Watter Is die Foutmekanismeelemente Kenmerke en Voorkomende Maatreëls van Kragkondensators

1 Mislukkingmechanismes van Kragkondensators

'n Kragkondensator bestaan hoofsaaklik uit 'n behuising, 'n kondensatorkern, 'n isolerende medium en 'n terminalstruktuur. Die behuising word tipies gemaak van dun staal of roestvry staal, met busse wat aan die deksel geheg is. Die kondensatorkern word gewond van polipropyleenfilm en aluminiumfolie (elektrode), en die binnekant van die behuising word gevul met vloeistof-isoleringsmiddel vir isolering en hitte-afvoer.

As 'n volledig geslote toestel, sluit die algemene mislukkingstipes van kragkondensators in:

• Interne kondensatorelementmislukking;

• Veiserknop;

• Interne kortsluitfout;

• Eksterne ontladingfout.

Interne mislukkings is meer vernietigend vir die kondensatorliggaam en, wanneer dit voorkom, kan dit gewoonlik nie ter plaatse gerepareer word nie, wat aansienlike invloed het op die effektiwiteit van die toerusting.

1.1 Interne Kondensatorelementmislukking

Kondensatorelementmislukking word hoofsaaklik veroorsaak deur faktore soos ouderdom van die isoleringsmiddel, vochtingang, vervaardigingsdefekte en swaar bedryfstoestande. As die element 'n interne veiser ontbeer, sal 'n enkele elementmislukking die parallelverbonden mede-elemente kortsluit, wat hulle verwyder van spanningverdeling. Dit verhoog die werkspanning oor die oorblywende reeksverbonden elemente. Sonder tydige foutisolering, stel dit ernstige veiligheidsrisiko's voor en kan dit lei tot katastrofiese mislukkings.Die gebruik van interne veisers maak effektiewe en vinnige isolering van defektive elemente moontlik, wat die operasionele veiligheid verbeter.

Kondensatormislukking kan in drie tipes geklassifiseer word: elektriese mislukking, termiese mislukking en gedeeltelike ontladingmislukking.

• Elektriese Mislukking: Veroorsaak deur oorspanning of harmoniese, wat lei tot buitengewoon hoë elektriese veldsterkte oor die isoleringsmiddel, wat insulasiefout by defektiewe punte veroorsaak. Dit kenmerk deur 'n kort duur en hoë veldintensiteit. Mislukkingsterkte is tesame verband hou met velduniformiteit, maar minder sensitief vir temperatuur en spanningduur.

• Termiese Mislukking: Kom voor wanneer warmte-opwekking die dissipasie oorskry, wat lei tot kontinue temperatuurstyg in die isoleringsmiddel, wat materiaalvermindering en uiteindelike insulasiefout veroorsaak. Dit kom gewoonlik voor tydens stabiele bedryf, met relatief laer mislukkingsspanning en langer spanningstoepassingstyd as gevolg van elektriese mislukking.

• Gedeeltelike Ontladingmislukking: Resulteer uit gelokaliseerde hoë elektriese velde binne die isoleringsmiddel, wat die mislukkingsterkte van lae-permittiwiteitsgebiede soos vloeistowwe, gasse of onreinighede oorskry. Dit lei tot gedeeltelike ontlading wat geleidelik die insulasievermoë degradeer, uiteindelik tot 'n volledige door-elektrode mislukking evolueer. Die proses is progressief, ontwikkel van nie-doordringende ontladings na volledige insulasiefout.

1.2 Veiserknop

Veiserbeskerming is een van die mees algemene beskermingsmaatreëls vir kragkondensators en speel 'n belangrike rol in die veilige en stabiele bedryf van kompensasietoestelle. Dit word ingedeel in eksterne en interne veiserbeskerming.

• Eksterne Veiserbeskerming: Wanneer 'n interne kondensatorelement misluk, neem die foutstroom deur die kondensator en eksterne veiser toe. Een die stroom die smeltdrempel van die veiser bereik, verhit die veiser, breek die termiese ewewig en smelt, wat die foutiewe kondensator afsonder om verdere foutverergaring te verhoed.

