Werkingsprincipe en belangrijke onderhoudspunten van 10kV-hoogspanningsreactieve vermogenscompensatieapparaat

De 10kV-hoge-spanningsreactieve-energiecompensatieapparaat is een essentieel en onmisbaar onderdeel in moderne elektriciteitsnetwerken. Door reactieve energie te leveren of op te nemen, lost het effectief problemen op zoals een lage vermogensfactor, hoge lijnverliezen en spanningsschommelingen veroorzaakt door de vraag naar reactieve energie, waardoor het een cruciale rol speelt bij het verbeteren van de economie, veiligheid en kwaliteit van de netwerkexploitatie. Hoge-spanningsreactieve-energiecompensatie op 10kV is een cruciaal apparaat voor veilige en economische netwerkexploitatie.

Het begrijpen van het werkingprincipe vormt de basis voor onderhoud, terwijl het strikt volgen van een regelmatig onderhoudsplan gericht op preventieve tests en toestandmonitoring - met als voornaamste prioriteit veiligheid - de fundamentele garantie is voor langdurige betrouwbare exploitatie. Onderhoudswerkzaamheden moeten worden uitgevoerd door gekwalificeerde en ervaren personeelsleden overeenkomstig vastgestelde procedures. Hieronder volgt een gedetailleerde uitleg van het werkingprincipe en de belangrijkste aspecten van het onderhoud van 10kV-hoge-spanningsreactieve-energiecompensatiesystemen.

1. Werkingprincipe van 10kV-hoge-spanningsreactieve-energiecompensatie

Kerndoel: Verbeter de vermogensfactor van het net, verlaag lijnverliezen, stabiliseer systeemspanning en verhoog de kwaliteit van de stroomvoorziening.

1.1 Compensatieprincipe

• Bron van reactieve energie: Inductieve belastingen in het elektriciteitsnet (bijv. motoren, transformatoren) vereisen tijdens de bedrijfsvoering het opzetten van een magnetisch veld, wat traag reactieve energie (Q) consumeert.

• Compensatiemethode: Condensatorbanken worden parallel verbonden, waardoor ze leidende capacitaire reactieve energie (Qc) genereren om de inductieve reactieve energie (Ql) te compenseren.

• Resultaat: De totale reactieve energie (Q) die door het systeem benodigd is, wordt verlaagd, de vermogensfactor (Cosφ = P / S) wordt verbeterd, en de schijnbare vermogen (S) wordt verlaagd.

1.2 Componenten van het compensatieapparaat

• Hoge-spanningsparallelcondensatorbank: Het kerncomponent dat capacitaire reactieve energie levert. Bestaat meestal uit meerdere condensatoreenheden die in serie en parallel zijn verbonden om aan de 10kV-spanning en de vereiste capaciteit te voldoen.

• Reeksreactor:

• Stroombeperkende reactor: Beperkt de inslagstroom op het moment van het schakelen van de condensator (meestal 5-20 keer de nominale stroom), beschermt de condensatoren en schakelequipment.

• Filterreactor: Vormt een LC-gestemde circuit met de condensator (meestal gestemd onder de 5e, 7e of een specifieke harmonische frequentie), onderdrukt harmonische stromen die de condensator binnengaan, voorkomt harmonische versterking en resonantie, waardoor de condensator beschermd wordt.

• Hoge-spanningschakelequipment:

• Vacuümcontactor of vacuümschakelaar: Wordt gebruikt om condensatorbanken in of uit te schakelen. Vacuümcontactors worden vaker gebruikt en zijn geschikt voor frequente operaties.

• Afsluitingsschakelaar / Aardingsschakelaar: Wordt gebruikt tijdens het onderhoud om de stroombron te isoleren en veilige aarding te waarborgen.

• Ontladingsapparaat:

• Ontladingsspoel of ontladingsweerstand: Na het uitschakelen van de condensatorbank, ontladen ze snel de opgeslagen lading op de condensatorterminals (typisch vereist om de restspanning binnen 5 seconden onder 50V te brengen), zorgt voor veiligheid tijdens het onderhoud. Ontladingsspoelen worden vaker gebruikt.

• Beschermingsapparaten:

• Zekering: Beschermt individuele condensatoren tegen interne storingen (expulsiezekering).

• Relaisbescherming: Omvat overstroombescherming (fase-tot-fase kortsluiting), onevenwichtigheidsbescherming (interne condensatorelementbreuk of zekering doorslaan), overspanningsbescherming, onderspanningsbescherming, harmonische overlimietbescherming, open-delta spanningsbescherming, etc.

• Meet- en besturingstoestellen:

• Controller: Monitort continu systeemspanning, stroom, vermogensfactor, harmonische stroom, harmonische spanningvervorming, en andere parameters. Regelt automatisch het schakelen van condensatorbanken volgens vooraf ingestelde strategieën (bijv. doelvermogensfactor, doelspanning, harmonische overlimietbescherming, tijdsgebaseerde programma's).

• Stroomtransformator (CT), Spanningstransformator (PT): Zorgen voor signalen voor meting en bescherming.

1.3 Bedrijfsproces

• Monitoring: De controller monitort continu parameters zoals de vermogensfactor, spanning en de vraag naar reactieve energie van het net.

• Beslissing: Wanneer de vermogensfactor onder een ingestelde ondergrens daalt (bijv. 0.9 traag), of wanneer het systeem extra reactieve energie nodig heeft, geeft de controller een bevel om te energiseren.

• Energisering: Het controlecircuit activeert de vacuümcontactor om te sluiten, waardoor de condensatorbank (meestal via een reeksreactor) parallel wordt verbonden met de 10kV busbar.

