Blitzschutzabnahme- und Lebendmessungstechnologien für einen zuverlässigen Betrieb des Stromnetzes

1. Übersicht über die Technologie der Übergabeprüfung von Überspannungsschutzgeräten

1.1 Notwendigkeit der Übergabeprüfung

Die Übergabeprüfung ist ein entscheidender Schritt, um die Leistung und den sicheren Betrieb von Überspannungsschutzgeräten in Stromversorgungssystemen zu gewährleisten. Für Stromversorgungssysteme mit Spannungen von 220 kV und darunter spielen Überspannungsschutzgeräte eine zentrale Rolle im Schutz elektrischer Geräte vor Schäden durch Überspannungen und Blitzschläge. Allerdings können Umweltfaktoren oder Handlungsfehler während des Transports, der Lagerung und der Installation den Leistungsvermögen beeinträchtigen, wenn das Gerät vom Werk bis zur tatsächlichen Inbetriebnahme gelangt. Durch die Übergabeprüfung können Herstellungsfehler, Transportbeschädigungen und Installationsprobleme rechtzeitig erkannt werden, sodass sichergestellt wird, dass das Gerät vor der Inbetriebnahme in optimaler Verfassung ist und Fehler während des Betriebs vermieden werden, was die Stabilität und Zuverlässigkeit des Stromnetzes gewährleistet.

1.2 Hauptinhalte der Übergabeprüfung

Die Übergabeprüfung konzentriert sich auf zwei Kernaspekte:

• Elektrische Leistungsprüfung: Überprüft, ob die elektrischen Eigenschaften des Überspannungsschutzgeräts unter bestimmten Bedingungen den Anforderungen entsprechen, um seine Schutzfunktion bei Überspannungen und Blitzschlägen sicherzustellen. Die tatsächlichen Tests umfassen Elemente wie Gleichstrom-Referenzspannung (Spiegelbild der Volt-Ampere- und nichtlinearen Eigenschaften), Leckstromprüfung sowie Netzreferenzspannung, Leckstrom bei 0,75-facher Gleichstrom-Referenzspannung, Betrieb des Entladungszählers, Restspannung, Netz-Festigkeitsspannung und Impuls-Spannungsprüfungen, um die elektrische Leistung umfassend zu bewerten.

• Isolationswiderstandsprüfung: Erkennt den Isolationszustand des Überspannungsschutzgeräts, um versteckte Gefahren wie Isolierungsschäden und übermäßige Leckströme während des Betriebs zu identifizieren. Durch die Messung des Isolationswiderstands wird festgestellt, ob die Isolierleistung den Standards entspricht, um Systemprobleme durch Isolationsfehler zu verhindern.

1.3 Normen und Spezifikationen für die Übergabeprüfung

Die Übergabeprüfung muss streng an nationale und internationale Normen und Spezifikationen gebunden sein, um präzise und zuverlässige Prüfungen sicherzustellen. Diese Normen definieren klar die Prüfmethoden und technischen Anforderungen für die elektrischen Eigenschaften und die Umweltanpassungsfähigkeit der Überspannungsschutzgeräte. In Kombination mit der tatsächlichen Situation des chinesischen Stromversorgungssystems werden die Anforderungen an Prüfausrüstung, Umgebung und Verfahren weiter spezifiziert, um die Standardisierung des Prüfprozesses und die Glaubwürdigkeit der Ergebnisse zu gewährleisten. Bei der Prüfung sollten Ausrüstungen und Instrumente verwendet werden, die den Präzisionsanforderungen entsprechen und von Fachpersonal gemäß standardisierten Verfahren bedient werden. Gleichzeitig sollte auf Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit und elektromagnetische Störungen geachtet werden, um die tatsächliche Betriebsumgebung zu simulieren und genaue Daten zu erhalten.

2. Übersicht über die Technologie der Live-Prüfung

2.1 Bedeutung der Live-Prüfung

Live-Prüfungen finden in Stromversorgungssystemen breite Anwendung und bieten die Vorteile der Nicht-Invasivität und Echtzeitüberwachung:

• Vermeidung von Ausfallverlusten: Die Prüfung kann ohne Unterbrechung der Stromversorgung durchgeführt werden, wodurch die Kontinuität der Stromversorgung gewährleistet und wirtschaftliche und soziale Auswirkungen reduziert werden.

