我就从架空输电线路上使用的(de)绝缘子来说一下。

绝(jue)缘(yuan)(yuan)子(zi)一(yi)般是由固体绝(jue)缘(yuan)(yuan)材料制成，安装在不同电(dian)位的(de)(de)(de)导(dao)(dao)体之(zhi)间或导(dao)(dao)体与接(jie)地(di)构(gou)件(jian)之(zhi)间，是同时起到电(dian)气绝(jue)缘(yuan)(yuan)和(he)机(ji)械支撑(cheng)作用的(de)(de)(de)器件(jian)。现在普遍使用的(de)(de)(de)绝(jue)缘(yuan)(yuan)子(zi)可以按照材料分成三类(lei)：陶瓷、玻璃和(he)复合绝(jue)缘(yuan)(yuan)子(zi)。常见的(de)(de)(de)玻璃和(he)陶瓷绝(jue)缘(yuan)(yuan)子(zi)以盘(pan)形(xing)绝(jue)缘(yuan)(yuan)子(zi)为(wei)主，而(er)复合绝(jue)缘(yuan)(yuan)子(zi)则(ze)以长棒形(xing)为(wei)主。在这张照片上能(neng)同时看到复合绝(jue)缘(yuan)(yuan)子(zi)（与地(di)面垂直、很细的(de)(de)(de)）和(he)陶瓷绝(jue)缘(yuan)(yuan)子(zi)（与地(di)面平行或成一(yi)定夹角(jiao)，比(bi)较粗的(de)(de)(de)那个）。

题(ti)主(zhu)提到了(le)绝缘子的粗细不均，那就(jiu)必须得说明一个(ge)概念，污闪。

污(wu)(wu)闪(shan)是这样的(de)(de)(de)：绝(jue)(jue)缘(yuan)子(zi)在(zai)正常运行(xing)过程(cheng)中，受工业排(pai)放物以(yi)及自然扬尘(chen)等(deng)环境因素(su)(su)的(de)(de)(de)影响，表(biao)面会(hui)(hui)(hui)逐(zhu)渐积(ji)累污(wu)(wu)秽。干(gan)燥条件下(xia)，污(wu)(wu)层不会(hui)(hui)(hui)导电(dian)(dian)(dian)(dian)，对(dui)绝(jue)(jue)缘(yuan)强度的(de)(de)(de)影响较小；但在(zai)雾、露(lu)、毛毛雨(yu)、溶雪等(deng)天气条件下(xia)，污(wu)(wu)层会(hui)(hui)(hui)逐(zhu)渐受潮湿(shi)润(run)，其中的(de)(de)(de)可溶性电(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)质成(cheng)分(fen)(fen)被(bei)水溶解(jie)，绝(jue)(jue)缘(yuan)子(zi)表(biao)面形(xing)成(cheng)一(yi)层具(ju)有一(yi)定电(dian)(dian)(dian)(dian)导率(lv)的(de)(de)(de)水膜，从而(er)(er)开(kai)始(shi)有泄漏电(dian)(dian)(dian)(dian)流流过绝(jue)(jue)缘(yuan)子(zi)表(biao)面。由于(yu)绝(jue)(jue)缘(yuan)子(zi)形(xing)状、积(ji)污(wu)(wu)以(yi)及受潮的(de)(de)(de)不均匀等(deng)因素(su)(su)，使(shi)得(de)绝(jue)(jue)缘(yuan)子(zi)表(biao)面电(dian)(dian)(dian)(dian)流分(fen)(fen)布不均匀，在(zai)电(dian)(dian)(dian)(dian)流焦耳加热作用下(xia)，泄漏电(dian)(dian)(dian)(dian)流密(mi)度大(da)的(de)(de)(de)地方温升高(gao)，污(wu)(wu)层将(jiang)(jiang)会(hui)(hui)(hui)首先被(bei)烘干(gan)而(er)(er)形(xing)成(cheng)干(gan)区(qu)(qu)(qu)(qu)。由于(yu)干(gan)区(qu)(qu)(qu)(qu)表(biao)面电(dian)(dian)(dian)(dian)阻率(lv)较大(da)，干(gan)区(qu)(qu)(qu)(qu)形(xing)成(cheng)以(yi)后，污(wu)(wu)层表(biao)面的(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)分(fen)(fen)布将(jiang)(jiang)会(hui)(hui)(hui)畸变(bian)，大(da)部(bu)分(fen)(fen)电(dian)(dian)(dian)(dian)压将(jiang)(jiang)会(hui)(hui)(hui)施(shi)加到干(gan)区(qu)(qu)(qu)(qu)两(liang)端。当干(gan)区(qu)(qu)(qu)(qu)表(biao)面电(dian)(dian)(dian)(dian)场(chang)强度足够大(da)时，干(gan)区(qu)(qu)(qu)(qu)表(biao)面空气间隙将(jiang)(jiang)会(hui)(hui)(hui)被(bei)击(ji)穿，而(er)(er)出现局部(bu)电(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)。一(yi)定条件下(xia)，局部(bu)电(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)会(hui)(hui)(hui)逐(zhu)渐发展直至贯(guan)穿两(liang)极而(er)(er)发生闪(shan)络(luo)。由这种闪(shan)络(luo)所造(zao)成(cheng)的(de)(de)(de)事故称为污(wu)(wu)闪(shan)事故。

