Komplette Schutzlösung für Hochspannungskondensatoren

Kernziel:​ Sicherzustellen, dass Kondensatoren und das Stromnetz sicher und stabil betrieben werden und die Lebensdauer der Ausrüstung verlängert wird.

Wenn Hochspannungskondensatoren in das Stromnetz eingeschaltet werden, ist ein robustes Schutzsystem entscheidend. Diese Lösung bietet auf der Grundlage von Industrienormen und praktischer Erfahrung Richtlinien für die Konfiguration wesentlicher Schutzmaßnahmen:

​I. Kernschutz elektrischer Parameter​

1. ​Überspannungsschutz:​​
• ​Funktion:​​ Vorsorge gegen kumulativen Schaden am Kondensatordielektrikum oder plötzliche Zerstörung durch atmosphärische Überspannungen (Blitze), Schaltüberspannungen und System-Stationärüberspannungen.
• ​Konfiguration:​​
• ​Überspannungsbegrenzer (MOA - Metalloxid-Begrenzer):​​ Am Leitungsende und Neutralpunkt des Kondensatorverbunds installiert, insbesondere auf der Leitungsseite und dem Neutralpunktsseiten, um Blitzeinflüsse und die Spitzen von Schaltüberspannungen wirksam zu begrenzen.
• ​Überspannungsrelais:​​ Überwacht ständig die Endspannung der Kondensatoren. Wenn die Spannung den eingestellten Wert (üblicherweise 1,1Un) überschreitet, schaltet es den Kondensatorverbund nach einer Zeitverzögerung aus, um eine lang anhaltende Überspannungsbetriebsweise zu vermeiden. Die Einstellung erfordert eine umfassende Berücksichtigung des zulässigen Schwankungsbereichs des Systems.
2. ​Überstromschutz:​​
• ​Funktion:​​ Reagiert auf ungewöhnliche Stromsteigerungen aufgrund interner oder externer Überlastungen des Kondensatorverbunds oder interner Komponentenfehler.
• ​Konfiguration:​​
• ​Zeitverzögerter Überstromschutz:​​ Dient als sekundärer Schutz für den Hauptkondensatorverbunds und handhabt Systemüberlastungen. Die Einstellung muss mit den Einschaltströmen während der Energieversorgung abgestimmt sein, typischerweise auf 1,5 bis 2 Mal des Nennstroms eingestellt.
• ​Sofortiger Überstromschutz:​​ Zielt auf schwere Kurzschlussfehler ab und schaltet sofort, um den Fehler zu beseitigen.
3. ​Kurzschutzbefehl:​​
• ​Funktion:​​ Bietet extrem schnelle Fehlersicherung bei internen oder externen Phasen-zu-Phasen-Fehlern oder Einphasen-zu-Erde-Fehlern, die Kondensatoren betreffen.
• ​Konfiguration:​​
• ​Dedizierter Hochspannungssicherung:​​ Der bevorzugte Schutz für interne Fehler innerhalb eines einzelnen Kondensatorelements. Fährt sofort beim Auftreten eines Fehlers aus und isoliert das fehlerhafte Element, während der Rest des Verbunds weiterhin betrieben wird.
• ​Schaltgerät + Relaisschutz:​​ Bietet sekundäre Kurzschutzbefehlfunktion. Die Abstimmung zwischen der Betriebszeit der Sicherung und der Auslösezeit des Schaltgeräts muss sichergestellt sein.

​II. Wichtige Zustandsüberwachung und -schutz​

1. ​Temperaturschutz (Wärmeschutz):​​
• ​Funktion:​​ Verhindert Explosionen oder Brände, die durch ungewöhnlich hohe Temperaturen aufgrund von Überstrom, Harmonischen, mangelhafter Belüftung, interner Diëlektrikalterung oder Komponentenfehlern (die möglicherweise zunächst durch die Betriebszeit der Sicherung angezeigt werden) verursacht werden.
• ​Konfiguration:​​
• ​Eingebettete Temperatursensoren (PTC/Pt100):​​ An wichtigen Wärmeabgabestellen (z.B. oberhalb der Kondensatorgehäuse) eingebaut, um die interne Heißpunktemperatur in Echtzeit zu überwachen.
• ​Temperaturrelais / Intelligente Überwachungseinheit:​​ Empfängt Signale von den Sensoren. Aktiviert, wenn die Temperatur einen sicheren Schwellenwert (z.B. 75°C - 80°C) überschreitet, gibt Warnungen oder Auslösebefehle aus.
2. ​Harmonischer Schutz und -dämpfung:​​
• ​Funktion:​​ Unterdrückt "harmonische Verstärkungseffekte" auf den Kondensatoren, die durch Systemharmonische verursacht werden, was zu schweren Überströmen, Überhitzungen und schnellem Gerätealter führt.
• ​Konfiguration:​​
• ​Harmonisches Überwachungsgerät:​​ Überwacht ständig die Gesamtharmonische Verzerrung (THD) und die individuellen harmonischen Inhalte des Stroms/Spannungs an der Busleitung oder im Kondensatorschaltkreis. Gibt Warnungen bei Unregelmäßigkeiten aus.
• ​Harmonische Filter:​​ In Umgebungen mit schwerer harmonischer Verschmutzung oder für große Kondensatorverbünde, bevorzugen Sie die Installation von ​Filter-Kondensatorverbünden​ mit passenden Reaktanzverhältnissen (z.B. mit 6%, 13% Reaktoren) anstelle von reinen Kompensation-Kondensatorverbünden. In Extremfällen konfigurieren Sie ​Aktive Leistungsfiltersysteme (APF)​.

​III. Sicherheitsgewährleistung und Betriebskontrolle​

1. ​Erdschutz:​​
• ​Funktion:​​ Sichert die Sicherheit von Personen und Ausrüstung, indem ein effektiver Pfad für Fehlerspannungen bereitgestellt wird.
• ​Konfiguration:​​
• Zuverlässige Erdung der Metallgehäuse; die Erdwiderstände müssen den Vorschriften entsprechen.
• Eine Anschlussstelle der Sekundärwicklung des Entladecoils/Widerstands muss geerdet sein.
• Installieren Sie offene Delta-Spannungsschutz in Systemen mit nicht effektiv geerdeten Neutralen.
2. ​Trennschalter (Isolierschalter):​​
• ​Funktion:​​ Erstellt während der Wartung eine sichtbare Trennung, um ein Risiko durch Rückwärtsfütterung zu vermeiden und einen sicheren Isolierungspunkt zu bieten.
• ​Konfiguration:​​ Installieren Sie Trennschalter mit sichtbaren Lufttrennungen auf der Quellseite (Leitungseite) des Schaltgeräts. Der Betrieb muss strikt dem "Fünf-Verbot"-Interlock-Mechanismus folgen.
3. ​Automatischer Auslösemechanismus (Interlockschutz):​​
• ​Funktion:​​ Bestimmt umfassend Fehler oder ungewöhnliche Betriebsbedingungen auf Steuerungsebene, um intelligentes Auslösen zu erreichen.
• ​Konfiguration:​​
• Mehrere Kriterien (Spannung, Strom, Temperatur, Sicherungsbetriebszeichen usw.) werden in die Schutz- und Steuerungseinheit integriert.
• Startet automatisch die Auslöselogik bei ungewöhnlichen Bedingungen und treibt das Schaltgerät zum Betrieb. Integriert in das Umspannwerksautomatisierungssystem (SAS).