راهنمای عملیات و نگهداری خازنهای برق

راهنمای عملیات و نگهداری خازنهای برق

خازنهای برق دستگاه‌های جبران‌کننده توان راکتیو هستند که به طور اصلی برای تأمین توان راکتیو به سیستم‌های برقی و بهبود عامل توان استفاده می‌شوند. با اجرای جبران محلی توان راکتیو، آنها جریان خطوط انتقال را کاهش می‌دهند، تلفات خط و کاهش ولتاژ را کمینه می‌کنند و به طور قابل توجهی به بهبود کیفیت برق و استفاده بیشتر از تجهیزات کمک می‌کنند.

در ادامه جنبه‌های کلیدی عملیات و نگهداری خازنهای برق برای مرجع ذکر شده است.

1. حفاظت از خازنهای برق

(1) اقدامات محافظت مناسب باید در مجموعه خازن‌ها اعمال شود. این می‌تواند شامل حفاظت رله‌های متوازن یا دیفرانسیل یا حفاظت رله‌های جریان فوری باشد. برای خازن‌های با ظرفیت 3.15 kV و بالاتر، توصیه می‌شود که فیوز جداگانه روی هر خازن نصب شود. جریان اسمی فیوز باید بر اساس مشخصات فیوز و جریان اولیه در زمان تغذیه انتخاب شود، معمولاً 1.5 برابر جریان اسمی خازن، تا جلوگیری از انفجار دیواره نفتی.

(2) علاوه بر موارد فوق، در صورت لزوم می‌توان اقدامات محافظتی مکمل اعمال کرد:

• اگر افزایش ولتاژ مداوم و پایدار باشد، باید اقداماتی انجام شود تا ولتاژ از 1.1 برابر مقدار اسمی تجاوز نکند.

• از دستگاه‌های قطع‌کننده خودکار مناسب برای محافظت از جریان بیش از حد استفاده کنید که جریان را به حداکثر 1.3 برابر جریان اسمی محدود کند.

• وقتی خازن‌ها به خطوط هوایی متصل می‌شوند، باید از محافظ‌های مناسب برای محافظت در برابر ولتاژ بیش از حد جوی استفاده شود.

• در سیستم‌های با ولتاژ بالا که جریان کوتاه‌مدار بیش از 20 A است و دستگاه‌های محافظتی استاندارد یا فیوز‌ها نمی‌توانند به طور قابل اعتمادی عیوب زمین را پاک کنند، باید از محافظت عیب تک‌فازی استفاده شود.

(3) انتخاب صحیح از برنامه‌های محافظتی برای عملکرد ایمن و قابل اعتماد خازن‌ها بسیار مهم است. بسته به روش استفاده شده، سیستم محافظتی باید الزامات زیر را برآورده کند:

• حساسیت کافی برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد در صورت عیب داخلی هر خازن واحد یا خرابی عناصر منفرد.

• توانایی برداشتن انتخابی خازن‌های معیوب یا اجازه دادن به شناسایی آسان واحدهای خراب شده پس از قطع کامل تغذیه.

• عدم قطع غلط در عملیات قطع یا عیبات سیستمی مانند عیب زمین.

• سهولت نصب، تنظیم، تست و نگهداری.

• مصرف انرژی و هزینه عملیات پایین.

(4) نمی‌توان روی مجموعه خازن‌ها از قطع‌کننده‌های خودکار بازپرداز استفاده کرد. به جای آن، باید از دستگاه قطع‌کننده با آزادسازی ولتاژ پایین استفاده شود. این به این دلیل است که خازن‌ها نیاز به زمان برای تخلیه دارند. اگر تلاش برای بازپردازی فوری پس از قطع انجام شود، ممکن است بار باقی‌مانده با قطبیت مخالف ولتاژ دوباره تغذیه شده باقی بماند که باعث جریان‌های ورودی بسیار بالا می‌شود که می‌تواند منجر به بزرگ شدن دیواره، پاشیدن روغن یا حتی انفجار شود.