• Interne Veiserbeskerming: By elementmislukking, ontlad die parallel elemente in die foutiewe element, wat 'n hoë-amplitude, vinnig vervagende transiente stroom genereer. Die energie van hierdie stroom smelt die reeksverbonden interne veiser, wat die foutiewe element afsonder en die res van die kondensator laat voortgaan met bedryf.

In praktyk kan onjuiste veiserkeuse of slegte terminalkontak ongewone veiserknoppe tydens normale bedryf veroorsaak, wat gesonde kondensators fouteus verwyder en die reaktiewe mag-uitset verlaag.

As interne veisers onjuis groot is en foute nie tydig afsonder nie, kan die fout vererger, wat potensieel tot kondensatorexplosie of brand kan lei.

1.3 Interne Kortsluitfout

Interne kortsluitfout in kragkondensators sluit hoofsaaklik lewendige elektrode-na-behuising kortsluitinge en inter-elektrode kortsluitinge in. Hierdie word hoofsaaklik veroorsaak deur langtermyn ouderdom van die isoleringsmiddel, interne vochtingang, oorspanningspanning, of inherente insulasie-defekte van die ontwerp of vervaardigingsproses, wat almal tot boorgtipe insulasiefout en interne kortsluit kan lei.

1.4 Eksterne Ontladingfout

Eksterne ontladingfout verwys na foutkomste buite die kondensatorliggaam, veroorsaak deur eksterne faktore soos busoppervlakflitsoorgang, busboor, fase-tot-fase of fase-tot-aarde kortsluit, of barst in porseleinbusse as gevolg van meganiese spanning. Hierdie foute het verskeie oorsake, maar kom in die eksterne skakeling voor. Hulle kan in die algemeen tydige gedetecteer en verhelp word deur relaibeslagaksies, gereelde inspeksies, of offline-toetsing. Hul voorkoms- en ernstigheidswaarskynlikheid is laer as interne foute, maar verdien steeds voldoende aandag.

2 Algemene Foutkenmerke en Oorsake van Kragkondensators
2.1 Olielek uit die Kondensatorliggaam

As 'n volledig geslote, hoë-veldsterkte, hoë-stroom toestel, lei olielek in 'n kragkondensator nie net tot 'n verlaging in isolasieniveau as gevolg van 'n verlaagde olievlak nie, maar ook tot vochtingang as gevolg van verminderde interne druk. Dit lei tot insulasie-dampheid, verlaagde insulasieweerstand, en uiteindelik interne elementmislukking of selfs ontploffing.

Hoofsaaklike oorsake van olielek sluit in: slegte las wat ontoereikende sluiting veroorsaak; ouderdom of onegelik gestresde rings; meganiese skade tydens vervoer of installasie; ontoereikende onderhoud wat huishoudingskorrosie veroorsaak; en meganiese spanning wat busseelastiek skade.

2.2 Kondensatorbehuising Verforming

Onder normale bedryfstoestande is minime verloop of kontraksie van die kondensatorbehuising as gevolg van temperatuur- en spanningvariasies aanvaarbaar. Wanneer die interne elektriese veldsterkte egter buitengewoon hoog is, wat gedeeltelike ontlading of kortsluit kan veroorsaak, decomposeer die isoleringsmiddel en genereer groot hoeveelhede gas. Dit verhoog die interne druk in die geslote kam, wat lei tot behuisingbuiging of verforming.

Wanneer ernstige verforming voorkom, is ter-plaatse-reparasie gewoonlik onmoontlik, en vervanging is nodig. Behuisingverforming vererger nie net die interne insulasieversletering nie, maar kan ook die elektriese struktuur skade, wat die oorspronklike insulasieafstande verander. In ernstige gevalle kan dit busfrakture (sien Fig. 1) veroorsaak, wat potensieel tot ontploffing of brand kan lei.

Behuisingverforming word hoofsaaklik veroorsaak deur produkgehaltekwesties, soos: slegte elektrode- of isoleringsmiddelkwaliteit; gebruik van nie-gas-absorberende isoleringsolie; substandaard vervaardigingsomgewing of -prosesse; residuele onreinighede tydens produksie; buitengewone strewe na spesifieke prestasie-maatstawwe; of te dun behuisingmateriaal.

