Високовольтний діагностичний розв'язок для банку паралельних конденсаторів

1 Диагностичні пункти післяаварійного тестування​
​1.1 Визначення причин виникнення аварії та визначення одиниць для тестування​
Наприклад, у стойковому конденсаторному банку кожна окрема конденсаторна одиниця зазвичай оснащена викидним зовнішнім предохранителем, який служить основним захисним пристроєм. Якщо один конденсатор вийде з ладу, паралельні конденсатори розрядяться через точку аварії. Предохранитель та заплавний елемент пошкодженого конденсатора можуть швидко розриватися, ізольуючи аварійну ділянку для забезпечення безперервної роботи банку.
Однак, якщо конденсатори розвивають відкриті кола або інші дефекти, вони можуть продовжувати працювати без розриву предохранителя. ​Критичний каскадний ризик: Попередній розрив сусідніх предохранителів спричиняє ланцюгові реакції. Надмірне відключення конденсаторів призводить до нерівноважності, що перевищує проектні обмеження, що в кінцевому підсумку призводить до повного відмову всіх предохранителів банку. Наприклад, у 220кВ підстанції, 10кВ Конденсаторний банк №2 Фаза B, конденсатор з лише 14% відхилення виміру спричинив такий каскад, що призвело до повного відмову всіх предохранителів групи.

​Висновок: Коли відбувається розрив групових предохранителів, кожен конденсатор повинен бути окремо перевірений та протестований для виявлення:

• Попадання вологи всередину
• Злам компонентів/коротких замикань
• Деградація ізоляції
  Це дозволяє виявити дефектні одиниці, знизити частоту відмов та усунути ризики експлуатації.

​1.2 Вибір пунктів тестування для дослідження виникнення аварії​
​1.2.1 Візуальний осмотр​
​Основні моменти осмотру:

• Чистота/гладкість корпусу
• Течія олії, тріщини, сліди розряду
• Перегрівання, зміна кольору
• Локальне набухання/деформація
  Ці проблеми вказують на внутрішні структурні зміни, пошкодження компонентів або дрейф ємності, що створюють ризики експлуатації. Зміна кольору особливо потребує розборки для аналізу перегрівання/відмов, що збільшує складність перевірки.

​1.2.2 Вимірювання опору ізоляції між контактами та корпусом​
​Мета тесту: Виявлення деградації ізоляції через вологу, старіння або злам шляхом контролювання зниження опору.
​Обмеження: Цей тест служить лише допоміжним посиланням, коли наявні інші дефекти.
​Примінність:

• ✅ Виконується на двоконтактних конденсаторах
• ❌ Не потрібно для одноконтактних конденсаторів (корпус діє як електрод)

Методика тестування показана нижче:

1.2.3 Вимірювання ємності

Стойкові конденсаторні банки зазвичай використовують серійно-паралельні конфігурації елементів конденсаторів, щоб задовольнити вимоги до напруги та ємності.

• ​Збільшення ємності: Вказує на зменшення серійних сегментів через внутрішні дефекти (коротке замикання/злам). Попадання вологи (висока диелектрична сталоść води) або відмова заплавних елементів предохранителів також може призвести до збільшення ємності.
• ​Зменшення ємності: Сигналізує про зменшення паралельних шляхів через відкриті кола, розслаблені з'єднання або внутрішню роботу предохранителів. ​⚠️ Критичний ризик: Напруженність на здорових елементах збільшується, що призводить до прискорення відмов та зменшення реактивної потужності.
• ​Вплив течії олії: Більша диелектрична стала олії порівняно з повітрям призводить до вимірюваного дрейфу ємності.

​Діагностичне значення: Відхилення ємності безпосередньо відображає внутрішню цілісність і є критичним для полевого вирішення проблем.

