Linee guida per la manutenzione e l'operazione dei condensatori elettrici

Linee guida per l'operazione e la manutenzione dei condensatori di potenza

I condensatori di potenza sono dispositivi statici di compensazione reattiva utilizzati principalmente per fornire potenza reattiva ai sistemi elettrici e migliorare il fattore di potenza. Implementando una compensazione reattiva locale, riducono la corrente nelle linee di trasmissione, minimizzano le perdite di potenza e i cali di tensione, contribuendo significativamente a migliorare la qualità dell'energia e l'utilizzo più elevato delle apparecchiature.

Il seguente elenco riassume gli aspetti chiave dell'operazione e della manutenzione dei condensatori di potenza a scopo di riferimento.

1. Protezione dei condensatori di potenza

(1) Devono essere applicate misure di protezione appropriate alle banche di condensatori. Queste possono includere protezioni a relè bilanciate o differenziali, o protezioni a relè di sovracorrente istantanea. Per i condensatori con tensione nominale di 3,15 kV e superiore, si consiglia di installare fusibili individuali su ciascun condensatore. La corrente nominale del fusibile deve essere selezionata in base alle caratteristiche del fusibile e alla corrente di accensione, solitamente 1,5 volte la corrente nominale del condensatore, per prevenire esplosioni della vasca d'olio.

(2) Oltre a quanto sopra, possono essere applicate misure di protezione supplementari quando necessario:

• Se l'aumento di tensione è frequente e prolungato, devono essere adottate misure per assicurare che la tensione non superi 1,1 volte il valore nominale.

• Utilizzare interruttori automatici appropriati per proteggere contro la sovracorrente, limitando la corrente a non più di 1,3 volte la corrente nominale.

• Quando i condensatori sono collegati a linee aeree, devono essere utilizzati parafulmini adeguati per proteggersi dalle sovratensioni atmosferiche.

• Nei sistemi ad alta tensione dove la corrente di cortocircuito supera 20 A e i dispositivi di protezione standard o i fusibili non possono garantire in modo affidabile la schiaritura dei guasti a terra, deve essere implementata la protezione contro i guasti a terra monofase.

(3) La scelta appropriata degli schemi di protezione è cruciale per un funzionamento sicuro e affidabile dei condensatori. Indipendentemente dal metodo utilizzato, il sistema di protezione deve soddisfare i seguenti requisiti:

• Sensibilità sufficiente per garantire un funzionamento affidabile in caso di guasti interni in qualsiasi singolo condensatore o malfunzionamenti di elementi individuali.

• Capacità di rimuovere selettivamente i condensatori difettosi, o di consentire un facile riconoscimento delle unità danneggiate dopo la de-energizzazione completa.

• Nessuna falsa attivazione durante le operazioni di commutazione o guasti del sistema come guasti a terra.

• Facilità di installazione, regolazione, test e manutenzione.

• Basso consumo di energia e costi di esercizio.

(4) Non deve essere installato un ricommutatore automatico sulle banche di condensatori. Invece, dovrebbe essere utilizzato un dispositivo di rilascio a bassa tensione. Ciò perché i condensatori richiedono tempo per scaricarsi. Se si tenta un ricommutazione immediatamente dopo il tripping, può rimanere una carica residua con polarità opposta alla tensione di riacceso, causando correnti di inrush estremamente elevate che possono provocare gonfiamenti della cassa, spruzzi di olio o addirittura esplosioni.

2. Accensione e spegnimento dei condensatori di potenza

(1) Prima di accendere una banca di condensatori, utilizzare un megohmetro per controllare il circuito di scarica.

(2) Le seguenti considerazioni si applicano quando si commutano le banche di condensatori:

• Le banche di condensatori non devono essere connesse alla rete quando la tensione della barra supera 1,1 volte la tensione nominale.

• Dopo la disconnessione dalla rete, una banca di condensatori non deve essere riaccesa entro 1 minuto, eccetto in applicazioni di commutazione ripetuta automatica.

• Gli interruttori utilizzati per la commutazione non devono produrre sovratensioni pericolose. La corrente nominale dell'interruttore dovrebbe essere non inferiore a 1,3 volte la corrente nominale della banca di condensatori.

