Princip fungování a klíčové body údržby 10kV vysokonapěťového zařízení pro reaktivní odpočet

Vysokonapěťové zařízení pro kompenzaci reaktivního výkonu 10kV je nezbytnou a nevyhnutelnou součástí moderních elektrických systémů. Poskytováním nebo absorpcí reaktivního výkonu efektivně řeší problémy jako nízký koeficient využití, vysoké ztráty na čáru a kolísání napětí způsobené potřebou reaktivního výkonu, hraje klíčovou roli v zlepšení ekonomiky, bezpečnosti a kvality dodávky v síti. Vysokonapěťová kompenzace reaktivního výkonu 10kV je klíčovým zařízením pro zajištění bezpečné a ekonomické operace sítě.

Porozumění jeho principu fungování je základem pro údržbu, přičemž striktní provádění pravidelného údržbového plánu zaměřeného na preventivní testování a sledování stavu – a vždy s důrazem na bezpečnost – je základní zárukou pro zajištění dlouhodobé spolehlivé operace. Údržbou musí být prováděno podle stanovených postupů vykvalifikovanými a zkušenými osobami. Níže je detailní vysvětlení principu fungování a zásad údržby vysokonapěťových systémů pro kompenzaci reaktivního výkonu 10kV.

1. Princip fungování vysokonapěťové kompenzace reaktivního výkonu 10kV

Klíčový cíl: Zlepšit koeficient využití v sítích, snížit ztráty na čáru, stabilizovat systémové napětí a zlepšit kvalitu dodávky energie.

1.1 Princip kompenzace

• Zdroj reaktivního výkonu: Indukční zátěže v elektrické síti (např. motory, transformátory) požadují při provozu vytvoření magnetického pole, což spotřebovává reaktivní výkon s opožděním (Q).

• Metoda kompenzace: Paralelně jsou připojeny kondenzátorové banky, které generují vedoucí kapacitní reaktivní výkon (Qc) k vyrovnání indukčního reaktivního výkonu (Ql).

• Výsledek: Celkový reaktivní výkon (Q) požadovaný systémem se sníží, koeficient využití (Cosφ = P / S) se zlepší a zdánlivý výkon (S) se sníží.

1.2 Součásti kompenzačního zařízení

• Vysokonapěťová paralelní kondenzátorová banka: Klíčová součást poskytující kapacitní reaktivní výkon. Obvykle se skládá z několika kondenzátorových jednotek spojených v sérii a paralelně, aby splňovaly požadavky na napětí 10kV a požadovanou kapacitu.

• Sériový reaktor:

• Reaktor omezující proud: Omezí vstupní proud při přepínání kondenzátorů (typicky 5–20krát nominální proud), chrání kondenzátory a přepínačové zařízení.

• Filtr reaktor: Tvoří LC naladěný obvod s kondenzátorem (obvykle naladěný pod 5., 7. nebo specifickou harmonickou frekvenci), potlačuje harmonické proudy, které by mohly vstoupit do kondenzátoru, zabránil by harmonickému zesílení a rezonanci, tedy chrání kondenzátor.

• Vysokonapěťové přepínačové zařízení:

• Vakuový kontaktor nebo vakuový vypínač: Používá se k přepínání kondenzátorových bank. Vakuové kontaktové jsou častěji používány a jsou vhodné pro časté operace.

• Izolační přepínač / přepínač zemnící: Používá se během údržby k izolaci zdroje energie a zajištění spolehlivého zemnící pro bezpečnost.

• Výbojkové zařízení:

• Výbojkový cívek nebo výbojkový odpor: Po odpojení kondenzátorové banky rychle uvolní uložený náboj na terminálech kondenzátoru (typicky je požadováno snížení reziduálního napětí pod 50V do 5 sekund), zajišťuje bezpečnost během údržby. Výbojkové cívek jsou častěji používány.

• Zařízení ochrany:

• Plynový vypínač: Chrání jednotlivé kondenzátory před vnitřními poruchami (expulzní plynový vypínač).

• Relé ochrany: Zahrnuje ochranu před přetokem (fázový krátký spoj), nerovnovážnou ochranu (povolení interního kondenzátorového prvku nebo výpadku plynu), ochranu před přetlakem, ochranu před nedostatkem napětí, ochranu před překročením harmonických hodnot, ochranu před otevřeným trojúhelníkovým napětím atd.

• Měřicí a kontrolní zařízení:

• Kontrolér: Spojitě monitoruje napětí, proud, koeficient využití, harmonické proudy, míru zkreslení harmonického napětí a další parametry. Automaticky řídí přepínání kondenzátorových bank podle přednastavených strategií (např. cílový koeficient využití, cílové napětí, ochrana proti překročení harmonických hodnot, časové programy).

