Richtlijnen voor bedrijfsvoering en onderhoud van elektriciteitscondensatoren
Richtlijnen voor bedrijfsvoering en onderhoud van stroomcondensatoren
Stroomcondensatoren zijn statische reactieve vermogenscompensatieapparatuur die voornamelijk wordt gebruikt om elektrische systemen reactief vermogen te leveren en de cosinus phi te verbeteren. Door lokale reactieve vermogenscompensatie te implementeren, verminderen ze het lijnstroming, minimaliseren lijnverliezen en spanningdalingen, en dragen ze aanzienlijk bij aan een verbeterde kwaliteit van de elektriciteitsvoorziening en hogere benutting van apparatuur.
Hieronder staan de belangrijkste aspecten van de bedrijfsvoering en het onderhoud van stroomcondensatoren ter referentie vermeld.
1. Bescherming van stroomcondensatoren
(1) Aangewezen beschermingsmaatregelen moeten worden toegepast op condensatorbanken. Deze kunnen balans- of differentiële relaisbescherming, of directe overstroomrelaisbescherming omvatten. Voor condensatoren met een nominale spanning van 3,15 kV en hoger wordt aanbevolen individuele vuses op elke condensator te monteren. De nominale stroom van de vus moet worden gekozen op basis van de vuseigenschappen en de inrush-stroom tijdens energisering, meestal 1,5 keer de nominale stroom van de condensator, om olie-tankexplosies te voorkomen.
(2) Naast bovenstaande maatregelen kunnen indien nodig aanvullende beschermingsmaatregelen worden toegepast:
Indien er vaak en langdurig een stijging van de spanning optreedt, moeten maatregelen worden genomen om ervoor te zorgen dat de spanning niet 1,1 keer de nominale waarde overschrijdt.
Gebruik geschikte automatische schakelaars om overstroom te voorkomen, waarbij de stroom beperkt wordt tot niet meer dan 1,3 keer de nominale stroom.
Wanneer condensatoren zijn aangesloten op luchtlijnen, moeten passende overspanningsbeveiligingen worden gebruikt om atmosferische overspanningen te voorkomen.
In hoogspanningssystemen waar de kortsluitstroom groter is dan 20 A en standaard beschermingsapparatuur of vussen niet betrouwbaar grondfouten kan afbreken, dient een eenfase grondfoutbescherming te worden geïmplementeerd.
(3) De juiste keuze van beschermingschema's is cruciaal voor veilige en betrouwbare condensatorbedrijfsvoering. Ongeacht de gebruikte methode moet het beschermingssysteem aan de volgende eisen voldoen:
Voldoende gevoeligheid om betrouwbaar te functioneren bij interne fouten in elke enkele condensator of falen van individuele elementen.
Mogelijkheid om defecte condensatoren selectief te verwijderen, of gemakkelijke identificatie van beschadigde eenheden na volledige ontkoppeling.
Geen vals uitvallen tijdens schakeloperaties of systeemfouten zoals grondfouten.
Gemakkelijk te installeren, aan te passen, te testen en te onderhouden.
Lage energieverbruik en exploitatiekosten.
(4) Automatisch herinschakelen mag niet op condensatorbanken worden geïnstalleerd. In plaats daarvan moet een onderspanningsafsluiting worden gebruikt. Dit komt omdat condensatoren tijd nodig hebben om te ontladen. Als na een uitschakeling onmiddellijk een herinschakeling wordt geprobeerd, kan restlading met polariteit tegenovergesteld aan de hernieuwde spanning overblijven, wat zeer hoge inrush-stromen veroorzaakt die tot behuizing-uitzetten, olie-sproeien of zelfs explosie kunnen leiden.
2. Energiëring en de-energiëring van stroomcondensatoren
(1) Voordat een condensatorbank wordt geënergiseerd, moet met een megaohmmeter de ontladingscircuits worden gecontroleerd.
(2) De volgende overwegingen gelden bij het schakelen van condensatorbanken:
Condensatorbanken mogen niet aan het net worden aangesloten wanneer de busspanning 1,1 keer de nominale spanning overschrijdt.
Na ontkoppeling van het net mogen condensatorbanken binnen 1 minuut niet opnieuw geënergiseerd worden, tenzij in automatische herhaalde schakeltoepassingen.
Schakelaars die voor het schakelen worden gebruikt, mogen geen gevaarlijke overspanningen veroorzaken. De nominale stroom van de schakelaar moet niet minder zijn dan 1,3 keer de nominale stroom van de condensatorbank.
