Mikä ovat voimakondensaattorien epäonnistumismekanismit ja ehkäisytoimenpiteet

1 Voiman kappasitoren vika-mekanismit

Voiman kappasitori koostuu pääasiassa kotelosta, kappasitorin ytimestä, eristysvälineestä ja liittymästruktuurista. Koteloksi käytetään yleensä ohutta terästä tai rostivapaa terästä, johon on hitsattu sylinterit katolle. Kappasitorin ydin valmistetaan polypropyyleenipelien ja alumiinifolion (elektrodit) avulla, ja kotelon sisätila täytetään nestemäiseksi eristysvälineeksi eristyksen ja lämmön siirtämiseksi.

Kun täysin suljettu laite, voiman kappasitoreiden yleisiä vikatyyppejä ovat:

• Sisäisen kappasitoriyksikön rikkoutuminen;

• Syötin rikki;

• Sisäiset lyhyyskohdat;

• Ulkoinen sähkövirta.

Sisäiset vikat aiheuttavat enemmän tuhoa kappasitorin kehölle, ja kun ne tapahtuvat, niitä ei yleensä voida korjata paikan päällä, mikä vaikuttaa huomattavasti laitteen hyödyntämistehokkuuteen.

1.1 Sisäisen kappasitoriyksikön rikkoutuminen

Kappasitoriyksikön rikkoutuminen johtuu pääasiassa tekijöistä, kuten eristysvälineen ikääntyminen, kosteuden pääsy, valmistusvirheet ja ankarat toimintaolosuhteet. Jos yksikössä ei ole sisäistä syötintä, yhden yksikön rikkoutuminen lyhentää sen rinnakkaan kytkettyjä vastineita, poistamalla ne jännitteen jakamisesta. Tämä lisää toimivirran jännitteen muissa sarjaan kytketyissä yksiköissä. Ilman ajellessa vikayksikön eristystä, tämä aiheuttaa vakavia turvallisuusriskiä ja voi johtaa katastrofaalisiin vikoihin.Sisäisten syöteiden käyttö mahdollistaa tehokkaan ja nopean vikayksiköiden eristämisen, parantamalla toiminnallista turvallisuutta.

Kappasitorin rikkoutuminen voidaan luokitella kolmeen tyyppiin: sähköinen rikkoutuminen, lämpörikki ja osittainen sähkövirta.

• Sähköinen rikkoutuminen: Syynä on ylipitoinen jännite tai harmoniset, jotka aiheuttavat liian suuren sähkökentän eristysvälineeseen, mikä johtaa erityyppisten pisteiden eristyskyvyn heikkenemiseen. Se on karakterisoitu lyhyellä kestolla ja korkealla kenttävoimakkuudella. Rikkoutumispaino on tiiviisti sidoksissa kentän tasaisuuteen, mutta vähemmän herkkä lämpötilalle ja jännitteen kestolle.

• Lämpörikki: Tapahtuu, kun lämpögeneraatio ylittää häviön, mikä aiheuttaa jatkuvan lämpötilan nousun eristysvälineessä, mikä johtaa materiaalin heikkenemiseen ja lopulta eristyskyvyn heikkenemiseen. Tämä tapahtuu yleensä vakauden aikana, jossa on suhteellisen matala rikkoutumispaino ja pidempi jännitteen kesto verrattuna sähköiseen rikkoutumiseen.

• Osittainen sähkövirta: Johtuu paikallisesta korkeasta sähkökentästä eristysvälineessä, joka ylittää alhaan dielektrisen alueen, kuten nesteen, kaasun tai epäpuhtauksen rikkoutumispainon. Tämä aloittaa osittaisia sähkövirtauksia, jotka vähittäin heikentävät eristyskykyä, lopulta muodostuen täydelliseksi läpimenoksi. Prosessi on edistynyt, kehittyen epäläpimenovirtauksista täydelle eristyskyvyn rikkoutumiseen.

1.2 Syöte rikki

Syöte suoja on yksi yleisimmistä suojauskäytännöistä voiman kappasitoreille ja sillä on keskeinen rooli kompensointijärjestelmien turvalliseen ja vakaiseen toimintaan. Se luokitellaan ulkoiseksi ja sisäiseksi syötesuojaksi.

• Ulkoisen syötesuojan: Kun sisäinen kappasitoriyksikkö epäonnistuu, virran kappasitoriin ja ulkoiseen syöteeseen kasvaa. Kun virta saavuttaa syötteen asetetun sulamispainon, syöte lämpenee, katkaisee lämpötilayhtälönsä ja sulaa, katkaisee viallinen kappasitori estääksesi vian leviämisen.

