Petua Operasi dan Pemeliharaan untuk Kapasitor Elektrik

Panduan Operasi dan Pemeliharaan untuk Kapasitor Kuasa

Kapasitor kuasa adalah peranti kompensasi reaktif statik yang digunakan utamanya untuk menyediakan daya reaktif kepada sistem elektrik dan meningkatkan faktor kuasa. Dengan melaksanakan kompensasi reaktif tempatan, ia mengurangkan arus laluan penghantaran, meminimumkan kehilangan kuasa dan penurunan voltan pada laluan, dan memberi sumbangan yang signifikan kepada peningkatan kualiti kuasa dan penggunaan peralatan yang lebih tinggi.

Berikut adalah aspek-aspek utama operasi dan pemeliharaan kapasitor kuasa untuk rujukan.

1. Perlindungan Kapasitor Kuasa

(1) Langkah-langkah perlindungan yang sesuai mesti diterapkan kepada bank kapasitor. Ini mungkin termasuk perlindungan relai seimbang atau diferensial, atau perlindungan relai arus lekas. Untuk kapasitor berperingkat 3.15 kV dan ke atas, disarankan untuk memasang fusible individu pada setiap kapasitor. Arus terperingkat fusible harus dipilih berdasarkan ciri-ciri fusible dan arus inrush semasa pemasangan, biasanya 1.5 kali arus terperingkat kapasitor, untuk mencegah letupan tangki minyak.

(2) Selain itu, langkah-langkah perlindungan tambahan mungkin diterapkan apabila perlu:

• Jika peningkatan voltan sering dan berterusan, langkah-langkah mesti diambil untuk memastikan voltan tidak melebihi 1.1 kali nilai terperingkat.

• Guna pemutus litar automatik yang sesuai untuk melindungi daripada arus berlebihan, hadkan arus kepada tidak lebih daripada 1.3 kali arus terperingkat.

• Apabila kapasitor disambungkan ke laluan udara, penghenti petir yang sesuai harus digunakan untuk melindungi daripada overvoltages atmosfera.

• Dalam sistem tekanan tinggi di mana arus pendek melebihi 20 A dan peranti pelindung standard atau fusible tidak dapat menghapuskan kesalahan tanah dengan telus, perlindungan kesalahan tanah fasa tunggal harus dilaksanakan.

(3) Pilihan skema perlindungan yang tepat adalah penting untuk operasi kapasitor yang selamat dan boleh dipercayai. Terlepas dari kaedah yang digunakan, sistem perlindungan mesti memenuhi keperluan berikut:

• Kesensitifan yang cukup untuk memastikan operasi yang boleh dipercayai dalam kesalahan dalaman sebarang kapasitor tunggal atau kegagalan unsur-unsur individu.

• Kemampuan untuk mengeluarkan kapasitor yang rosak secara selektif, atau membolehkan pengenalpastian unit yang rosak dengan mudah selepas penyambungan semula.

• Tiada trip palsu semasa operasi beralih atau kesalahan sistem seperti kesalahan tanah.

• Mudah dipasang, disesuaikan, diuji, dan dirawat.

• Penggunaan kuasa dan kos operasi yang rendah.

(4) Tidak boleh memasang sambungan semula automatik pada bank kapasitor. Sebaliknya, peranti trip pelepasan undervoltage harus digunakan. Ini kerana kapasitor memerlukan masa untuk mengecas. Jika cubaan sambungan semula dilakukan segera selepas trip, muatan sisa dengan polariti bertentangan dengan voltan penyambungan semula mungkin masih wujud, mengakibatkan arus inrush yang sangat tinggi yang boleh menyebabkan pembengkakan casing, percikan minyak, atau bahkan letupan.

2. Penyambungan dan Penyambungan Semula Kapasitor Kuasa

(1) Sebelum menyambung bank kapasitor, gunakan megohmmeter untuk memeriksa litar pengecasan.

(2) Pertimbangan berikut berlaku semasa beralih bank kapasitor:

• Bank kapasitor tidak boleh disambungkan ke grid apabila voltan bus melebihi 1.1 kali voltan terperingkat.

