绝缘油试验作用于分接开关故障诊断的探究

摘 要：当分接开关的某个部位发生某种故障时，我们根据该分接开关此时的各个状态参量的变化，从而诊断出故障类型以及其在分接开关中出现的位置。文章阐述了绝缘油试验作用于分接开关当中，从而诊断出分接开关的故障类型。

关键词：绝缘油；试验；分接开关；故障探究

引言

分接开关是变电器、断路器等重要电气设备中的重要部件，其对整个电力系统的安全运行起到重要的作用。分接开关故障监测的数据量较大，因此需要从众多的数据监测量中提取出特征信息量，利用上述的特征信息从而诊断出分接开关的故障类型与部位。分接开关由于某种故障类型而产生的状态参量的变化称之为故障征兆，故障诊断的过程就是从出现的征兆量信息中提取特性信息，从而定性定量的判断出分接开关故障类型与故障出现部位[1]。

根据故障出现的部位、类型的不同，分接开关的功能就会产生各种差异，就会导致分接开关的每个部位的运行状态和相关监测参数发生变化。通常情况下，分接开关的故障与其表现出来的征兆不是一一对应的关系，单一的某种分接开关故障可能会存在不同的征兆现象，反过来一种征兆现象有可能对应多种故障类型。以上这些状况的发生为分接开关的故障诊断带来了极大的困难。因此，有必要采用各种诊断方法对分接开关的故障进行综合诊断。文章就是从绝缘油实验在分接开关中的应用，从而探讨分接开关的故障类型。

1 分接开关故障因素

电力系统正常运行时，分接开关的绝缘长时间处于高电压的作用之下。因为种种因素的作用，电网中的电压时常会出现短暂的攀升现象，从而产生过电压现象。过电压现象通常有两种类型：一个是雷电过电压；一个是操作过程中出现的过电压。尽管上述过电压现象中时间很短，幅值突然增大的电压还是会远远超过分接开关操作过程中所能承受的电压，因此，上述过电压现象极容易造成分接开关绝缘的极大损坏。所以，分接开关必须满足下面的要求：除了能够经受正常工作电压的持续作用之外，还要经受过电压的袭扰。

分接开关的绝缘耐压能力的大小，直接决定着其能否安全可靠地正常运行。

我们把绝缘耐压能力的大小称为其绝缘水平。分接开关的绝缘水平阈值范围是在能够承受的最大的耐受电压和短暂的过电压范围之间，其都能正常的工作。但是，经过长期的运行后，绝缘会逐渐的老化，甚至其性能会恶化，最终造成分接开关的绝缘失效。因此，其正常的工作电压通常是决定其绝缘使用时间的长短，工作电压常常是决定绝缘使用寿命的主要条件[2]。

2 绝缘油试验

在绝缘油试验中，主要进行两项电气性能试验，分别是电气强度试验和介质损耗因数试验。影响绝缘油电气强度的主要因素是油中的水分和杂质。尤其是后者，当它与高含量的溶解水结合时，对耐压水平的降低十分显著。油的介质损耗因数值反应油质受到污染或老化的重要电气指标，它对油中可溶性的极性物质、老化产物等极为灵敏，甚至用一般化学方法不能检出的轻微污染也可以用它来监督其变化。

2.1 绝缘油击穿电压测量

较为理想的单位体积纯净油，其承受击穿电压值的概率近似为正态分布，然而，在变压器油中，其承受的击穿电压的概率往往不再是正态分布。产生上述结果的原因是变压器油中的杂质使得其耐击穿电压的能力下降。如果受潮的纤维存在变压器油中，则会造成变压器油的击穿电压大大下降，就会出现临界击穿电压。

