راه‌حل تشخیص خطا در بانک کندانساتور موازی فشار قوی

1 آیتم‌های تشخیصی پس از خرابی​
​1.1 شناسایی دلایل خرابی و تعیین واحدهای آزمون​
به عنوان مثال، یک بانک خازن راکت‌دار معمولاً هر واحد خازن فردی با یک فیوز خارجی نوع تخلیه‌ای مجهز است که به عنوان دستگاه محافظ اصلی عمل می‌کند. در صورت خرابی یک خازن منفرد، خازن‌های موازی از طریق نقطه خرابی تخلیه می‌شوند. فیوز و عناصر قابل ذوب خازن خراب ممکن است سریعاً پاره شوند و بخش خراب را جدا کنند تا عملکرد مداوم بانک تضمین شود.
با این حال، اگر خازن‌ها دچار بازبندی یا خرابی‌های دیگری شوند، ممکن است بدون پارگی فیوز عملکرد داشته باشند. ​ریسک مهم زنجیره‌ای: پارگی زودرس فیوز‌های مجاور واکنش‌های زنجیره‌ای را ایجاد می‌کند. قطع بیش از حد خازن‌ها نامتعادلی را ایجاد می‌کند که از محدوده طراحی فراتر می‌رود و در نهایت منجر به خرابی تمام فیوز‌های بانک می‌شود. به عنوان مثال، در یک زیرстанسیون 220kV، بانک خازن 10kV شماره 2 فاز B، یک خازن با تنها انحراف اندازه‌گیری 14٪ چنین زنجیره‌ای را آغاز کرد که منجر به خرابی کامل فیوز‌های گروه شد.

​نتیجه‌گیری: وقتی خرابی گروهی فیوز‌ها رخ می‌دهد، هر خازن باید به طور فردی بررسی و آزمایش شود برای شناسایی:

• ورود رطوبت داخلی
• خرابی/پارگی اجزا
• کاهش دی الکتریک
  این امر واحدهای معیوب را شناسایی می‌کند، نرخ خرابی را کاهش می‌دهد و خطرات عملیاتی را حذف می‌کند.

​1.2 انتخاب آیتم‌های آزمون بررسی خرابی​
​1.2.1 بررسی بصری​
​تمرکز بررسی:

• پاکی و صافی بدنه
• ریختن روغن، ترک‌ها، نشانه‌های تخلیه
• گرم شدن، تغییر رنگ
• پرفشاری/تغییر شکل محلی
  این موارد تغییرات ساختاری داخلی، خرابی اجزا یا انحراف ظرفیت را نشان می‌دهند که خطرات عملیاتی ایجاد می‌کنند. تغییر رنگ به ویژه نیازمند تجزیه برای تحلیل گرم شدن/خرابی است که پیچیدگی بررسی را افزایش می‌دهد.

​1.2.2 اندازه‌گیری مقاومت دی الکتریک بین ترمینال و بدنه​
​هدف آزمون: شناسایی کاهش دی الکتریک ناشی از رطوبت، تخریب یا خرابی با نظارت بر کاهش مقاومت.
​محدودیت‌ها: این آزمون تنها به عنوان مرجع کمکی عمل می‌کند زمانی که عیوب دیگری موجود هستند.
​قابلیت استفاده:

• ✅ انجام شده بر روی خازن‌های دو ترمینالی
• ❌ لازم نیست برای خازن‌های یک ترمینالی (بدنه به عنوان الکترود عمل می‌کند)

روش آزمون در زیر نشان داده شده است:

1.2.3 اندازه‌گیری ظرفیت

بانک‌های خازن راکت‌دار معمولاً از ترکیبات سری-موازی اجزای خازن برای برآورده کردن نیازهای ولتاژ و ظرفیت استفاده می‌کنند.

• ​افزایش ظرفیت: نشان‌دهنده کاهش بخش‌های سری به دلیل خرابی‌های داخلی (شورت یا خرابی). ورود رطوبت (ثابت دی الکتریک بالای آب) یا پارگی فیوز‌های المان‌ها ممکن است باعث افزایش ظرفیت شود.
• ​کاهش ظرفیت: نشان‌دهنده کاهش مسیرهای موازی به دلیل بازبندی، اتصال‌های سست یا عملکرد فیوز داخلی. ​⚠️ ریسک بحرانی: تنش ولتاژ بر روی المان‌های سالم افزایش می‌یابد، خرابی را تسریع می‌کند و خروجی قدرت واکنشی را کاهش می‌دهد.
• ​تأثیر ریختن روغن: ثابت دی الکتریک بالاتر روغن نسبت به هوا باعث انحراف قابل اندازه‌گیری ظرفیت می‌شود.

​اهمیت تشخیصی: انحراف ظرفیت مستقیماً بازتاب کاملیت داخلی است و برای حل مشکلات میدانی بسیار حیاتی است.