贴几张(zhang)污闪(shan)的照(zhao)片，是(shi)高压试验大厅做试验的照(zhao)片，不是(shi)在输电(dian)线路上(shang)拍的（废话）。

此(ci)时还没有(you)发生真正的闪(shan)络。

发生(sheng)污(wu)闪的绝缘子

仔细看这(zhei)些(xie)图其实不难(nan)发(fa)现一点，那就是(shi)电弧(hu)都(dou)是(shi)沿(yan)(yan)着绝缘(yuan)子表面(mian)发(fa)展的(de)，20 世纪 50 年代，德国学者 Obenaus 大(da)神首(shou)先提(ti)出污(wu)闪的(de)物理模(mo)型，认为(wei)污(wu)闪不同于(yu)一般(ban)有碰撞电离所引起的(de)气体放(fang)电，它是(shi)局部电弧(hu)沿(yan)(yan)面(mian)逐步延伸的(de)结果。

图中：x为局部电弧长度；L为泄漏距离；HV 表示高压端。当施加电压为U，此(ci)电(dian)压由两部分(fen)承担：一部分(fen)是局部电(dian)弧(hu)的压降，另(ling)一部分(fen)是剩余污层电(dian)阻的压降，可以表示为(wei)

而关志成教授则(ze)推(tui)导(dao)出(chu)剩余污(wu)层电阻的对数表(biao)达形(xing)式：

其中

是(shi)污(wu)层电导率，

是弧根半径。

与过电(dian)压(ya)不同，污闪(shan)事故是在(zai)(zai)运行电(dian)压(ya)下发(fa)生的(de)，属(shu)于典型的(de)绝缘下降(jiang)问题。那么，当运行电(dian)压(ya) U 不变的(de)时候(hou)，如何能够(gou)让(rang)电(dian)弧不产生呢？很明显，增(zeng)大泄漏距(ju)离(li) L 是一个很好的(de)办法(fa)，这也就是题主提到的(de)“粗细(xi)不均(jun)”的(de)原因。在(zai)(zai)绝缘子(zi)长度差不多(duo)的(de)情(qing)况下，增(zeng)加(jia)这样的(de)“粗细(xi)不均(jun)”，能够(gou)在(zai)(zai)绝缘子(zi)总长度一定的(de)情(qing)况下有(you)效(xiao)增(zeng)加(jia)泄漏距(ju)离(li)（在(zai)(zai)外绝缘领域(yu)一般称为爬距(ju)），从(cong)而降(jiang)低污闪(shan)事故发(fa)生的(de)概率(lv)。

常用的(de)增加(jia)(jia)爬距的(de)手(shou)段包括(kuo)增大玻(bo)璃、陶瓷绝缘子(zi)的(de)盘(pan)径，增加(jia)(jia)下(xia)表面的(de)沟槽(cao)深度（防污型绝缘子(zi)），给电站绝缘子(zi)加(jia)(jia)装增爬裙(qun)，增加(jia)(jia)绝缘子(zi)片数，增加(jia)(jia)复合(he)绝缘子(zi)的(de)伞裙(qun)数量等。

