पावर कैपसिटर्स की फेलयर मैकेनिजम के विशेषताएं और प्रतिरोधी उपाय क्या हैं?

1 विद्युत संधारित्रों की विफलता मेकानिज्म

विद्युत संधारित्र मुख्य रूप से आवरण, संधारित्र कोर, धारिता माध्यम और टर्मिनल संरचना से बना होता है। आवरण आमतौर पर पतले स्टील या स्टेनलेस स्टील से बना होता है, जिसमें कवर पर बशिंग लगाए जाते हैं। संधारित्र कोर पॉलीप्रोपिलीन फिल्म और अल्युमिनियम फोइल (इलेक्ट्रोड) से लपेटा जाता है, और आवरण के अंदर तरल धारिता माध्यम भरा जाता है जो धारिता और गर्मी के विसर्जन के लिए उपयोग किया जाता है।

एक पूरी तरह से सील डिवाइस के रूप में, विद्युत संधारित्रों की सामान्य विफलता प्रकार शामिल हैं:

• आंतरिक संधारित्र तत्व की विफलता;

• फ्यूज फटना;

• आंतरिक शॉर्ट सर्किट दोष;

• बाहरी डिस्चार्ज दोष।

आंतरिक विफलताएं संधारित्र शरीर के लिए अधिक विनाशकारी होती हैं और, एक बार होने पर, आमतौर पर स्थान पर ठीक नहीं की जा सकती, जो उपकरणों की उपयोग की दक्षता पर गंभीर प्रभाव डालती हैं।

1.1 आंतरिक संधारित्र तत्व की विफलता

संधारित्र तत्व की विफलता आमतौर पर धारिता माध्यम की उम्र से, गीलापन के प्रवेश, विनिर्माण दोष, और कठिन संचालन परिस्थितियों के कारण होती है। यदि तत्व के अंदर फ्यूज नहीं है, तो एक तत्व की विफलता अपने समानांतर-संयोजित तत्वों को शॉर्ट-सर्किट कर देती है, जिससे वे वोल्टेज विभाजन से बाहर हो जाते हैं। यह शेष श्रृंखला-संयोजित तत्वों पर संचालन वोल्टेज बढ़ाता है। समय पर दोष अलग करने की कमी, यह गंभीर सुरक्षा जोखिम पैदा कर सकती है और घातक विफलताओं का कारण बन सकती है।आंतरिक फ्यूजों का उपयोग दोषपूर्ण तत्वों को प्रभावी और समय पर अलग करने में सहायता प्रदान करता है, संचालन सुरक्षा को बढ़ाता है।

संधारित्र की विफलता तीन प्रकार की हो सकती है: विद्युत विफलता, ऊष्मीय विफलता, और आंशिक डिस्चार्ज विफलता।

• विद्युत विफलता: ओवरवोल्टेज या हार्मोनिक्स के कारण होती है, जो धारिता माध्यम पर अत्यधिक विद्युत क्षेत्र की ताकत का कारण बनती है, जिससे दोषपूर्ण बिंदुओं पर धारिता की विफलता होती है। यह छोटी अवधि और उच्च क्षेत्र ताकत के लक्षणों से विशिष्ट होती है। विफलता ताकत क्षेत्र की समानता से निकटता से संबंधित होती है, लेकिन तापमान और वोल्टेज अवधि के प्रति कम संवेदनशील होती है।

• ऊष्मीय विफलता: जब ऊष्मा उत्पादन ऊष्मा विसर्जन से अधिक होता है, तो धारिता माध्यम में निरंतर तापमान वृद्धि होती है, जिससे सामग्री का विकार और अंततः धारिता विफलता होती है। यह आमतौर पर स्थिर-अवस्था संचालन के दौरान होता है, जिसमें तुलनात्मक रूप से कम विफलता वोल्टेज और लंबी वोल्टेज अवधि होती है विद्युत विफलता की तुलना में।

• आंशिक डिस्चार्ज विफलता: धारिता माध्यम के अंदर उच्च विद्युत क्षेत्र के कारण होती है, जो निम्न-परमाणु विद्युत क्षेत्र जैसे तरल, गैस, या दूषणों की विफलता ताकत से अधिक होती है। यह आंशिक डिस्चार्ज शुरू करता है जो धीरे-धीरे धारिता की गुणवत्ता को खराब करता है, अंततः पूर्ण विद्युत द्वारा विफलता में विकसित होता है। यह प्रक्रिया धीरे-धीरे विकसित होती है, गहरे नहीं डिस्चार्ज से पूर्ण धारिता विफलता तक।