​محدوده پذیرش: ±5% تا +10% از مقدار اسمی.
​پروتکل اندازه‌گیری:

1. حذف تداخل بار باقی‌مانده
2. تکرار با چندین پل ظرفیت
3. اگر انحراف ادامه دارد:
• قطع پیوندهای فیوز
• برداشتن اتصالات سمت ولتاژ بالا
4. اندازه‌گیری مجدد. انحراف مداوم خرابی داخلی را تأیید می‌کند.

​مطالعه موردی: بانک خازن 10kV 11A زیرستانسیون 110kV (واحد B2)

1.3 تکنیک آزمون تحمل ولتاژ متناوب

​هدف: تأیید کاملیت دی الکتریک اصلی (بوشینگ‌ها/پوشش‌ها) با اعمال ولتاژ متناوب بین ترمینال‌های کوتاه‌شده و بدنه.
​مقدار آزمون: شناسایی:

• سطح پایین روغن
• رطوبت داخلی
• بوشینگ‌های خراب
• عیوب مکانیکی

​مدیریت ترمینال‌ها:

• کوتاه کردن هر دو ترمینال با هم
• اعمال ولتاژ بین ترمینال‌های کوتاه‌شده و بدنه زمین‌شده

​یادداشت صنعتی: آزمون‌های معمول تحمل ولتاژ متناوب معمولاً به دلیل قدرت دی الکتریک بالای ترمینال-بدنه خازن‌ها لازم نیستند.

2. انتخاب منطقی روش‌های اندازه‌گیری ظرفیت

​تکنیک‌های رایج:

​تفوق روش I/V:

• ​مزیت ولتاژ: ولتاژ آزمون > ولتاژ عملکرد خازن
• ​شناسایی عیوب مخفی: فعال کردن نقاط شکست که:
• المان‌های خراب مقاومت دی الکتریک باقی‌مانده دارند
• مترهای ظرفیت خوانده‌های نرمال غلطی نشان می‌دهند
• ​روند: مراجعه به شکل 2 (آزمون واکنش ولتاژ-کنترل‌شده)

3. نقاط فنی کلیدی برای آزمون آمپرمتر/ولتمتر

​3.1 موج و فرکانس تأمین توان آزمون مطابق استاندارد​

• ​انتخاب ولتاژ: ≤5× ولتاژ اسمی (بر اساس ظرفیت منبع و دامنه متر)
• ​پایداری فرکانس: حفظ موج سینوسی ثابت
• ​پروتکل اندازه‌گیری:
1. ثابت کردن ولتاژ در مقدار اسمی
2. ضبط همزمان ولتاژ، جریان و فرکانس
3. محاسبه ظرفیت:
   Cx=I2πfVC_x = \frac{I}{2\pi f V}Cx​=2πfVI​
• ​نیازمندی‌های بحرانی:

• موج سینوسی خالص (±3% محدوده THD)
• نوسان فرکانس ≤±0.5%
• ترجیح ولتاژ خط (کاهش هارمونیک‌های سوم)

ریسک عدم مطابقت >10% خطا در اندازه‌گیری به دلیل ویژگی XC∝1/fX_C \propto 1/fXC​∝1/f خازن.

​3.2 انتخاب دستگاه‌های دقیق و مقاوم در برابر نویز​

• ​مشخصات حداقلی:
• طبقه دقت: 0.5 یا بهتر
• سازگاری الکترومغناطیسی: مطابق با IEC 61000-4
• ​مطالعه موردی - زیرستانسیون 220kV:

​3.3 پروتکل افزایش کنترل‌شده ولتاژ​

• ​پاسخ خازن سالم:
• افزایش خطی جریان با افزایش ولتاژ
• ​شاخص‌های خرابی:
• توقف جریان زیر 60V → جوش‌های سرد
• افزایش ناگهانی جریان در >60V → خرابی ضعیف دی الکتریک
  ​روند بحرانی ایمنی:

3. افزایش ولتاژ با نرخ ≤100 V/s
4. نظارت مستمر بر گرادیان dIdV\frac{dI}{dV}dVdI​
5. لغو در صورت شناسایی پاسخ غیرخطی

اعمال سریع ولتاژ خرابی‌ها را مخفی می‌کند و خطر خرابی کاتاستروفیک را ایجاد می‌کند.

​3.4 روش‌های ایمنی​

• ​احتیاط‌های الزامی:

4. رهیافت‌های نهایی

​معیارهای دقت:

    A[دقت آزمون] --> B[بررسی بصری]

    A --> C[کیفیت تأمین توان]

    A --> D[انتخاب دستگاه]

    A --> E[روش آزمون]

    A --> F[اجرای ایمنی]

​روش‌های میدانی اثبات‌شده:

1. ​قبل از آزمون: تأیید سطح EMI محیطی <30V/m
2. ​در طول آزمون:
• ضبط موج‌های ولتاژ/جریان (توصیه می‌شود از اسکیلوسکوپ استفاده شود)
• اعتبارسنجی خطی در گام‌های 25%, 50%, 75%, 100% ولتاژ
3. ​بعد از آزمون:
• تایید دوباره ظرفیت با 2 روش
• تجزیه نتایج با داده‌های تاریخی

یافته آماری: 68% خرابی‌های خازن ناشی از