3. Ontlading van stroomcondensatoren
(1) Na ontkoppeling van het net moeten condensatoren automatisch ontladen. De aansluitspanning moet snel dalen zodanig dat, ongeacht de nominale spanning, deze niet 65 V overschrijdt binnen 30 seconden na ontkoppeling.
(2) Om de veiligheid te waarborgen, moeten automatische ontladingsapparaten op de belastingkant van de condensatorschakelaar en direct parallel aan de condensator (geen schakelaars, isolatoren of vussen in serie) worden geïnstalleerd. Condensatorbanken uitgerust met niet-gedetailleerde ontladingsapparaten - zoals spanningsvervormers (voor hoogspanningscondensatoren) of gloeilampen (voor laagspanningscondensatoren), of die rechtstreeks aan motoren zijn aangesloten - vereisen geen extra ontladingsapparaten. Bij het gebruik van lampen kan de levensduur worden verlengd door het aantal lampen in serie te verhogen.
(3) Voordat men enige geleidende delen van een ontkoppelde condensator aanraakt, ook al is er automatische ontlading geweest, moet een afgewerkte, geïsoleerde metalen staaf worden gebruikt om de aansluitpunten van de condensator handmatig te kortsluiten voor ontlading.
4. Onderhoud en verzorging tijdens bedrijfsvoering
(1) Condensatorbanken moeten worden bewaakt door getraind personeel, en er moeten operatieregisters worden bijgehouden.
(2) Volgens voorschriften moeten dagelijkse visuele inspecties van werkende condensatorbanken worden uitgevoerd. Indien tankuitzetten worden waargenomen, moet de eenheid onmiddellijk uit dienst worden genomen om storingen te voorkomen.
(3) De fasestroom in de condensatorbank kan worden gemonitord met behulp van ammeters.
(4) Condensatoren mogen niet worden geënergiseerd wanneer de omgevingstemperatuur lager is dan -40 °C. Tijdens bedrijfsvoering mag de gemiddelde temperatuur niet langer dan 1 uur +40 °C, 2 uur +30 °C, of jaarlijks +20 °C worden overschreden. Als de limieten worden overschreden, moet kunstmatige koeling (bijvoorbeeld ventilatoren) worden toegepast of de condensatorbank van het net worden ontkoppeld.
(5) Temperatuurcontroles op de installatieplaats en op de heetste plek van de condensatorbehuizing moeten worden uitgevoerd met kwikthermometers of equivalent, met behoud van records (vooral in de zomer).
(6) De werkingsspanning mag 1,1 keer de nominale spanning niet overschrijden; de werkingstroom mag 1,3 keer de nominale stroom niet overschrijden.
(7) Het aansluiten van condensatoren kan de systeemspanning verhogen, vooral onder lichte belasting. In dergelijke gevallen moet een deel of alle condensatorbanken worden ontkoppeld.
(8) Penningen en steunisolatoren moeten schoon, onbeschadigd en vrij van ontlaadsporen zijn. De condensatorbehuizing moet schoon, ongedeformeerd en lek-vrij zijn. Er mogen geen stof of rommel op de condensator of de dragende frame ophopen.
(9) Alle verbindingen in de condensatorcircuit (busbars, aardingdraden, schakelaars, vussen, schakelaars, etc.) moeten worden geïnspecteerd op betrouwbaarheid. Zelfs een losse schroef of slechte contacten kunnen leiden tot vroege condensatoruitval of systeemwijde incidenten.
(10) Als een dielectric withstand test na een periode van bedrijfsvoering nodig is, moet deze worden uitgevoerd op de gespecificeerde testspanning.
(11) Controle van capaciteitswaarden en vussen moet ten minste één keer per maand worden uitgevoerd. De tangens van de verlieshoek (tanδ) van condensatoren moet 2-3 keer per jaar onder nominale of nabij-nominale spanning worden gemeten om de isolatieconditie te beoordelen.
(12) Als een condensatorbank door een relaisbeweging uitschakelt, mag deze niet opnieuw worden geënergiseerd totdat de oorzaak is vastgesteld.
(13) Als tijdens bedrijfsvoering of transport olielekkage wordt geconstateerd, kan deze worden gerepareerd door lood-tin soldering te gebruiken.
5. Schakeloperaties (isolatie) voorzorgsmaatregelen
(1) Onder normale omstandigheden, tijdens een volledige substationuitval, moet eerst de condensatorbankschakelaar worden geopend, gevolgd door de uitgaande lijnschakelaars. Tijdens herenergieëring moet de volgorde worden omgekeerd.
(2) Bij een volledige stroomuitval moet de condensatorbankschakelaar worden geopend.