3. Scarica dei condensatori di potenza

(1) Dopo essere stati disconnessi dalla rete, i condensatori devono scaricarsi automaticamente. La tensione terminale dovrebbe diminuire rapidamente in modo tale che, indipendentemente dalla tensione nominale, non superi 65 V entro 30 secondi dalla disconnessione.

(2) Per garantire la sicurezza, devono essere installati dispositivi di scarica automatica sul lato carico dell'interruttore del circuito del condensatore e direttamente in parallelo con il condensatore (non devono essere posizionati in serie interruttori, isolatori o fusibili). Le banche di condensatori dotate di dispositivi di scarica non dedicati, come trasformatori di tensione (per condensatori ad alta tensione) o lampade a incandescenza (per condensatori a bassa tensione), o quelle direttamente collegate a motori, non richiedono dispositivi di scarica aggiuntivi. Utilizzando le lampade, la durata del servizio può essere estesa aumentando il numero di lampade in serie.

(3)  Prima di toccare parti conduttrici di un condensatore disconnesso, anche se è avvenuta la scarica automatica, deve essere utilizzato un bastone metallico isolato e messo a terra per cortocircuitare manualmente i terminali del condensatore.

4. Manutenzione e cura durante l'operazione

(1) Le banche di condensatori dovrebbero essere monitorate da personale qualificato e devono essere mantenuti registri operativi.

(2) Ispezioni visive delle banche di condensatori in funzione dovrebbero essere effettuate quotidianamente secondo le normative. Se si osserva un gonfiamento della vasca, l'unità deve essere immediatamente tolta dal servizio per prevenire guasti.

(3) La corrente di fase nella banca di condensatori può essere monitorata utilizzando amperometri.

(4) I condensatori non devono essere accesi se la temperatura ambiente è inferiore a −40 °C. Durante l'operazione, la temperatura media non deve superare +40 °C per più di 1 ora, +30 °C per più di 2 ore, o +20 °C annualmente. Se questi limiti vengono superati, deve essere utilizzato un raffreddamento artificiale (ad esempio, ventilatori) o la banca di condensatori deve essere disconnessa dalla rete.

(5) I controlli di temperatura nel sito di installazione e sul punto più caldo della vasca del condensatore devono essere eseguiti utilizzando termometri a mercurio o equivalenti, con registrazione (soprattutto durante l'estate).

(6) La tensione di funzionamento non deve superare 1,1 volte la tensione nominale; la corrente di funzionamento non deve superare 1,3 volte la corrente nominale.

(7) Il collegamento dei condensatori può aumentare la tensione del sistema, specialmente sotto carico leggero. In tali casi, parte o tutta la banca di condensatori dovrebbe essere disconnessa.

(8) I bushing e i supporti isolanti devono essere puliti, non danneggiati e privi di segni di scarica. La vasca del condensatore deve essere pulita, non deformata e senza fughe. Non devono accumularsi polvere o detriti sul condensatore o sul suo telaio di supporto.

(9) Tutte le connessioni nel circuito del condensatore (barre, cavi di messa a terra, interruttori, fusibili, interruttori, ecc.) devono essere ispezionate per la loro affidabilità. Anche un bullone allentato o un contatto povero possono portare a guasti prematuri del condensatore o incidenti a livello di sistema.

(10) Se è richiesto un test di resistenza dielettrica dopo un periodo di funzionamento, esso deve essere eseguito alla tensione di prova specificata.

(11) L'ispezione dei valori di capacità e dei fusibili deve essere eseguita almeno una volta al mese. Il tangente delta (tanδ) dei condensatori deve essere misurato 2-3 volte all'anno a tensione nominale o quasi per valutare la condizione dell'isolamento.

(12) Se una banca di condensatori viene disconnessa a causa dell'operazione di un relè, non deve essere riaccesa fino a quando non viene identificata la causa.

(13) Se si riscontra una perdita di olio durante l'operazione o il trasporto, può essere riparata saldando con lega stagno-rame.

5. Precauzioni per l'operazione di commutazione (isolamento)

(1) In condizioni normali, durante l'arresto completo della sottostazione, l'interruttore della banca di condensatori dovrebbe essere aperto per primo, seguito dagli interruttori delle linee in uscita. Durante la riaccesione, la sequenza dovrebbe essere invertita.

(2) In caso di un'interruzione totale di energia, l'interruttore della banca di condensatori deve essere aperto.