• Echtzeit-Statusüberwachung: Dynamische Überwachung der Isolation, Leitfähigkeit und thermischen Zustände der Überspannungsschutzgeräte ohne Beeinträchtigung des normalen Betriebs, um potenzielle Fehlersymptome frühzeitig zu erkennen und geplante Wartungsmaßnahmen zu ermöglichen, um große Stromausfälle und Geräteschäden zu verhindern.

• Gesamtlebenszyklus-Management: Durch die Überprüfung der elektrischen Leistung und des Isolationszustands der Überspannungsschutzgeräte wird deren Gesundheitszustand bewertet, um einen ordnungsgemäßen Betrieb bei Blitzschlägen und Überspannungen zu gewährleisten. Die Analyse der Prüfdaten ermöglicht die Formulierung gezielter Wartungsstrategien, um die Lebensdauer der Ausrüstung zu verlängern und die Risiken von Fehlern zu reduzieren, was eine Grundlage für zustandsbasierte und präventive Wartung bietet.

• Förderung der Entwicklung intelligenter Netze: Verbesserung der Betriebssicherheit elektrischer Geräte, Gewährleistung der sicheren Produktion und wirtschaftlichen Vorteile von Energieunternehmen und Förderung der intelligenten und modernisierten Managementaufwertung von Stromversorgungssystemen.

2.2 Technische Prinzipien der Live-Prüfung

Das technische Prinzip der Live-Prüfung basiert hauptsächlich auf mehreren physikalischen Phänomenen wie Elektromagnetismus, Thermodynamik und Akustik. Durch die Messung und Analyse von Parametern wie dem elektromagnetischen Feld, dem Temperaturfeld und den Schallwellen der Geräte im live-Zustand wird der Betriebsstatus und der Gesundheitszustand der Geräte beurteilt.

Gängige Methoden für Live-Prüfungen umfassen:

• Infrarot-Detektion: Verwendung von Infrarot-Thermografie-Technologie zur Erfassung der Oberflächentemperaturverteilung und Wärmeleitung des Geräts, Identifizierung von abnormen Hochtemperaturbereichen und Diagnose von Problemen wie Überhitzung, schlechter Kontakt oder Isolationsalterung des Geräts.

• Ultraschall-Detektion: Erfassung von Ultraschallsignalen innerhalb und auf der Oberfläche des Geräts, um den Isolationszustand des Geräts zu bewerten.

• Impuls-Spannungsdetektion: Messung der Impuls-Spannungssignale innerhalb des Geräts, um Standort und Schweregrad von Isolationsdefekten zu bestimmen und gleichzeitig Charakteristika wie Signalstärke, Frequenz und Spannungswellenform zu analysieren.

Das grundlegende Prinzip der Live-Prüfung kann zusammengefasst werden als:

In der Formel ist E(t) das detektierte Signal, A die Amplitude des Signals, φ die Kreisfrequenz, ω der Phasenwinkel und n(t) das Rauschsignal.

2.3 Durchführung der Live-Prüfung

Bei der Durchführung von Live-Prüfungen sollen Geräte/Instrumente ausgewählt und konfiguriert werden, basierend auf dem Typ des Prüfobjekts und der Betriebsumgebung, und geeignete Sensoren und Detektoren angepasst werden. Für Live-Prüfungen von Überspannungsschutzgeräten sind übliche Werkzeuge Infrarot-Thermokameras, Ultraschall-Detektoren, Impuls-Spannungsdetektoren und Live-Tester, die hohe Empfindlichkeit/Auflösung für präzise Erkennung in komplexen elektromagnetischen Umgebungen bieten.

Vor-Test: Kalibrierung der Instrumente, um die Messgenauigkeit/Stabilität sicherzustellen.
Während des Tests: Wissenschaftliche Anordnung der Sensorpositionen/Winkel, um wichtige Bereiche vollständig abzudecken und genaue Daten zu sammeln, um die Testzuverlässigkeit zu gewährleisten. Das Prüfpersonal muss den Verfahren strikt folgen, Sicherheit priorisieren und Fehler/Unfälle durch unsachgemäße Handhabung vermeiden.