• Sisäisen syötesuojan: Yksikön epäonnistuessa, rinnakkaiset yksiköt virtaavat vialliseen yksikköön, tuottamalla suuren amplitudin, nopeasti heikentyvän väliaikaisen virran. Tämän virran energia sulauttaa sarjaan kytketyn sisäisen syötteen, eristäen viallinen yksikkö ja sallii muut kappasitori jatkaa toimintaa.

Praktiikassa epäasianmukainen syötevalinta tai huono liittymä voi aiheuttaa normaalissa toiminnassa syöten rikki, mikä vahingollisesti poistaa terveet kappasitorit ja vähentää reaktiivisen tehon tuotantoa.

Jos sisäiset syötit ovat epäasianmukaisesti koonnetut eivätkä eristä vikoja ajoissa, vika voi pahentua, mikä voi johtaa kappasitorin räjähtämiseen tai palamaan.

1.3 Sisäiset lyhyyskohdat

Voiman kappasitoreiden sisäiset lyhyyskohdat sisältävät pääasiassa live-elektrodejen ja kotelon väliset lyhyyskohdat sekä elektrodienvälisten lyhyyskohdat. Nämä johtuvat pääasiassa pitkäaikaisesta eristysvälineen ikääntymisestä, sisäisen kosteuden pääsystä, ylipitoinen jännite stressi tai rakenteelliset eristysvirheet suunnittelusta tai valmistusprosesseista, jotka kaikki voivat johtaa pistokeen eristyskyvyn rikkoutumiseen ja sisäisiin lyhyyskohdat.

1.4 Ulkoinen sähkövirta

Ulkoinen sähkövirta viittaa vioihin, jotka tapahtuvat kappasitorin ulkopuolella, joita aiheuttavat ulkoiset tekijät, kuten sylinterin pinnan puhkeaminen, sylinterin läpimeno, vaihe-vaihe tai vaihe-maahan lyhyyskohdat, tai keramiikkasylinterin rakoitukset mekaanisen stressin vuoksi. Nämä vikat ovat monipuolisilla syillä, mutta tapahtuvat ulkopuolisessa piirissä. Ne voidaan yleensä havaita ja hillitä ajoissa releesuojatoimien, säännöllisten tarkastusten tai offline-testien kautta. Niiden esiintymis todennäköisyys ja vakavuus on pienempi kuin sisäisten vikoiden, mutta ne edelleen ansaitsevat riittävää huomiota.

2 Yleiset vikamääritykset ja syyt voiman kappasitoreille
2.1 Öljyn vuoto kappasitorista

Täysin suljetussa, korkean kentän voiman, suurehkon virran laitteessa, öljyn vuoto voiman kappasitorissa ei ainoastaan vähennä eristyskykyä alhaisemman öljyn tason takia, vaan myös mahdollistaa kosteuden pääsyn sisäisen paineen vähenemisen seurauksena. Tämä johtaa eristysvälineen kosteuteen, eristyskyvyn heikkenemiseen ja lopulta sisäisten yksiköiden rikkoutumiseen tai jopa räjähtämiseen.

Öljyn vuodon pääasiassa syynä ovat: huono hitsaus, joka johtaa riittämättömään tiivisteeseen; vanhentuneet tai epätasaisesti levitetty tiiviste; mekaaninen vahingoitus kuljetuksen tai asennuksen aikana; riittämätön ylläpito, joka aiheuttaa kotelon romahduksen; ja mekaaninen stressi, joka vahingoittaa sylinterin tiivisteitä.

2.2 Kappasitorin kotelon muodostuminen

Normaalissa toimissa, kappasitorin kotelon pieni laajeneminen tai kutistuminen lämpötilan ja jännitteen vaihteluista on hyväksyttävää. Kuitenkin, kun sisäinen sähkökentän voima on liian suuri, mikä aiheuttaa osittaisen sähkövirtauksen tai lyhyyskohdat, eristysväline hajoaa ja tuottaa suuria määriä kaasua. Tämä lisää sisäistä painetta suljetussa kammiossa, mikä johtaa kotelon paisumaan tai muodostumaan.

Kun vakava muodostuminen tapahtuu, paikan päällä korjaaminen on yleensä mahdotonta, ja korvaaminen on tarpeen. Kotelon muodostuminen ei ainoastaan pahenna sisäistä eristysvälineen heikkenemistä, mutta voi myös vahingoittaa sähköistä rakenne, muuttaa alkuperäisiä eristysvälimatkoja. Vakavissa tapauksissa, se voi aiheuttaa sylinterin rakoitukset (katso kuva 1), mikä voi johtaa räjähtämiseen tai palamaan.

Kotelon muodostuminen johtuu pääasiassa tuotteenlaatuongelmiin, kuten: huonon elektrodin tai eristysvälineen materiaalin laadun; gasimiehetön eristysvälineen öljyn käyttö; alhainen valmistusympäristön tai prosessin standardit; tuotannon aikana jääneet impurit; liian suuri tavoite tietylle suorituskyvylle; tai kotelomateriaali on liian ohut.