1.2 फ्यूज फटना

फ्यूज सुरक्षा विद्युत संधारित्रों के लिए सबसे सामान्य सुरक्षा उपायों में से एक है और भरपूरण प्रणालियों के सुरक्षित और स्थिर संचालन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। यह बाहरी और आंतरिक फ्यूज सुरक्षा में विभाजित होती है।

• बाहरी फ्यूज सुरक्षा: जब आंतरिक संधारित्र तत्व विफल होता है, तो संधारित्र और बाहरी फ्यूज के माध्यम से दोष धारा बढ़ जाती है। जब धारा फ्यूज की निर्धारित पिघलने की सीमा तक पहुंच जाती है, तो फ्यूज गर्म होता है, थर्मल संतुलन तोड़ देता है, और पिघल जाता है, जिससे दोषपूर्ण संधारित्र निर्वातित हो जाता है, दोष को बढ़ने से रोकता है।

• आंतरिक फ्यूज सुरक्षा: तत्व विफल होने पर, समानांतर तत्व दोषपूर्ण तत्व में डिस्चार्ज करते हैं, जिससे उच्च-स्तर, तेजी से घटती ट्रांसिएंट धारा उत्पन्न होती है। इस धारा से उत्पन्न ऊर्जा श्रृंखला-संयोजित आंतरिक फ्यूज को पिघला देती है, दोषपूर्ण तत्व को अलग करती है, और शेष संधारित्र को चलाने की अनुमति देती है।

वास्तविक जीवन में, गलत फ्यूज चयन या खराब टर्मिनल संपर्क के कारण सामान्य संचालन के दौरान असामान्य फ्यूज फटन हो सकता है, जो स्वस्थ संधारित्रों को गलत तरीके से निर्वातित कर सकता है और ऋणात्मक शक्ति उत्पादन को कम कर सकता है।

यदि आंतरिक फ्यूज गलत आकार के हों और दोषों को समय पर अलग न कर पाएं, तो दोष बिगड़ सकता है, जो संभवतः संधारित्र का विस्फोट या आग का कारण बन सकता है।

1.3 आंतरिक शॉर्ट सर्किट दोष

विद्युत संधारित्रों में आंतरिक शॉर्ट सर्किट दोष मुख्य रूप से लाइव इलेक्ट्रोड-से-आवरण शॉर्ट और इलेक्ट्रोड-से-इलेक्ट्रोड शॉर्ट शामिल होते हैं। ये आमतौर पर लंबी अवधि के धारिता माध्यम के उम्र से, आंतरिक गीलापन के प्रवेश, ओवरवोल्टेज तनाव, या डिजाइन या विनिर्माण प्रक्रियाओं से उत्पन्न अंतरंग धारिता दोषों के कारण होते हैं, जो सभी छेद तरह की धारिता विफलता और आंतरिक शॉर्ट सर्किट का कारण बन सकते हैं।

1.4 बाहरी डिस्चार्ज दोष

बाहरी डिस्चार्ज दोष संधारित्र शरीर के बाहर होने वाले दोषों को संदर्भित करते हैं, जो बाहरी कारकों जैसे बशिंग सतह पर फ्लैशओवर, बशिंग छेद, फेज-से-फेज या फेज-से-पृथ्वी शॉर्ट सर्किट, या यांत्रिक तनाव के कारण चीनी बशिंग में दरारों के कारण होते हैं। ये दोष विविध कारणों से होते हैं, लेकिन बाहरी परिपथ में होते हैं। उन्हें आमतौर पर रिले सुरक्षा कार्य, नियमित जांच, या ऑफलाइन परीक्षण के माध्यम से समय पर निर्धारित और नियंत्रित किया जा सकता है। उनकी घटना की संभावना और गंभीरता आंतरिक दोषों से कम होती है, फिर भी उन्हें पर्याप्त ध्यान देना आवश्यक है।

