Betriebs- und Wartungsanleitung für Stromkondensatoren
Betriebs- und Wartungsleitfaden für Starkstromkondensatoren
Starkstromkondensatoren sind statische Blindleistungskompensationseinrichtungen, die hauptsächlich verwendet werden, um elektrischen Systemen Blindleistung zur Verfügung zu stellen und den Leistungsfaktor zu verbessern. Durch die lokale Blindleistungskompensation verringern sie den Strom in der Übertragungsleitung, minimieren Leistungsverluste und Spannungsabfälle und tragen erheblich zur Verbesserung der Netzqualität und einer höheren Ausnutzung der Ausrüstung bei.
Im Folgenden werden wesentliche Aspekte des Betriebs und der Wartung von Starkstromkondensatoren dargestellt, um als Referenz zu dienen.
1. Schutz von Starkstromkondensatoren
(1) Auf Kondensatorgruppen müssen angemessene Schutzmaßnahmen angewendet werden. Diese können aus balanciertem oder differentiellem Relais-Schutz oder schnellem Überstromrelais-Schutz bestehen. Für Kondensatoren mit einer Nennspannung von 3,15 kV und höher wird empfohlen, auf jedem Kondensator einen Einzelfuse einzubauen. Der Nennstrom des Fuses sollte basierend auf den Fußeigenschaften und dem Einschaltstrom während der Energiezufuhr, in der Regel 1,5-mal der Nennstrom des Kondensators, ausgewählt werden, um Ölbehälterexplosionen zu vermeiden.
(2) Neben den oben genannten Maßnahmen können bei Bedarf zusätzliche Schutzmaßnahmen angewendet werden:
Wenn es häufig und anhaltend zu Spannungsanstiegen kommt, müssen Maßnahmen ergriffen werden, um sicherzustellen, dass die Spannung nicht 1,1-mal den Nennwert überschreitet.
Verwenden Sie geeignete automatische Schaltgeräte zum Schutz vor Überströmen, wobei der Strom nicht mehr als 1,3-mal den Nennstrom übersteigen darf.
Wenn Kondensatoren an Freileitungen angeschlossen sind, sollten geeignete Überspannungsschutzvorrichtungen verwendet werden, um vor atmosphärischen Überspannungen zu schützen.
In Hochspannungssystemen, in denen der Kurzschlussstrom 20 A übersteigt und Standard-Schutzvorrichtungen oder Sicherungen Kurzschlüsse nicht zuverlässig beseitigen können, sollte ein Einphasen-Erdschluss-Schutz implementiert werden.
(3) Die richtige Auswahl von Schutzkonzepten ist entscheidend für den sicheren und zuverlässigen Betrieb von Kondensatoren. Unabhängig von der verwendeten Methode muss das Schutzsystem den folgenden Anforderungen entsprechen:
Ausreichende Empfindlichkeit, um bei internen Fehlern in einem einzelnen Kondensator oder bei Ausfall einzelner Elemente zuverlässig zu reagieren.
Fähigkeit, defekte Kondensatoren selektiv abzuschalten oder nach vollständiger Entladung leicht identifizieren zu können.
Keine Fehlschaltungen bei Schaltvorgängen oder Systemfehlern wie Erdschlüssen.
Einfach zu installieren, einzustellen, zu testen und zu warten.
Geringer Energieverbrauch und geringe Betriebskosten.
(4) Auf Kondensatorgruppen darf kein automatisches Wiedereinschalten installiert werden. Stattdessen sollte eine Unterdrucksicherung verwendet werden. Dies liegt daran, dass Kondensatoren Zeit benötigen, um sich zu entladen. Wenn versucht wird, unmittelbar nach dem Abschalten wieder einzuschalten, kann eine Restladung mit entgegengesetzter Polarität gegenüber der erneuten Spannung verbleiben, was zu extrem hohen Einschaltströmen führen kann, die zu Behälterausbeulen, Ölausstoß oder sogar Explosionen führen können.
2. Einschalten und Ausschalten von Starkstromkondensatoren
(1) Bevor eine Kondensatorgruppe eingeschaltet wird, sollte mit einem Megohmmeter die Entladeleitung überprüft werden.
(2) Bei der Schaltung von Kondensatorgruppen gelten die folgenden Überlegungen:
Kondensatorgruppen dürfen nicht an das Netz angeschlossen werden, wenn die Busspannung 1,1-mal die Nennspannung übersteigt.
Nach der Trennung vom Netz darf eine Kondensatorgruppe innerhalb von 1 Minute nicht wieder eingeschaltet werden, außer bei automatisch wiederholtem Schalten.
Die für das Schalten verwendeten Schaltgeräte dürfen keine gefährlichen Überspannungen erzeugen. Der Nennstrom des Schalters sollte mindestens 1,3-mal den Nennstrom der Kondensatorgruppe betragen.
3. Entladung von Starkstromkondensatoren
(1) Nach der Trennung vom Netz müssen Kondensatoren automatisch entladen werden. Die Endspannung sollte so schnell abnehmen, dass, unabhängig von der Nennspannung, sie 30 Sekunden nach der Trennung nicht 65 V übersteigt.
