避雷器の引き渡しとライブテスト技術による信頼性の高い電力網運転

1. 避雷器交接试验技术概览

1.1 交接试验的必要性

交接试验是确保电力系统中避雷器性能和安全运行的关键步骤。对于220 kV及以下电压等级的电力系统，避雷器在保护电气设备免受过电压和雷击损害方面起着核心作用。然而，在避雷器从出厂到安装后实际运行的过程中，运输、储存和安装过程中的环境因素或操作疏忽可能会影响其性能。通过交接试验，可以及时发现制造缺陷、运输损坏和安装问题，确保避雷器在投入运行前处于最佳状态，避免运行中的故障风险，从而保持电网的稳定性和可靠性。

1.2 交接试验的主要内容

交接试验主要关注两个核心方面：

• 电气性能测试：验证避雷器在特定条件下的电气特性是否符合设计要求，确保其在过电压和雷击时的保护功能。实际测试包括直流参考电压（反映伏安特性和非线性特性）、泄漏电流测试，以及工频参考电压、0.75倍直流参考电压下的泄漏电流、放电计数器动作、残压、工频耐压试验和冲击电压试验，全面评估电气性能。

• 绝缘电阻测试：检测避雷器的绝缘状态，识别运行中可能出现的绝缘损坏和过大的泄漏电流等隐患。通过测量绝缘电阻，确定绝缘性能是否符合标准，防止因绝缘故障引起的系统问题。

1.3 交接试验的标准与规范

交接试验必须严格遵守国内外标准和规范，以确保测试的准确性和可靠性。标准明确规定了避雷器电气特性和环境适应性的测试方法和技术要求。结合中国电力系统的实际情况，细化了对测试设备、环境和程序的要求，确保测试过程的标准化和结果的可信度。在测试过程中，应使用符合精度要求的设备和仪器，由专业人员按照标准程序进行操作。同时，应注意环境温度、湿度和电磁干扰，模拟实际运行环境，获取准确数据。

2. 带电测试技术概览

2.1 带电测试的意义

带电测试在电力系统中广泛应用，具有无侵入性和实时监测的优点：

• 避免停电损失：无需停电即可进行检测，确保供电连续性，减少经济和社会影响。

• 实时状态监测：动态检测避雷器的绝缘、导电和热状态，不干扰正常运行，及时发现潜在故障隐患，便于计划维护，防止大规模停电和设备损坏。

• 全生命周期管理：通过检测避雷器的电气性能和绝缘状态，评估其健康状况，确保在雷击和过电压时正常运行。分析测试数据，制定有针对性的维护策略，延长设备使用寿命，降低故障风险，为基于状态的维护和预防性维护提供依据。

• 促进智能电网发展：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 带电测试的技术原理

带电测试的技术原理主要基于电磁学、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。

常见的带电测试方法包括：

• 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。

带电测试的基本原理可以总结为：

在公式中，E(t) 是检测信号，A 是信号幅度，φ 是角频率，ω 是相位角，n(t) 是噪声信号。

2.3 带电测试的实施

在进行带电测试时，根据测试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。对于避雷器带电测试，常用的工具包括红外热像仪、超声波探测器、冲击电压探测器和带电测试仪—这些工具在复杂电磁环境中具有高灵敏度/分辨率，能够进行精确检测。

预测试：校准仪器，确保测量的准确性和稳定性。
测试中：科学安排传感器位置/角度，全面覆盖关键部位，收集准确数据，确保测试的可靠性。测试人员必须严格遵循程序，重视安全，避免因操作不当导致的错误/事故。

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

3 技术应用案例分析

3.1 交接试验案例

对于220 kV避雷器的交接试验，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：直流参考电压结果显示电气特性符合标准（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（电阻在规定范围内）。

• 冲击电压测试：高灵敏度探测器确认无明显内部绝缘异常。

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

3.2 带电测试案例

在某变电站的带电测试中，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有10°C的异常温升。

• 冲击电压测试：进一步检测显示该位置有较强的冲击电压信号，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的准确性和稳定性。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，实现对设备状态的实时监测和故障预测。某变电站的带电测试数据详见表1。

从表1可以看出，规范化的带电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带电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高，从而为电网的安全稳定运行提供更坚实的技术保障。