絕緣油試驗作用于分接開關(guān)故障診斷的探究

摘 要：當(dāng)分接開關(guān)的某個部位發(fā)生某種故障時，我們根據(jù)該分接開關(guān)此時的各個狀態(tài)參量的變化，從而診斷出故障類型以及其在分接開關(guān)中出現(xiàn)的位置。文章闡述了絕緣油試驗作用于分接開關(guān)當(dāng)中，從而診斷出分接開關(guān)的故障類型。

關(guān)鍵詞：絕緣油；試驗；分接開關(guān)；故障探究

引言

分接開關(guān)是變電器、斷路器等重要電氣設(shè)備中的重要部件，其對整個電力系統(tǒng)的安全運行起到重要的作用。分接開關(guān)故障監(jiān)測的數(shù)據(jù)量較大，因此需要從眾多的數(shù)據(jù)監(jiān)測量中提取出特征信息量，利用上述的特征信息從而診斷出分接開關(guān)的故障類型與部位。分接開關(guān)由于某種故障類型而產(chǎn)生的狀態(tài)參量的變化稱之為故障征兆，故障診斷的過程就是從出現(xiàn)的征兆量信息中提取特性信息，從而定性定量的判斷出分接開關(guān)故障類型與故障出現(xiàn)部位[1]。

根據(jù)故障出現(xiàn)的部位、類型的不同，分接開關(guān)的功能就會產(chǎn)生各種差異，就會導(dǎo)致分接開關(guān)的每個部位的運行狀態(tài)和相關(guān)監(jiān)測參數(shù)發(fā)生變化。通常情況下，分接開關(guān)的故障與其表現(xiàn)出來的征兆不是一一對應(yīng)的關(guān)系，單一的某種分接開關(guān)故障可能會存在不同的征兆現(xiàn)象，反過來一種征兆現(xiàn)象有可能對應(yīng)多種故障類型。以上這些狀況的發(fā)生為分接開關(guān)的故障診斷帶來了極大的困難。因此，有必要采用各種診斷方法對分接開關(guān)的故障進行綜合診斷。文章就是從絕緣油實驗在分接開關(guān)中的應(yīng)用，從而探討分接開關(guān)的故障類型。

1 分接開關(guān)故障因素

電力系統(tǒng)正常運行時，分接開關(guān)的絕緣長時間處于高電壓的作用之下。因為種種因素的作用，電網(wǎng)中的電壓時常會出現(xiàn)短暫的攀升現(xiàn)象，從而產(chǎn)生過電壓現(xiàn)象。過電壓現(xiàn)象通常有兩種類型：一個是雷電過電壓；一個是操作過程中出現(xiàn)的過電壓。盡管上述過電壓現(xiàn)象中時間很短，幅值突然增大的電壓還是會遠遠超過分接開關(guān)操作過程中所能承受的電壓，因此，上述過電壓現(xiàn)象極容易造成分接開關(guān)絕緣的極大損壞。所以，分接開關(guān)必須滿足下面的要求：除了能夠經(jīng)受正常工作電壓的持續(xù)作用之外，還要經(jīng)受過電壓的襲擾。

分接開關(guān)的絕緣耐壓能力的大小，直接決定著其能否安全可靠地正常運行。

我們把絕緣耐壓能力的大小稱為其絕緣水平。分接開關(guān)的絕緣水平閾值范圍是在能夠承受的最大的耐受電壓和短暫的過電壓范圍之間，其都能正常的工作。但是，經(jīng)過長期的運行后，絕緣會逐漸的老化，甚至其性能會惡化，最終造成分接開關(guān)的絕緣失效。因此，其正常的工作電壓通常是決定其絕緣使用時間的長短，工作電壓常常是決定絕緣使用壽命的主要條件[2]。

2 絕緣油試驗

在絕緣油試驗中，主要進行兩項電氣性能試驗，分別是電氣強度試驗和介質(zhì)損耗因數(shù)試驗。影響絕緣油電氣強度的主要因素是油中的水分和雜質(zhì)。尤其是后者，當(dāng)它與高含量的溶解水結(jié)合時，對耐壓水平的降低十分顯著。油的介質(zhì)損耗因數(shù)值反應(yīng)油質(zhì)受到污染或老化的重要電氣指標(biāo)，它對油中可溶性的極性物質(zhì)、老化產(chǎn)物等極為靈敏，甚至用一般化學(xué)方法不能檢出的輕微污染也可以用它來監(jiān)督其變化。

2.1 絕緣油擊穿電壓測量

較為理想的單位體積純凈油，其承受擊穿電壓值的概率近似為正態(tài)分布，然而，在變壓器油中，其承受的擊穿電壓的概率往往不再是正態(tài)分布。產(chǎn)生上述結(jié)果的原因是變壓器油中的雜質(zhì)使得其耐擊穿電壓的能力下降。如果受潮的纖維存在變壓器油中，則會造成變壓器油的擊穿電壓大大下降，就會出現(xiàn)臨界擊穿電壓。

如果臨界最小的擊穿電壓低于能夠承受的運行電壓，就會造成絕緣事故。因此，在分接開關(guān)正常的運行當(dāng)中，需要密切關(guān)注其可能出現(xiàn)的最小擊穿電壓值。