• Proudový transformátor (CT), napěťový transformátor (PT): Poskytují signály pro měření a ochranu.

1.3 Proces provozu

• Monitorování: Kontrolér spojitě monitoruje parametry jako koeficient využití, napětí a požadavek na reaktivní výkon v síti.

• Rozhodnutí: Pokud koeficient využití klesne pod nastavenou dolní hranici (např. 0,9 lag), nebo pokud systém potřebuje dodatečný reaktivní výkon, kontrolér vydá příkaz k zapnutí.

• Zapnutí: Řídící obvod spustí vakuový kontaktor, který uzavře kondenzátorovou banku (obvykle přes sériový reaktor) paralelně k sběrnici 10kV.

• Kompenzace: Kondenzátorová banka dodává kapacitní reaktivní výkon do systému, vyrovnává část indukčního reaktivního výkonu, zlepšuje koeficient využití a podporuje napětí.

• Vypnutí: Pokud koeficient využití překročí nastavenou horní hranici (např. 0,98 vedoucí, což může způsobit překompensaci), nebo pokud je systémové napětí příliš vysoké, nebo pokud snížení zátěže vedlo ke snížení požadavku na reaktivní výkon, kontrolér vydá příkaz k vypnutí, vakuový kontaktor otevře a kondenzátorová banka je vyřazena ze služby.

• Výboj: Po odpojení kondenzátorové banky automaticky začne fungovat výbojkové zařízení (výbojkový cívek) a rychle uvolní uloženou energii.

2. Údržba vysokonapěťových zařízení pro kompenzaci reaktivního výkonu 10kV

Klíčový cíl: Zajistit bezpečnou, spolehlivou a efektivní operaci a prodloužit životnost zařízení.

2.1 Běžné prohlídky

• Vizuální prohlídka: Zkontrolujte obal kondenzátoru na vzdouvání, unikání oleje, korozí nebo odplavování barvy; zkontrolujte vložky na trhliny, kontaminaci nebo stopy po flashoveru; zkontrolujte spoje na volnost, přetopení (infrachervená termografie) nebo změnu barvy.

• Pracovní zvuk: Poslouchejte na neobvyklé vibrace nebo hluk z reaktorů, výbojkových cívek nebo kondenzátorů (např. neobvykle zvýšený "humot" může naznačovat vnitřní volnost).

• Ukazatelé přístrojů: Zkontrolujte, zda jsou ukazatele napěťoměrů, amperometrů, faktorových měrů a měrů reaktivního výkonu normální a porovnejte je s hodnotami zobrazenými kontrolérem.

• Prohlídka prostředí: Zkontrolujte vnitřní ventilaci, teplotu a vlhkost, aby byly v povolených mezích; zkontrolujte, zda není na zemi prach nebo stopy po proniknutí malých zvířat; zkontrolujte, zda jsou ploty a štítky v pořádku.

• Signály ochrany: Zkontrolujte, zda jsou přítomny jakékoli poplachové nebo tripové signály z ochranných zařízení.

2.2 Pravidelná údržba (obvykle každých šest měsíců až jeden rok)

• Čištění při vypnutí: Důkladně odstranit prach a špínu z povrchů obalu kondenzátoru, vložek, izolátorů, sběrnic, rámu, reaktorů a přepínačového zařízení (použijte suché, bezvlákenné hadry nebo speciální nástroje, abyste zabránili poškození izolace). (Důležité! Čištění vysokonapěťového zařízení musí být provedeno po vypnutí, testování napětí a zemnící!)

• Zatěžování spojů: Zkontrolujte a zatěžte všechny elektrické spojovací šrouby (spoj sběrnic, spoj terminálů kondenzátoru, zemnice atd.), abyste zajistili dobrý kontakt a zabránili přetopení. Provádějte podle stanoveného momentu.

• Test kondenzátoru:

• Měření kapacity: Použijte speciální most pro měření kapacity k měření celkové kapacity každé fáze nebo každé větve (pokud je to možné) a porovnejte s hodnotami na etiketě nebo historickými daty. Pokud odchylka překročí ±5% nebo ukáže významnou změnu (zejména snížení), vyžaduje blízkou pozornost, což může naznačovat poškození vnitřních komponent. Kapacitní hodnota jednoho kondenzátoru by neměla odchýlit od nominální hodnoty více než -5% až +10%.