2.3 Epänormaali lämpötilan nousu kappasitoreissa

Epänormaali lämpötilan nousu voiman kappasitoreissa johtaa liian korkeaan keho lämpötilaan, mikä nopeuttaa sisäisen eristysvälineen lämpöikääntymistä, vähentää sen eristyskykyä ja voi jopa aiheuttaa osittaisen sähkövirtauksen. Voiman kappasitoreiden käyttöikä noudattaa yleensä "8°C sääntöä": jokaisen 8°C:n nousun yli suunnitelman salliman toiminnan lämpötilan, odotettu käyttöikä on noin puolittunut.

Epänormaali lämpötilan nousu johtuu pääasiassa huonoon ilmanvaihtoon tai pitkään kestevään ylipitoinen virran olosuhteisiin. Esimerkkejä ovat: epäasianmukainen kappasitorihuoneen tila-asettelu tai huoltovarusteiden väärä sijoittaminen, mikä johtaa riittämättömään lämmön siirtymiseen; lämpögeneraation lisääntyminen ylipitoinen jännite toiminnan, mikä aiheuttaa ylipitoinen virran; ja harmoniset virrat, jotka syntyy suorituskykyikkäistä yksiköistä, jotka myös edistävät kappasitorin ylipitämisestä. Lisäksi eristysvälineen ikääntyminen, kosteuden pääsy tai sisäiset komponenttivikat voivat lisätä energian menetyksiä, mikä vielä pahentaa lämpötilan nousua.

2.4 Pinnan sähkövirta kappasitorin sylinterillä

Komponentit voiman kappasitoriasemissa on yleensä tiiviisti järjestetty. Toiminnan aikana, ympäristössä on korkea lämpötila ja sähkökentän voima, mikä tekee helposti ilmaisille sähköisille hiukkasille kiinnittää. Tämä johtaa kontaminaation kertymiseen sylinterin pinnalle, mikä lisää pintaleakagevirtaa. Järjestelmän harmonisten ja jännitteen yhdistetty vaikutus voi aiheuttaa paikallisia pinna arkua sylinterin keramiikkaan. Kun kontaminaatio kertyy kriittiseen tasoon, se voi johtaa pinnan sähkövirtaan, joka on yleensä seurattu epänormaalilla äänillä. Vakavissa tapauksissa, tämä voi johtaa ulkoiseen vaihe-maahan lyhyyskohdat.

2.5 Epänormaali ääni kappasitoreista

Voiman kappasitorit ovat staattisia reaktiivisia kompensointilaitteita, joissa ei ole liikkuvia osia tai sähkömagneettisia virityskomponentteja. Normaalissa toimissa, ne eivät tulisi tuottaa kuullutavissa ääniä. Jos epänormaali ääni tapahtuu toiminnan aikana, se voi osoittaa korkean energian osittaisen sähkövirtauksen kappasitorin sisällä, ja laite tulisi välittömästi de-energoida tarkastukseen.

2.6 Kappasitorin rikkoutuminen

Kappasitorin rikkoutuminen on vakava vika, jolla on merkittäviä seurauksia. Se tapahtuu yleensä, kun sisäinen kappasitoriyksikkö kokee elektrodeja tai elektrodeja-kotelon välisen eristyskyvyn rikkoutumisen, mikä johtaa läpimenoksi lyhyyskohdat. Muut kappasitorit, jotka toimivat rinnakkaan, sitten nopeasti lataavat ja virtaavat vialliseen yksikköön. Jos syöttöenergia ylittää kotelon mekaanisen vahvuuden, kappasitori voi rikkoutua ja heittää öljyä, mikä voi aiheuttaa palaman, vaarantaa koko substation turvallisuuden, ja jopa johtaa henkilökunnan loukkaantumiseen tai kuolemaan.

Kokonaisen kappasitoriryhmän kaskade rikkoutuminen on nähty kuva 2, joka on käynnistetty sisäisen kappasitoriyksikön rikkoutumisen; epäonnistuneen yksikön yksityiskohtainen tila on nähty kuva 3.

2.7 Kappasitoriryhmän liittymätermiaalien ylipitäminen

Kun energian kappasitoriryhmiä toimivat täysi kuormituksella korkean virran kanssa. Jos sisäiset yhteydet ovat huonoja, epäasianmukaisesti suunniteltuja tai asennettuja, tai riittämätöntä ylläpitoa, paikallinen ylipitäminen liittymäpisteissä voi tapahtua. Pidempi ylipitäminen voi johtaa liian suureen lämpöenergian kertymään, mikä voi aiheuttaa yhdistävien johtimien sulamisen. Ylipitäminen vikat kappasitoriryhmän liittymätermiaaleissa on suhteellisen yleisiä; sulanut yhdisteen tila on nähty kuva 4.

