10kV magasfeszültségű reaktív teljesítménykompenzációs eszköz működési elvéről és karbantartási kulcspontjairól

A 10kV magasfeszültségű reaktív teljesítmény-kiegyenlítő eszköz alapvető és szükséges komponens a modern villamos rendszerekben. Reaktív teljesítmény nyújtásával vagy felvételével hatékonyan kezeli a reaktív teljesítmény-igényhez kapcsolódó problémákat, mint az alacsony teljesítmény-együttható, a magas vonalveszteségek és a feszültség-fluktuációk, jelentős szerepet játszva a hálózatműködés gazdaságosságának, biztonságának és minőségének javításában. A 10kV magasfeszültségű reaktív teljesítmény-kiegyenlítő egy kritikus eszköz a biztonságos és gazdaságos hálózatműködés érdekében.

Az eszköz működési elvéről való ismeret a karbantartás alapja, míg a megelőző vizsgálatokra és állapotfigyelésre épülő rendszeres karbantartási terv szigorú végrehajtása – mindig a biztonság előtérben tartásával – a hosszú távú megbízható működés alapját képezi. A karbantartási munkálatokat csak a megfelelőleg képzett és tapasztalt személyzet végezheti a lefektetett eljárások szerint. A következő részletesen kifejti a 10kV magasfeszültségű reaktív teljesítmény-kiegyenlítő rendszerek működési elvét és a karbantartási alapelveket.

1. A 10kV magasfeszültségű reaktív teljesítmény-kiegyenlítő működési elve

Alapvető cél: A hálózati teljesítmény-együttható javítása, a vonalveszteségek csökkentése, a rendszerfeszültség stabilizálása és a villamosenergia-szolgáltatás minőségének növelése.

1.1 Kiegyenlítési elv

• Reaktív teljesítmény forrása: A villamos hálózat induktív terhelései (pl. motorok, transzformátorok) működés közben mágneses mezőt igényelnek, amely lassuló reaktív teljesítményt (Q) fogyaszt.

• Kiegyenlítési módszer: A kondenzátorbankok párhuzamosan kapcsolódnak, előre haladó kapacitív reaktív teljesítményt (Qc) generálva, hogy ellensúlyozza az induktív reaktív teljesítményt (Ql).

• Eredmény: A rendszer által igényelt teljes reaktív teljesítmény (Q) csökken, a teljesítmény-együttható (Cosφ = P / S) javul, és a látszólagos teljesítmény (S) csökken.

1.2 A kiegyenlítő eszköz összetevői

• Magasfeszültségű párhuzamos kondenzátorbank: Az alapvető komponens, amely kapacitív reaktív teljesítményt nyújt. Általában több sorban és párhuzamosan kapcsolt kondenzátoregységből áll, amelyek 10kV feszültség és a szükséges kapacitást kielégítik.

• Soros reaktor:

• Áramkorlátozó reaktor: Korlátozza a kondenzátorkapcsolás pillanatában fellépő beáramot (általában 5–20-szer a nominális áram), a kondenzátorok és a kapcsolóeszközök védelmére.

• Szűrőreaktor: LC hangolt áramkört alkot a kondenzátorral (általában hangolt a 5., 7. vagy egy adott harmonikus frekvencián alatt), a harmonikus áramok betérését a kondenzátorba gátolva, a harmonikus erősítést és rezonanciát megelőzve, így a kondenzátor védelmére.

• Magasfeszültségű kapcsolóeszközök:

• Vakuumbazisú kapcsoló vagy vakuumbazisú átmeneti kapcsoló: A kondenzátorbankok be- és kikapcsolására használják. A vakuumbazisú kapcsolók gyakran használtak és alkalmasak a gyakori műveletekre.

• Elválasztó kapcsoló / földkapcsoló: Karbantartási műveletek során a villamos energiától való elszakításhoz és a biztonságos földeléshez szükséges.

• Leerőtlensítő eszköz:

• Leerőtlensítő ciklus vagy leerőtlensítő ellenállás: A kondenzátorbank kikapcsolása után gyorsan leerőtlensíti a kondenzátor végpontjain tárolt töltést (általában 5 másodpercen belül 50V alá kell csökkenteni a maradék feszültséget), biztonságos karbantartási műveletek érdekében. A leerőtlensítő ciklusok gyakrabban használtak.

• Védőeszközök:

• Becsapó: A kondenzátorok belső hibáinak ellenére (kitörlő típusú becsapó).

• Rövidzárló védő: Tartalmaz áramtúlmenő védőt (fázis-fázis rövidzárs), nem egyenletes védőt (belső kondenzátor elemek romlása vagy becsapó kitörlése), túlfeszültségi védőt, alulfeszültségi védőt, harmonikus túllépési védőt, nyitott delta feszültség védőt stb.

• Mérési és irányítási eszközök:

• Irányító: Folyamatosan figyeli a rendszer feszültségét, áramát, teljesítmény-együtthatóját, harmonikus áramát, harmonikus feszültség torzítási arányát és egyéb paramétereket. Automatikusan irányítja a kondenzátorbankok kapcsolódását előre beállított stratégiák szerint (pl. célteljesítmény-együttható, célfeszültség, harmonikus túllépési védő, időalapú programok).

