Электр қуатындағы конденсаторлардың жұқтыру механизмінің өзгөчеліктері мен алдын алу шешімдері кандай?
1 Конденсаторлардың жұқтыру механизмдері
Электр энергиясының конденсаторы негізінен корпус, конденсатордың ядро, изоляциялық орта және контакттік құрылымдан тұрады. Корпус көбінесе жеңіл демір немесе нержыстальдан жасалған, бұйыртқыштар корпуспен жабыстырылады. Конденсатордың ядро полипропилен филмі мен алюминий фолька (электродтар) пайдаланып елестетіледі, ал корпус ішіне суықтыру және жылу айналуы үшін сүйектік изоляциялық зат толтырылады.
Толық қапталған құрылым ретінде, электр энергиясының конденсаторларының кездесетін жұқтыру түрлері:
Ішкі конденсатор элементтерінің жұқтыруы;
Фьюз құю;
Ішкі кішірек цепь дефекттері;
Сыртқы шығу дефекттері.
Ішкі жұқтырулар конденсатордың корпусына зиянды, және олар пайда болған сайын жерде жөндеуге мүмкіндік бермейді, бұл құрылымдардың қолдану үздігіні зор салады.
1.1 Ішкі конденсатор элементтерінің жұқтыруы
Конденсатор элементтерінің жұқтыруы негізінен диэлектриканың желісуі, тынысқа айналу, өндірудің дефекттері және қатты жұмыс шарттары сияқты факторлармен пайда болады. Егер элементте ішкі фьюз жоқ болса, бір элементтің жұқтыруы параллельді қосылған басқа элементтерді де қосылған цептердің қозғалыс напругасына қосылатын түрде қосылған цептердің қозғалыс напругасын арттыратын болады. Уақытша дефектті іздемеу үшін, бұл қауіпсіз жұмыс үшін маңызды қауіпке алысады және катастрофалық жұқтыруларға әкелуі мүмкін. Ішкі фьюздерді пайдалану дефектті элементтерді өзара бөліп, қауіпсіз жұмысты жақсартады.
Конденсатор элементтерінің жұқтыруы үш түрде болады: электр жұқтыру, термодинамикалық жұқтыру және бөлік шығу жұқтыруы.
Электр жұқтыру: Жоғары напруга немесе гармоникалар арқылы пайда болады, бұл диэлектриканың құбылысын жоғарылауына әкеледі, ол дефектті нүктелерде изоляцияны жоюға әкеледі. Бұл процесс қысқа уақытқа және жоғары құбылыс үстінде өтуі өзінің қасиеттерінің бірі. Жұқтыру құбылысы үстіндегі ұйымдылықтың қалыптасуына байланысты, бірақ температуралық параметрлерге және напруга қолжетімділігіне қатысты емес.
Термодинамикалық жұқтыру: Жылу өнімдері жылу қойылымынан артық болғанда, диэлектриканың температурасы үнемі өсетінінен, материалдың құрылымы қайтыс болып, сонымен қатар изоляцияның құбылысын жоюына әкеледі. Бұл процесті стабильді режимде өтуі мүмкін, электр жұқтыруға қарағанда, жұқтыру напругасы төмен, бірақ напруга қолжетімділігі ұзақ.
Бөлік шығу жұқтыруы: Диэлектриканың ішкі құбылысының құбылысы жоғары болғанда, сүйектік, газ немесе дефекттердің төменгі құбылысынан өтуі мүмкін. Бұл процесс өзара қозғалысқа әкеледі, бұл өзара қозғалыс қатты деформацияға әкеледі, сонымен қатар қолданыста қатты деформацияға әкеледі. Процесс қадам-қадамдық, непроницаемые қозғалыстан толық деформацияға дейін өтуі мүмкін.
1.2 Фьюз құю
Фьюз қорғау - бұл электр энергиясының конденсаторлары үшін ең көп қолданылатын қорғау әдістерінің бірі, компенсациялық системалардың қауіпсіз және стабильді жұмысында маңызды роль атқарады. Ол сыртқы және ішкі фьюз қорғауға бөлінеді.
Сыртқы фьюз қорғау: Егер ішкі конденсатор элементі жұқтыруына ұшырайды, онда конденсатор және сыртқы фьюз арқылы өтуі мүмкін болатын дефектті ағым өсетіні. Ағым фьюзтың мүшелерінің рейтингіне жеткен кезде, фьюз жылуы қалыптасады, термодинамикалық теңсіздікті бұзатын және фьюз құю, дефектті конденсаторды қозғалыстан алып тастайды, дефектті арттыруын бас арады.
