Testowanie baterii kondensatorów

Standard ANSI, IEEE, NEMA lub IEC jest używany do testowania banku kondensatorów mocy.
Przeprowadza się trzy rodzaje testów na bankach kondensatorów. Są to

1. Testy projektowe lub typowe.

2. Testy produkcyjne lub rutynowe.

3. Testy terenowe lub przeduruchomieniowe.

Testy projektowe lub typowe banku kondensatorów

Gdy producent wprowadza nowy projekt kondensatora mocy, należy przetestować, czy nowa partia kondensatorów spełnia standard. Testy projektowe lub typowe nie są przeprowadzane na pojedynczych kondensatorach, lecz na losowo wybranych kondensatorach, aby zapewnić zgodność ze standardem.

Po wprowadzeniu nowego projektu, gdy te testy projektowe są przeprowadzone, nie ma potrzeby ich powtarzania dla żadnej kolejnej partii produkcji, dopóki projekt nie ulegnie zmianie. Testy typowe lub projektowe są zazwyczaj destrukcyjne i kosztowne.
Testy typowe przeprowadzane na banku kondensatorów to –

1. Test wytrzymałości na wysokie napięcie impulsowe.

2. Test izolatorów.

3. Test stabilności termicznej.

4. Test napięcia radiowego (RIV).

5. Test spadku napięcia.

6. Test rozładowania przez krótkie spięcie.

Test wytrzymałości na wysokie napięcie impulsowe

Ten test zapewnia zdolność wytrzymałości izolacji używanej w jednostce kondensatora. Izolacja dostarczona na jednostkę kondensatora powinna być w stanie wytrzymać wysokie napięcie podczas przejściowych nadprzewodzeń napięciowych.
Istnieją trzy rodzaje jednostek kondensatorów.

1. Jednostka kondensatora z jednym izolatorem

   W tym przypadku jeden koniec elementu kondensatora wychodzi z odlewu przez izolator, a drugi koniec elementu kondensatora jest bezpośrednio połączony z samym odlewem. W tym przypadku odlew jednostki kondensatora służy jako jeden z terminali, a jednostka kondensatora jest połączona z podstawą izolatora poprzez elementy kondensatora. Test wytrzymałości na wysokie napięcie impulsowe nie może być przeprowadzony w tej jednostce.
   

2. Jednostka kondensatora z dwoma izolatorami

   W tym przypadku oba końce elementu kondensatora są zakończone na odlewie za pomocą dwóch osobnych izolatorów. W tym przypadku odlew jest całkowicie izolowany od ciała odlewu.
   

3. Jednostka kondensatora z trzema izolatorami

   W jednostce kondensatora trójfazowej, linia terminala każdego z trzech fazowych elementów kondensatora wychodzi z odlewu przez trzy osobne izolatory.
   
   Ten test jest przeprowadzany tylko na wieloizolatorowych jednostkach kondensatora. Wszystkie podstawy izolatorów powinny być skrócone przez przewód o wysokiej przewodności przed zastosowaniem wysokiego napięcia impulsowego. Ciało odlewu powinno być odpowiednio uziemione.
   Jeśli więcej niż jedna jednostka o tym samym BIL (Basic Insulation Level) ma być przetestowana, wszystkie izolatory tych partii powinny być skrócone razem.
   W tym teście stosowane jest standardowe napięcie impulsowe. Zalecane napięcie impulsowe wynosi 1,2/50 µs. Jeśli jednostka kondensatora ma dwa różne izolatory BIL, napięcie impulsowe jest oparte na izolatorze o niższym BIL. Jeśli nie wystąpi flashover w izolatorach podczas trzech kolejnych aplikacji napięcia impulsowego o znamionowym napięciu, jednostka jest uznawana za zaliczoną w teście.

Test izolatorów

Jeśli w poprzednim teście impulsowym nie wystąpi flashover, nie ma potrzeby osobnego testu izolatorów. Jeśli jednak wystąpi flashover w pierwszych trzech kolejnych aplikacjach napięcia impulsowego, stosuje się dodatkowe trzy kolejne napięcia impulsowe. Jeśli nie wystąpi dodatkowy flashover w izolatorach, izolator jest uznawany za zaliczony w teście.

Test stabilności termicznej kondensatora mocy

Ten test jest przeprowadzany, aby sprawdzić, jak bardzo jednostka kondensatora jest termicznie stabilna. Do tego testu jednostka testowa jest zamontowana między dwiema dummy jednostkami kondensatora. Dummy jednostki muszą mieć takie same wymiary jak jednostka testowa.
Dummy jednostki i jednostka testowa powinny być zamontowane w ten sam sposób, jak w praktyce byłyby zamontowane na strukturze banku kondensatorów.
Aby zmniejszyć cyrkulację powietrza, wszystkie trzy kondensatory są umieszczone w zamkniętej obudowie. Dummy jednostki mogą być takimi samymi jednostkami kondensatora o tym samym znamionowym napięciu co jednostka testowa, lub są modelami rezystorowymi jednostki testowej. Model rezystorowy oznacza, że zamiast elementów kondensatora, wewnątrz obudowy kondensatora są umieszczone rezystory, które generują taki sam efekt termiczny jak oryginalna jednostka kondensatora przy tej samej mocy. Powietrze wewnątrz obudowy nie powinno być wymuszane. Wszystkie trzy próbki, tj. testowy kondensator i dwa dummy kondensatory, są podłączone do napięcia testowego, które jest obliczane według poniższego wzoru,