• Test izolačního odporu: Naměřte izolační odpornost mezi póly a mezi pólem a obalem (použijte megohmmetr 2500V), který by měl splňovat regulační požadavky (obvykle, inter-pólový izolační odpornost by měl být velmi vysoký, pólový-ke-karoserii izolační odpornost > 1000MΩ). Musí být plně vypálena před a po testu!

• Měření disipačního faktoru (tanδ): Lze provést, pokud to umožňují podmínky, což je citlivější na odraz vnitřní izolace kondenzátoru na vlhkost nebo degradaci. By neměl ukazovat významné zvýšení v porovnání s továrními nebo předchozími měřeními.

• Prohlídka reaktoru:

• Zkontrolujte vzhled cívky na přetopení, změnu barvy, stárnutí izolace nebo poškození.

• Zkontrolujte, zda jsou pevné části jádra (pokud jsou přítomny) volné.

• Naměřte DC odpor závitů, který by neměl ukazovat významnou rozdíl v porovnání s továrními nebo předchozími hodnotami (s ohledem na vliv teploty).

• Naměřte izolační odpornost.

• Prohlídka výbojkového zařízení:

• Zkontrolujte vzhled a zapojení výbojkového cívek.

• Ověřte výbojkové vlastnosti (za povolení bezpečnostních předpisů, simulujte operaci k ověření rychlosti snížení reziduálního napětí).

• Údržba přepínačového zařízení:

• Zkontrolujte vzhled vakuového vypínače.

• Zkontrolujte, zda pracovní mechanismus funguje pohotově a spolehlivě; aplikujte vhodnou smazavu na mazací body.

• Naměřte odpor hlavního obvodu.

• Proveďte mechanické charakteristické testy (otevírací/zavírací čas, synchronizace, odbounce, dráha atd.).

• Kalibrace ochranných zařízení: Kalibrujte nastavení a proveďte přenosové testy pro přetok, nerovnováhu, přetlak, nedostatek napětí atd. podle předpisů, abyste zajistili přesnou a spolehlivou operaci. Zkontrolujte vzhled a indikátor plynu.

• Prohlídka kontroléra: Zkontrolujte, zda jsou displeje, tlačítka a komunikace v pořádku; ověřte přesnost vzorkování (porovnejte napětí, proud, koeficient využití atd. se standardním měřičem); zkontrolujte, zda je logika přepínání správná.

2.3 Speciální údržba

• Harmonické prostředí: Pokud má systém vážné harmonické, posilte sledování teplotního nárůstu kondenzátorů a reaktorů (infrachervená termografie), pravidelně provádějte testy harmonických hodnot, zajišťte, že nastavení naladěného bodu je rozumné, abyste zabránili rezonanci. Pokud je to nutné, přidejte filtrační zařízení.

• Časté přepínání: Posilte prohlídku opotřebení kontaktů vakuových kontaktorů/vypínačů, zkrátit jejich údržbový cyklus.

• Po poruchách: Po aktivaci ochrany (zejména po výpadku plynu nebo aktivaci nerovnovážné ochrany) musí být důkladně identifikována příčina, poškozené komponenty nahrazeny a dokončena komplexní prohlídka a testování před znovuenergizací.

2.4 Bezpečnostní opatření (nejdůležitější!)

• Přísně uplatňujte "Dva lístky a tři systémy": Lístek práce, Lístek operace; Systém předávání směn, Systém pravidelné prohlídky, Systém pravidelného testování a rotace zařízení.

• Vypnutí, testování napětí, zemnící: Před jakoukoli údržbou musí být zdroj energie spolehlivě odpojen (včetně možného zpětného příkonu z PT sekundární strany), použijte kvalifikovaný tester napětí k potvrzení absence napětí a nainstalujte zemničí dráty na obou koncích pracovního místa. Kondenzátorová banka musí být plně vypálena pomocí speciálního zemničího tyče a zemněna před dotykem!

• Vyhrazený dozorce: Operace a údržba vysokonapěťového zařízení musí mít vyhrazeného dozorce.

• Použití kvalifikovaných nástrojů a ochrany: Použijte nástroje s kvalifikovaným izolačním stupněm, nosit izolační rukavice, izolační boty a další bezpečnostní ochranné vybavení.

• Vědomí reziduálního napětí: I po vypálení použijte zemničí tyč k opětovnému krátkému spojení terminálů kondenzátoru před dotykem.

2.5 Záznam a analýza

• Podrobně zaznamenejte data z každé prohlídky, údržby a testu (kapacitní hodnota, izolační odpornost, teplota, informace o akci ochrany atd.).

• Vytvořte soubory zařízení, provádějte trendovou analýzu a včas identifikujte potenciální defekty.

• Zaznamenejte neobvyklé podmínky a procesy řešení.

3. Odkaz pro klíč