فناوری‌های واگیری و آزمون زنده سازان برق‌آبی برای عملکرد قابل اعتماد شبکه برق

1. مروری بر فناوری آزمون واگذاری ابررسانا

1.1 ضرورت آزمون واگذاری

آزمون واگذاری یک مرحله حیاتی در تضمین عملکرد و عملیات ایمن ابررساناهای موجود در سیستم‌های برق است. برای سیستم‌های برق با سطح ولتاژ 220 کیلوولت و پایین‌تر، ابررساناها نقش اساسی در محافظت از تجهیزات الکتریکی علیه خسارات ناشی از ولتاژهای بالا و ضربات صاعقه دارند. با این حال، در طول فرآیند از ترک کارخانه تا عملیات واقعی پس از نصب، عوامل محیطی یا اغفال‌های عملیاتی در حمل، انبارداری و نصب ممکن است عملکرد آن‌ها را تحت تأثیر قرار دهد. از طریق آزمون واگذاری، عیوب تولید، خسارات حمل و نقل و مشکلات نصب می‌توانند به سرعت شناسایی شده و تضمین می‌شود که ابررسانا در شرایط بهینه قبل از عملیات وارد شود و خطرات خطا در طول عملیات را جلوگیری کند، بنابراین پایداری و قابلیت اطمینان شبکه برق حفظ می‌شود.

1.2 محتوای اصلی آزمون واگذاری

آزمون واگذاری بر دو جنبه اصلی تمرکز دارد:

• آزمون عملکرد الکتریکی: اعتبارسنجی می‌کند که آیا ویژگی‌های الکتریکی ابررسانا تحت شرایط خاص به نیازهای طراحی پاسخ می‌دهد یا خیر، تضمین عملکرد محافظ آن در برابر ولتاژهای بالا و ضربات صاعقه. آزمون‌های واقعی شامل مواردی مانند ولتاژ مرجع مستقیم (نماینده ویژگی‌های ولت-آمپر و غیرخطی)، آزمون جریان تسرب، ولتاژ مرجع فرکانس توان، جریان تسرب در 0.75 برابر ولتاژ مرجع مستقیم، عملکرد شمارنده تخلیه، ولتاژ باقیمانده، تحمل ولتاژ فرکانس توان و آزمون‌های ولتاژ ضربه‌ای، که عملکرد الکتریکی را به طور جامع ارزیابی می‌کنند.

• آزمون مقاومت عایق: وضعیت عایق ابررسانا را تشخیص می‌دهد و خطرات پنهانی مانند خسارت عایق و جریان تسرب زیاد در طول عملیات را شناسایی می‌کند. با اندازه‌گیری مقاومت عایق، تعیین می‌کند که آیا عملکرد عایق به استانداردها مطابقت دارد یا خیر، و از مشکلات سیستمی ناشی از خطاهای عایقی جلوگیری می‌کند.

1.3 استانداردها و مشخصات آزمون واگذاری

آزمون واگذاری باید به طور دقیق به استانداردها و مشخصات داخلی و بین‌المللی پایبند باشد تا تضمین کند که آزمون‌ها دقیق و قابل اعتماد هستند. استانداردها به طور واضح روش‌های آزمون و نیازهای فنی برای ویژگی‌های الکتریکی و تطبیق با محیط ابررساناها را تعریف می‌کنند. با توجه به وضعیت واقعی سیستم برق چین، نیازهای تجهیزات آزمون، محیط و رویه‌ها را بازتعریف می‌کنند، تضمین می‌کنند که فرآیند آزمون استانداردسازی شده و نتایج قابل اعتماد باشند. در طول آزمون، باید از تجهیزات و دستگاه‌هایی با دقت لازم استفاده شود که توسط کارشناسان متخصص بر اساس رویه‌های استاندارد عملیاتی شوند. همچنین باید به دما، رطوبت و تداخل الکترومغناطیسی محیط توجه شود تا محیط عملیاتی واقعی شبیه‌سازی شود و داده‌های دقیق به دست آید.

2. مروری بر فناوری آزمون زنده

2.1 اهمیت آزمون زنده

آزمون زنده به طور گسترده در سیستم‌های برق استفاده می‌شود و مزایای عدم تجاوز و نظارت در زمان واقعی را دارد:

• جلوگیری از زیان‌های ناشی از قطع برق: تشخیص بدون قطع برق می‌تواند تأمین پیوسته برق را تضمین کند و تأثیرات اقتصادی و اجتماعی را کاهش دهد.

• نظارت پویا بر وضعیت: به طور پویا وضعیت عایق، هدایت و حرارتی ابررساناها را بدون تداخل با عملیات عادی تشخیص می‌دهد، خطرات پنهانی خطا را به طور مناسب شناسایی می‌کند و نگهداری برنامه‌ریزی شده را تسهیل می‌کند، جلوگیری از قطع برق‌های گسترده و خسارت تجهیزات را میسر می‌سازد.