​Допустимий діапазон: ±5% до +10% від значення на паспорті.
​Протокол вимірювання:

1. Виключити втручання залишкового заряду
2. Повторити з декількома містами ємності
3. Якщо відхилення триває:
• Відключити заплавні зв'язки
• Видалити з'єднання сторони високої напруги
4. Перевиміряти. Послідовне відхилення підтверджує внутрішній дефект.

​Випадок: 110кВ підстанція 10кВ 11A Конденсаторний банк (Одиниця B2)

1.3 Техніка тестування на витривалість до перемінної напруги

​Мета: Перевірити цілісність основної ізоляції (втулок/оболонок) застосуванням перемінної напруги між короткозамкненими контактами та корпусом.
​Значення тесту: Виявляє:

• Низький рівень олії
• Внутрішню вологу
• Пошкоджені втулки
• Механічні дефекти

​Обробка контактів:

• Короткозамкнути обидва контакти разом
• Застосувати напругу між короткозамкненими контактами та заземленим корпусом

​Примітка до галузі: Рутинне тестування на витривалість до перемінної напруги часто не потрібне через високу витривалість ізоляції між контактами та корпусом конденсаторів.

2. Розумний вибір методів вимірювання ємності

​Звичайні методи:

​Преимущества метода I/V:

• ​Перевага напруги: Застосована тестова напруга > робочої напруги конденсатора
• ​Виявлення прихованих дефектів: Активує точки зламу, де:
• Пошкоджені елементи мають залишкову ізоляційну опір
• Містри ємності показують хибно-нормальні читання
• ​Процедура: Див. Рисунок 2 (Тестування реактивного опору, керованого напругою)

3. Ключові технічні аспекти тестування амперметром/вольтметром

​3.1 Відповідність стандарту хвилеві форми та частоті живлення для тестування​

• ​Вибір напруги: ≤5× номінальна напруга (в залежності від ємності джерела та діапазону вимірювального пристрою)
• ​Стабільність частоти: Підтримувати стабільну синусоїдальну форму хвилі
• ​Протокол вимірювання:
1. Стабілізувати напругу на номінальному значенні
2. Синхронно записати напругу, струм та частоту
3. Розрахувати ємність:
   Cx=I2πfVC_x = \frac{I}{2\pi f V}Cx​=2πfVI​
• ​Критичні вимоги:

• Чиста синусоїдальна напруга (±3% THD обмеження)
• Флуктуація частоти ≤±0.5%
• Уподоблюється мережева напруга (зменшує 3-ті гармоніки)

Невідповідність ризикує >10% похибкою вимірювання через характеристику XC∝1/fX_C \propto 1/fXC​∝1/f конденсатора.

​3.2 Вибір високоточних, стійких до шумів приладів​

• ​Мінімальні специфікації:
• Клас точності: 0.5 або краще
• Електромагнітна сумісність: Відповідність IEC 61000-4
• ​Випадок - 220кВ підстанція:

​3.3 Протокол контролюваного підвищення напруги​

• ​Відповідь здорового конденсатора:
• Лінійний зростання струму зі зростанням напруги
• ​Індикатори дефектів:
• Заступорення струму нижче 60V → холодні зварні з'єднання
• Гостре зростання струму при >60V → слабка ізоляція зламу
  ​Безпечна процедура:

3. Підвищувати напругу зі швидкістю ≤100 V/s
4. Постійно моніторити градієнт dIdV\frac{dI}{dV}dVdI​
5. Зупинити, якщо виявлена нелінійна відповідь

Швидке застосування напруги маскує дефекти та ризикує катастрофічною відмовою.

​3.4 Безпечні процедури​

• ​Обов'язкові заходи безпеки:

4. Заключні рекомендації

​Детермінанти точності:

    A[Точність тесту] --> B[Візуальний осмотр]

    A --> C[Якість живлення]

    A --> D[Вибір приладів]

    A --> E[Методологія тестування]

    A --> F[Реалізація безпеки]

​Полеві практики:

1. ​Перед тестом: Перевірити рівень EMI в оточуючому середовищі <30V/m
2. 08/09/2025