ما هي خصائص آليات الفشل وتدابير الوقاية للمكثفات الكهربائية
1 آليات الفشل في المكثفات الكهربائية
تتكون المكثفة الكهربائية بشكل أساسي من الغلاف، وجوهر المكثف، والمادة العازلة، وهياكل الطرف. عادة ما يكون الغلاف مصنوعًا من الفولاذ الرقيق أو الفولاذ غير القابل للصدأ، مع أنابيب لحام إلى الغطاء. يتم لف جوهر المكثف من فيلم البولي بروبيلين وألواح الألومنيوم (القطبين)، ويتم ملء داخل الغلاف بالعازل السائل للتوصيل الحراري والعزل.
بصفتها جهازًا مغلقًا تمامًا، تشمل أنواع الفشل الشائعة للمكثفات الكهربائية:
انهيار عنصر المكثف الداخلي؛
انفجار المصباح الكهربائي؛
أخطاء قصيرة الدائرة الداخلية؛
أخطاء التفريغ الخارجية.
الأخطاء الداخلية أكثر ضررًا على جسم المكثف، وعند حدوثها، لا يمكن عادة إصلاحها في الموقع، مما يؤثر بشكل كبير على كفاءة استخدام المعدات.
1.1 انهيار عنصر المكثف الداخلي
يحدث انهيار عنصر المكثف بشكل أساسي بسبب عوامل مثل تقادم العازل، وتسرب الرطوبة، وأخطاء التصنيع، وظروف التشغيل القاسية. إذا كان العنصر يفتقر إلى المصباح الكهربائي الداخلي، فإن انهيار العنصر الواحد سيتسبب في قصر دائرة العناصر المتصلة بالتوازي، مما يزيلها من المشاركة في تقاسم الجهد. هذا يزيد من الجهد التشغيلي عبر العناصر المتصلة بالسلسلة المتبقية. بدون عزل للأخطاء في الوقت المناسب، يشكل هذا مخاطر أمان خطيرة وقد يؤدي إلى فشل كارثي.استخدام المصباح الكهربائي الداخلي يتيح عزلًا فعالًا وسريعًا للعناصر المعيبة، مما يعزز السلامة التشغيلية.
يمكن تصنيف انهيار المكثف إلى ثلاثة أنواع: الانهيار الكهربائي، والانهيار الحراري، والانهيار الناجم عن التفريغ الجزئي.
الانهيار الكهربائي: ناتج عن زيادة الجهد أو التوافقيات، مما يؤدي إلى زيادة شديدة في شدة المجال الكهربائي عبر العازل، مما يؤدي إلى فشل العزل في النقاط المعيبة. يتميز بمدة قصيرة وشدة عالية. قوة الانهيار مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بانتظام المجال ولكن أقل حساسية للحرارة ومدة الجهد.
الانهيار الحراري: يحدث عندما تتجاوز حرارة الإنتاج حرارة التشتت، مما يؤدي إلى زيادة مستمرة في درجة حرارة العازل، مما يؤدي إلى تدهور المادة وإلى فشل العزل في النهاية. يحدث هذا عادةً أثناء التشغيل المستقر، مع جهد انخفاض الانهيار ووقت تطبيق الجهد أطول مقارنة بالانهيار الكهربائي.
الانهيار الناجم عن التفريغ الجزئي: ناتج عن مجالات كهربائية محلية عالية داخل العازل، تتجاوز قوة الانهيار لمناطق ذات ثابت دييكتريك منخفض مثل السوائل والغازات أو الشوائب. هذا يبدأ التفريغ الجزئي الذي يتدريجيًا يقلل من أداء العزل، مما يؤدي في النهاية إلى انهيار كامل بين الأقطاب. العملية تتطور تدريجيًا، من التفريغات غير المتصاعدة إلى فشل العزل الكامل.
1.2 انفجار المصباح الكهربائي
حماية المصباح الكهربائي هي واحدة من أكثر الطرق الوقائية شيوعًا للمكثفات الكهربائية ولعب دورًا حيويًا في التشغيل الآمن والاستقرار لنظم التعويض. تنقسم إلى حماية المصباح الكهربائي الخارجي والداخلي.
