Tecnologias de Entrega e Testes em Operação de Para-raios para Operação Confiável da Rede Elétrica
1. Visão Geral da Tecnologia de Teste de Entrega de Para-raios
1.1 Necessidade do Teste de Entrega
O teste de entrega é um passo crucial para garantir o desempenho e a operação segura dos para-raios nos sistemas de energia. Para sistemas de energia com níveis de tensão de 220 kV ou inferior, os para-raios desempenham um papel central na proteção do equipamento elétrico contra danos causados por sobretensões e descargas atmosféricas. No entanto, durante o processo desde que o para-raios sai da fábrica até sua operação real após a instalação, fatores ambientais ou falhas operacionais durante o transporte, armazenamento e instalação podem afetar seu desempenho. Através do teste de entrega, defeitos de fabricação, danos de transporte e problemas de instalação podem ser identificados prontamente, garantindo que o para-raios esteja em condições ótimas antes de ser colocado em operação e evitando riscos de falhas durante a operação, mantendo assim a estabilidade e confiabilidade da rede de energia.
1.2 Principais Conteúdos do Teste de Entrega
O teste de entrega se concentra em dois aspectos principais:
Teste de Desempenho Elétrico: Verifica se as características elétricas do para-raios atendem aos requisitos de projeto em condições específicas, garantindo sua função protetora durante sobretensões e descargas atmosféricas. Os testes reais abrangem itens como tensão de referência em corrente contínua (refletindo as características volt-amperométricas e não lineares), teste de corrente de fuga, bem como tensão de referência em corrente alternada, corrente de fuga a 0,75 vezes a tensão de referência em corrente contínua, operação do contador de descargas, tensão residual, tensão de resistência em corrente alternada e testes de tensão de impulso, avaliando de forma abrangente o desempenho elétrico.
Teste de Resistência de Isolamento: Detecta o estado de isolamento do para-raios, identificando perigos ocultos como danos no isolamento e corrente de fuga excessiva durante a operação. Ao medir a resistência de isolamento, determina se o desempenho do isolamento atende aos padrões, prevenindo problemas no sistema causados por falhas de isolamento.
1.3 Padrões e Especificações para o Teste de Entrega
O teste de entrega deve estritamente aderir a padrões e especificações nacionais e internacionais para garantir testes precisos e confiáveis. Os padrões definem claramente métodos de teste e requisitos técnicos para as características elétricas e adaptabilidade ambiental dos para-raios. Combinados com a situação real do sistema de energia da China, eles refinam os requisitos para equipamentos de teste, ambiente e procedimentos, garantindo a padronização do processo de teste e a credibilidade dos resultados. Durante os testes, devem ser usados equipamentos e instrumentos que atendam aos requisitos de precisão, operados por pessoal profissional de acordo com procedimentos padrão. Além disso, deve-se prestar atenção à temperatura, umidade e interferência eletromagnética ambientais para simular o ambiente operacional real e obter dados precisos.
2. Visão Geral da Tecnologia de Teste em Serviço
2.1 Significado do Teste em Serviço
O teste em serviço é amplamente aplicado em sistemas de energia, apresentando as vantagens de não invasividade e monitoramento em tempo real:
Evitar perdas de interrupção de energia: A detecção pode ser realizada sem interrupção de energia, garantindo a continuidade do fornecimento de energia e reduzindo impactos econômicos e sociais.
Monitoramento de status em tempo real: Detecta dinamicamente o isolamento, condutividade e estado térmico dos para-raios sem interferir na operação normal, identificando prontamente perigos potenciais de falha e facilitando a manutenção planejada, prevenindo grandes interrupções de energia e danos ao equipamento.
Gestão de ciclo de vida completo: Ao detectar o desempenho elétrico e o estado de isolamento dos para-raios, avalia suas condições de saúde, garantindo sua operação adequada durante descargas atmosféricas e sobretensões. Análise dos dados de teste permite a formulação de estratégias de manutenção direcionadas, prolongando a vida útil do equipamento e reduzindo riscos de falhas, fornecendo uma base para manutenção baseada em condições e preventiva.
Promover o desenvolvimento de redes inteligentes: Melhora a confiabilidade operacional do equipamento elétrico, garante a segurança de produção e benefícios econômicos das empresas de energia, e facilita a atualização de gestão inteligente e modernizada dos sistemas de energia.
2.2 Princípios Técnicos do Teste em Serviço
O princípio técnico do teste em serviço baseia-se principalmente em múltiplos fenômenos físicos, como eletromagnetismo, termodinâmica e acústica. Por meio da medição e análise de parâmetros como o campo eletromagnético, campo térmico e ondas sonoras do equipamento em estado de funcionamento, ele julga o estado operacional e a condição de saúde do equipamento.
Métodos comuns de teste em serviço incluem:
Detecção Infravermelha: Utiliza tecnologia de termografia infravermelha para detectar a distribuição de temperatura superficial e transferência de calor do equipamento, identificar áreas de alta temperatura anormal e diagnosticar problemas como superaquecimento, contato ruim ou envelhecimento do isolamento no equipamento.