2. تغذیه و قطع خازنهای برق

(1) قبل از تغذیه مجموعه خازن، با استفاده از مگاهم‌متر مسیر تخلیه را بررسی کنید.

(2) موارد زیر در زمان تغییر مجموعه خازن‌ها مورد توجه قرار می‌گیرند:

• مجموعه خازن‌ها نباید به شبکه متصل شوند وقتی ولتاژ باریکه بیش از 1.1 برابر ولتاژ اسمی باشد.

• بعد از قطع از شبکه، مجموعه خازن نباید در یک دقیقه دوباره تغذیه شود، مگر در کاربردهای تغییر خودکار مکرر.

• قطع‌کننده‌های استفاده شده برای تغییر نباید ولتاژ بیش از حد خطرناک تولید کنند. جریان اسمی قطع‌کننده نباید کمتر از 1.3 برابر جریان اسمی مجموعه خازن باشد.

3. تخلیه خازنهای برق

(1) بعد از قطع از شبکه، خازن‌ها باید به صورت خودکار تخلیه شوند. ولتاژ پایانه باید به سرعت کاهش یابد به طوری که، صرف نظر از ولتاژ اسمی، در 30 ثانیه پس از قطع، از 65 V تجاوز نکند.

(2) برای اطمینان از ایمنی، باید دستگاه‌های تخلیه خودکار روی سمت بار قطع‌کننده مدار خازن نصب شود و مستقیماً موازی با خازن (بدون قرار دادن کلیدها، جداکننده‌ها یا فیوز‌ها در سری). مجموعه خازن‌های مجهز به دستگاه‌های تخلیه غیراختصاصی مانند ترانسفورماتورهای ولتاژ (برای خازن‌های با ولتاژ بالا) یا چراغ‌های سیاهی (برای خازن‌های با ولتاژ پایین)، یا آنهایی که مستقیماً به موتورها متصل شده‌اند، نیازی به دستگاه‌های تخلیه اضافی ندارند. با استفاده از چراغ‌ها، عمر مفید آنها با افزایش تعداد چراغ‌ها در سری می‌تواند افزایش یابد.

(3)  قبل از تماس با هر بخش رسانا از خازن قطع شده، حتی اگر تخلیه خودکار انجام شده باشد، باید از یک میله فلزی عایق‌دار و زمین‌دار برای تخلیه دستی خازن استفاده شود.

4. نگهداری و مراقبت در طول عملیات

(1) مجموعه خازن‌ها باید توسط کارکنان آموزش دیده مراقبت شوند و ضبط‌های عملیاتی نگهداری شود.

(2) بررسی‌های بصری روزانه از مجموعه خازن‌های در حال عملیات باید طبق مقررات انجام شود. اگر بزرگ شدن دیواره مشاهده شود، واحد باید فوراً از خدمت خارج شود تا از خرابی جلوگیری شود.

(3) جریان فاز در مجموعه خازن می‌تواند با استفاده از آمپرمترها مورد نظارت قرار گیرد.

(4) خازن‌ها نباید در دمای محیط کمتر از −40 °C تغذیه شوند. در طول عملیات، میانگین دما نباید بیش از +40 °C برای بیش از یک ساعت، +30 °C برای بیش از دو ساعت یا +20 °C در سال تجاوز کند. اگر حدود تجاوز کنند، باید از خنک‌سازی مصنوعی (مانند موتورهای بادکنک) استفاده شود یا مجموعه خازن از شبکه قطع شود.

(5) بررسی دما در محل نصب و نقطه گرم‌ترین دیواره خازن باید با استفاده از ترمومترهای جیوه‌ای یا معادل آنها انجام شود و ضبط‌ها نگهداری شود (به ویژه در تابستان).

