Hoogspanningschakelcondensatorbank Foutdiagnose Oplossing

1 Post-Failure Test Diagnostic Items​
​1.1 Identificatie van oorzaken van storingen en bepaling van testeenheden​
Met een rackgeplaatste condensatorbank als voorbeeld, is elke individuele condensator meestal uitgerust met een afstotings-type externe zekering die dient als het primaire beschermingsapparaat. Als een enkele condensator breekt, ontladen parallelle condensatoren door het foutpunt. De zekering en de smeltbaardraad van de beschadigde condensator kunnen snel breken, waardoor het gefaalde gedeelte wordt geïsoleerd om de continue werking van de bank te waarborgen.
Echter, als condensatoren open circuits of andere fouten ontwikkelen, kunnen ze blijven functioneren zonder dat de zekering breekt. ​Kritisch cascade-risico: Vroegtijdige breuk van naburige zekeringen activeert kettingreacties. Excessieve uitschakeling van condensatoren veroorzaakt een onevenwichtigheid die de ontwerp-limieten te boven gaat, wat uiteindelijk leidt tot de volledige fusie-fout van de bank. Bijvoorbeeld, in een 220kV-substation's 10kV Condensator Bank No. 2 Phase B, initieerde een condensator met slechts 14% meetafwijking zo'n cascade, wat resulteerde in de volledige groepszekering-fout.

​Conclusie: Wanneer er een groepszekering-fout optreedt, moet elke condensator individueel worden geïnspecteerd en getest om te detecteren:

• Interne vochtinbreng
• Componentenbreuken/kortsluitingen
• Isolatieverdetering
  Dit identificeert defecte eenheden, vermindert het falingspercentage en elimineert operationele risico's.

​1.2 Selectie van testitems voor foutonderzoek​
​1.2.1 Visuele inspectie​
​Inspectiefocus:

• Lichaamsschoonheid/gladheid
• Olielijking, scheuren, ontladingssporen
• Oververhitting, kleurverandering
• Lokale zwelling/deformatie
  Deze problemen wijzen op interne structuurveranderingen, componentenschade of capaciteitsschuiving die operationele risico's creëren. Kleurverandering vereist specifiek demontage voor oververhittings/foutanalyse, wat de inspectiecomplexiteit verhoogt.

​1.2.2 Meting van isolatieweerstand tussen terminal en behuizing​
​Testdoel: Detecteer isolatieverdetering door vocht, verslechtering of breuk door de monitoring van weerstandsafname.
​Beperkingen: Deze test dient alleen als hulpverlenende referentie wanneer andere defecten coëxisteren.
​Toepasbaarheid:

• ✅ Uitgevoerd op dubbele-terminal condensatoren
• ❌ Niet nodig voor enkele-terminal condensatoren (behuizing fungeert als elektrode)

Testmethode wordt hieronder geïllustreerd:

1.2.3 Capaciteitsmeting

Rackgeplaatste condensatorbanken gebruiken meestal reeks-parallel configuraties van condensatorelementen om aan de spanning- en capaciteitsvereisten te voldoen.

• ​Toegenomen capaciteit: Duidt op verminderde reeksgedeelten wegens interne fouten (kortsluiting/breuk). Vochtinbreng (hoge diëlektrische constante van water) of gesprongen elementzekeringen kunnen ook capaciteitsverhoging veroorzaken.
• ​Gedaalde capaciteit: Signaleert verminderde parallelle paden vanwege open circuits, losse verbindingen of interne zekeringbediening. ​⚠️ Kritisch risico: Spanningsbelasting op gezonde elementen neemt toe, waardoor falen versneld wordt en reactieve vermogensuitgang vermindert.
• ​Invloed van olielijking: Hogere diëlektrische constante van olie vergeleken met lucht veroorzaakt meetbare capaciteitsverschuiving.

​Diagnostische betekenis: Capaciteitsafwijking weerspiegelt direct de interne integriteit en is cruciaal voor veldoplossing.

​Aanvaardingsspanning: ±5% tot +10% van plaatwaarde.
​Metingprotocol:

1. Uitsluiten van resterende laadstoornissen
2. Herhaal met meerdere capaciteitsbruggen
3. Als afwijking aanhoudt:
• Verbindingen van zekeringen losmaken
• Hoogspanningszijde verbindingen verwijderen
4. Opnieuw meten. Consistente afwijking bevestigt interne fout.