如果临界最小的击穿电压低于能够承受的运行电压，就会造成绝缘事故。因此，在分接开关正常的运行当中，需要密切关注其可能出现的最小击穿电压值。

2.2 油中含水量检测

我们通常把变压器和分接开关运行时，其油中处于溶解状态与非溶解状态水分称为油中的水分含量。上述在绝缘油中的水能够随着绝缘油的运动而运动，称之为自由水。目前，对自由水的测量通常采用两种方法：第一是库仑法，第二是气相色谱法。油中的水分与绝缘中的水分不停的进行互相交换，绝缘油的吸水能力会随着温度的升高而减少，与之相反的是固体绝缘的吸水能力。因此，绝缘油中的含水量会根据温度的变化而不断波动，上述情况与固体绝缘中含水总量以及水分在固体绝缘中的分布状况有关。因为水是极性分子，电场的作用能够吸引水分子。因此，绝缘电场强度高的部位较为容易积水，运行时间久的，就会有较多积水。若局部绝缘水分累计到某一临界值时，就极可能在正常运行电压下引起绝缘事故的发生。

3 分接开关故障类型

分接开关按照其故障性质分为潜伏性故障和突发性故障两种类型。其中，潜伏型故障主要表现在分接开关触头过热、绝缘受潮、分接开关低能放电（局部放电或火花放电）故障；突发性故障主要表现在分接开关高能放电（电弧放电）故障，如雷击、外部短路、自然灾害等。但有时某些潜伏故障或者突发性故障往往会交织在一起，如故障从量变转为质变等。当分接开关出现任何一种故障时，则要迅速进行故障诊断，通过实验测试，以确定故障的性质、大概位置、存在范围、发展趋势以及影响波及范围。

无载分接开关常见故障有以下几种类型：（1）因为接触不良的因素，或者连接线等焊接不良，造成分接开关所能承受的短路电流值变小，造成故障；（2）在切换开关时，因为接头位置切换错误而造成分接开关烧坏现象发生；（3）因为相间距离较近，容易造成绝缘材料的绝缘值降低，从而引起电压击穿而发生故障。

有载分接开关常见故障类型有以下几种类型：（1）分接开关的过渡电阻在切换过程中被击穿烧断，从而发生故障；（2）分接开关的密封不太严格，进水后出现故障。

4 分接开关故障诊断

通过绝缘油试验，我们采用气相色谱分析法来分析定位分接开关的故障。我们所说的气相色谱法是指利用较为平衡的气体作为相应的载体，通过对比流动性与固定性之间的区别，然后在上述两者间展开相对运动，被监测物质气体会在上述两者间开展多次分配的状况，以便被监测气体能够在一定程度上相互脱离。分接开关常见故障有热性故障和放电型故障两种。载流触头接触不良在分接开关中是潜在的缺陷类型。上述的载流触头早起是潜伏的缺陷，只是造成了触头的轻微过热，其产生的故障特征气体很不明显，这就很难被油中气体色谱分析所察觉。但是，随着触头的接触不良的状况越来越恶化，这就会导致接触电阻逐渐变大，进而导致触头温升不断攀高。

触头过热必然使油气分解，就会产生相应的特征气体。特征气体可以反映故障点引起的周围油、固体绝缘的热分解本质。气体特征随着故障类型、故障能量以及涉及的绝缘材料不同而不同，即故障点产生烃类气体的不饱和度与故障源的能量密度之间有密切关系。若总烃类气体较高，分接开关会出现一般过热性故障，如果总烃类气体很高，则分接开关就会出现严重过热性故障。当氢气含量增大时，而其他组分不增加时，有可能是由于设备进水受潮或者有气泡引起水和铁的化学反应，或者是在较高电场作用下，水或者气体分子的分解或者是电晕作用而产生的。

5 结束语

通过绝缘油试验，我们可以检测出其耐压值以及油中的含水值，然后采用气相色谱分析法做出更为详细的诊断研究，从而检测出分接开关的故障类型。在开展绝缘油试验的时候，我们不但要对绝缘油击穿电压进行测量和油中含水量测量外，还要对绝缘油的氧化程度、固定电阻值、界面张力等进行测定。绝缘油的固有电阻对分接开关绝缘电阻值有着重大的影响，绝缘油中含水量大小对其固有电阻的影响很大，因此必须严格控制油中的含水量。

参考文献

[1]姜益民.上海电网有载分接开关运行分析[J].上海电力，2015，19（5）：38-30.

[2]王伟.变压器有载分解开关故障诊断技术[J].河南电力，2010，10（1）：66-68.