Zabezpieczenie baterii kondensatorów

Definicja ochrony banku kondensatorów

Ochrona banków kondensatorów polega na zapobieganiu uszkodzeniom wewnętrznym i zewnętrznym, aby zachować funkcjonalność i bezpieczeństwo.

Elementowe bezpieczniki

Producenci zazwyczaj wyposażają każdy element kondensatora w wbudowany bezpiecznik. W przypadku uszkodzenia elementu, automatycznie odłącza się on od reszty urządzenia. Urządzenie nadal może działać, ale z obniżonym wydajnością. W przypadku mniejszych banków kondensatorów stosuje się tylko te wbudowane układy ochronne, aby uniknąć kosztów dodatkowego sprzętu ochronnego.

Bezpiecznik jednostkowy

Ochrona przez bezpiecznik jednostkowy ogranicza czas trwania łuku elektrycznego w uszkodzonych jednostkach kondensatorów. To zmniejsza ryzyko poważnych uszkodzeń mechanicznych i powstawania gazów, chroniąc sąsiednie jednostki. Jeśli każda jednostka w banku kondensatorów ma swój własny bezpiecznik, bank może kontynuować pracę bez przerwy, nawet jeśli jedna z jednostek ulegnie awarii, do momentu usunięcia i wymiany uszkodzonej jednostki.

Kolejną dużą zaletą zapewnienia ochrony przez bezpiecznik każdej jednostce banku jest to, że wskazuje on dokładne miejsce uszkodzonej jednostki. Jednak podczas wybierania rozmiaru bezpiecznika należy uwzględnić, że element bezpiecznika musi wytrzymać nadmierny obciążenie spowodowane harmonikami w systemie. Z tego względu nominalne natężenie prądu elementu bezpiecznika dla tego celu jest przyjmowane na poziomie 65% powyżej pełnego natężenia prądu. Za każdym razem, gdy indywidualna jednostka banku kondensatorów jest chroniona przez bezpiecznik, konieczne jest zapewnienie oporu rozładowania w każdej z jednostek.

Ochrona banku

Pomimo że każda jednostka kondensatora zazwyczaj ma ochronę przez bezpiecznik, jeśli jednostka ulegnie awarii i jej bezpiecznik przepali, napięcie na innych jednostkach w tej samej szeregu wzrasta. Każda jednostka kondensatora jest zaprojektowana tak, aby wytrzymywać do 110% swojego nominalnego napięcia. Jeśli inna jednostka w tym samym rzędzie ulegnie awarii, stres na pozostałych zdrowych jednostkach wzrasta i może przekroczyć ich maksymalny limit napięcia.

Dlatego zawsze warto jak najszybciej zastąpić uszkodzoną jednostkę kondensatora w banku, aby uniknąć nadmiernego stresu napięciowego na innych zdrowych jednostkach. Dlatego musi istnieć jakiś układ wskazujący, który pozwala zidentyfikować dokładnie uszkodzoną jednostkę. Gdy uszkodzona jednostka zostanie zidentyfikowana w banku, bank powinien być usunięty z eksploatacji w celu wymiany uszkodzonej jednostki. Istnieje wiele metod wykrywania niewyrównanego napięcia spowodowanego awarią jednostki kondensatora.

Poniższy rysunek przedstawia najpopularniejszą konfigurację ochrony banku kondensatorów. Tutaj, bank kondensatorów jest połączony w formacji gwiazdowej. Pierwsza cewka transformatora napięciowego jest połączona poprzecznie każdego fazy. Druga cewka wszystkich trzech transformatorów napięciowych jest połączona szeregowo, tworząc otwartą deltę, a czuły relé napięciowy jest połączony poprzecznie tej otwartej delty.

W idealnie zrównoważonym stanie nie powinno być żadnego napięcia pojawiającego się na czułym relé napięciowym, ponieważ suma zrównoważonych napięć trójfazowych wynosi zero. Ale gdy wystąpi jakiekolwiek niewyrównanie napięcia spowodowane awarią jednostki kondensatora, rezultat napięcia pojawi się na relé i relé będzie aktywowane, dostarczając sygnały alarmowe i odłączeniowe.

Czuły relé napięciowy można dostosować tak, że przy pewnym niewyrównaniu napięcia zamkną się tylko kontakty alarmowe. Przy wyższym poziomie napięcia, zamkną się zarówno kontakty odłączeniowe, jak i alarmowe. Transformator napięciowy połączony poprzecznie kondensatorów każdej fazy pomaga również rozładować bank po jego wyłączeniu.

W innym schemacie, kondensatory w każdej fazie są podzielone na dwie równe części połączone szeregowo. Cewka rozładowania jest połączona poprzecznie każdej z tych części, jak pokazano na rysunku. Między drugą cewką cewki rozładowania i czułym relé niewyrównania napięcia podłączony jest pomocniczy transformator, który służy do regulacji różnicy napięć między drugimi cewkami cewki rozładowania w normalnych warunkach.

Tutaj, bank kondensatorów jest połączony w formacji gwiazdowej, a punkt neutralny jest podłączony do ziemi przez transformator napięciowy. Czuły relé napięciowy jest połączony poprzecznie drugiej cewki transformatora napięciowego. Gdy wystąpi jakiekolwiek niewyrównanie między fazami, rezultat napięcia pojawi się na transformatorze napięciowym, a więc czuły relé napięciowy zostanie aktywowany ponad ustaloną wartość.