Højspændingsparallelkondensatorbank fejldiagnose løsning

1. Testdiagnostiske elementer efter fejl​
​1.1 Identifikation af fejlårsager og fastsættelse af testenheder​
Med et rækkebaseret kondensatorbank som eksempel er hvert enkelt kondensatorelement typisk udstyret med en udsparkstype ekstern sikring, der fungerer som primær beskyttelsesenhed. Hvis et enkelt kondensator oplever en nedbrydning, decharger parallelle kondensatorer gennem fejlpunktet. Sikringen og fusible elementet i den skadede kondensator kan raskt springe, hvilket isolerer det defekte afsnit for at sikre fortsat drift af banken.
Men hvis kondensatorer udvikler åbne kredsløb eller andre fejl, kan de fortsætte med at fungere uden sikringsruptur. ​Kritisk kaskaderisiko: For tidlig ruptering af nabo-sikringer udløser kædereaktioner. Overmådelig frakobling af kondensatorer forårsager en ubalance, der overstiger designgrænser, og fører til sidst til total sikringsfejl i hele banken. For eksempel indledte en kondensator med blot 14% målingsafvigelse en sådan kaskade i fase B af 10kV Kondensatorbank nr. 2 på en 220kV understation, hvilket resulterede i komplet gruppesikringsfejl.

​Konklusion: Når en gruppesikringsruptering forekommer, skal hver kondensator undergå individuel inspektion og test for at opdage:

• Indtrængen af fugt internt
• Komponentnedbrydning/kortslutninger
• Isoleringens forringelse
  Dette identificerer defekte enheder, reducerer fejlhændelsesfrekvensen og eliminerer driftsrisker.

​1.2 Udvalg af testelementer for fejlundersøgelse​
​1.2.1 Visuel inspektion​
​Fokus for inspektion:

• Kroprens/cleanhed
• Olieudløb, sprækker, udløsningsmærker
• Overophedning, farveforandring
• Lokal svulst/deformation
  Disse problemer indikerer interne strukturændringer, komponentbeskadigelse eller kapacitansdrift, der skaber driftsrisker. Farveforandring kræver især demontering for overophednings-/fejlanalyse, hvilket øger inspektionskompleksiteten.

​1.2.2 Måling af isolationsmodstand mellem terminal og kasse​
​Testformål: Opdage isoleringsforringelse fra fugt, forværring eller nedbrydning ved at overvåge modstandsforringelsen.
​Begrænsninger: Denne test fungerer kun som hjælpehenvisning, når der findes andre defekter.
​Anvendelighed:

• ✅ Udføres på dobbelterminal-kondensatorer
• ❌ Ikke nødvendigt for enkelterminal-kondensatorer (kassen fungerer som elektrod)

Testmetode illustreret nedenfor:

1.2.3 Kapacitansmåling

Rækkebaserede kondensatorbanker anvender typisk serie-parallelkonfigurationer af kondensatorelementer for at opfylde spændings- og kapacitanskrav.

• ​Øget kapacitans: Indikerer mindre serieregn på grund af interne fejl (kortslutning/nedbrydning). Fugtindtrængen (høj dielektrisk konstant for vand) eller sprung sikringer for elementer kan også forårsage en kapacitansstigning.
• ​Nedsat kapacitans: Signaler mindre parallelle veje fra åbne kredsløb, løse forbindelser eller interne sikringsoperationer. ​⚠️ Kritisk risiko: Spændingsstress på sunde elementer stiger, hvilket fremskynder fejl og reducerer reaktiv effektudbytte.
• ​Effekt af olieudløb: Højere dielektrisk konstant for olie sammenlignet med luft forårsager mængden kapacitansdrift, der kan måles.

​Diagnostisk betydning: Kapacitansafvigelse reflekterer direkte intern integritet og er afgørende for felttroubleshooting.

​Acceptanceramme: ±5% til +10% af pladespecifikation.
​Målingsprotokol:

1. Udeluk restchargeinterference
2. Gentag med flere kapacitansbroer
3. Hvis afvigelsen fortsætter:
• Frakobl sikringsforbindelser
• Fjern HV-side forbindelser
4. Gentag målingen. Konsekvent afvigelse bekræfter intern fejl.

