沿面放电是沿着不同聚集态电介质分界面发生的放电现象，实际出现最多的是气体或液体介质中沿固体绝缘表面的放电[1][2]。固体介质会改变界面附近的电场，使沿面闪络电压低于同样间隙的纯气体放电电压，也低于固体本身被击穿所需的电压，绝缘结构能承受多高的电压往往由沿面闪络电压决定[1]。这一现象既是 绝缘子、套管等电力设备外绝缘的主要失效形式之一，也被用作沿面型介质阻挡放电等等离子体技术的工作基础[3][4]。
定义
沿面放电发生在两种聚集态电介质的交界面上，工程上讨论最多的是气体或液体中沿固体表面的放电[1][2]。为了把两类过程分开，纯间隙中的破坏性放电称为间隙击穿，而沿表面的破坏性放电称为沿面闪络[2]。固体介质内部被放电打穿称作 击穿，沿介质表面贯通两个电极的破坏性放电称作 闪络，二者的含义并不相同[5]。按是否贯通电极来看，沿面放电既可以表现为局部的放电，也可以发展为贯通性闪络，因此它被看作局部放电活动的一种[3]。
高低压导体都要靠固体绝缘装置悬挂、支撑或穿过墙壁和设备箱体，绝缘子在机械与电气两方面同时起作用，其两侧通常分别是高压电极与接地电极[1]。绝缘功能的丧失有两种途径，一是固体介质自身被击穿，二是沿固体表面发生闪络[1]。多数绝缘子由电瓷、玻璃等硅酸盐材料制成，表面放电一般不会使其永久损坏，切断电源后绝缘性能可以较快自动恢复，属于自恢复绝缘[1]。
除空气之外，液体绝缘中也存在同类过程：绝缘油中沿油与固体介质分界面的电晕、滑闪与闪络，其规律与气体中的沿面放电相近[6]。真空中固体绝缘表面的沿面闪络，则是真空断路器等电真空器件整体性能的重要制约因素[6]。
原理
沿面放电如何发展，主要取决于放电路径上的电场分布，电极形状和表面状态都会对其产生影响[1]。从电场分布看有 3 种典型情况：表面与电力线平行的均匀电场；垂直分量远大于平行分量的极不均匀电场，例如套管；以及表面大部分区域以平行分量为主的极不均匀电场，例如支柱绝缘子[5]。实测结果表明，沿面闪络电压总是低于同等条件下纯气体间隙的放电电压[5]。
在均匀电场中，即使固体表面与电力线平行，沿面闪络电压仍明显低于纯空气击穿电压[1]。容易吸潮的材料比不吸潮的材料更容易沿面闪络，原因是表面吸附的水分被电子撞击后俘获电子形成负离子，负离子在电场作用下移动，使界面附近的电场发生畸变[1]。因此让表面保持光滑、干燥，采取抛光、浸漆、定期清扫、加热等措施，可以提高均匀电场下的沿面闪络电压[1]。
在真空中，解释沿面闪络的主流思路之一是二次电子发射雪崩(SEEA)理论：阴极三结合点处先出现场致电子发射，电子撞击介质表面引起二次电子倍增，介质表面解吸附出气体，气体在电子碰撞下电离，最终形成沿面的等离子体通道[7]。这一过程通常被划分为闪络起始、发展和击穿 3 个阶段[7]。依据该模型，抑制手段包括优化电场以减弱场致发射、构筑阻碍二次电子雪崩的表面微结构、抑制介质的气体解吸附[7]。有研究把表面微槽与低二次电子发射系数的分子膜组合使用，从表面结构与表面成分两方面抑制闪络，进一步提高了绝缘子的真空沿面闪络电压[8]。
flowchart LR
A[阴极三结合点场致电子发射] --> B[介质表面二次电子倍增]
B --> C[表面吸附气体解吸]
C --> D[气体电离与沿面等离子体形成]
D --> E[沿面闪络]
发展历程
电力系统早期防范沿面放电主要依靠定期清扫，春秋两季停电清扫是最传统的做法，同时使用硅油、硅脂等涂料，并合理调整外绝缘的爬电比距[9]。此后出现了在瓷件上加装硅橡胶增爬裙、涂覆室温硫化硅橡胶涂料等做法，通过延长爬电距离和改善表面憎水性来提高闪络电压[10]。与瓷、玻璃绝缘子相比，硅橡胶复合绝缘子质量更轻、强度更高，具有憎水性和憎水迁移性，相同长度下其污闪电压可达普通瓷绝缘子的 2 至 3 倍[11]。
室温硫化硅橡胶在 20 世纪 60 年代问世，其特点是不必加热加压即可在室温条件下就地固化[12]。20 世纪 80 年代末，清华大学研制出多组分室温硫化硅橡胶，并在天津、河南部分电网的绝缘子上试用；20 世纪 90 年代，国内开始研制单组分产品，因操作简便、性能较好而得到推广[12]。
针对真空绝缘，20 世纪后期已有模型提出：绝缘体在施加高压后仅数纳秒就可能闪络，源于二次发射电子雪崩轰击介质表面解吸附出气体，气体在雪崩电子中部分电离，正离子积累使阴极端电场增强，形成自加速过程[13]。2011 年，有研究在长脉冲强流无箔二极管实验中观察到绝缘子沿面闪络，认为屏蔽环与绝缘子距离过近造成屏蔽环边缘场强过高、产生场致发射电子，进而引发二次电子雪崩；改进屏蔽环结构后，二极管在 500 kV、12 kA 条件下稳定运行，未再出现真空表面闪络[14]。此后，外加磁场、表面改性等途径被用于提升真空沿面耐压水平[15][7]。
应用