• Selepas diputuskan dari grid, bank kapasitor tidak boleh disambungkan semula dalam 1 minit, kecuali dalam aplikasi beralih berulang-ulang secara automatik.

• Pemutus litar yang digunakan untuk beralih tidak boleh menghasilkan overvoltages berbahaya. Arus terperingkat pemutus litar harus tidak kurang daripada 1.3 kali arus terperingkat bank kapasitor.

3. Pengecasan Kapasitor Kuasa

(1) Selepas diputuskan dari grid, kapasitor mesti mengecas secara automatik. Voltan terminal harus berkurang dengan cepat sehingga, terlepas dari voltan terperingkat, ia tidak melebihi 65 V dalam 30 saat selepas diputuskan.

(2) Untuk memastikan keselamatan, peranti pengecasan automatik mesti dipasang di sisi beban pemutus litar kapasitor dan secara langsung selari dengan kapasitor (tidak ada saklar, isolator, atau fusible yang harus diletakkan dalam siri). Bank kapasitor yang dilengkapi dengan peranti pengecasan bukan khusus—seperti transformator voltan (untuk kapasitor tekanan tinggi) atau lampu pijar (untuk kapasitor tekanan rendah), atau yang disambungkan langsung ke motor—tidak memerlukan peranti pengecasan tambahan. Apabila menggunakan lampu, usia layanan dapat diperpanjang dengan menambah jumlah lampu dalam siri.

(3)  Sebelum menyentuh sebarang bahagian konduktif kapasitor yang telah diputuskan, walaupun jika pengecasan automatik telah berlaku, tiang logam berinsulasi yang dijaringkan mesti digunakan untuk menghubungkan singkat terminal kapasitor untuk pengecasan manual.

4. Pemeliharaan dan Rawatan Semasa Operasi

(1) Bank kapasitor harus dipantau oleh tenaga kerja yang terlatih, dan rekod operasional mesti dikekalkan.

(2) Pemeriksaan visual bank kapasitor yang beroperasi harus dilakukan setiap hari mengikut peraturan. Jika pembengkakan tangki diperhatikan, unit tersebut mesti dikeluarkan dari perkhidmatan segera untuk mencegah kegagalan.

(3) Arus fasa dalam bank kapasitor boleh dipantau menggunakan ammeter.

(4) Kapasitor tidak boleh disambungkan apabila suhu sekeliling di bawah −40 °C. Semasa operasi, purata suhu tidak boleh melebihi +40 °C selama lebih daripada 1 jam, +30 °C selama lebih daripada 2 jam, atau +20 °C setahun. Jika batasan dilanggar, pendinginan buatan (misalnya, kipas) harus digunakan atau bank kapasitor diputuskan dari grid.

(5) Pemeriksaan suhu di tapak pemasangan dan pada titik terpanas casing kapasitor harus dilakukan menggunakan thermometer raksa atau setara, dengan rekod yang dikekalkan (terutamanya semasa musim panas).

(6) Voltan operasi tidak boleh melebihi 1.1 kali voltan terperingkat; arus operasi tidak boleh melebihi 1.3 kali arus terperingkat.

(7) Menyambung kapasitor mungkin meningkatkan voltan sistem, terutamanya di bawah beban ringan. Dalam kes-kes ini, sebahagian atau seluruh bank kapasitor harus diputuskan.

(8) Pasak dan insulator sokongan mesti bersih, tidak rosak, dan bebas daripada tanda-tanda pelepasan. Casing kapasitor mesti bersih, tidak berubah bentuk, dan tidak bocor. Tidak ada debu atau sampah yang harus menumpuk pada kapasitor atau rangka sokongannya.

(9) Semua sambungan dalam litar kapasitor (busbar, wayar grounding, pemutus litar, fusible, saklar, dll.) mesti diperiksa untuk keandalan. Bahkan sekrup longgar atau hubungan yang buruk boleh menyebabkan kegagalan prematur kapasitor atau insiden sistem-wide.