2.2 油中含水量檢測

我們通常把變壓器和分接開關(guān)運行時，其油中處于溶解狀態(tài)與非溶解狀態(tài)水分稱為油中的水分含量。上述在絕緣油中的水能夠隨著絕緣油的運動而運動，稱之為自由水。目前，對自由水的測量通常采用兩種方法：第一是庫侖法，第二是氣相色譜法。油中的水分與絕緣中的水分不停的進行互相交換，絕緣油的吸水能力會隨著溫度的升高而減少，與之相反的是固體絕緣的吸水能力。因此，絕緣油中的含水量會根據(jù)溫度的變化而不斷波動，上述情況與固體絕緣中含水總量以及水分在固體絕緣中的分布狀況有關(guān)。因為水是極性分子，電場的作用能夠吸引水分子。因此，絕緣電場強度高的部位較為容易積水，運行時間久的，就會有較多積水。若局部絕緣水分累計到某一臨界值時，就極可能在正常運行電壓下引起絕緣事故的發(fā)生。

3 分接開關(guān)故障類型

分接開關(guān)按照其故障性質(zhì)分為潛伏性故障和突發(fā)性故障兩種類型。其中，潛伏型故障主要表現(xiàn)在分接開關(guān)觸頭過熱、絕緣受潮、分接開關(guān)低能放電（局部放電或火花放電）故障；突發(fā)性故障主要表現(xiàn)在分接開關(guān)高能放電（電弧放電）故障，如雷擊、外部短路、自然災(zāi)害等。但有時某些潛伏故障或者突發(fā)性故障往往會交織在一起，如故障從量變轉(zhuǎn)為質(zhì)變等。當(dāng)分接開關(guān)出現(xiàn)任何一種故障時，則要迅速進行故障診斷，通過實驗測試，以確定故障的性質(zhì)、大概位置、存在范圍、發(fā)展趨勢以及影響波及范圍。

無載分接開關(guān)常見故障有以下幾種類型：（1）因為接觸不良的因素，或者連接線等焊接不良，造成分接開關(guān)所能承受的短路電流值變小，造成故障；（2）在切換開關(guān)時，因為接頭位置切換錯誤而造成分接開關(guān)燒壞現(xiàn)象發(fā)生；（3）因為相間距離較近，容易造成絕緣材料的絕緣值降低，從而引起電壓擊穿而發(fā)生故障。

有載分接開關(guān)常見故障類型有以下幾種類型：（1）分接開關(guān)的過渡電阻在切換過程中被擊穿燒斷，從而發(fā)生故障；（2）分接開關(guān)的密封不太嚴(yán)格，進水后出現(xiàn)故障。

4 分接開關(guān)故障診斷

通過絕緣油試驗，我們采用氣相色譜分析法來分析定位分接開關(guān)的故障。我們所說的氣相色譜法是指利用較為平衡的氣體作為相應(yīng)的載體，通過對比流動性與固定性之間的區(qū)別，然后在上述兩者間展開相對運動，被監(jiān)測物質(zhì)氣體會在上述兩者間開展多次分配的狀況，以便被監(jiān)測氣體能夠在一定程度上相互脫離。分接開關(guān)常見故障有熱性故障和放電型故障兩種。載流觸頭接觸不良在分接開關(guān)中是潛在的缺陷類型。上述的載流觸頭早起是潛伏的缺陷，只是造成了觸頭的輕微過熱，其產(chǎn)生的故障特征氣體很不明顯，這就很難被油中氣體色譜分析所察覺。但是，隨著觸頭的接觸不良的狀況越來越惡化，這就會導(dǎo)致接觸電阻逐漸變大，進而導(dǎo)致觸頭溫升不斷攀高。

觸頭過熱必然使油氣分解，就會產(chǎn)生相應(yīng)的特征氣體。特征氣體可以反映故障點引起的周圍油、固體絕緣的熱分解本質(zhì)。氣體特征隨著故障類型、故障能量以及涉及的絕緣材料不同而不同，即故障點產(chǎn)生烴類氣體的不飽和度與故障源的能量密度之間有密切關(guān)系。若總烴類氣體較高，分接開關(guān)會出現(xiàn)一般過熱性故障，如果總烴類氣體很高，則分接開關(guān)就會出現(xiàn)嚴(yán)重過熱性故障。當(dāng)氫氣含量增大時，而其他組分不增加時，有可能是由于設(shè)備進水受潮或者有氣泡引起水和鐵的化學(xué)反應(yīng)，或者是在較高電場作用下，水或者氣體分子的分解或者是電暈作用而產(chǎn)生的。

5 結(jié)束語

通過絕緣油試驗，我們可以檢測出其耐壓值以及油中的含水值，然后采用氣相色譜分析法做出更為詳細的診斷研究，從而檢測出分接開關(guān)的故障類型。在開展絕緣油試驗的時候，我們不但要對絕緣油擊穿電壓進行測量和油中含水量測量外，還要對絕緣油的氧化程度、固定電阻值、界面張力等進行測定。絕緣油的固有電阻對分接開關(guān)絕緣電阻值有著重大的影響，絕緣油中含水量大小對其固有電阻的影響很大，因此必須嚴(yán)格控制油中的含水量。

參考文獻

[1]姜益民.上海電網(wǎng)有載分接開關(guān)運行分析[J].上海電力，2015，19（5）：38-30.

[2]王偉.變壓器有載分解開關(guān)故障診斷技術(shù)[J].河南電力，2010，10（1）：66-68.