• مدیریت چرخه عمر کامل: با تشخیص عملکرد الکتریکی و وضعیت عایق ابررساناها، وضعیت سلامتی آن‌ها را ارزیابی می‌کند، تضمین می‌کند که در زمان ضربات صاعقه و ولتاژهای بالا به درستی عمل کنند. تجزیه و تحلیل داده‌های آزمون امکان تدوین استراتژی‌های نگهداری هدفمند را فراهم می‌کند، عمر مفید تجهیزات را افزایش می‌دهد و خطرات خطا را کاهش می‌دهد، پایه‌ای برای نگهداری شرایطی و پیشگیرانه فراهم می‌کند.

• 促進智能电网的发展：提高电气设备的运行可靠性，确保电力企业的安全生产和经济效益，促进电力系统的智能化和现代化管理升级。

2.2 在线测试的技术原理

在线测试的技术原理主要基于电磁、热力学和声学等多种物理现象。通过测量和分析设备在带电状态下的电磁场、温度场和声波等参数，判断设备的运行状态和健康状况。

常见的在线测试方法包括：

• 红外检测：利用红外热成像技术检测设备表面的温度分布和热传导情况，识别异常高温区域，诊断设备过热、接触不良或绝缘老化等问题。

• 超声波检测：捕捉设备内部和表面产生的超声波信号，评估设备的绝缘状态。

• 冲击电压检测：测量设备内部的冲击电压信号，确定绝缘缺陷的位置和严重程度，并同时分析信号强度、频率和电压波形等特征。

在线测试的基本原理可以总结为：

在公式中，E(t) 是检测到的信号，A 是信号的幅度，φ 是角频率，ω 是相位角，n(t) 是噪声信号。

2.3 在线测试的实施

进行在线测试时，根据被测对象类型和运行环境选择和配置设备/仪器，匹配适当的传感器和探测器。对于避雷器在线测试，常用的工具有红外热像仪、超声波探测器、冲击电压探测器和在线测试仪——这些工具在复杂的电磁环境中具有高灵敏度/分辨率，能够准确检测。

预测试：校准仪器，确保测量精度/稳定性。
测试中：科学布置传感器位置/角度，全面覆盖关键部位，收集准确数据，确保测试可靠性。测试人员必须严格遵守操作规程，重视安全，避免不当操作导致的错误/事故。

后测试：深入数据分析，确认/诊断异常信号，采取有针对性的维护/修复措施，准确判断设备状态和潜在故障。

3 技术应用案例分析

3.1 交接试验案例

在一次220 kV避雷器交接试验中，技术人员对新安装的避雷器进行了全面测试（电气性能、绝缘电阻等）。

• 电气性能测试：直流参考电压结果表明电气特性符合标准（伏安曲线平滑，无异常波动）。

• 绝缘电阻测试：避雷器表现出良好的绝缘性能（电阻在规定范围内）。

• 冲击电压测试：高灵敏度探测器确认内部绝缘无明显异常。

在工频/冲击电压测试中，避雷器承受额定电压并正常工作。安装后的稳定运行验证了测试的准确性，确保安全投运。技术人员根据经验优化了流程，提高了效率和准确性。

3.2 在线测试案例

在一次变电站在线测试中，技术人员对运行中的220 kV避雷器进行了红外检测和冲击电压测试：

• 红外检测：热像仪检测到上部位置约10°C的异常温升。

• 冲击电压测试：进一步检测发现该位置有更强的冲击电压信号，表明存在绝缘缺陷——随后通过低于正常的绝缘电阻值得到确认。

针对性维修恢复了正常运行。此次测试及时消除了隐患，为未来的设备监测和维护提供了宝贵的经验。

3.3 经验总结与建议

在避雷器的交接试验中，确保其电气性能和绝缘电阻符合标准是设备可靠投运的核心前提。在实际操作中，应注意测试设备的校准和维护。定期维护可确保测量精度和稳定性。同时，加强检测数据的分析和管理：建立设备健康档案，构建趋势分析模型，实现设备状态的实时监控和故障预测。某变电站在线测试的数据详见表1。

从表1可以看出，标准化的在线测试和及时维护是提高设备运行可靠性的有效途径，确保电力系统的稳定运行。

4. 结论

220 kV及以下等级避雷器的交接试验和在线测试技术在确保避雷器可靠运行方面非常有效。未来，随着检测技术的不断创新和发展，电力系统的智能化管理水平将进一步提升，从而为电网的安全稳定运行提供更加坚实的技术保障。