2 विद्युत संधारित्रों के सामान्य दोष विशेषताएं और कारण
2.1 संधारित्र शरीर से तेल रिसाव

पूरी तरह से सील, उच्च-क्षेत्र-ताकत, उच्च-धारा उपकरण के रूप में, विद्युत संधारित्र में तेल रिसाव न केवल तेल स्तर की कमी के कारण धारिता की कमी का कारण बनता है, बल्कि आंतरिक दबाव की कमी के कारण गीलापन का प्रवेश भी अनुमति देता है। यह धारिता की गीलापन, धारिता प्रतिरोध की कमी, और अंततः आंतरिक तत्व विफलता या यहाँ तक कि विस्फोट का कारण बनता है।

तेल रिसाव के मुख्य कारण शामिल हैं: खराब वेल्डिंग जिससे अपर्याप्त सीलिंग; उम्र से पुराना या असमान रूप से तनावपूर्ण गास्केट; परिवहन या इंस्टॉलेशन के दौरान यांत्रिक नुकसान; अपर्याप्त रखरखाव जिससे आवरण की रसायनिक रूप से खराबी; और यांत्रिक तनाव जो बशिंग सील को नुकसान पहुंचाता है।

2.2 संधारित्र आवरण विकृति

सामान्य संचालन परिस्थितियों में, तापमान और वोल्टेज विविधताओं के कारण संधारित्र आवरण में थोड़ा विस्तार या संकुचन स्वीकार्य है। हालांकि, जब आंतरिक विद्युत क्षेत्र ताकत अत्यधिक हो, जो आंशिक डिस्चार्ज या शॉर्ट सर्किट का कारण बनता है, तो धारिता माध्यम विघटित होता है और बड़ी मात्रा में गैस उत्पन्न करता है। यह बंद चैम्बर में आंतरिक दबाव बढ़ाता है, जिससे आवरण का फूलना या विकृति होती है।

जब गंभीर विकृति होती है, तो स्थान पर ठीक करना आमतौर पर असंभव हो जाता है, और प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है। आवरण विकृति न केवल आंतरिक धारिता की गुणवत्ता को खराब करती है, बल्कि इलेक्ट्रिकल संरचना को भी नुकसान पहुंचा सकती है, मूल धारिता विस्तार को बदलती है। गंभीर मामलों में, यह बशिंग टूटने (देखें चित्र 1) का कारण बन सकता है, जो संभवतः विस्फोट या आग का कारण बन सकता है।

आवरण विकृति मुख्य रूप से उत्पाद गुणवत्ता की समस्याओं के कारण होती है, जैसे: खराब इलेक्ट्रोड या धारिता माध्यम सामग्री की गुणवत्ता; गैस-अवशोषण न करने वाले धारिता तेल का उपयोग; उपस्थिति या विनिर्माण प्रक्रियाओं में उपस्थित अशुद्धियाँ; विशिष्ट प्रदर्शन मापदंडों की अतिरिक्त खोज; या आवरण सामग्री बहुत पतली हो।

2.3 संधारित्रों में असामान्य तापमान वृद्धि

विद्युत संधारित्रों में असामान्य तापमान वृद्धि अत्यधिक शरीर तापमान का कारण बनती है, जो आंतरिक धारिता माध्यम की ऊष्मीय उम्र से तेजी से बढ़ाती है, इसकी धारिता की ताकत को कम करती है, और आंशिक डिस्चार्ज शुरू कर सकती है। विद्युत संधारित्रों की उपयोग की अवधि आमतौर पर "8°C नियम" का पालन करती है: डिजाइन-अनुमत चालन तापमान से 8°C से ऊपर हर वृद्धि के लिए, अपेक्षित जीवनकाल लगभग आधा हो जाता है।

असामान्य तापमान वृद्धि मुख्य रूप से खराब वेंटिलेशन या लंबे समय तक ओवरकरंट की स्थितियों के कारण होती है। उदाहरण के लिए: संधारित्र रूम की अविष्ट दूरी या वेंटिलेशन उपकरणों की गलत व्यवस्था जो अपर्याप्त गर्मी विसर्जन का कारण बनती है; ओवरवोल्टेज चालन से ओवरकरंट का कारण बनता है; और रेक्टिफायर यूनिटों से उत्पन