Detecção Ultrassônica: Captura sinais ultrassônicos gerados dentro e na superfície do equipamento para avaliar o estado de isolamento do equipamento.
Detecção de Tensão de Impulso: Mede os sinais de tensão de impulso dentro do equipamento para determinar a localização e a gravidade de defeitos de isolamento, e simultaneamente analisa características como intensidade do sinal, frequência e forma de onda de tensão.
O princípio básico do teste em serviço pode ser resumido como:
Na fórmula, E(t) é o sinal detectado, A é a amplitude do sinal, φ é a frequência angular, ω é o ângulo de fase, e n(t) é o sinal de ruído.
2.3 Implementação do Teste em Serviço
Ao realizar o teste em serviço, selecione e configure equipamentos/instrumentos com base no tipo de objeto de teste e no ambiente de operação, combinando sensores e detectores apropriados. Para o teste em serviço de para-raios, ferramentas comuns incluem câmeras termográficas infravermelhas, detectores ultrassônicos, detectores de tensão de impulso e testadores em serviço—essas oferecem alta sensibilidade/resolução para detecção precisa em ambientes eletromagnéticos complexos.
Pré-teste: Calibre os instrumentos para garantir a precisão/estabilidade da medição.
Durante o teste: Organize cientificamente as posições/ângulos dos sensores para cobrir completamente as partes-chave e coletar dados precisos, garantindo a confiabilidade do teste. O pessoal de teste deve seguir estritamente os procedimentos, priorizar a segurança e evitar erros/acidentes devido a operações inadequadas.
Pós-teste: Realize uma análise profunda dos dados, confirme/diagnostique sinais anormais e tome medidas de manutenção/reparo direcionadas para determinar com precisão o estado do equipamento e falhas ocultas.
3 Análise de Casos de Aplicação da Tecnologia
3.1 Caso de Teste de Entrega
Para um teste de entrega de para-raios de 220 kV, os técnicos realizaram testes abrangentes (desempenho elétrico, resistência de isolamento, etc.) em para-raios recém-instalados.
Teste de desempenho elétrico: Os resultados da tensão de referência em corrente contínua mostraram que as características elétricas atenderam aos padrões (curvas voltagem-corrente suaves, sem flutuações anormais).
Teste de resistência de isolamento: Os para-raios exibiram bom isolamento (resistência dentro das faixas especificadas).
Teste de tensão de impulso: Um detector de alta sensibilidade confirmou a ausência de anomalias internas de isolamento evidentes.
Durante os testes de tensão de corrente alternada e tensão de impulso, os para-raios suportaram as tensões nominais e operaram normalmente. A operação estável pós-instalação verificou a precisão do teste, garantindo a comissionamento seguro. Os técnicos otimizaram os processos com base na experiência, melhorando a eficiência/precisão.
3.2 Caso de Teste em Serviço
Durante um teste em serviço em uma subestação, os técnicos realizaram detecção infravermelha e teste de tensão de impulso em para-raios de 220 kV em operação:
Detecção infravermelha: Uma câmera termográfica detectou um aumento anormal de temperatura de ~10 °C em uma posição superior.
Teste de tensão de impulso: Detecção adicional revelou sinais de tensão de impulso mais fortes nesta posição, indicando um defeito de isolamento—posteriormente confirmado por resistência de isolamento inferior ao normal.
Reparos direcionados restauraram a operação normal. Este teste eliminou oportunamente perigos ocultos, fornecendo valiosa experiência para o monitoramento e manutenção futuros do equipamento.
3.3 Resumo de Experiências e Recomendações
No teste de entrega de para-raios, garantir que o desempenho elétrico e a resistência de isolamento atendam aos padrões é a pré-condição fundamental para a comissionamento confiável do equipamento. Durante as operações reais, deve-se prestar atenção à calibração e manutenção dos equipamentos de teste. A manutenção regular garante a precisão e estabilidade da medição. Ao mesmo tempo, fortaleça a análise e gestão dos dados de detecção: estabeleça registros de saúde do equipamento e construa modelos de análise de tendências para realizar o monitoramento em tempo real do estado do equipamento e previsão de falhas. Os dados de teste em serviço de uma certa subestação são detalhados na Tabela 1.
A partir da Tabela 1, pode-se ver que o teste em serviço padronizado e a manutenção oportuna são abordagens eficazes para melhorar a confiabilidade operacional do equipamento, garantindo a operação estável do sistema de energia.
4. Conclusão
As tecnologias de teste de entrega e teste em serviço para para-raios de classe 220 kV ou inferior são altamente eficazes para garantir a operação confiável dos para-raios. No futuro, à medida que as tecnologias de detecção continuam a inovar e se desenvolver, o nível de gestão inteligente do sistema de energia será ainda mais aprimorado, fornecendo assim uma garantia técnica mais sólida para a operação segura e estável da rede de energia.