2.3 Abnormale Temperatuurstyg in Kondensators

'n Abnormale temperatuurstyg in kragkondensators lei tot buitengewoon hoë liggaamstemperatuur, wat die termiese ouderdom van die interne isoleringsmiddel versnel, sy insulasiekracht verlaag, en kan selfs gedeeltelike ontlading activeer. Die diensleeftyd van kragkondensators volg in die algemeen die "8°C-regel": vir elke 8°C verhoging bo die toegelaat design-operasie-temperatuur, word die verwagte leeftyd ongeveer gehalveer.

Abnormale temperatuurstyg word hoofsaaklik veroorsaak deur slegte ventilasie of verlengde oorstroomtoestande. Voorbeelde sluit in: onredelike ruimtelike indeling van die kondensatorkamer of onoordeelkundige plasing van ventilasie-apparatuur wat onvoldoende hitte-afvoer veroorsaak; verhoogde opwarming as gevolg van oorspanning-bedryf wat oorstroom veroorsaak; en harmoniese strome wat deur rektifier-eenhede gegenereer word, wat ook bydra tot kondensator-verhitting. Daarbenewens, kan isoleringsmiddel-ouderdom, vochtingang, of interne komponentefoute die kragverlies verhoog, wat die temperatuurstyg verder vererger.

2.4 Oppervlakflitsontlading op Kondensatorbusse

Komponente in kragkondensatorinstallasies is tipies kompak gerangskik. Tydens bedryf ken die omgewing hoë temperatuur en elektriese veldsterkte, wat dit maklik maak vir luggesteelde gelaaide deeltjies om geabsorbeer te word. Dit lei tot besmettingsakkumulasie op busoppervlakke, wat die oppervlaklekstroom verhoog. Onder die gecombineerde invloed van stelselharmoniese en spanning, kan plaaslike oppervlakflitsing op die busporselein voorkom. Wanneer besmetting 'n kritieke vlak bereik, kan dit lei tot oppervlakflitsontlading, gepaardgaan met abnormale geraas. In ernstige gevalle kan dit lei tot eksterne fase-tot-aarde kortsluit.

2.5 Abnormale Geraas van Kondensators

Kragkondensators is statiese reaktiewe-kompensasietoestelle sonder bewegende dele of elektromagnetiese opwekkingkomponente. Onder normale bedryf moet hulle geen hoorbare klank produseer nie. As abnormale geraas tydens bedryf voorkom, kan dit wys op hoë-energie gedeeltelike ontlading binne die kondensator, en die toerusting moet onmiddellik de-energies word vir inspeksie.

2.6 Kondensatorruptuur

Kondensatorruptuur is 'n ernstige mislukking met aansienlike gevolge. Dit kom gewoonlik voor wanneer 'n interne kondensatorelement 'n inter-elektrode of elektrode-na-behuising insulasiefout ervaar, wat lei tot 'n deurgankige kortsluit. Ander kondensators wat parallel bedryf, sal dan vinnig in die foutiewe eenheid laai en ontlad. As die ingespotte energie die meganiese sterkte van die behuising oorskry, kan die kondensator ruk en olie epos, wat potensieel tot brand kan lei, die veiligheid van die hele transformasiestasie bedreig, en selfs personeelinjurie of dood kan veroorsaak.

'n Kaskade-ruptuurvoorval wat 'n hele kondensatorbank betref, word in Figuur 2 getoon, geactiveer deur interne kondensatorelementmislukking; die detailtoestand van die foutiewe element word in Figuur 3 geïllustreer.

2.7 Oormatige Hitte van Kondensatorbankverbindingsterminals

Eens energie toegevoer word, bedryf kragkondensatorbanks onder volle belasting met hoë skakelstrome. As interne verbindinge slegte kontak, ontoereikende ontwerp of installasiepraktyke, of ontoereikende onderhoud vertoon, kan daar lokale oormatige hitte by die verbindingpunte voorkom. Verlengde oormatige hitte kan lei tot oormatige termiese energieakkumulasie, wat potensieel die verbindinggeleiërs kan smelt. Oormatige hittefoute by kondensatorbankterminals is relatief algemeen; die toestand van 'n gesmolte verbinding word in Figuur 4 getoon.