• Áramátalakító (CT), feszültségátalakító (PT): Jeleket szolgáltatnak a mérésekhez és a védőkhöz.

1.3 Működési folyamat

• Figyelés: Az irányító folyamatosan figyeli a hálózat teljesítmény-együtthatóját, feszültségét és a reaktív teljesítmény-igényét.

• Döntés: Amikor a teljesítmény-együttható aláesik egy beállított alsó korlátnál (pl. 0,9 hátrahúzódó), vagy amikor a rendszer további reaktív teljesítményt igényel, az irányító energizálási parancsot ad ki.

• Energizálás: A vezérlő áramkör meghajtja a vakuumbazisú kapcsolót, amely a kondenzátorbankot (általában soros reaktoron keresztül) párhuzamosan kapcsolja a 10kV buszbarral.

• Kiegyenlítés: A kondenzátorbank kapacitív reaktív teljesítményt nyújt a rendszernek, részben ellensúlyozva az induktív reaktív teljesítményt, javítva a teljesítmény-együtthatót és támogatva a feszültséget.

• Dekompenszálás: Amikor a teljesítmény-együttható túlhalad egy beállított felső korlátnál (pl. 0,98 előrehaladó, ami túlkompenszációt okozhat), vagy amikor a rendszerfeszültség túl magas, vagy amikor a terhelés csökkenése miatt a reaktív teljesítmény-igény csökken, az irányító dekompenzációs parancsot ad ki, a vakuumbazisú kapcsoló kinyílik, és a kondenzátorbank kiesik a szolgálatból.

• Leerőtlensítés: A kondenzátorbank kikapcsolása után a leerőtlensítő eszköz (leerőtlensítő ciklus) automatikusan működik, gyorsan leerőtlensítve a tárolt energiát.

2. A 10kV magasfeszültségű reaktív teljesítmény-kiegyenlítő eszközök karbantartása

Alapvető cél: Biztonságos, megbízható és hatékony működés biztosítása, valamint a berendezések élettartamának meghosszabbítása.

2.1 Napi ellenőrzés

• Látványos ellenőrzés: Ellenőrizze a kondenzátorhordozatot felfúvódásra, olajszivárgásra, rostásodásra vagy festékleválásra; ellenőrizze a gerendákat, hogy nincsenek-e rések, szennyezés vagy vízszintű nyomok; ellenőrizze a csatlakozási pontokat, hogy nincsenek-e lökdőlések, túlzott hőmérséklet (infravörös termográfia) vagy színváltozás.

• Működési hang: Hallgassa meg a reaktorok, a leerőtlensítő ciklusok vagy a kondenzátorok normáltaól eltérő rezgést vagy zajt (pl. egy rendkívül növekedett "dzsengélés" jelezhet belsejében lévő lökdőléseket).

• Műszerjelek: Ellenőrizze, hogy a feszültség- és árammérések, a teljesítmény-együttható- és a reaktív teljesítmény-mérések jelei normálisak-e, és hasonlítsa össze az irányító megjelenítési értékeivel.

• Környezeti ellenőrzés: Ellenőrizze a belső szellőztetést, a környezeti hőmérsékletet és a páratartalomot, hogy azok a megengedett határok között legyenek; ellenőrizze a por gyülembsedését vagy a kis állatok betörésének jeleit; ellenőrizze, hogy a kerítések és a címkék sérteletmentesek-e.

• Védő jelzések: Ellenőrizze, hogy vannak-e riasztási vagy kikapcsolási jelzések a védőeszközökből.

2.2 Rendszeres karbantartás (általában félévente vagy évente)

• Szüneteltetés és takarítás: Teljesen tisztítsa a kondenzátorhordozatok, a gerendák, a izolátorok, a buszbarok, a keretek, a reaktorok és a kapcsolóeszközök felületeit a por és a piszta mentességétől (száraz, szálmentes ruhákkal vagy speciális eszközökkel, az izoláció sérülése nélkül). (Fontos! A magasfeszültségű berendezések takarítása csak a szüneteltetés, a feszültségvizsgálat és a földelés után tehető meg!)

• Csatlakozások szorítása: Ellenőrizze és szorítsa meg minden elektrikai csatlakozócsavarokat (buszbar-csatlakozások, kondenzátor-végpont-csatlakozások, földvezetékek stb.) a jó kapcsolat és a hőtartási megelőzés érdekében. A megadott nyomaték szerint működjön.

• Kondenzátor vizsgálat:

• Kapacitás mérése: Használjon dedikált kapacitás-híd mérése a különböző fázisok vagy ágak (ha alkalmazandó) teljes kapacitását, és hasonlítsa össze a címkeértékekkel vagy a korábbi adatokkal. Ha a eltérés ±5% feletti vagy jelentős változást mutat (különösen csökkenést), akkor nagyon odafigyelni kell, mert ez lehet belső komponenssérülés jele. Egyetlen kondenzátor kapacitás-értéke nem haladhatja meg a nominális értéket -5% és +10%-nál.