(2) Um die Sicherheit zu gewährleisten, müssen automatische Entladegeräte auf der Lastseite des Kondensator-Schalters und direkt parallel zum Kondensator (ohne Schalter, Isolatoren oder Sicherungen in Reihe) installiert sein. Kondensatorgruppen, die mit nicht speziell dafür bestimmten Entladegeräten, wie Spannungswandlern (für Hochspannungskondensatoren) oder Glühbirnen (für Niederspannungskondensatoren), oder die direkt an Motoren angeschlossen sind, benötigen keine zusätzlichen Entladegeräte. Durch die Verwendung mehrerer Birnen in Reihe kann deren Lebensdauer verlängert werden.
(3) Bevor leitfähige Teile eines getrennten Kondensators berührt werden, auch wenn eine automatische Entladung erfolgt ist, muss mit einem geerdeten, isolierten Metallstab eine manuelle Entladung durch Kurzschluss der Kondensatoranschlüsse durchgeführt werden.
4. Wartung und Pflege während des Betriebs
(1) Kondensatorgruppen sollten von geschultem Personal überwacht werden, und Betriebsprotokolle müssen geführt werden.
(2) Tagesbezogene visuelle Inspektionen von im Betrieb befindlichen Kondensatorgruppen sollten gemäß Vorschriften durchgeführt werden. Wenn ein Behälterausbeulen beobachtet wird, muss die Einheit sofort außer Betrieb genommen werden, um ein Versagen zu verhindern.
(3) Die Phasenströme in der Kondensatorgruppe können mit Strommessern überwacht werden.
(4) Kondensatoren dürfen nicht eingeschaltet werden, wenn die Umgebungstemperatur unter -40 °C liegt. Während des Betriebs darf die mittlere Temperatur nicht länger als 1 Stunde +40 °C, 2 Stunden +30 °C oder jährlich +20 °C überschreiten. Wenn diese Grenzwerte überschritten werden, sollte künstliche Kühlung (z.B. Ventilatoren) eingesetzt oder die Kondensatorgruppe vom Netz getrennt werden.
(6) Die Betriebsspannung darf 1,1-mal die Nennspannung nicht überschreiten; der Betriebsstrom darf 1,3-mal den Nennstrom nicht überschreiten.
(7) Das Anschließen von Kondensatoren kann die Systemspannung erhöhen, insbesondere bei geringer Last. In solchen Fällen sollte teilweise oder vollständig die Kondensatorgruppe getrennt werden.
(8) Isolierstangen und Trägerisolatoren müssen sauber, unbeschädigt und frei von Entladungsspuren sein. Das Kondensatorgehäuse muss sauber, unverformt und leckfrei sein. Kein Staub oder Schmutz sollte sich auf dem Kondensator oder seinem Träger anhäufen.
(9) Alle Verbindungen im Kondensatorkreis (Busleiter, Erdungsleiter, Schaltgeräte, Sicherungen, Schalter usw.) müssen auf Zuverlässigkeit überprüft werden. Sogar ein lockeres Schraubelement oder ein schlechter Kontakt kann zu vorzeitigen Kondensatorversagen oder systemweiten Zwischenfällen führen.
(10) Falls nach einer bestimmten Betriebszeit ein Durchbruchsspannungsversuch erforderlich ist, muss dieser bei der angegebenen Prüfspannung durchgeführt werden.
(11) Eine Überprüfung der Kapazitätswerte und der Sicherungen sollte mindestens einmal pro Monat durchgeführt werden. Der Tangens der Verlustwinkel (tanδ) der Kondensatoren sollte 2-3 Mal pro Jahr bei Nenn- oder nahe Nennspannung gemessen werden, um den Isolationszustand zu bewerten.
(12) Wenn eine Kondensatorgruppe aufgrund des Relaisbetriebs abschaltet, darf sie nicht wieder eingeschaltet werden, bis die Ursache ermittelt wurde.
(13) Wenn während des Betriebs oder des Transports ein Ölleck festgestellt wird, kann es durch Löten mit Zinn-Lot repariert werden.
5. Vorsichtsmaßnahmen bei Schalt- (Trenn-) Operationen
(1) Unter normalen Bedingungen, bei vollständigem Umspannwerksstillstand, sollte der Kondensatorgruppenschalter zuerst geöffnet und dann die Ausgangsleitungs-Schalter geöffnet werden. Bei der Wiederenergiezufuhr sollte die Reihenfolge umgekehrt sein.
(2) Im Falle eines vollständigen Stromausfalls muss der Kondensatorgruppenschalter geöffnet werden.
(3) Nachdem eine Kondensatorgruppe abgeschaltet wurde, ist ein erzwungenes Wiedereinschalten untersagt. Wenn ein Schutzsicherung durchbrennt, darf die Sicherung nicht ersetzt und wieder eingeschaltet werden, bevor die Ursache ermittelt wurde.