• Compensatie: De condensatorbank levert capacitaire reactieve energie aan het systeem, compenseert een deel van de inductieve reactieve energie, verbetert de vermogensfactor en ondersteunt de spanning.

• De-energisering: Wanneer de vermogensfactor boven een ingestelde bovengrens stijgt (bijv. 0.98 leidend, wat kan leiden tot overcompensatie), of wanneer de systeemspanning te hoog is, of wanneer de belasting afneemt en de vraag naar reactieve energie daalt, geeft de controller een bevel om te de-energiseren, de vacuümcontactor opent, en de condensatorbank wordt uit dienst genomen.

• Ontlading: Na het uitschakelen van de condensatorbank, werkt het ontladingsapparaat (ontladingsspoel) automatisch, en ontladen de opgeslagen energie snel.

2. Onderhoud van 10kV-hoge-spanningsreactieve-energiecompensatieapparatuur

Kerndoel: Zorg voor veilige, betrouwbare en efficiënte bedrijfsvoering, en verleng de levensduur van de apparatuur.

2.1 Dagelijkse inspectie

• Visuele inspectie: Controleer de condensatorhuisjes op opbollen, olielekkage, roest of verfverval; controleer de bushings op scheuren, vervuiling of sporen van flashover; controleer de aansluitpunten op losheid, oververhitting (infraroodthermografie) of verkleuring.

• Bedrijfsgeluid: Luister naar abnormale trillingen of geluiden van reactors, ontladingsspoelen of condensatoren (bijv. een abnormaal verhoogd "zoemen" kan wijzen op interne losheid).

• Instrumentindicaties: Controleer of de indicaties van spanningsmeters, stroommeters, vermogensfactor meters en reactieve energiemeters normaal zijn, en vergelijk deze met de weergave op de controller.

• Milieucontrole: Controleer de ventilatie, de omgevingstemperatuur en de luchtvochtigheid om er zeker van te zijn dat ze binnen de toegestane grenzen liggen; controleer op stofopbouw of sporen van kleine dieren; controleer of hekken en labels intact zijn.

• Beschermingsignalen: Controleer of er alarm- of tripsignalen zijn van de beschermingsapparaten.

2.2 Periodiek onderhoud (meestal elke zes maanden tot een jaar)

• Uitschakelen en schoonmaken: Verwijder grondig stof en vuil van de oppervlakken van condensatorhuisjes, bushings, isolatoren, busbars, frames, reactors en schakelequipment (gebruik droge, stofvrije doeken of speciale gereedschappen, vermijd isolatieschade). (Belangrijk! Schoonmaken van hoge-spanningsapparatuur moet na uitschakelen, spanningstests en aarding gebeuren!)

• Aansluitingen aandraaien: Controleer en draai alle elektrische aansluitbouten aan (busbar-aansluitingen, condensatorterminalaansluitingen, aarddraden, etc.) om goede contacten te waarborgen en oververhitting te voorkomen. Werk volgens gespecificeerde koppelmomenten.

• Condensatortests:

• Capaciteitmeting: Gebruik een speciale capaciteitsbrug om de totale capaciteit van elke fase of elke tak (indien van toepassing) te meten, en vergelijk deze met plaatwaarden of historische gegevens. Als de afwijking meer dan ±5% bedraagt of een significante verandering (vooral afname) vertoont, vereist dit nauwlettende aandacht, mogelijk wijzend op interne componentbeschadiging. De capaciteitswaarde van een enkele condensator mag niet meer dan -5% tot +10% afwijken van de nominale waarde.

• Isolatieweerstandstest: Meet de isolatieweerstand tussen polen en tussen pool en behuizing (gebruik een 2500V megaohmmeter), die aan de voorschriften moet voldoen (typisch, interpoolisolatieweerstand moet zeer hoog zijn, pool-naar-behuizing isolatieweerstand > 1000MΩ). Moet volledig ontladen worden voor en na de test!

• Dissipatiefactor (tanδ) meting: Kan worden uitgevoerd indien de omstandigheden het toelaten, wat gevoeliger is in het weerspiegelen van interne condensatorisolatiemoedigheid of -verslechtering. Mag geen significante toename vertonen ten opzichte van fabrieks- of eerdere meetwaarden.

• Reactorinspectie:

• Controleer de spoelopstelling op oververhitting, verkleuring, isolatie-ouderdom of -schade.

• Controleer of de kern (indien aanwezig) vastgeleggers los zijn.

• Meet de wikkeldirectstroomweerstand, die geen significante verschillen mag vertonen ten opzichte van fabrieks- of eerdere waarden (temperatuurinvloed in aanmerking nemend).

• Meet de isolatieweerstand.

• Ontladingsapparaatcontrole:

• Controleer de uiterlijke staat en bedrading van de ontladingsspoel.

• Verifieer de ontladingsprestaties (onder veiligheidsregeltoestemming, simuleer de bedrijfsvoering om de restspanningsdalingssnelheid te controleren).

• Schakelequipmentonderhoud:

• Controleer de uiterlijke staat van de vacuümonderbreker.

• Controleer of de bedieningsmechanisme soepel en betrouwbaar functioneert; breng passende smeermiddelen aan op smeringpunten.

• Meet de hoofdcircuitcontactweerstand.

• Voer mechanische karakteristieken-tests uit (openen/sluiten tijd, synchrone, stuiter, slag, etc.).

• Kalibratie van beschermingsapparaten: Kalibreer instellingen en voer overdrachtstests uit voor overstroom, onevenwichtigheid, overspanning, onderspanning, etc., volgens voorschriften om nauwkeurig en betrouwbaar functioneren te garanderen. Controleer de uiterlijke staat en indicatorstatus van zekeringen.

• Controllercontrole: Controleer of de weergave, knoppen en communicatie normaal zijn; verifieer de monsteracc