(6) ولتاژ عملیاتی نباید بیش از 1.1 برابر ولتاژ اسمی باشد؛ جریان عملیاتی نباید بیش از 1.3 برابر جریان اسمی باشد.

(7) اتصال خازن‌ها می‌تواند ولتاژ سیستم را افزایش دهد، به ویژه تحت بار سبک. در چنین مواردی، باید بخشی یا کل مجموعه خازن قطع شود.

(8) بوشینگ‌ها و دستگاه‌های عایق‌دار پشتیبان باید تمیز، بدون خسارت و بدون نشانه‌های تخلیه باشند. دیواره خازن باید تمیز، بدون تغییر شکل و بدون لوک باشد. هیچ گرد و خاک یا آبستره‌ای نباید روی خازن یا قاب پشتیبان آن تجمع یابد.

(9) تمام اتصالات در مدار خازن (باریکه‌ها، سیم‌های زمین، قطع‌کننده‌ها، فیوز‌ها، کلیدها و غیره) باید برای قابلیت اطمینان بررسی شوند. حتی یک پیچ‌گیری خسته یا تماس ضعیف می‌تواند منجر به خرابی زودرس خازن یا حوادث سیستمی شود.

(10) اگر پس از دوره‌ای عملیاتی نیاز به تست تحمل دی الکتریک باشد، باید در ولتاژ تست مشخص انجام شود.

(11) بررسی مقادیر ظرفیت و فیوز‌ها باید حداقل یک بار در ماه انجام شود. تانژانت زایان (tanδ) خازن‌ها باید 2-3 بار در سال تحت ولتاژ اسمی یا نزدیک به اسمی اندازه‌گیری شود تا وضعیت عایق‌بندی ارزیابی شود.

(12) اگر مجموعه خازن به دلیل عملکرد رله قطع شود، نباید تا زمانی که دلیل آن شناسایی شود دوباره تغذیه شود.

(13) اگر در طول عملیات یا حمل و نقل لوک روغن مشاهده شود، می‌توان آن را با جوش کردن با آلیاژ روی-سرب تعمیر کرد.

5. احتیاط‌های عملیاتی (جداکننده) قطع و تغذیه

(1) در شرایط عادی، در هنگام قطع کامل زیرстан، ابتدا قطع‌کننده مدار خازن باید باز شود، سپس قطع‌کننده‌های خط خروجی. در زمان تغذیه مجدد، ترتیب برعکس است.

(2) در صورت قطع کامل برق، قطع‌کننده مدار خازن باید باز شود.

(3) پس از قطع مجموعه خازن، تغذیه اجباری ممنوع است. اگر فیوز محافظ منفجر شود، نباید تا زمانی که دلیل آن تعیین شود، فیوز جدید نصب و دوباره تغذیه شود.

(4) خازن‌ها نباید در حالت شارژ شده تغذیه شوند. پس از قطع، دوباره بستن باید حداقل 3 دقیقه تأخیر داشته باشد.

6. رسیدگی به عیبات در طول عملیات

(1) در صورت پاشیدن روغن، انفجار یا آتش‌سوزی، بلافاصله تغذیه را قطع کنید و با شن یا اطفایی خشک آتش را خاموش کنید. چنین حوادثی معمولاً به دلیل ولتاژ بیش از حد داخلی یا خارجی یا عیب داخلی شدید ایجاد می‌شوند. برای جلوگیری از تکرار، مطمئن شوید که نرخ‌های فیوز صحیح هستند، پس از قطع اجباری تغذیه نکنید و از بازپرداز خودکار استفاده نکنید.

