Řešení pro diagnostiku poruch sériových kondenzátorových baterií vysokého napětí

1 Diagnostické položky po selhání​
​1.1 Identifikace příčin poruchy a určení testovaných jednotek​
Například u rackového kondenzátoru je každá jednotka obvykle vybavena výfukovým vnějším pojistkem jako hlavním ochranným zařízením. Pokud dojde k poruše jednoho kondenzátoru, paralelní kondenzátory se vybavují skrze místo poruchy. Pojistka a splín poškozeného kondenzátoru mohou rychle prasknout, izolují tak část s poruchou a zajišťují nepřetržitou operaci banky.
Pokud však kondenzátory vyvinou otevřené obvody nebo jiné poruchy, mohou nadále fungovat bez prasknutí pojistky. ​Kritické kaskádové riziko: Předčasné prasknutí sousedních pojistek vyvolá řetězové reakce. Příliš velké odpojení kondenzátorů způsobí nerovnováhu, která přesahuje návrhové limity, což nakonec vedne k celkovému selhání pojistek banky. Například v 220kV podstanici v 10kV Kondenzátorové bance fáze B č. 2, kondenzátor s pouhým 14% odchylkou měření zahájil takovou kaskádu, což vedlo k kompletnímu selhání skupiny pojistek.

​Závěr: V případě prasknutí skupiny pojistek musí být každý kondenzátor individuálně prozkoumán a otestován, aby bylo možné zjistit:

• Vniknutí vlhkosti dovnitř
• Poruchy/přepojení součástí
• Degradaci izolace
  To umožňuje identifikovat vadné jednotky, snižuje frekvenci poruch a eliminuje provozní rizika.

​1.2 Výběr diagnostických testovacích položek​
​1.2.1 Vizuální prohlídka​
​Fokus prohlídky:

• Čistota/hladkost těla
• Únik oleje, trhliny, stopy odvodnění
• Přehřátí, změna barvy
• Místní naběhnutí/deformace
  Tyto problémy naznačují vnitřní strukturální změny, poškození součástí nebo drift kapacity, což vytváří provozní rizika. Změna barvy speciálně vyžaduje rozebrání pro analýzu přehřátí/selhání, což zvyšuje složitost prohlídky.

​1.2.2 Měření odporu izolace mezi terminálem a korpusem​
​Cíl testu: Detekce degradace izolace způsobené vlhkostí, opotřebením nebo přepojením sledováním poklesu odporu.
​Omezení: Tento test slouží pouze jako pomocná referenční hodnota v případě, že existují i jiné defekty.
​Aplikabilita:

• ✅ Provedeno na dvojkonečných kondenzátorech
• ❌ Nevyžadováno pro jednokonečné kondenzátory (korpus slouží jako elektroda)

Metoda testu je znázorněna níže:

1.2.3 Měření kapacity

Rackové kondenzátorové banky obvykle používají sériově-paralelní konfigurace kondenzátorských elementů, aby splňovaly požadavky na napětí a kapacitu.

• ​Zvýšená kapacita: Naznačuje snížení sériových segmentů kvůli vnitřním poruchám (krátké spojení/přepojení). Vniknutí vlhkosti (vysoká dielektrická konstanta vody) nebo vyhození pojistek elementů může také způsobit nárůst kapacity.
• ​Snížená kapacita: Signalizuje snížení paralelních cest kvůli otevřeným obvodům, volným spojením nebo vnitřním funkčnosti pojistek. ​⚠️ Kritické riziko: Napěťový stres na zdravé elementy se zvyšuje, což urychluje selhání a snižuje výkon reaktivní energie.
• ​Vliv úniku oleje: Vyšší dielektrická konstanta oleje ve srovnání s vzduchem způsobuje měřitelný drift kapacity.

​Diagnostický význam: Odchylka kapacity přímo odráží vnitřní integritu a je klíčová pro poleové odstraňování poruch.

​Přijatelný rozsah: ±5% až +10% nominální hodnoty.
​Procedura měření:

1. Vynechat rušivý vliv reziduálního náboje
2. Opakovat pomocí více kapacitních mostů
3. Pokud odchylka trvá:
• Odpojit spojky pojistek
• Odebrat spojení na straně vysokého napětí
4. Zopakovat měření. Trvalá odchylka potvrzuje vnitřní poruchu.

​Případová studie: 110kV Podstanice 10kV 11A Kondenzátorová banka (Jednotka B2)

1.3 Technika testu stálého střídavého napětí

​Účel: Ověření integrity hlavní izolace (boby/obal) aplikací střídavého napětí mezi krácenými terminály a korpusem.
​Hodnota testu: Detekuje:

• Nízké hladiny oleje
• Vnitřní vlhkost
• Poškozené boby
• Mechanické defekty

​Zpracování terminálů:

• Oba terminály spolu krátit
• Aplikovat napětí mezi krácenými terminály a zazemleným korpusem

​Poznámka z praxe: Pravidelný test stálého střídavého napětí je často zbytečný kvůli vrozené vysoké izolační síle mezi terminálem a korpusem kondenzátoru.

2.Racionální výběr metod měření kapacity

​Běžné techniky:

​Výhody metody I/V:

• ​Výhoda napětí: Aplikované testovací napětí > pracovního napětí kondenzátoru
• ​Detekce maskovaných poruch: Aktivuje body selhání, kde:
• Selhané elementy zachovávají reziduální odpor izolace
• Metry kapacity ukazují falešně normální čtení
• ​Postup: Viz obrázek 2 (Test reaktance kontrolované napětím)

3. Klíčové technické body pro testování ampermetrem/voltmetrem

​3.1 Testovací zdroj napětí v souladu se standardy - vlnová forma a frekvence​

• ​Výběr napětí: ≤5× nominálního napětí (podle kapacity zdroje a rozsahu přístroje)
• ​Stabilita frekvence: Udržovat stabilní sinusoidální vlnovou formu
• ​Procedura měření:
1. Stabilizovat napětí na nominální hodnotu
2. Synchronicky zaznamenat napětí, proud a frekvenci
3. Vypočítat kapacitu:
   Cx=I2πfVC_x = \frac{I}{2\pi f V}Cx​=2πfVI​
• ​Kritické požadavky:

• 08/09/2025