在电力工程中，绝缘子的干闪络电压、湿闪络电压和污秽闪络电压是设计外绝缘时必须掌握的参数，其中污秽闪络电压主要针对运行电压，沿面闪络电压在确定输电线路和变电所的外绝缘水平时起决定性作用[1]。外绝缘大多属于自恢复绝缘，闪络后切除电源即可较快恢复；而多数电气设备的内绝缘被击穿后，绝缘性能将不可逆转地丧失[1]。
沿面放电的另一类重要应用是 介质阻挡放电 中的沿面型装置，它可以在介质表面高效生成反应活性物质[4]。这类装置能产生臭氧和氮氧化物等产物，用于臭氧制备、空气净化、化工合成、流动控制以及生物医学等领域[4][16]。装置结构和供电电源参数会明显影响放电功率与臭氧产量，例如减小绝缘介质厚度或改用高频电源，都能提高产率[17]。由于沿面放电只沿介质表面发展，处理气体的能力受到限制，把沿面放电与体放电组合起来，可以扩大等离子体的空间分布并提高活性物质产量[4]。
局限
沿面放电带来的突出危害是 污闪。绝缘表面沉积的污秽物在雾、露、小雨等条件下湿润后，可溶物质溶入水中形成导电膜，表面电导增大、泄漏电流上升，局部放电在运行电压下发展为电弧闪络[12]。污闪通常由积污、污层潮化、干区与局部电弧形成、闪络等阶段构成[12]。设备污闪时重合闸成功率很低，往往导致大面积停电，伴随的强力电弧还可能损坏电气设备，使停电时间延长[10]。
各类防污闪措施都有局限。硅油有效期只有半年左右，且处于非固化状态，容易粘附灰尘[9]。增爬裙对粘接工艺要求较高，瓷件不洁净、粘接剂涂刷不均会造成积灰或开胶干裂，部分产品还容易出现变形、龟裂[9]。室温硫化硅橡胶涂料则存在机械性能较差、老化较快、寿命偏低、憎水性丧失后恢复慢等问题[12]。复合绝缘子也可能因长期在污湿环境运行导致憎水性下降、爬电比距选择不当或均压环短接部分有效绝缘长度，发生不明原因闪络[18]。
真空中的沿面闪络至今仍难以从机理上完全说明[6]。表面电荷的积聚与消散会畸变介质表面电场，对闪络的发生与发展起关键作用，而电荷的测量与控制本身也存在困难[6][7]。另外，沿面介质阻挡放电的等离子体集中在介质表面附近，限制了单台装置处理气体的能力[4]。
参见
参考资料
- [科普中国]-沿面放电 - 版权归原作者所有，如有侵权，请联系我们 . kepuchina.cn [引用日期2026-09-29]
- 沿面放电 . cnki.com.cn [引用日期2026-09-29]
- Surface discharges | IEEE Technology Navigator . ieee.org [引用日期2026-09-29]
- 沿面/体介质阻挡放电装置的放电及臭氧生成特性-高电压技术2021年01期-手机知网 . imac.edu.cn [引用日期2026-09-29]
- [科普中国]-闪络 . kepuchina.cn [引用日期2026-09-29]
- 沿面闪络现象 . cnki.com.cn [引用日期2026-09-29]
- 真空沿面闪络全局模型与数值仿真综述OACSCDCSTPCD . istic.ac.cn [引用日期2026-09-29]
- researching.cn 上的 PDF 文件 . researching.cn [引用日期2026-09-29]
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- 输变电设备的防污闪 . bjx.com.cn [引用日期2026-09-29]
- 华北油田电网防污闪技术改造(2) . bjx.com.cn [引用日期2026-09-29]
- ustb.edu.cn 上的网页 . ustb.edu.cn [引用日期2026-09-29]
- paper_detail . nstl.gov.cn [引用日期2026-09-29]
- 长脉冲二极管绝缘子真空表面闪络 . cpsjournals.cn [引用日期2026-09-29]
- 外加磁场下真空沿面闪络特性数值模拟 . cpsjournals.cn [引用日期2026-09-29]
- 沿面介质阻挡放电的低压电极配置方法 . wanfangdata.com.cn [引用日期2026-09-29]
- 结构及供电电源对沿面介质阻挡放电装置放电特性及臭氧生成的影响-电工技术学报2017年02期-手机知网 . imac.edu.cn [引用日期2026-09-29]
- 线路复合绝缘子不明原因闪络的分析与防治 . cqvip.com [引用日期2026-09-29]
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最近更新：2026-09-29T11:12:18Z
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