(2) اگر قطع‌کننده قطع شود اما فیوز شاخه کامل باقی بماند، خازن را 3 دقیقه تخلیه کنید، سپس قطع‌کننده، ترانسفورماتور جریان، کابل برق و وضعیت خارجی خازن را بررسی کنید. اگر هیچ ناهماهنگی‌ای مشاهده نشود، عیب ممکن است به دلیل اختلالات خارجی یا نوسانات ولتاژ باشد. پس از تأیید، می‌توان تلاش برای تغذیه دوباره انجام داد. در غیر این صورت، آزمون کاملی از سیستم محافظت انجام دهید. اگر دلیل مشخص نشود، مجموعه را تجزیه کرده و هر خازن را به طور جداگانه آزمایش کنید. تا زمانی که دلیل مشخص نشود، تلاش برای تغذیه دوباره نکنید.

(3) وقتی فیوز منفجر شود، به مدیر دستورات گزارش دهید و پس از دریافت مجوز، قطع‌کننده مدار خازن را باز کنید. پس از قطع تغذیه و تخلیه، بررسی بصری (مانند تخلیه بوشینگ، تغییر شکل دیواره، لوک روغن، عیب زمین) انجام دهید. سپس مقاومت عایق بین پایانه‌ها و زمین را با مگاهم‌متر اندازه‌گیری کنید. اگر هیچ عیبی مشاهده نشود، فیوز را جایگزین کرده و عملیات را ادامه دهید. اگر فیوز دوباره منفجر شود، خازن معیوب را جدا کرده و خدمات را برای بقیه بازگردانید.

7. احتیاط‌های ایمنی در رسیدگی به خازن‌های معیوب

قبل از رسیدگی به خازن معیوب، قطع‌کننده مدار خازن را قطع کنید، جداکننده‌های دو طرف را باز کنید و مجموعه را از طریق مقاومت تخلیه (مانند ترانسفورماتور تخلیه یا VT) تخلیه کنید. به دلیل احتمال بار باقی‌مانده، همچنان باید تخلیه دستی انجام شود. ابتدا سر زمین میله زمین‌دار را به صورت محکم متصل کنید، سپس مکرراً پایانه‌های خازن را تخلیه کنید تا هیچ جرقه یا صدایی مشاهده نشود. در نهایت، اتصال زمین را محکم کنید.

خازن‌های معیوب ممکن است دارای اتصالات داخلی ضعیف، باز شدن مدار یا فیوز منفجر شده باشند که بار باقی‌مانده دارند. بنابراین، کارکنان نگهداری باید دستکش‌های عایق‌دار بپوشند و پیش از تماس با خازن معیوب، دو پایانه خازن معیوب را با سیم کوتاه‌سازی کوتاه کنند.

برای مجموعه خازن‌های با اتصال دو ستاره، خط میانی و برای مجموعه خازن‌های سری، تخلیه جداگانه نیز باید انجام شود.

در میان تجهیزات زیرستان، خازن‌های برق نسبتاً آسیب‌پذیر هستند به دلیل عایق‌بندی ضعیف‌تر، تولید گرما داخلی بیشتر، تشعشع گرما ضعیف‌تر، نرخ خرابی داخلی بالاتر و مواد سوختنی داخلی، که آنها را در معرض آتش‌سوزی قرار می‌دهد. بنابراین، هر موقع امکان دارد، شرایط عملیاتی با دمای پایین و تهویه خوب فراهم شود.

8. تعمیر خازنهای برق

(1) موارد زیر می‌توانند در محل تعمیر شوند:

• لوک روغن از دیواره می‌تواند با جوش کردن با آلیاژ روی-سرب تعمیر شود.

• لوک روغن در جاهای جوش بوشینگ نیز می‌تواند با جوش کردن تعمیر شود، اما باید مراقبت شود تا گرما بیش از حد نباشد که ممکن است پوشش نقره‌ای را خراب کند.

(2) خرابی‌هایی مانند خرابی عایق زمین، افزایش قابل توجه تانژانت زایان، تغییر شکل شدید دیواره یا باز شدن مدار نیاز به تعمیر در تأسیسات تخصصی خازن‌ها با ابزار و تجهیزات آزمون مناسب دارند.