Lignes directrices pour l'exploitation et la maintenance des condensateurs électriques
Directives d'exploitation et de maintenance des condensateurs électriques
Les condensateurs électriques sont des dispositifs de compensation réactive statique principalement utilisés pour fournir de la puissance réactive aux systèmes électriques et améliorer le facteur de puissance. En mettant en œuvre une compensation réactive locale, ils réduisent le courant de ligne, minimisent les pertes de puissance et les chutes de tension, et contribuent de manière significative à l'amélioration de la qualité de l'énergie et à une utilisation accrue du matériel.
Ce qui suit présente les aspects clés de l'exploitation et de la maintenance des condensateurs électriques à titre de référence.
1. Protection des condensateurs électriques
(1) Des mesures de protection appropriées doivent être appliquées aux banques de condensateurs. Ces mesures peuvent inclure une protection par relais différentiel ou équilibré, ou une protection par relais de surintensité instantanée. Pour les condensateurs d'une tension nominale de 3,15 kV et plus, il est recommandé d'installer un fusible individuel sur chaque condensateur. Le courant nominal du fusible doit être sélectionné en fonction des caractéristiques du fusible et du courant d'inrush lors de l'alimentation, généralement 1,5 fois le courant nominal du condensateur, afin d'éviter l'explosion du réservoir d'huile.
(2) En plus de ce qui précède, des mesures de protection supplémentaires peuvent être appliquées si nécessaire :
Si la montée en tension est fréquente et durable, des mesures doivent être prises pour s'assurer que la tension ne dépasse pas 1,1 fois la valeur nominale.
Utiliser des disjoncteurs automatiques appropriés pour protéger contre les surintensités, limitant le courant à 1,3 fois le courant nominal maximum.
Lorsque les condensateurs sont connectés à des lignes aériennes, des parafoudres appropriés doivent être utilisés pour protéger contre les surtensions atmosphériques.
Dans les systèmes haute tension où le courant de court-circuit dépasse 20 A et où les dispositifs de protection standard ou les fusibles ne peuvent pas déclencher de façon fiable les défauts de terre, une protection contre les défauts de terre monophasés doit être mise en place.
(3) Le choix approprié des schémas de protection est crucial pour une opération sûre et fiable des condensateurs. Quelle que soit la méthode utilisée, le système de protection doit répondre aux exigences suivantes :
Une sensibilité suffisante pour assurer un fonctionnement fiable en cas de défaut interne dans n'importe quel condensateur unique ou de panne d'éléments individuels.
La capacité de retirer sélectivement les condensateurs défectueux, ou de permettre une identification facile des unités endommagées après une déconnexion complète.
Aucun déclenchement erroné pendant les opérations de commutation ou les défauts de système tels que les défauts de terre.
Facilité d'installation, de réglage, de test et de maintenance.
Faible consommation d'énergie et coût de fonctionnement.
(4) Le recouplage automatique ne doit pas être installé sur les banques de condensateurs. Au lieu de cela, un dispositif de déclenchement par sous-tension doit être utilisé. Cela est dû au fait que les condensateurs nécessitent du temps pour se décharger. Si un recouplage est tenté immédiatement après un déclenchement, une charge résiduelle avec une polarité opposée à la tension de reprise peut rester, entraînant des courants d'inrush extrêmement élevés qui peuvent provoquer un gonflement du boîtier, une projection d'huile, voire une explosion.
2. Alimentation et déconnexion des condensateurs électriques
(1) Avant d'alimenter une banque de condensateurs, utilisez un mégohmmètre pour vérifier le circuit de décharge.
(2) Les considérations suivantes s'appliquent lors de la commutation des banques de condensateurs :
Les banques de condensateurs ne doivent pas être connectées au réseau lorsque la tension de bus dépasse 1,1 fois la tension nominale.
Après la déconnexion du réseau, une banque de condensateurs ne doit pas être re-alimentée dans les 1 minute, sauf dans les applications de commutation automatique répétée.
Les disjoncteurs utilisés pour la commutation ne doivent pas produire de surtensions dangereuses. Le courant nominal du disjoncteur doit être d'au moins 1,3 fois le courant nominal de la banque de condensateurs.
3. Décharge des condensateurs électriques
(1) Après avoir été déconnectés du réseau, les condensateurs doivent se décharger automatiquement. La tension aux bornes doit diminuer rapidement de telle sorte qu'elle ne dépasse pas 65 V dans les 30 secondes suivant la déconnexion, indépendamment de la tension nominale.