3 Ennaltaehkäisytoimet onnettomuuksien välttämiseksi

3.1 Varmistamalla laadukas laitevalmistus ja asennuskomissionointi

Voiman kappasitoreiden turvallinen toiminta perustuu laitevalmistuksen ja asennuskomissionoinnin laatuun. Tuotannossa on olennaista noudattaa prosessivuosia, käyttää kelpaavia raaka-aineita ja tuotantolaitteita, ja parantaa laadunvalvontaa prosessin ajan. Tiukat tehtaantuotteiden tarkastukset varmistavat tuotteen laadun. Paikan päällä asennuksissa on asennettava järkevästi "vaiheilla ja ryhmissä" varmistaaksemme tasapainoisen kapasiteettien yhteensopivuuden vaiheissa ja osissa. Lisäksi painotetaan paikan päällä siirtymistä ja hyväksymistä asennuksen jälkeen, jotta varmistetaan asennuksen laatu ja vähennetään vikoja toiminnassa.

3.2 Parantaaksemme toimintaa ja toimintatapoja

• Kun suoritetaan linjakuorman päälle- ja poispankkitila-toimintoja, kappasitoriryhmien on noudatettava periaatetta "katkaise ensin, sitten yhdistä", kun taas linjakuormat on noudatettava järjestystä "yhdistä ensin, sitten katkaise." Tätä järjestystä ei voi mielivaltaisesti muuttaa.

• Ennen kappasitoriryhmien toiminnan palauttamista, on varmistettava riittävä purkautumisaika. Vähennetään kappasitoriryhmien useita kytkemisiä; vain täydellisen purkautumisen jälkeen voidaan uudelleen kytkää. Jos vika aiheuttaa suojalaitteiden rikkoa kappasitoriryhmän, sitä ei voi yhdistää ennen syytä löytänyt, jotta vältetään onnettomuuden pahentuminen.

• Välttääksemme korkeampia harmonisia vaikutuksia kappasitoriryhmiin, valitaan sopiva reaktoriaste erityisissä sovelluspaikoissa. Tämä tehokkaasti hillitsee korkeammat harmoniset, vähentää virtausta ja ylipitoinen jännite sulautumisen, varmistamalla koko järjestelmän turvallisen toiminnan.

3.3 Hallita toimintaympäristön lämpötilaa

Kappasitorien toimintalämpötila vaikuttaa suoraan niiden suorituskykyyn ja käyttöikään. Korkeat lämpötilat nopeuttavat eristysvälineen ikääntymistä, lyhentäen käyttöikää. Siksi on olennaista hallita toimintaympäristön lämpötilaa. Sisätiloihin asennettujen kappasitoriryhmien tulisi säilyttää hyvä ilmanvaihto, ja tarvittaessa asentaa automaattiset lämpötilahallintajärjestelmät. Ulkomaailmaan asennetut yksiköt tulisi välttää suoran auringonvalon altistumista ja varmistaa riittävä ilmanvaihto ja lämmön siirtäminen. Suoriteta säännöllisesti elävät infrapunasilmukset kappasitoriryhmiin ja liittyviin laitteisiin, jotta otetaan ajoissa toimenpiteitä, varmistamalla sisäisen mediumin lämpötilat ja ympäristön lämpötilat noudattavat säännöksiä.

3.4 Ottaa käyttöön laitteen toimintatilan online-valvonta

Asentamalla online-valvontalaitteita kappasitoriryhmiin, mahdollistetaan toimintatilan reaaliaikainen valvonta, joka auttaa nopeasti havaitsemaan ja käsittelemään potentiaalisia vikoja. Tämä sisältää tosiasiallisen toiminnan jännitteen, osittaisen sähkövirtauksen, dielektrisen häviön, kapasiteettien, leakegevirtauksen ja muita ominaisuusmerkkejä valvonta. Tämä auttaa diagnosoimaan ja eristämään vikoja, mutta myös analysoimaan potentiaalisia vikoja, saavuttaen ennustavan vika-varoituksen.

3.5 Vahvistaa laitteen säännöllistä tarkastusta

Vahvistamalla säännöllistä tarkastusta on olennaista varmistaa kappasitoriryhmien normaali toiminta. Painotetaan tarkistamista kotelon muodostumisessa, öljyn vuodoissa, keramiikkatiivisteiden kontaminaatiotasossa, sähkövirtauksen merkeissä, sähköisten etäisyyksissä ja ympäristön lämpötiloissa. Avustusmenetelmät, kuten infrapunasilmukset, voivat havaita ylipitämiset liittymäpisteissä, mahdollistaen ajoissa ylläpidon ja varmistamalla voiman kappasitoriryhmien turvallisen toiminnan.

Yhteenveto

Tämä artikkeli ehdottaa ennaltaehkä