Gdzie,
VT to napięcie testowe,
VR to znamionowe napięcie jednostki testowej,
WM to maksymalna dopuszczalna strata mocy,
WA to rzeczywista strata mocy.
Pomimo że napięcie testowe jest obliczane z powyższego wzoru, napięcie testowe powinno być ograniczone do wartości, która powoduje maksymalnie 144% znamionowego KVAR kondensatora. Napięcie, które zostało obliczone lub oszacowane i zastosowane, musi być utrzymane w granicach ± 2% przez 24 godziny okresu testu.

Test napięcia radiowego (RIV)

Ten test jest przeprowadzany przy znamionowej częstotliwości i 115% znamionowego napięcia skutecznej wartości kondensatora. Ten test jest przeprowadzany tylko na jednostkach z większą liczbą izolatorów. Ponieważ jednostka z jednym izolatorem ma obudowę bezpośrednio połączoną z elementami kondensatora. Podczas testu obudowa wieloizolatorowej jednostki musi być odpowiednio uziemiona. Testowy kondensator powinien być utrzymany w temperaturze pokojowej, a jego izolatory powinny być suche i czyste. Jednostka powinna być zamontowana w zalecanej pozycji. Podczas pomiaru na 1 MHz, napięcie częstotliwości radiowej nie powinno przekraczać 250 µV.

Test spadku napięcia

W tym teście jednostka kondensatora jest naładowana napięciem stałym, którego wartość jest równa wartości szczytowej znamionowego napięcia przemiennego jednostki. Po naładowaniu jednostki, pozwala się jej rozładować przez pewne środki, a następnie mierzy się spadek napięcia. Jeśli napięcie spadnie poniżej 50 V w ciągu 5 minut w przypadku jednostki kondensatora o napięciu znamionowym wyższym niż 600 V (skuteczna wartość), jednostka jest uznawana za zaliczoną w teście spadku napięcia. Spadek napięcia powinien nastąpić w ciągu 1 minuty w przypadku jednostki kondensatora o napięciu znamionowym niższym niż 600 V (skuteczna wartość).

Test rozładowania przez krótkie spięcie

Ten test jest przeprowadzany, aby zweryfikować szczelność wszystkich wewnętrznych połączeń jednostki kondensatora. Nie tylko szczelność, ale także sprawdza, czy rozmiar przewodników i ich właściwości elektryczne są prawidłowo wybrane i zaprojektowane w jednostce kondensatora. W tym teście jednostki kondensatora są naładowane do 2,5 razy znamionowego napięcia skutecznej wartości. Następnie jednostka kondensatora jest rozładowywana. Naładowanie i rozładowanie powinno być wykonane co najmniej 5 razy. Pojemność jednostki kondensatora jest mierzona przed zastosowaniem napięcia ładowania oraz po piątym rozładowaniu jednostki. Różnica między początkową i końcową pojemnością jest rejestrowana i nie powinna przekraczać różnicy pojemności jednostki, gdy jeden element kondensatora jest zshortowany lub jeden element bezpiecznika jest uruchomiony.
To oznacza,
(Początkowo zmierzona pojemność – pojemność zmierzona po piątym rozładowaniu) < (pojemność jednostki ze wszystkimi elementami i bezpiecznikiem - pojemność z jednym zshortowanym elementem kondensatora lub jednym uruchomionym elementem bezpiecznika)

Rutynowe testy banku kondensatorów

Rutynowe testy są również nazywane testami produkcyjnymi. Te testy powinny być przeprowadzane na każdej jednostce kondensatora w partii produkcyjnej, aby zagwarantować parametry wydajności poszczególnych jednostek.

Test krótkotrwałego nadnapięcia

W tym teście, napięcie stałe 4,3 razy większe od znamionowego napięcia skutecznej wartości lub napięcie przemienne 2 razy większe od znamionowego napięcia skutecznej wartości jest zastosowane do podstaw izolatorów jednostki kondensatora. Granica kondensatora powinna wytrzymać jedno z tych napięć co najmniej przez 10 sekund. Temperatura jednostki podczas testu powinna być utrzymana na poziomie 25 ± 5 stopni. W przypadku jednostki kondensatora trójfazowego, jeśli trójfazowe elementy kondensatora są połączone w gwiazdę z neutralą połączoną przez czwarty izolator lub przez obudowę, napięcie zastosowane między terminalami fazowymi, będzie √3 razy większe od powyższych napięć. Takie samo napięcie, jak powyżej, zostanie zastosowane między terminalami fazowymi i neutralnymi.
Dla jednostki kondensatora trójfazowego połączonej w trójkąt, napięcie znamionowe to napięcie między fazami.
Pojemność powinna być zmierzona przed i po zastosowaniu napięcia testowego. Zmiana pojemności powinna wynosić mniej niż 2% pierwotnie zmierzonej pojemności lub tej spowodowanej awarią jednego elementu kondensatora lub elementu bezpiecznika, w zależności od mniejszej wartości.

Test napięcia między terminalem a obudową