Nach-Test: Tiefgehende Datenanalyse, Bestätigung/Diagnose von abnormen Signalen und Durchführung gezielter Wartungs-/Reparaturmaßnahmen, um den Gerätestatus und versteckte Fehler genau zu bestimmen.

3 Analyse von Technologieanwendungsbeispielen

3.1 Fallbeispiel für die Übergabeprüfung

Für eine Übergabeprüfung eines 220-kV-Überspannungsschutzgeräts führten technisches Personal umfassende Prüfungen (elektrische Leistung, Isolationswiderstand usw.) an neu installierten Geräten durch.

• Elektrische Leistungsprüfung: Die Ergebnisse der Gleichstrom-Referenzspannung zeigten, dass die elektrischen Eigenschaften den Standards entsprechen (glatte Volt-Ampere-Kurven, keine abnormalen Fluktuationen).

• Isolationswiderstandsprüfung: Die Geräte zeigten eine gute Isolation (Widerstand innerhalb der vorgegebenen Grenzen).

• Impuls-Spannungsprüfung: Ein hochsensitiver Detektor bestätigte, dass es keine offensichtlichen internen Isolationsanomalien gab.

Während der Netz- und Impuls-Spannungsprüfungen hielten die Geräte die Nennspannungen stand und funktionierten normal. Der stabile Betrieb nach der Installation bestätigte die Genauigkeit der Prüfung und sicherte die sichere Inbetriebnahme. Das technische Personal optimierte die Prozesse aufgrund der Erfahrung, um Effizienz und Genauigkeit zu verbessern.

3.2 Fallbeispiel für die Live-Prüfung

Während einer Live-Prüfung in einem Umspannwerk führte das technische Personal Infrarot-Detektion und Impuls-Spannungsprüfungen an betriebsbereiten 220-kV-Geräten durch:

• Infrarot-Detektion: Eine Thermokamera detektierte eine anomale Temperaturerhöhung von etwa 10 °C an einer oberen Position.

• Impuls-Spannungsprüfung: Weitere Prüfungen ergaben stärkere Impuls-Spannungssignale an dieser Position, was auf einen Isolationsdefekt hinwies – dies wurde durch einen niedrigeren als normalen Isolationswiderstand bestätigt.

Gezielte Reparaturen führten zu einer Rückkehr zum normalen Betrieb. Dieser Test beseitigte rechtzeitig versteckte Gefahren und bot wertvolle Erfahrungen für zukünftige Gerätemonitoring- und -wartungsmaßnahmen.

3.3 Zusammenfassung der Erfahrungen und Empfehlungen

Bei der Übergabeprüfung von Überspannungsschutzgeräten ist die Sicherstellung, dass ihre elektrische Leistung und der Isolationswiderstand den Standards entsprechen, die zentrale Voraussetzung für eine zuverlässige Inbetriebnahme der Geräte. Bei der tatsächlichen Handhabung sollte auf die Kalibrierung und Wartung der Prüfausrüstung geachtet werden. Regelmäßige Wartung gewährleistet die Messgenauigkeit und Stabilität. Gleichzeitig sollte die Analyse und Verwaltung der Prüfdaten verstärkt werden: Aufbau von Gerätegesundheitsakten und Erstellung von Trendanalysemustern, um die Echtzeitüberwachung des Gerätestatus und die Fehlervorhersage zu ermöglichen. Die Prüfdaten der Live-Prüfungen in einem bestimmten Umspannwerk sind in Tabelle 1 detailliert aufgeführt.

Aus Tabelle 1 geht hervor, dass standardisierte Live-Prüfungen und zeitnahe Wartungsmaßnahmen wirksame Ansätze zur Steigerung der Betriebssicherheit der Geräte sind, um den stabilen Betrieb des Stromnetzes zu gewährleisten.

4. Schlussfolgerung

Die Technologien der Übergabeprüfung und der Live-Prüfung für Überspannungsschutzgeräte unter 220 kV sind äußerst effektiv, um den zuverlässigen Betrieb der Geräte zu gewährleisten. In Zukunft wird die Weiterentwicklung und Innovation der Prüftechnologien das intelligente Managementniveau des Stromversorgungssystems weiter steigern und somit einen soliden technischen Rahmen für den sicheren und stabilen Betrieb des Stromnetzes bereitstellen.