(4) Kondensatoren dürfen nicht unter Ladung eingeschaltet werden. Nach der Trennung muss das Wiedereinschalten mindestens 3 Minuten verzögert werden.
6. Fehlerbehandlung während des Betriebs
(1) Im Falle von Ölausstoß, Explosion oder Feuer muss die Stromzufuhr sofort getrennt und das Feuer mit Sand oder einem Trockenlöschgerät gelöscht werden. Solche Vorfälle werden in der Regel durch interne/externe Überspannungen oder schwere interne Fehler verursacht. Um Wiederholungen zu vermeiden, müssen die Sicherungsnennwerte korrekt sein, kein erzwungenes Wiedereinschalten nach dem Abschalten erfolgen und kein automatisches Wiedereinschalten verwendet werden.
(2) Wenn der Schalter abschaltet, aber die Zweigsicherung intakt bleibt, muss der Kondensator 3 Minuten lang entladen werden, danach sollten der Schalter, der Stromwandler, der Energiekabel und der äußere Zustand des Kondensators überprüft werden. Wenn keine Abnormitäten festgestellt werden, könnte der Fehler auf externe Störungen oder Spannungsschwankungen zurückzuführen sein. Nach Bestätigung kann ein Testeinschaltversuch durchgeführt werden. Andernfalls sollte ein vollständiger energiebezogener Test des Schutzsystems durchgeführt werden. Wenn die Ursache weiterhin unbekannt ist, muss die Gruppe demontiert und jeder Kondensator einzeln getestet werden. Es darf kein erzwungenes Wiedereinschalten erfolgen, bis die Ursache gefunden wurde.
(3) Wenn eine Sicherung durchbrennt, muss dies dem Diensthabenden Disponenten gemeldet und dessen Genehmigung eingeholt werden, bevor der Kondensatorgruppenschalter geöffnet wird. Nach der Entladung und Entenergiezufuhr sollte eine äußere Inspektion (z.B. Isolatorflimmer, Gehäuseverformung, Ölleck, Erdungsfehler) durchgeführt werden. Danach sollte die Isolationswiderstand zwischen den Anschlüssen und der Erde mit einem Megohmmeter gemessen werden. Wenn kein Fehler festgestellt wird, kann die Sicherung ersetzt und der Betrieb fortgesetzt werden. Wenn die Sicherung beim erneuten Einschalten wieder durchbrennt, muss der defekte Kondensator isoliert und der Rest der Gruppe wieder in Betrieb genommen werden.
7. Sicherheitsmaßnahmen bei der Behandlung defekter Kondensatoren
Bevor ein defekter Kondensator behandelt wird, muss sein Schalter getrennt, die Trennschalter auf beiden Seiten geöffnet und die Gruppe über den Entlader (z.B. Entladertransformator oder VT) entladen werden. Da möglicherweise Restladung vorhanden ist, muss eine manuelle Entladung durchgeführt werden. Zuerst muss das Erdungsseil des Erdungsstäbes sicher verbunden werden, dann sollten die Kondensatoranschlüsse wiederholt entladen werden, bis keine Funken oder Geräusche mehr auftreten. Schließlich muss die Erdung gesichert werden.
Defekte Kondensatoren können innere mangelhafte Verbindungen, offene Schaltkreise oder durchgebrannte Sicherungen haben, was zu Restladung führen kann. Deshalb müssen Wartungspersonal isolierende Handschuhe tragen und die beiden Anschlüsse des defekten Kondensators mit einem Kurzschlussdraht kurzschließen, bevor sie ihn berühren.
Für Kondensatorgruppen mit Doppelsternverbindung, die Neutralleitung, und für in Reihe geschaltete Kondensatorketten muss jeweils eine individuelle Entladung durchgeführt werden.
Unter Umspannwerkgeräten sind Starkstromkondensatoren vergleichsweise anfällig, da ihre Isolation schwächer, die innere Wärmeerzeugung höher, die Wärmeabgabe schlechter, die innere Ausfallrate höher und die inneren Materialien brennbar sind, was sie anfällig für Brände macht. Daher sollten, wann immer möglich, günstige niedrigtemperaturige und gut belüftete Betriebsbedingungen bereitgestellt werden.
8. Reparatur von Starkstromkondensatoren
(1) Die folgenden Fehler können vor Ort repariert werden:
Öllecks am Gehäuse können durch Löten mit Zinn-Lot repariert werden.
Öllecks an den Isolatorlötfugen können ebenfalls durch Löten repariert werden, jedoch muss darauf geachtet werden, dass keine zu hohe Hitze erzeugt wird, die die Silberbeschichtung beschädigen könnte.
(2) Fehler wie Erdschluss-Isolationsdurchbruch, signifikante Steigerung des Verlusttangens, schweres Gehäuseausbeulen oder offene Schaltkreise erfordern eine Reparatur in spezialisierten Kondensatordienststellen, die über die entsprechenden Werkzeuge und Prüfgeräte verfügen.
