Kompleksowe rozwiązanie ochrony wysokonapięciowych kondensatorów

Podstawowy cel:​​ Zapewnienie bezpiecznej i stabilnej pracy kondensatorów oraz sieci energetycznej, a także przedłużenie żywotności sprzętu.

Gdy wysokonapięciowe kondensatory są wprowadzane do eksploatacji w sieci energetycznej, kluczowe jest posiadanie solidnego systemu ochrony. Ta solucja, oparta na standardach branżowych i praktycznym doświadczeniu, dostarcza wytyczne dotyczące konfiguracji kluczowych środków ochronnych:

​I. Ochrona podstawowych parametrów elektrycznych​

1. ​Ochrona przeciw nadmiernemu napięciu:​​
• ​Funkcja:​​ Ochrona przed skumulowanymi uszkodzeniami dielektryka kondensatora lub natychmiastowym przebiciem spowodowanym atmosferycznymi nadmiernymi napięciami (piorunami), nadmiernymi napięciami przepięciowymi i nadmiernymi napięciami stanu ustalonego systemu.
• ​Konfiguracja:​​
• ​Promień ziemny (MOA - Promień ziemny oksydów metali):​​ Zainstalowany na końcu linii i biegunie neutralnym banku kondensatorów, szczególnie po stronie linii i punktu neutralnego, aby skutecznie ograniczyć inwazję piorunowych impulsów i szczytów nadmiernych napięć przepięciowych.
• ​Relay nadmiernego napięcia:​​ Ciągle monitoruje napięcie końcowe kondensatorów. Gdy napięcie przekracza ustawioną wartość (zwykle 1,1Un), po upływie określonego czasu odłącza bank kondensatorów, aby zapobiec długotrwałej pracy przy nadmiernym napięciu. Ustalanie wartości wymaga kompleksowej analizy dopuszczalnego zakresu fluktuacji systemu.
2. ​Ochrona przeciw nadmiernemu prądowi:​​
• ​Funkcja:​​ Reagowanie na nieprawidłowy wzrost prądu spowodowany wewnętrznymi lub zewnętrznymi przeciążeniami banku kondensatorów lub awarią wewnętrznych komponentów.
• ​Konfiguracja:​​
• ​Opóźniona ochrona przeciw nadmiernemu prądowi:​​ Służy jako ochrona zapasowa dla głównej ochrony banku kondensatorów i obsługuje przeciążenia systemu. Ustawienia muszą być skoordynowane z i przetrwać impulsy prądu podczas włączania, zwykle ustawiane na 1,5-2 razy nominalny prąd.
• ​Natychmiastowa ochrona przeciw nadmiernemu prądowi:​​ Skierowana na poważne awarie krótkiego zwarcia i natychmiastowe odłączenie, aby usunąć awarię.
3. ​Ochrona przeciw krótkiemu zwarcia:​​
• ​Funkcja:​​ Zapewnia bardzo szybkie usuwanie awarii w przypadku wewnętrznych lub zewnętrznych zwarcia między fazami lub jednofazowego zwarcia do ziemi, które obejmuje kondensatory.
• ​Konfiguracja:​​
• ​Dedykowany wysokonapięciowy bezpiecznik:​​ Preferowana ochrona dla wewnętrznych awarii pojedynczych jednostek kondensatorów. Bezpiecznik natychmiastowo działa w przypadku awarii, izolując uszkodzoną jednostkę, pozwalając reszcie banku kontynuować pracę.
• ​Wyłącznik + ochrona relacyjna:​​ Dostarcza funkcjonalność zapasowej ochrony przeciw krótkiemu zwarcia. Musi być zapewniona koordynacja między działaniem bezpiecznika a czasem wyłączania wyłącznika.

​II. Kluczowe monitorowanie stanu i ochrona​

1. ​Ochrona temperatury (ochrona termiczna):​​
• ​Funkcja:​​ Zapobiega eksplozjom lub pożarom spowodowanym nadmiernie wysokimi temperaturami wynikającymi z nadmiernego prądu, harmonicznych, złej wentylacji, starzenia się wewnętrznego dielektryka lub awarii komponentów (które mogą początkowo być wskazane przez działanie bezpiecznika).
• ​Konfiguracja:​​
• ​Zintegrowane czujniki temperatury (PTC/Pt100):​​ Wmontowane w kluczowych punktach rozproszenia ciepła (np. na szczycie obudowy kondensatora) do monitorowania w czasie rzeczywistym temperatury gorących punktów wewnątrz.
• ​Relay temperatury / inteligentna jednostka monitoringu:​​ Odbiera sygnały z czujników. Aktywuje się, gdy temperatura przekracza bezpieczną próg (np. 75°C - 80°C), generując alarmy lub komendy odłączenia.
2. ​Ochrona i redukcja harmonicznych:​​
• ​Funkcja:​​ Supresja efektów "amplifikacji harmonicznych" na kondensatorach spowodowanych harmonicznych systemu, które prowadzą do ciężkiego nadmiernego prądu, przegrzewania i szybkiego starzenia się sprzętu.
• ​Konfiguracja:​​
• ​Mierzarka harmonicznych:​​ Ciągle monitoruje całkowite zniekształcenie harmoniczne (THD) i indywidualne zawartości harmonicznych prądu/napięcia na szynie lub obwodzie kondensatora. Generuje alerty w przypadku anomalii.
• ​Filtry harmoniczne:​​ W środowiskach z ciężką zanieczyszczeniem harmoniczną lub dla dużych banków kondensatorów, priorytetowo instalują ​banki filtrów kondensatorów​ z dopasowanymi współczynnikami reaktancji (np. z reaktorami 6%, 13%) zamiast czystych banków kondensatorów kompensacyjnych. W ekstremalnych przypadkach konfiguruje się ​Aktywne Filtry Mocy (APF)​.

​III. Zapewnienie bezpieczeństwa i kontrola operacyjna​

1. ​Ochrona ziemna:​​
• ​Funkcja:​​ Zapewnia bezpieczeństwo personelu i sprzętu poprzez dostarczenie skutecznego kanału dla prądu awaryjnego.
• ​Konfiguracja:​​
• Niezawodne ziemne obudowy metalowej; opór ziemny musi być zgodny z przepisami.
• Jeden koniec wtórnej cewki cewki rozładowującej/opornika musi być ziemny.
• Zainstaluj ochronę napięcia otwartego trójkąta w systemach z niestanowczo ziemionym neutralem.
2. ​Przełącznik odłączający (izolator):​​
• ​Funkcja:​​ Tworzy widoczny rozdzielacz podczas konserwacji, zapewniając brak ryzyka odwrotnej podaży i dostarczając bezpieczny punkt izolacji.
• ​Konfiguracja:​​ Zainstaluj przełączniki odłączające z widocznym rozdzielaczem powietrza po stronie źródła (linii) wyłącznika. Operacja musi ścisłe przestrzegać mechanizmu "pięciu zabezpieczeń".
3. ​Automatyczne urządzenie odłączające (ochrona z interlockiem):​​
• ​Funkcja:​​ Kompleksowo określa awarie lub nieprawidłowe warunki pracy na poziomie systemu sterowania, aby osiągnąć inteligentne odłączenie.
• ​Konfiguracja:​​
• Wiele kryteriów (napięcie, prąd, temperatura, sygnały działania bezpiecznika itp.) jest zintegrowanych w jednostce ochrony i sterowania.
• Automatycznie uruchamia logikę odłączenia w przypadku nieprawidłowych warunków, napędzając działanie wyłącznika. Zintegrowane w Systemie Automatyzacji Stacji (SAS).