​Casestudy: 110kV Substation 10kV 11A Condensatorbank (Unit B2)

1.3 AC-spanningstandvastigheidstesttechniek

​Doel: Verifieer de integriteit van de hoofdisolatie (bushing/verpakking) door AC-spanning toe te passen tussen kortgesloten terminals en behuizing.
​Testwaarde: Detecteert:

• Lage oliestand
• Interne vochtigheid
• Beschadigde bushings
• Mechanische defecten

​Terminal-handhaving:

• Koppel beide terminals samen
• Pas spanning toe tussen de gekoppelde terminals en de aangesloten behuizing

​Industrie-aantekening: Routine AC-spanningstandvastigheidstests zijn vaak niet nodig vanwege de inherente hoge terminal-behuizing isolatiesterkte van condensatoren.

2.Rationele selectie van capaciteitsmetingmethoden

​Algemene technieken:

​I/V-methode superioriteit:

• ​Spanningsvoordeel: Toegepaste testspanning > condensators werkspanning
• ​Detecteert gemaskerde fouten: Activeert breukpunten waar:
• Gefaald elementen behouden resterende isolatieweerstand
• Capaciteitsmeters tonen vals-normale waarden
• ​Procedé: Zie Figuur 2 (Spanningsgecontroleerde reactietest)

3. Belangrijke technische punten voor stroommeter/spanningsmetertests

​3.1 Norm-compatibele testvoedingsspanningsvorm en -frequentie​

• ​Spanningsselectie: ≤5× nominale spanning (afhankelijk van broncapaciteit en meterbereik)
• ​Frequentiestabiliteit: Behoud stabiele sinusvormige golfvorm
• ​Metingprotocol:
1. Stabiliseer spanning op nominale waarde
2. Synchroniseer en registreer spanning, stroom en frequentie
3. Bereken capaciteit:
   Cx=I2πfVC_x = \frac{I}{2\pi f V}Cx​=2πfVI​
• ​Kritische eisen:

• Zuivere sinusvormige spanning (±3% THD-limiet)
• Frequentiefluctuaties ≤±0.5%
• Gebruik lijnspanning (vermindert 3e harmonischen)

Niet-overeenkomst risico's >10% meetfout door de capaciteit's XC∝1/fX_C \propto 1/fXC​∝1/f karakteristiek.

​3.2 Selectie van hoogprecisie, geluidsonderdrukkende instrumenten​

• ​Minimale specificaties:
• Nauwkeurigheidsklasse: 0.5 of beter
• Elektromagnetische compatibiliteit: IEC 61000-4 conformiteit
• ​Casestudy - 220kV substation:

​3.3 Gecontroleerd spanningsopvoerprotocol​

• ​Reactie van gezonde condensator:
• Lineaire stroomtoename bij spanningsverhoging
• ​Foutindicatoren:
• Stagnatie van stroom onder 60V → koude soldeerverbindingen
• Plotse stroomstijging boven 60V → zwakke isolatiebreuk
  ​Veiligheidskritisch procedé:

3. Voer spanning op met ≤100 V/s tempo
4. Monitor continu dIdV\frac{dI}{dV}dVdI​ gradient
5. Stop indien niet-lineaire reactie gedetecteerd

Snelle spanningstoepassing maskereert fouten en brengt catastrofale falenrisico's met zich mee.

​3.4 Veiligheidsprocedures​

• ​Verplichte voorzorgsmaatregelen:

4. Concluderende richtlijnen

​Bepalende factoren voor nauwkeurigheid:

    A[Testnauwkeurigheid] --> B[Visuele inspectie]

    A --> C[Kwaliteit van voedingsspanning]

    A --> D[Selectie van instrumenten]

    A --> E[Testmethodologie]

    A --> F[Implementatie van veiligheid]

​Ter-proef-bestaande praktijken:

1. ​Vóór de test: Controleer omgeving EMI niveaus <30V/m
2. ​Tijdens de test:
• Registreer spanning/stroom golfformen (oscilloscoop aanbevolen)
• Valideer lineariteit bij 25%, 50%, 75%, 100% spanningstappen
3. ​Na de test:
• Controleer capaciteit met 2 methoden
• Trend resultaten tegen historische gegevens

Statistische bevinding: 68% van de condensatorfouten ontstaan door vochtinbreng of spanningstress - detecteerbaar door grondige capaciteitsmeting en IR-monitoring.

​Operationele aanbevelingen:

• Implementeer kwartaallijkse capaciteitsafwijking trend (±3% alarmdrempel)
• Gebruik IRIS(Infrarood Inspectie Systeem) voor thermische anomaliedetectie
• Behoud condensatorbank onbalansbescherming op <5% instelling

Dit uitgebreide protocol verhoogt netwerkbetrouwbaarheid terwijl het falingspercentage van condensatorbanken met ≥37% vermindert (volgens IEEE 1036 casestudies).