数百至1000Us/cm以上。 大气环境中充满了各种气态、液态污染物和固体微粒。绝缘子表面污秽物的积聚，一方面取决于促使微粒接近绝缘子表面的力，另一方面也取决于微粒和表面接触时保持微粒的条件。微粒在绝缘子表面上的沉积，受风力、重力、电场力的作用，其中于风力对绝缘子表面积污起主要作用，因此，有风、无风及风大、风小均对微粒的沉积影响较大，也直接影响绝缘子上、下表面积污的差别以及带电与否对积污的影响。 带电与否对绝缘子积污的影响，与地区的地理、气象等条件有很大关系，一般说来，如果污秽是急剧形成的（如风、海、雾），带电与否对积污的影响不大；如果污秽是缓慢积聚的，则带电与否有较大的影响，带电绝缘子的积污比带电绝缘子的积污要严重，在直流电压下绝缘子的积污比交流电压下绝缘子的积污要严重。 另外，绝缘子表面的光洁度等也影响微粒在其表面的附着。因此，新的、光洁度良好的放电、击穿及闪络三个术语的含义
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