当(dang)然，需要指出的是，过(guo)(guo)密的伞裙结构是不可(ke)取的。比如在下雨情(qing)况下，绝(jue)缘子伞边会形成(cheng)(cheng)水柱，此时伞沿会形成(cheng)(cheng)一串的污(wu)雨水 - 空(kong)气间(jian)隙(xi)，伞裙过(guo)(guo)密，剩余空(kong)气间(jian)隙(xi)会很(hen)少，也会很(hen)容易(yi)导致雨污(wu)闪事故。

也许有人(ren)会(hui)问，那如果(guo)(guo)(guo)不搞这些“粗(cu)细不均”，只是单纯增加(jia)绝(jue)缘子长度行(xing)不行(xing)呢？这个……我个人(ren)感觉，似乎(hu)从理论上来(lai)(lai)说是没问题(ti)的。可是如果(guo)(guo)(guo)这样做，会(hui)有什(shen)么(me)结果(guo)(guo)(guo)呢？很(hen)显(xian)然的一点，杆塔必(bi)须加(jia)高(gao)加(jia)高(gao)再加(jia)高(gao)，否则几百 kV 的高(gao)压输(shu)电(dian)线就要耷(da)拉到地上了。而杆塔加(jia)高(gao)又会(hui)带(dai)来(lai)(lai)成本大(da)幅上升(sheng)甚(shen)至耐(nai)雷水平的问题(ti)。

最后(hou)说(shuo)一(yi)点(dian)题(ti)外话，在绝缘(yuan)(yuan)子的(de)设计和(he)选(xuan)型中(zhong)(zhong)，常用(yong)的(de)方法是(shi)(shi)：首先按照绝缘(yuan)(yuan)子的(de)耐污(wu)(wu)(wu)闪(shan)特性选(xuan)取绝缘(yuan)(yuan)尺寸(cun)，然后(hou)校核该(gai)绝缘(yuan)(yuan)耐受操作(zuo)过电压和(he)雷(lei)电过电压的(de)能(neng)力，在中(zhong)(zhong)等(deng)以(yi)上污(wu)(wu)(wu)秽地区更(geng)是(shi)(shi)如此，这(zhei)是(shi)(shi)我国电力系统长(zhang)期运(yun)行(xing)和(he)设计的(de)经验(yan)。而(er)在我看来(lai)，可能(neng)还有一(yi)个因素：雷(lei)击跳闸事(shi)(shi)故虽然多，但(dan)是(shi)(shi)基本上重(zhong)合闸都(dou)能(neng)成功，真正造成的(de)损失(shi)不是(shi)(shi)特别大(da)；而(er)污(wu)(wu)(wu)闪(shan)一(yi)旦发生(sheng)，重(zhong)合闸基本没戏，损失(shi)会(hui)非常惨重(zhong)，因此在电网(wang)(wang)内，污(wu)(wu)(wu)闪(shan)事(shi)(shi)故是(shi)(shi)”零容忍“事(shi)(shi)故，也就是(shi)(shi)说(shuo)，一(yi)旦某(mou)(mou)地某(mou)(mou)条线路发生(sheng)污(wu)(wu)(wu)闪(shan)事(shi)(shi)故造成跳闸，必须进行(xing)问责，追(zhui)究当(dang)事(shi)(shi)人责任(ren)，在电网(wang)(wang)这(zhei)种半军(jun)事(shi)(shi)化(hua)管理的(de)政府型公司里，这(zhei)还是(shi)(shi)很可怕(pa)的(de)。所以(yi)电网(wang)(wang)的(de)运(yun)行(xing)人员们对防污(wu)(wu)(wu)闪(shan)工作(zuo)格(ge)外重(zhong)视，什么地方都(dou)按照最坏的(de)情况做打算(suan)，因而(er)现(xian)在污(wu)(wu)(wu)闪(shan)事(shi)(shi)故已经相当(dang)少了。