(3) Dopo il tripping di una banca di condensatori, è vietato il riacceso forzato. Se un fusibile di protezione si fonde, non deve essere sostituito e riacceso fino a quando non viene determinata la causa.

(4) I condensatori non devono essere accesi mentre sono carichi. Dopo la disconnessione, la riaccesione deve essere ritardata di almeno 3 minuti.

6. Gestione dei guasti durante l'operazione

(1) In caso di spruzzo di olio, esplosione o incendio, disconnettere immediatamente l'alimentazione e spegnere l'incendio utilizzando sabbia o un estintore a polvere secca. Tali incidenti sono solitamente causati da sovratensioni interne/esterne o guasti interni gravi. Per prevenire la ricorrenza, assicurarsi che le corrette tarature dei fusibili siano rispettate, evitare il riacceso forzato dopo il tripping e non utilizzare il ricommutatore automatico.

(2) Se l'interruttore trippa ma il fusibile di ramo rimane intatto, scaricare il condensatore per 3 minuti, quindi ispezionare l'interruttore, il trasformatore di corrente, il cavo di alimentazione e la condizione esterna del condensatore. Se non si riscontrano anomalie, il guasto potrebbe essere dovuto a disturbi esterni o fluttuazioni di tensione. Dopo la conferma, può essere tentato un riacceso di prova. Altrimenti, eseguire un test completo del sistema di protezione. Se la causa rimane non identificata, smontare la banca e testare ciascun condensatore individualmente. Non tentare il riacceso fino a quando non viene trovata la causa.

(3) Quando un fusibile si fonde, segnalare al responsabile del turno e ottenere l'approvazione prima di aprire l'interruttore del circuito del condensatore. Dopo la de-energizzazione e la scarica, eseguire un'ispezione esterna (ad esempio, flashover del bushing, deformazione della vasca, perdita di olio, guasti a terra). Quindi misurare la resistenza d'isolamento tra i terminali e la terra con un megohmetro. Se non viene rilevato alcun guasto, sostituire il fusibile e riprendere l'operazione. Se il fusibile si fonde nuovamente durante il riacceso, isolare il condensatore difettoso e ripristinare il servizio per il resto.

7. Precauzioni di sicurezza nella gestione dei condensatori difettosi

Prima di gestire un condensatore difettoso, disconnettere l'interruttore del circuito, aprire gli interruttori di disconnessione su entrambi i lati e scaricare la banca attraverso il resistore di scarica (ad esempio, trasformatore di scarica o VT). A causa di una possibile carica residua, è comunque necessario eseguire una scarica manuale. Prima, connettere in modo sicuro l'estremità di messa a terra del bastone di messa a terra, quindi scaricare ripetutamente i terminali del condensatore fino a quando non si verificano scintille o rumori. Infine, fissare la connessione a terra.

I condensatori difettosi possono avere connessioni interne cattive, circuiti aperti o fusibili fusi, lasciando una carica residua. Pertanto, il personale di manutenzione deve indossare guanti isolanti e cortocircuitare i due terminali del condensatore difettoso con un cavo di cortocircuito prima di toccarlo.

Per le banche di condensatori con connessioni a doppia stella, la linea neutrale, e per le stringhe di condensatori in serie, deve essere eseguita anche una scarica individuale.

Tra le apparecchiature di sottostazione, i condensatori di potenza sono relativamente vulnerabili a causa di un isolamento più debole, una maggiore generazione di calore interna, una cattiva dissipazione del calore, tassi di guasto interni più elevati e materiali interni infiammabili, rendendoli suscettibili agli incendi. Pertanto, dovrebbero essere fornite, ogni volta che possibile, condizioni operative favorevoli a basse temperature e ben ventilate.

8. Riparazione dei condensatori di potenza

(1) I seguenti guasti possono essere riparati in loco:

• La perdita di olio dalla vasca può essere riparata saldando con lega stagno-rame.

• La perdita di olio alle saldature dei bushing può essere riparata saldando, ma bisogna fare attenzione a non surriscaldare eccessivamente per evitare di danneggiare il rivestimento d'argento.

(2) Malfunzionamenti come la rottura dell'isolamento a terra, un aumento significativo del tangente delta, un gonfiamento severo della vasca o circuiti aperti richiedono la riparazione in strutture specializzate per la manutenzione dei condensatori dotate di strumenti e apparecchiature di test adeguati.