Ішкі фьюз қорғау: Егер элемент жұқтыруына ұшырайды, онда параллельді элементтер дефектті элементке қосылған ағым өсетіні. Бұл ағым сериялық ішкі фьюз құюына әкеледі, дефектті элементті қозғалыстан алып тастап, басқа конденсаторлардың қозғалысын жалғастыруға мүмкіндік береді.
Ойында, фьюздің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің тереңдігінің т......
1.3 Ішкі кішірек цепь дефекттері
Электр энергиясының конденсаторларының ішкі кішірек цепь дефекттері негізінен жұмысшы электрод-корпус дефекттері мен электрод-электрод дефекттері болады. Бұл дефекттер диэлектриканың желісуі, тынысқа айналу, жоғары напруга тәсірлері немесе өндірудің дефекттері сияқты себептермен пайда болады, бұл дефекттердің үстінде диэлектриканың жұқтыруына әкеледі.
1.4 Сыртқы шығу дефекттері
Сыртқы шығу дефекттері - бұл конденсатордың корпусының сыртында пайда болатын дефекттер, бұйыртқыш бетіндегі сызықтық дефекттер, бұйыртқыштың жұқтыруы, фазалар арасындағы немесе фаза-жер арасындағы кішірек цепь дефекттері, жеңілдіктің механикалық тәсірінен пайда болған фарфорлы бұйыртқыштардың трещинасы сияқты сыртқы себептермен пайда болады. Бұл дефекттер әртүрлі себептермен пайда болады, бірақ алдыңғы цепте пайда болады. Оларды реле қорғау, рутиндық тексеру немесе оффлайн тесттер арқылы уақытша анықтау және бас ару мүмкін. Олардың пайда болуының ықтималдығы және қауіпсіздігі ішкі дефекттерге қарағанда төмен, бірақ оларға да ерекше назар аудару керек.
2 Электр энергиясының конденсаторларының жалпы дефекттері, қасиеттері және себептері
2.1 Конденсатор корпусынан май түсіру
Толық қапталған, жоғары құбылыс пен жоғары ағымдық құрылым ретінде, электр энергиясының конденсаторынан май түсіру не май деңгейін төмендетеді, не жеңілдікке тынысқа айналуына әкеледі. Бұл изоляцияның тынысқа айналуына, изоляция құбылысының төмендетуіне, сонымен қатар элементтердің ішкі жұқтыруына же қатты деформацияға әкеледі.
Май түсіру негізінен мысалы: жабыстыру қысқартылуы, гуммиластик қысқартылуы, жүрістер арқылы және орнату кезінде пайда болған механикалық зиян, коррозияға әкеледі, бұйыртқыштардың жабыстыруына әкеледі.
2.2 Конденсатор корпусының деформациясы
Нормалды жұмыс режимінде, температура және напруга өзгерістерінен корпус қозғалысы маңызды емес. Бірақ, ішкі электр құбылысы жоғары болғанда, бөлік шығу немесе кішірек цепь дефекттері пайда болады, диэлектриканың жұқтыруына әкеледі және көптеген газ өнімдері пайда болады. Бұл қапталған камераның ішкі қысымын арттыратын, корпус қозғалысына әкеледі.