• Izolációs ellenállás mérése: Mérje a polusok közötti és a polus és a hordozat közötti izolációs ellenállást (2500V megohmmmeterral), amelynek meg kell felelnie a szabályzatoknak (általában, a polusok közötti izolációs ellenállás nagyon magasnak kell lennie, a polus-hordozat izolációs ellenállása > 1000MΩ). A vizsgálat előtt és után teljesen leerőtlensíteni kell!

• Diszipációs tényező (tanδ) mérése: Ha a feltételek ezt engedélyezik, ez érzékenyebben tükrözi a belső kondenzátorizoláció nedvességtartalmát vagy romlását. Nem mutathat jelentős növekedést a gyári vagy korábbi mérési értékekkel szemben.

• Reaktor vizsgálat:

• Ellenőrizze a tekercs megjelenését hőmérséklet-emelkedésre, színváltozásra, izolációs öregedésre vagy sérülésre.

• Ellenőrizze, hogy a mag (ha van) rögzítő elemei lökdőltek-e.

• Mérje a tekercs DC-ellenállását, amely nem mutathat jelentős különbséget a gyári vagy korábbi értékekkel szemben (a hőmérséklet hatását figyelembe véve).

• Mérje az izolációs ellenállást.

• Leerőtlensítő eszköz ellenőrzése:

• Ellenőrizze a leerőtlensítő ciklus megjelenését és a vezetékeket.

• Ellenőrizze a leerőtlensítő teljesítményt (a biztonsági szabályzat engedélyével, szimulálja a működést a maradék feszültség csökkenési sebességének ellenőrzésére).

• Kapcsolóeszközök karbantartása:

• Ellenőrizze a vakuumbazisú átmeneti kapcsoló megjelenését.

• Ellenőrizze, hogy a működtető mechanizmus rugalmasan és megbízhatóan működik-e; alkalmazzon megfelelő kenőanyagot a kenőpontokhoz.

• Mérje a fő áramkör kapcsolóellenállását.

• Végezzen mechanikai jellemző vizsgálatokat (nyitás/zárás ideje, szinkronizáció, ugrás, út stb.).

• Védőeszköz kalibrálása: Kalibrálja a beállításokat, és végezzen továbbítási teszteket áramtúlmenő, nem egyenletes, túlfeszültségi, alulfeszültségi védőkhöz a szabályzatok szerint, hogy pontos és megbízható működést biztosítson. Ellenőrizze a becsapó megjelenését és a jelző állapotát.

• Irányító ellenőrzése: Ellenőrizze, hogy a megjelenítés, a gombok és a kommunikáció normálisak-e; ellenőrizze a mintavételezés pontosságát (hasonlítsa össze a feszültséget, az áramot, a teljesítmény-együtthatót stb. a szabványos mérőeszközzel); ellenőrizze, hogy a kapcsolólogika helyes-e.

2.3 Speciális karbantartás

• Harmonikus környezet: Ha a rendszer súlyos harmonikusokkal küzd, erősítse a kondenzátorok és reaktorok hőmérséklet-emelkedésének figyelését (infravörös termográfia), végezzen rendszeres harmonikus vizsgálatokat, biztosítva, hogy a hangolási pontok beállítása megfelelő legyen, hogy elkerülje a rezonanciát. Ha szükséges, adjon hozzá szűrőeszközöket.

• Gyakori kapcsolás: Erősítse a vakuumbazisú kapcsolók/cirkuitbrakek kapcsolófémviszonyainak ellenőrzését, rövidítse meg a karbantartási ciklust.

• Hibák után: A védő működése után (különösen a becsapó kitörlése vagy a nem egyenletes védő működése), a okot teljesen azonosítani kell, a sérült komponenseket lecserélni, és teljes ellenőrzést és vizsgálatot végezni, mielőtt újra energizálja.

2.4 Biztonsági intézkedések (Legfontosabb!)

• Szigorúan tegye hatályba a "Két jegy és Három Rendszer": Munkajegy, Operációs jegy; Váltásrendszer, Felmérési rendszer, Berendezések Rendszeres Próbálkozás és Forgalmazás Rendszere.

• Szüneteltetés, feszültségvizsgálat, földelés: Bármilyen karbantartási munka előtt a villamos energiát megbízhatóan le kell szakítani (beleértve a PT másodlagos oldali hátraforduló energiát is), használjon minősített feszültségvizsgálót a feszültség hiányának megerősítésére, és telepítse a földvezetéket a munkaterület két végén. A kondenzátorbankot teljesen leerőtlensíteni kell dedikált földelő ruddal, és földelni kell a kontaktálás előtt!

• Kiemelt felügyelő: A magasfeszültségű berendezések működtetése és karbantartása során kiemelt felügyelőnek kell lennie.

• Minősített eszközök és védők használata: Használjon minősített izolációs osztályú eszközöket, húzz