(2) Pour assurer la sécurité, des dispositifs de décharge automatique doivent être installés du côté charge du disjoncteur de la banque de condensateurs et directement en parallèle avec le condensateur (aucun interrupteur, sectionneur ou fusible ne doit être placé en série). Les banques de condensateurs équipées de dispositifs de décharge non dédiés, tels que des transformateurs de tension (pour les condensateurs haute tension) ou des lampes incandescentes (pour les condensateurs basse tension), ou celles directement connectées à des moteurs, n'ont pas besoin de dispositifs de décharge supplémentaires. Lors de l'utilisation de lampes, la durée de vie peut être prolongée en augmentant le nombre de lampes en série.
(3) Avant de toucher toute partie conductrice d'un condensateur déconnecté, même si une décharge automatique a eu lieu, une tige métallique isolée et mise à la terre doit être utilisée pour court-circuiter les bornes du condensateur pour une décharge manuelle.
4. Maintenance et soins pendant l'exploitation
(1) Les banques de condensateurs doivent être surveillées par du personnel formé, et des registres d'exploitation doivent être tenus.
(2) Des inspections visuelles des banques de condensateurs en exploitation doivent être effectuées quotidiennement selon les réglementations. Si un gonflement du réservoir est observé, l'unité doit être retirée du service immédiatement pour éviter une panne.
(3) Le courant de phase dans la banque de condensateurs peut être surveillé à l'aide d'ampèremètres.
(4) Les condensateurs ne doivent pas être alimentés lorsque la température ambiante est inférieure à -40 °C. Pendant l'exploitation, la température moyenne ne doit pas dépasser +40 °C pendant plus d'une heure, +30 °C pendant plus de deux heures, ou +20 °C annuellement. Si ces limites sont dépassées, un refroidissement artificiel (par exemple, des ventilateurs) doit être utilisé ou la banque de condensateurs déconnectée du réseau.
(5) Les contrôles de température sur le site d'installation et sur le point le plus chaud du boîtier du condensateur doivent être effectués à l'aide de thermomètres au mercure ou équivalents, avec des enregistrements (en particulier pendant l'été).
(6) La tension d'exploitation ne doit pas dépasser 1,1 fois la tension nominale ; le courant d'exploitation ne doit pas dépasser 1,3 fois le courant nominal.
(7) La connexion des condensateurs peut augmenter la tension du système, en particulier sous charge légère. Dans de tels cas, une partie ou l'ensemble de la banque de condensateurs doit être déconnectée.
(8) Les embases et les isolateurs de support doivent être propres, non endommagés et exempts de marques de décharge. Le boîtier du condensateur doit être propre, non déformé et sans fuite. Aucune poussière ou débris ne doit s'accumuler sur le condensateur ou son support.
(9) Toutes les connexions dans le circuit du condensateur (barres de collecteur, câbles de terre, disjoncteurs, fusibles, interrupteurs, etc.) doivent être inspectées pour leur fiabilité. Même une vis desserrée ou un contact médiocre peut conduire à une panne prématurée du condensateur ou à des incidents à l'échelle du système.
(10) Si un essai de tenue diélectrique est requis après une période d'exploitation, il doit être effectué à la tension d'essai spécifiée.
(11) L'inspection des valeurs de capacitance et des fusibles doit être effectuée au moins une fois par mois. Le tangente delta (tanδ) des condensateurs doit être mesuré 2 à 3 fois par an sous tension nominale ou quasi nominale pour évaluer l'état de l'isolation.
(12) Si une banque de condensateurs est déclenchée par l'opération d'un relais, elle ne doit pas être re-alimentée avant que la cause ne soit identifiée.
(13) Si une fuite d'huile est détectée pendant l'exploitation ou le transport, elle peut être réparée par brasure à l'étain-plomb.
5. Précautions lors de la commutation (isolement)
(1) Dans des conditions normales, lors d'une coupure totale de la sous-station, le disjoncteur de la banque de condensateurs doit être ouvert en premier, suivi des disjoncteurs de sortie. Lors de la remise en tension, la séquence doit être inversée.
(2) En cas de coupure totale de l'alimentation, le disjoncteur de la banque de condensateurs doit être ouvert.