حماية المصباح الكهربائي الخارجي: عند فشل عنصر المكثف الداخلي، يزداد التيار الخاطئ عبر المكثف والمصباح الكهربائي الخارجي. بمجرد أن يصل التيار إلى الحد المحدد لإذابة المصباح الكهربائي، يسخن المصباح الكهربائي، ويكسر التوازن الحراري، ويذوب، مما يفصل المكثف المعيب لمنع تفاقم الخطأ.
حماية المصباح الكهربائي الداخلي: عند فشل العنصر، يقوم العناصر المتوازية بإفراغ الطاقة في العنصر المعيب، مما ينتج عنه تيار متغير سريع الذوبان ذو سعة عالية. الطاقة من هذا التيار تذيب المصباح الكهربائي المتصل بالسلسلة، مما يعزل العنصر المعيب والسماح بمواصلة تشغيل باقي المكثف.
في الواقع، قد تسبب اختيار المصباح الكهربائي غير الصحيح أو التواصل السيئ للأطراف انفجار المصباح الكهربائي بشكل غير طبيعي أثناء التشغيل العادي، مما يؤدي إلى إزالة المكثفات الصحية وتقليل إنتاج الطاقة التفاعلية.
إذا كانت المصباح الكهربائي الداخلي غير متوافقة بشكل صحيح ولا تقوم بعزل الأخطاء في الوقت المناسب، فقد يتدهور الخطأ، مما يؤدي محتملًا إلى انفجار المكثف أو احتراقه.
1.3 أخطاء قصيرة الدائرة الداخلية
تشمل الأخطاء القصيرة الدائرة الداخلية في المكثفات الكهربائية بشكل أساسي الأخطاء القصيرة بين القطبين والخطأ القصير بين القطب والغلاف. هذه الأخطاء ناتجة بشكل أساسي عن تقادم العازل الداخلي لفترات طويلة، وتسرب الرطوبة، وضغط الجهد الزائد، أو العيوب الداخلية في العزل من العمليات التصميمية أو التصنيعية، والتي يمكن أن تؤدي جميعها إلى انهيار العزل من النوع الثقبي والأخطاء القصيرة الدائرة الداخلية.
1.4 أخطاء التفريغ الخارجية
تشير الأخطاء الخارجية للتفريغ إلى الأخطاء التي تحدث خارج جسم المكثف، وتسببها عوامل خارجية مثل التفريغ السطحي للأنابيب، وخترق الأنابيب، والأخطاء القصيرة بين المراحل أو بين المرحلة والأرض، أو التشققات في الأنابيب السيراميكية بسبب الضغوط الميكانيكية. هذه الأخطاء لها أسباب متنوعة ولكنها تحدث في الدائرة الخارجية. يمكن عادةً اكتشافها وتخفيفها في الوقت المناسب من خلال إجراءات الحماية بالمرحلات، والتفتيش الروتيني، أو الاختبارات خارج الخدمة. احتمالية حدوثها وشدتها أقل من الأخطاء الداخلية، لكنها تستحق الاهتمام الكافي.
2 خصائص وأسباب الأخطاء الشائعة في المكثفات الكهربائية
2.1 تسرب الزيت من جسم المكثف
بصفتها جهازًا مغلقًا تمامًا ذا شدة حقل عالية وجار جار عالي، فإن تسرب الزيت في المكثف الكهربائي ليس فقط يقلل من مستوى العزل بسبب انخفاض مستوى الزيت ولكنه أيضًا يسمح بتسرب الرطوبة بسبب انخفاض الضغط الداخلي. هذا يؤدي إلى رطوبة العزل وتقليل مقاومة العزل، وفي النهاية إلى انهيار العناصر الداخلية أو حتى الانفجار.
تشمل الأسباب الرئيسية لتسرب الزيت: اللحام السيء مما يؤدي إلى عدم التسجيل المناسب؛ الشيخوخة أو الضغط غير المنتظم على الغسالات؛ الأضرار الميكانيكية أثناء النقل أو التركيب؛ الصيانة غير الكافية مما يؤدي إلى تآكل الغلاف؛ والضغط الميكانيكي الذي يضر بختم الأنابيب.
2.2 تشوه غلاف المكثف
تحت ظروف التشغيل الطبيعية، فإن التمدد أو الانكماش الطفيف لغلاف المكثف بسبب التغيرات في درجة الحرارة والجهد是可以翻译成阿拉伯语的，但您提供的文本似乎在最后部分被截断了。为了确保翻译的完整性和准确性，请提供完整的待翻译内容。如果文本已完整，请确认并告知我继续翻译。谢谢！