(10) Jika ujian ketahanan dielektrik diperlukan selepas tempoh operasi, ia mesti dilakukan pada voltan ujian yang ditentukan.

(11) Pemeriksaan nilai kapasitansi dan fusible harus dilakukan sekurang-kurangnya sekali sebulan. Tangen hilang (tanδ) kapasitor harus diukur 2–3 kali setahun di bawah voltan terperingkat atau hampir terperingkat untuk menilai keadaan pengasingan.

(12) Jika bank kapasitor trip akibat operasi relai, ia tidak boleh disambungkan semula sehingga sebabnya dikenali.

(13) Jika kebocoran minyak ditemui semasa operasi atau pengangkutan, ia mungkin dibaiki dengan penyolderan menggunakan timah-lead.

5. Precautions for Switching (Isolation) Operations

(1) Under normal conditions, during a complete substation shutdown, the capacitor bank circuit breaker should be opened first, followed by the outgoing line breakers. During re-energization, the sequence should be reversed.

(2) In the event of a complete power outage, the capacitor bank circuit breaker must be opened.

(3) After a capacitor bank trips, forced re-energization is prohibited. If a protective fuse blows, the fuse must not be replaced and re-energized until the cause is determined.

(4) Capacitors must not be energized while charged. After disconnection, re-closing must be delayed for at least 3 minutes.

6. Fault Handling During Operation

(1) In case of oil spraying, explosion, or fire, immediately disconnect the power supply and extinguish the fire using sand or a dry-type fire extinguisher. Such incidents are typically caused by internal/external overvoltages or severe internal faults. To prevent recurrence, ensure fuse ratings are correct, avoid forced re-energization after tripping, and do not use auto-reclosing.

(2) If the circuit breaker trips but the branch fuse remains intact, discharge the capacitor for 3 minutes, then inspect the breaker, current transformer, power cable, and external condition of the capacitor. If no abnormalities are found, the fault may be due to external disturbances or voltage fluctuations. After confirmation, a test re-energization may be attempted. Otherwise, conduct a full energized test of the protection system. If the cause remains unidentified, dismantle the bank and test each capacitor individually. Do not attempt re-energization until the cause is found.

(3) When a fuse blows, report to the duty dispatcher and obtain approval before opening the capacitor circuit breaker. After de-energizing and discharging, perform an external inspection (e.g., bushing flashover, casing deformation, oil leakage, grounding faults). Then measure inter-terminal and ground insulation resistance with a megohmmeter. If no fault is detected, replace the fuse and resume operation. If the fuse blows again upon re-energization, isolate the faulty capacitor and restore service to the remainder.

7. Safety Precautions When Handling Faulty Capacitors

Before handling a faulty capacitor, disconnect its circuit breaker, open the disconnect switches on both sides, and discharge the bank through the discharge resistor (e.g., discharge transformer or VT). Due to possible residual charge, a manual discharge must still be performed. First, securely connect the grounding end of the grounding rod, then repeatedly discharge the capacitor terminals until no sparks or sounds occur. Finally, secure the ground connection.

Faulty capacitors may have poor internal connections, open circuits, or blown fuses, leaving residual charge. Therefore, maintenance personnel must wear insulating gloves and short-circuit the two terminals of the faulty capacitor with a shorting wire before touching it.

For capacitor banks with double-star connections, the neutral line, and for series-connected capacitor strings, individual discharge must also be performed.

Among substation equipment, power capacitors are relatively vulnerable due to weaker insulation, higher internal heat generation, poor heat dissipation, higher internal failure rates, and combustible internal materials, making them prone to fire. Therefore, favorable low-temperature and well-ventilated operating conditions should be provided whenever possible.

8. Repair of Power Capacitors

(1) The following faults may be repaired on-site:

• Oil leakage from the casing can be repaired by soldering with tin-lead alloy.

• Oil leakage at bushing welds can also be repaired by soldering, but care must be taken to avoid excessive heat that could damage the silver plating.

(2) Failures such as ground insulation breakdown, significantly increased loss tangent, severe casing bulging, or open circuits require repair at specialized capacitor service facilities equipped with proper tools and testing equipment.