مقصود از تخلیه سطحی، تخلیه‌ای است که بر روی سطح عایق جامد یا مایع صورت گیرد. در حقیقت، این سطح فصل مشترک دو نوع عایق جامد و گاز، جامد و میع و یا مایع و گاز است. استقامت الکتریکی این فصل مشترک معمولاً کمتر از استقامت الکتریکی هر یک از دو عایق است. برای روشن شدن مطلب، آزمایش زیر را انجام می‌دهیم:
آزمایش
دو الکترود صفحه‌ای را به فاصله معین d از یکدیگر در هوا قرار می‌دهیم و ولتاژ بین دو صفحه را بالا می‌بریم تا شکست ایجاد شود. ولتاژ شکست را یادداشت می‌کنیم و U1 می‌نامیم. در مرحله بعد، مطابق شکل زیر یک عایق جامد مانند شیشه یا چینی یا فیبر استخوانی را بین دو صفحه قرار می‌دهیم و آزمایش را تکرار می‌کنیم. ولتاژ شکست را U2 می‌نامیم. ولتاژ U2 کمتر از ولتاژ U1 است و تخلیه بر روی سطح عایق جامد یعنی فصل مشترک عایق‌های جامد و گاز انجام می‌شود، در صورتی که استقامت الکتریکی ماده عایق جامد (شیشه، چینی، فیبر استخوانی) بیشتر از استقامت الکتریکی هوا در شرایط عادی است.
شکست بر روی فصل مشترک دو عایق جامد و گاز
مهترین دلیل این مطلب، آلودگی در سطح عایق جامد است. این آلودگی خواهی نخواهی بر روی فصل مشترک وجود دارد و باعث افزایش قابلیت هدایت الکتریکی در این سطح می‌گردد. این آلودگی ناخواسته البته یکنواخت نیست و در نتیجه تقسیم ولتاژ بر روی سطح عایق جامد نیز یکنواخت نخواهد بود. پس در قسمتی از این سطح (قسمت تمیز) شدت میدان الکتریکی بزرگ می‌شود و در قسمت دیگر (قسمت آلوده) شدت میدان کوچک می‌گردد. شدت میدان بزرگ باعث شکست می‌شود و شرایط شکست در تمام طول را فراهم می‌کند. با شکست عایق در یک قسمت، کل ولتاژ در قسمت دیگر افت می‌کند و شدت میدان در آن قسمت بالا می‌رود.
دلایل دیگر شکست بر روی فصل مشترک، ناهمواری این سطح و افزایش شدت میدان الکتریکی در فرورفتگی‌هاست. دلیل دیگر لبه‌های نشست عایق جامد بر روی الکترودهاست. در این لبه‌ها، به دلیل اینکه ضریب دی الکتریکی عایق جامد بزرگتر از ضریب دی الکتریکی گاز است، شدت میدان الکتریکی بالا می‌رود و باعث شروع تخلیه می‌گردد. دلیل دیگر این است که عایق به صورت کامل بر روی الکترود نمی‌نشیند و در این محل نیز شدت میدان به نسبت ضرایب دی الکتریکی دو عایق بالا می‌رود. این نکات در شکل زیر نشان داده شده است.
دلایل شکست بر روی فصل مشترک دو عایق
در تخلیه سطحی، اگر سطح عایق را صاف درنظر بگیریم، شدت میدان الکتریکی بر روی فصل مشترک دو عایق و در هر یک از دو عایق مجاور برابر است. آزمایش نشان می‌دهد که اگر طول فصل مشترک را با شکل دادن به عایق زیاد کنیم، استقامت الکتریکی بالا می‌رود. از این رو برای جلوگیری از تخلیه سطحی، در سطح عایق جامد با روش‌های مختلف، فرورفتگی و برآمدگی ایجاد می‌کند یا این سطح را نسبت به خصوص نیرو مایل انتخاب می‌کنند تا شدت میدان بر روی آن کاهش یابد. به این دلیل مقره‌های فشار قوی دارای شیارها و برآمدگی‌هایی هستند. طول کوتاهترین نخی را که می‌توان بر روی سطح عایق خواباند و از یک الکترود به الکترود دیگر رساند، طول خزندگی گویند. این طول را برای مقره‌ها بسته به آلودگی محیط و ولتاژ نامی مقره انتخاب می‌کنند. استانداردها، برای انتخاب طول خزندگی بسته به میزان آلودگی دستورالعمل دارند. مهمترین آلودگی‌ها، نمک دریا همراه با رطوبت است. آلودگی‌های صنعتی نیز مهم هستند.
یک مقره آویزی
دانلود پاورپوینت عایق‌های فشار قوی