​Sagsstudie: 10kV 11A Kondensatorbank (Enhed B2) på 110kV Understation

1.3 AC-spændingsholdbarhedstestteknik

​Formål: Verificer hovedisoleringens integritet (busser/indkapsling) ved at anvende AC-spænding mellem kortlagte terminaler og kasse.
​Testværdi: Opdager:

• Lav oljeniveau
• Intern fugt
• Beskadigede busser
• Mekaniske defekter

​Terminalbehandling:

• Kort begge terminaler sammen
• Anvend spænding mellem kortlagte terminaler og jordet kasse

​Branchenotice: Routine AC-spændingsholdbarhedstest er ofte unødvendig på grund af kondensatorers inbyggede høje terminal-kasse isoleringsstyrke.

2. Rationel valg af kapacitansmålemetoder

​Almindelige teknikker:

​I/V-metodes fortrin:

• ​Spændingsfordele: Anvendt testspænding > kondensatorens driftsspænding
• ​Opdager maskerede fejl: Aktiverer nedbrydningspunkter, hvor:
• Defekte elementer beholder residual isoleringsmodstand
• Kapacitansmåler viser falsk-normal læsning
• ​Procedur: Se figur 2 (Spændingskontrolleret reaktanstest)

3. Vigtige tekniske punkter for strømmåler/spændingsmåler-test

​3.1 Standardoverholdende teststrømforsyningens bølgeform og frekvens​

• ​Spændingsvalg: ≤5× nominel spænding (baseret på kildekapasitet og målerområde)
• ​Frekvensstabilitet: Oprethold stabil sinusformet bølgeform
• ​Målingsprotokol:
1. Stabiliser spændingen ved nominel værdi
2. Synkroniser optegnelser af spænding, strøm og frekvens
3. Beregn kapacitans:
   Cx=I2πfVC_x = \frac{I}{2\pi f V}Cx​=2πfVI​
• ​Kritiske krav:

• Ren sinusformet spænding (±3% THD grænse)
• Frekvensfluktuation ≤±0,5%
• Foretræk linjespænding (reducerer 3. harmoniske)

Ikke-overholdelse risikerer >10% målingsfejl pga. kondensatorens XC∝1/fX_C \propto 1/fXC​∝1/f karakteristik.

​3.2 Valg af højpræcision, støjimmune instrumenter​

• ​Minimumsspecifikationer:
• Præcision: klasse 0,5 eller bedre
• Elektromagnetisk kompatibilitet: IEC 61000-4 overholdelse
• ​Sagsstudie - 220kV understation:

​3.3 Kontrolleret spændingsoptrapningsprotokol​

• ​Svar fra sund kondensator:
• Lineær strømstigning med spændingsstigning
• ​Fejlindikatorer:
• Strømstagnation under 60V → kolde loddet forbindelser
• Pludselig strømsurge over 60V → svag isoleringsnedbrydning
  ​Sikkerhedskritisk procedur:

3. Optrap spænding med ≤100 V/s hastighed
4. Overvåg dIdV\frac{dI}{dV}dVdI​ gradient kontinuerligt
5. Afslut, hvis ikke-lineært svar registreres

Hurtig spændingsanbringelse maske fejl og risikerer katastrofal fejl.

​3.4 Sikkerhedsprocedurer​

• ​Obligatoriske forholdsregler:

4. Konklusive retningslinjer

​Nøjagtighedens bestemmende faktorer:

    A[Testnøjagtighed] --> B[Visuel inspektion]

    A --> C[Strømforsyningskvalitet]

    A --> D[Instrumentvalg]

    A --> E[Testmetodologi]

    A --> F[Sikkerhedsimplementering]

​Feltbeviste praksisser:

1. ​Før test: Verificer omgivende EMI-niveauer <30V/m
2. ​Under test:
• Registrer spændings/strømbølgeformer (oskilloskop anbefales)
• Valider linearitet ved 25%, 50%, 75%, 100% spændingssteg
3. ​Efter test:
• Krydsverificer kapacitans med 2 metoder
• Analyser resultater i forhold til historiske data

Statistisk fund: 68% af kondensatorfejl har rod i fugtindtrængen eller spændingsstress - detekterbar gennem omfattende kapacitanstest og IR-overvågning.

​Driftsanbefalinger:

• Implementér kvartalsvis kapacitansafvigelsestrending (±3% alarmgrænse)
• Brug IRIS (Infrarød Inspektions System) til termisk anomali-detektion
• Vedligehold kondensatorbanks ubalanceringssikring på <5% indstilling

Denne omfattende protokol forbedrer netreliabilitet, mens den reducerer kondensatorbanks fejlhændelsesfrekvens med ≥37% (ifølge IEEE 1036 sagsstudier).