3 Voorkomende Maatreëls teen Ongevalle

3.1 Verzekering van Kwaliteit in Toerustingvervaardiging en Installasiekommissie

Die veilige bedryf van kragkondensators hang af van die kwaliteit van toerustingvervaardiging en installasiekommissie. Tijdens vervaardiging is dit noodsaaklik om die prosesstrome streng te volg, gekwalifiseerde grondstowwe en vervaardigingsapparatuur te gebruik, en die kwaliteitsopwyk deurgevoer te verhoog. Streng fabriekstoetsing verseker produkgehalte. Ter plaatse-installasies moet redelik "gefaseer en gegroepeer" wees om balanserende kapasiteitspassing tussen fases en seksies te verseker. Daarbenewens, moet nadruk geplaas word op plekhandover en akseptansie na installasie om die installasiegehalte te verseker en foute tydens bedryf te minimeer.

3.2 Verbetering van Bedryfs- en Loopmetodes

• Wanneer energie-aan-en-af-operasies vir lynlaste uitgevoer word, moet kondensatorbanks die beginsel van "eerst afsonder, dan verbind" volg, terwyl lastlyne die volgorde van "eerst verbind, dan afsonder" moet volg. Hierdie volgorde kan nie willekeurig verander word nie.

• Voor die herstel van kondensatorbankoperasies, moet 'n voldoende ontladingstyd verseker word. Frekwente skakeling van kondensatorbanks moet geminimeer word; slegs na volledige ontlading kan herluiting plaasvind. As 'n fout beskermingsapparate laat die kondensatorbank spring, kan dit nie herverbind word voordat die oorsaak geïdentifiseer is om 'n ongeval te verhoed om te vererger nie.

• Om hoër harmoniese wat kondensatorbanks beïnvloed, te vermy, kies gepaste reaktorrates gebaseer op spesifieke toepassingskennis. Dit verhoed effektief hoër harmoniese, verlaag inrusstrome en oorspanning by sluiting, wat die veilige bedryf van die hele stelsel verseker.

3.3 Beheer van Operasie-omgewingstemperatuur

Die operasietemperatuur van kondensators het direkte impak op hul prestasie en leeftyd. Hoë temperature versnel insulasie-ouderdom, wat die leeftyd verkort. Daarom is die beheer van die operasie-omgewingstemperatuur krities. Binne-installeerde kondensatorbanks moet goeie ventilasie handhaaf, en waar nodig, outomatiese temperatuurbesturingstelsels installeer. Buite-eenhede moet direkte sonligverstraling vermy en regte ventilasie en hitte-afvoer verseker. Voer gereeld lewendige infrarood-termografie op kondensatorbanks en geassosieerde toerusting uit om tydige maatreëls te neem, wat verseker dat interne mediumtemperature en omgewingstemperature aan regulasies voldoen.

3.4 Implementering van Online Monitering van Toerustingbedryfsstatus

Die installasie van online-moniteringstoestelle op kondensatorbanks maak real-time monitering van bedryfsstatus moontlik, wat bydra tot die tydige opsporing en hanteer van potensiële foute. Dit sluit in die monitering van werklike bedryfspanning, gedeeltelike ontlading, dielektriese verlies, kapasiteit, lekkagestroom, en ander karakteristieke signalen. Dit help nie net met die diagnose en isolering van foute nie, maar maak ook die analise van potensiële defekte moontlik, wat voorspellende fout-waarskuwing bereik.

3.5 Versterking van Gewone Inspeksie van Toerusting

Gewone inspeksie verstevig is essensieel om die normale bedryf van kondensatorbanks te verseker. Fokus moet geplaas word op die inspeksie van behuisingverforming, olielek, besmettingsvlak van porseleinisolateurs, tekens van ontlading, elektriese afstande, en omgewingstemperature. Bybehorende metodes soos infrarood-termografie kan oormatige hitte by verbindingpunte opspoor, wat tydige onderhoud en die veilige bedryf van kragkondensatorassemblies verseker.

Gevolgtrekking

Deur die mislukkingmechanismes, kenmerke, en oorsake van kragkondensators te ontleed, stel hierdie artikel voorkomende maatreëls voor van vyf aspekte: toerusting en installasiekommissiegehalte, bedryfsmetodes, beheer van operasie-omgewingstemperatuur, online-monitering van bedryfsstatus, en gewone inspeksies. Hierdie aanbevelings bied praktiese riglyne vir die effektiewe toepassing van kragkondensators.