(3) Na het uitschakelen van een condensatorbank is gedwongen herenergieëring niet toegestaan. Als een beschermingsvus springt, mag de vus niet worden vervangen en opnieuw geënergiseerd worden totdat de oorzaak is vastgesteld.
(4) Condensatoren mogen niet worden geënergiseerd terwijl ze geladen zijn. Na ontkoppeling moet het herinschakelen ten minste 3 minuten worden uitgesteld.
6. Foutafhandeling tijdens bedrijfsvoering
(1) Bij olie-spuiting, explosie of brand, moet onmiddellijk de stroomvoorziening worden afgesloten en de brand worden geblust met zand of een droog-type blusapparaat. Dergelijke incidenten worden meestal veroorzaakt door interne/externe overspanningen of ernstige interne fouten. Om herhaling te voorkomen, moet worden gezorgd dat de vusrating correct is, geen gedwongen herenergieëring na uitschakeling, en geen gebruik van automatisch herinschakelen.
(2) Als de schakelaar uitschakelt maar de takvus intact blijft, ontlad de condensator 3 minuten, controleer dan de schakelaar, stroomtransformator, voedingskabel en externe conditie van de condensator. Als geen afwijkingen worden gevonden, kan de fout worden veroorzaakt door externe storingen of spanningsschommelingen. Na bevestiging kan een testherenergieëring worden geprobeerd. Anders moet een volledige geënergieerde test van het beschermingssysteem worden uitgevoerd. Als de oorzaak niet wordt geïdentificeerd, moet de bank worden gedemonteerd en elk condensator individueel worden getest. Probeer geen herenergieëring totdat de oorzaak is gevonden.
(3) Wanneer een vus springt, meld dit aan de dienstdoende dispatcher en verkrijg goedkeuring voordat de condensatorcircuit-schakelaar wordt geopend. Na de-energieëring en ontlading, voer een externe inspectie uit (bijv. bushing flashover, behuizing-deformatie, olielekkage, aardingfouten). Meet vervolgens de tussen-aansluiting en grondisolatieweerstand met een megaohmmeter. Als geen fout wordt gedetecteerd, vervang de vus en herneem de bedrijfsvoering. Als de vus opnieuw springt bij herenergieëring, isoleer de defecte condensator en herstel de bedrijfsvoering van de rest.
7. Veiligheidsvoorzorgsmaatregelen bij het hanteren van defecte condensatoren
Voordat een defecte condensator wordt gehanteerd, ontkoppel de circuit-schakelaar, open de ontkoppelschakelaars aan beide zijden, en ontlad de bank via de ontladingweerstand (bijv. ontladingstransformator of VT). Vanwege mogelijke restlading moet nog steeds een handmatige ontlading worden uitgevoerd. Sluit eerst de aarding-einde van de aardingstaaf stevig aan, ontlad vervolgens herhaaldelijk de condensatoraansluitpunten totdat er geen vonken of geluiden meer zijn. Sluit tenslotte de aardingverbinding stevig aan.
Defecte condensatoren kunnen slechte interne verbindingen, open circuits of gesprongen vussen hebben, waardoor restlading achterblijft. Daarom moeten onderhoudspersoneel isolerende handschoenen dragen en de twee aansluitpunten van de defecte condensator met een kortsluitdraad kortsluiten voordat ze deze aanraken.
Voor condensatorbanken met dubbel-ster verbindingen, de neutrale lijn, en voor serie-verbonden condensatorketens, moet ook individuele ontlading worden uitgevoerd.
Onder substationapparatuur zijn stroomcondensatoren relatief kwetsbaar vanwege zwakkere isolatie, hogere interne warmteopwekking, slechte warmteafvoer, hogere interne foutpercentages, en brandbare interne materialen, waardoor ze vatbaar zijn voor brand. Daarom moeten, zoveel mogelijk, gunstige lage temperatuur en goed geventileerde bedrijfsomstandigheden worden geboden.
8. Reparatie van stroomcondensatoren
(1) De volgende fouten kunnen ter plaatse worden gerepareerd:
Olielekkage van de behuizing kan worden gerepareerd door solderen met tin-loodlegering.
Olielekkage bij bushing-lasnaad kan ook worden gerepareerd door solderen, maar er moet rekening mee worden gehouden om overtollige hitte te voorkomen die de zilverplating kan beschadigen.
(2) Storingen zoals grondisolatie-doorbraak, aanzienlijk verhoogde verlieshoek, ernstige behuizinguitzetting, of open circuits vereisen reparatie in gespecialiseerde condensatordienstfaciliteiten die zijn uitgerust met de juiste gereedschappen en testapparatuur.