(3) Après un déclenchement de la banque de condensateurs, le rebranchement forcé est interdit. Si un fusible de protection fond, le fusible ne doit pas être remplacé et rebranché avant que la cause ne soit déterminée.
(4) Les condensateurs ne doivent pas être alimentés alors qu'ils sont chargés. Après la déconnexion, le rebranchement doit être retardé d'au moins 3 minutes.
6. Gestion des pannes pendant l'exploitation
(1) En cas de projection d'huile, d'explosion ou d'incendie, déconnectez immédiatement l'alimentation et éteignez l'incendie à l'aide de sable ou d'un extincteur à poudre sèche. De tels incidents sont généralement causés par des surtensions internes ou externes ou des pannes internes graves. Pour prévenir la récurrence, assurez-vous que les calibres des fusibles sont corrects, évitez le rebranchement forcé après un déclenchement et n'utilisez pas le recouplage automatique.
(2) Si le disjoncteur déclenche mais que le fusible de branchement reste intact, déchargez le condensateur pendant 3 minutes, puis inspectez le disjoncteur, le transformateur de courant, le câble d'alimentation et l'état externe du condensateur. Si aucune anomalie n'est trouvée, la panne peut être due à des perturbations externes ou à des fluctuations de tension. Après confirmation, une tentative de rebranchement d'essai peut être effectuée. Sinon, effectuez un test complet de la protection. Si la cause reste inconnue, démontez la banque et testez chaque condensateur individuellement. N'essayez pas de rebrancher avant d'avoir trouvé la cause.
(3) Lorsqu'un fusible fond, informez le responsable de garde et obtenez son approbation avant d'ouvrir le disjoncteur de la banque de condensateurs. Après la déconnexion et la décharge, effectuez une inspection externe (par exemple, flashover de l'embase, déformation du boîtier, fuite d'huile, défauts de terre). Ensuite, mesurez la résistance d'isolation entre les bornes et le sol avec un mégohmmètre. Si aucun défaut n'est détecté, remplacez le fusible et reprenez l'exploitation. Si le fusible fond à nouveau lors du rebranchement, isolez le condensateur défectueux et restaurez le service pour le reste.
7. Précautions de sécurité lors de la manipulation des condensateurs défectueux
Avant de manipuler un condensateur défectueux, déconnectez son disjoncteur, ouvrez les interrupteurs de sectionnement des deux côtés et déchargez la banque via la résistance de décharge (par exemple, un transformateur de décharge ou un VT). En raison de la charge résiduelle possible, une décharge manuelle doit toujours être effectuée. Tout d'abord, connectez solidement l'extrémité mise à la terre de la tige de mise à la terre, puis déchargez les bornes du condensateur plusieurs fois jusqu'à ce qu'il n'y ait plus d'étincelles ni de sons. Enfin, sécurisez la connexion à la terre.
Les condensateurs défectueux peuvent avoir des connexions internes défectueuses, des circuits ouverts ou des fusibles fondus, laissant une charge résiduelle. Par conséquent, le personnel de maintenance doit porter des gants isolants et court-circuiter les deux bornes du condensateur défectueux avec un fil de court-circuit avant de le toucher.
Pour les banques de condensateurs avec des connexions double-étoile, la ligne neutre, et pour les chaînes de condensateurs en série, une décharge individuelle doit également être effectuée.
Parmi les équipements de sous-station, les condensateurs électriques sont relativement vulnérables en raison d'une isolation plus faible, d'une génération de chaleur interne plus importante, d'une dissipation de chaleur médiocre, d'un taux de défaillance interne plus élevé et de matériaux internes combustibles, ce qui les rend susceptibles d'incendie. Par conséquent, des conditions d'exploitation favorables à basse température et bien ventilées doivent être fournies autant que possible.
8. Réparation des condensateurs électriques
(1) Les pannes suivantes peuvent être réparées sur place :
Une fuite d'huile du boîtier peut être réparée par brasure à l'alliage étain-plomb.
Une fuite d'huile aux soudures des embases peut également être réparée par brasure, mais il faut faire attention à ne pas chauffer excessivement, ce qui pourrait endommager le revêtement d'argent.
(2) Les pannes telles que la rupture de l'isolation au sol, une augmentation significative du tangente delta, un gonflement sévère du boîtier ou des circuits ouverts nécessitent une réparation dans des ateliers de service de condensateurs spécialisés équipés d'outils et d'équipements de test appropriés.