Егер қатты деформация пайда болса, оны жерде жөндеуге мүмкіндік бермейді, оны ауыстыру қажет. Корпус қозғалысы не только加剧了内部绝缘的恶化，还可能导致电气结构损坏，改变原有的绝缘间隙。在严重的情况下，它可能会导致套管断裂（见图1），从而引发爆炸或火灾。  壳体变形主要由产品质量问题引起，如：电极或介质材料质量差；使用不吸气的绝缘油；生产环境或工艺不合格；生产过程中残留杂质；过度追求特定性能指标；或者壳体材料过薄。 **2.3 电容器异常温升** 电容器异常温升会导致本体温度过高，加速内部介质的热老化，降低其绝缘强度，甚至可能引发局部放电。电力电容器的使用寿命通常遵循“8°C规则”：每超过设计允许运行温度8°C，预期寿命大约减半。 异常温升主要是由于通风不良或长时间过电流条件引起的。例如：电容器室的空间布局不合理或通风设备放置不当导致散热不足；过电压运行导致发热增加而过电流；整流装置产生的谐波电流也会使电容器过热。此外，介质老化、受潮或内部元件故障会增加功率损耗，进一步加剧温升。 **2.4 电容器套管表面闪络放电** 电力电容器安装中的组件通常布置紧凑。在运行过程中，周围环境具有高温和高电场强度，容易吸附空气中的带电粒子。这会导致套管表面积污，增加表面泄漏电流。在系统谐波和电压的共同作用下，套管瓷件上可能发生局部表面电弧。当积污达到一定程度时，可能导致表面闪络放电，伴随异常噪声。在严重情况下，这可能导致外部相间或相地短路。 **2.5 电容器异常噪声** 电力电容器是静态无功补偿装置，没有运动部件或电磁激励部件。在正常运行中，它们不应产生可听的声音。如果在运行中出现异常噪声，可能表明电容器内部发生了高能局部放电，应立即断电进行检查。 **2.6 电容器破裂** 电容器破裂是一种严重的故障，后果严重。它通常发生在内部电容器元件发生电极间或电极与外壳之间的绝缘击穿，导致贯穿性短路。其他并联运行的电容器将迅速向故障单元充电和放电。如果注入的能量超过外壳的机械强度，电容器可能会破裂并喷出油，可能导致火灾，危及整个变电站的安全，甚至造成人员伤亡。  图2显示了由于内部电容器元件击穿引发的整个电容器组的连锁破裂事件；图3详细展示了故障元件的情况。  **2.7 电容器组接线端子过热** 一旦通电，电力电容器组将在满负荷下运行，电路电流很大。如果内部连接接触不良、设计或安装不当，或维护不足，连接点可能会出现局部过热。长期过热会导致热能积累过多，可能导致连接导体熔化。电容器组接线端子的过热故障相对常见；图4显示了一个熔化的连接情况。  **3 防止事故的措施** **3.1 确保设备制造和安装调试质量** 电力电容器的安全运行依赖于设备制造和安装调试的质量。在生产过程中，必须严格遵守工艺流程，使用合格的原材料和生产设备，并加强全过程的质量监督。严格的出厂检验确保产品质量。现场安装应合理“分相分组”，保证各相各段的电容匹配。同时，应重视安装后的交接验收，确保安装质量，减少运行中的故障。 **3.2 改进运行和操作方法** - 在对线路负载进行送电和停电操作时，电容器组必须遵循“先断后合”的原则，而负载线路则应遵循“先合后断”的顺序。这个顺序不能随意改变。 - 在恢复电容器组运行之前，必须确保充分放电时间。应尽量减少电容器组的频繁切换，只有在完全放电后才能重新闭合。如果因故障导致保护装置跳闸电容器组，在查明原因前不得重新投入运行，以防止事故扩大。 - 为了避免高次谐波对电容器组的影响，应根据具体应用场景选择合适的电抗率。这可以有效抑制高次谐波，减少合闸涌流和过电压，确保整个系统的安全运行。 **3.3 控制运行环境温度** 电容器的运行温度直接影响其性能和寿命。高温会加速绝缘老化，缩短使用寿命。因此，控制运行环境温度至关重要。室内安装的电容器组应保持良好的通风，并在必要时安装自动温控系统。室外设备应避免直接阳光照射，并确保适当的通风和散热。定期对电容器组及相关设备进行带电红外测温，及时采取措施，确保内部介质温度和环境温度符合规定。 **3.4 实施设备运行状态在线监测** 在电容器组上安装在线监测装置，可以实时监测运行状态，有助于及时发现和处理潜在故障。这包括监测实际运行电压、局部放电、介质损耗、电容、泄漏电流等特征信号。这不仅有助于故障诊断和隔离，还能分析潜在缺陷，实现预测性故障预警。 **3.5 加强设备常规检查** 加强常规检查对于确保电容器组正常运行至关重要。应重点关注壳体变形、漏油、瓷绝缘子污染程度、放电迹象、电气距离和环境温度等情况。辅助方法如红外测温可以检测连接点的过热情况，及时进行维护，确保电力电容器装置的安全运行。 **结论** 通过分析电力电容器的故障机理、特点及原因，本文从设备制造和安装调试质量、运行方法、运行环境温度控制、运行状态在线监测和常规检查五个方面提出了预防措施。这些建议为电力电容器的有效应用提供了实用指导。
