コンデンサバンクの保護

他の電気機器と同様に、シャントコンデンサも内部および外部の電気的な故障にさらされる可能性があります。したがって、この機器は内部および外部の故障から保護する必要があります。コンデンサバンクの保護には多くのスキームがありますが、これらのスキームを適用する際には、経済的な観点からそのコンデンサへの初期投資を考慮する必要があります。初期投資と保護のコストを比較する必要があります。コンデンサバンクに適用される主な保護アレンジメントは3種類あります。

1. 要素フューズ。

2. ユニットフューズ。

3. バンク保護。

要素フューズ

コンデンサユニットの製造業者は通常、ユニットの各要素に組み込みのフューズを提供します。この場合、要素自体で何らかの故障が発生した場合、自動的にユニットの残りの部分から切り離されます。この場合、ユニットは依然としてその目的を果たしますが、出力は小さくなります。小型の定格コンデンサバンクでは、特別な保護装置の費用を避けるために、このような組み込みの保護スキームのみが適用されます。

ユニットフューズ

ユニットフューズ保護は、一般的に故障したコンデンサユニット内のアークの持続時間を制限するために提供されます。アークの持続時間が制限されると、主要な機械的変形や大量のガス生成の可能性が低くなり、バンク内の近隣ユニットが保護されます。コンデンサバンクの各ユニットが個別にフューズによって保護されている場合、一つのユニットが故障しても、故障ユニットを取り外して交換するまで、コンデンサバンクは中断せずに動作し続けることができます。

バンクの各ユニットにフューズ保護を提供するもう一つの大きな利点は、故障ユニットの正確な位置を示すことです。しかし、この目的のためにフューズのサイズを選択する際には、システムの高調波による過負荷に耐えることができるよう、フューズ素子が考慮されるべきです。そのため、この目的のためのフューズ素子の電流評価は、全負荷電流の65%上に設定されます。コンデンサバンクの個々のユニットがフューズによって保護されている場合、各ユニットに放電抵抗を提供することが必要です。

バンク保護

一般的に、各コンデンサユニットにはフューズ保護が提供されていますが、コンデンサユニットが故障し、関連するフューズ素子がブローされた場合、同じ行に直列接続されている他のコンデンサユニットに対する電圧ストレスが増加します。一般的に、各コンデンサユニットは通常の定格電圧の110%を耐えるように設計されています。同じ行で以前に一つのユニットが損傷した後に、さらに他のコンデンサユニットが使用不能になった場合、その行の他の健全なユニットに対する電圧ストレスはさらに増加し、これらのユニットの最大許容電圧を超える可能性があります。

したがって、他の健全なユニットに過度の電圧ストレスがかからないように、できるだけ早く損傷したコンデンサユニットをバンクから取り替えることが望ましいです。したがって、故障ユニットを特定するための何らかの表示アレンジメントが必要です。バンク内の故障ユニットが特定され次第、バンクはサービスから取り外し、故障ユニットを交換する必要があります。コンデンサユニットの故障により引き起こされる不均衡電圧を検出する方法はいくつかあります。
以下の図は、最も一般的なコンデンサバンク保護アレンジメントを示しています。ここでは、コンデンサバンクは星形接続されています。各相間に電圧トランスフォーマーの一次側が接続されています。すべての3つの電圧トランスフォーマーの二次側はシリーズに接続されてオープンデルタを形成し、電圧センシティブリレーがこのオープンデルタに接続されています。正確なバランス状態では、電圧センシティブリレーには電圧が現れないはずです。なぜなら、バランスの取れた3相電圧の合計はゼロだからです。しかし、コンデンサユニットの故障により電圧の不均衡が生じた場合、結果の電圧がリレーに現れ、リレーが作動してアラームとトリップ信号を提供します。

電圧センシティブリレーは、ある一定の電圧不均衡までアラームコタクトが閉じられ、さらに高い電圧レベルではトリップコタクトとともにアラームコタクトが閉じるように調整することができます。各相のコンデンサに接続された電圧トランスフォーマーは、スイッチオフ後にバンクの放電にも役立ちます。

別のスキームでは、各相のコンデンサは等しく2つの部分に分割され、直列に接続されています。各部分には放電コイルが接続されています。放電コイルの二次側と電圧不均衡を感知するセンシティブリレーの間に補助トランスフォーマーが接続され、正常条件での放電コイルの二次電圧の差を調整します。

ここでは、コンデンサバンクは星形に接続され、中性点は電圧トランスフォーマーを通じて接地されています。電圧センシティブリレーは電圧トランスフォーマーの二次側に接続されています。相間で不均衡が生じた場合、結果の電圧が電圧トランスフォーマーに現れ、電圧センシティブリレーがプリセット値を超えて作動します。

ここでは、各相のコンデンサバンクは等しく2つの部分に分割され、並列に接続され、両部分の星点は電流トランスフォーマーで相互接続されています。電流トランスフォーマーの二次側は電流センシティブリレーに接続されています。バンクの2つの部分間に不均衡が生じた場合、電流トランスフォーマーを通る不均衡電流が流れ、電流センシティブリレーが作動します。このスキームでは、スイッチオフ後にバンクを放電するため、各相のコンデンサに放電コイルを接続することができます。

別のコンデンサバンク保護スキームでは、三相コンデンサバンクの中性点は電流トランスフォーマーを通じて接地され、電流センシティブリレーが電流トランスフォーマーの二次側に接続されています。コンデンサバンクの相間に不均衡が生じた場合、電流トランスフォーマーを通じて接地に電流が流れ、電流センシティブリレーが作動してコンデンサバンクに関連する回路ブレーカーをトリップします。

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