Detaljeret Forklaring af Almindelige Problemer og Løsninger for Højspændingskondensatorer

Problemer med kondensatorers driftsspanning​

Størrelsen på en kondensators driftsspanning har en betydelig indflydelse på dens servicelevetid og udgangsevne, hvilket gør det til et vigtigt overvågningskriterium i understationsbussystemer. Den aktive effekttab i en kondensator kommer hovedsageligt fra dielektriske tab og ledningstab, hvor dielektriske tab udgør mere end 98%. Dielektriske tab har en betydelig indflydelse på kondensatorens driftstemperatur. Denne indflydelse kan kvantificeres ved følgende formel:

Pr = Qc * tgδ = ω * C * U² * tgδ * 10⁻³

​Hvor:​​

• Pr repræsenterer den aktive effekttab for højspændingskondensatoren
• Qc angiver dens reaktive effekt
• tgδ er dielektrisk tabstangent
• ω er netværksvinkelfrekvensen
• C er kapacitansen af kondensatoren
• U er driftsspanningen for kondensatoren

Som det fremgår af den ovenstående formel, er den aktive effekttab (Pr) for en højspændingskondensator direkte proportional med kvadratet af dens driftsspanning (U²). Når driftsspanningen stiger, stiger den aktive effekttab hurtigt. Dette hurtige stigning fører til en temperaturstigning, der påvirker kondensatorens isolationslevetid. Desuden vil langvarig drift af kondensatoren under overspændelsesforhold forårsage overstrøm, som potentielt kan skade kondensatoren. Derfor kræver højspændingskondensatorsystemer komplette beskyttelsesenheder mod overspændelse.

▲ Indflydelse af højere harmoniske

Højere harmoniske i strømningsnettet kan også have en negativ indflydelse på kondensatorer. Når harmoniske strømme strømmer ind i en kondensator, lægger de sig oven på grundstrømmen, hvilket øger peak-værdien af driftsstrømmen og grundspændingen. Hvis kapacitivt reactance af kondensatoren matcher systemets induktive reactance, vil højere harmoniske blive forstærket. Denne forstærkning kan forårsage overstrøm og overspændelse, hvilket potentielt kan føre til partielle udladninger i kondensatorens interne isolerende dielektrikum. Sådanne partielle udladninger kan udløse fejl som ​udvidelse​ og ​sammenslutningsfusesprang.

​▲ Tab af spænding på bussystemet

Tab af spænding på bussen, hvortil kondensatoren er forbundet, er en anden kritisk bekymring. En kondensator, der pludseligt mister spænding under drift, kan forårsage udløsning på understationsforsynings siden eller afkobling af hovedtransformator. Hvis kondensatoren ikke umiddelbart afkobles under sådanne forhold, kan den opleve skadelig overspændelse. Desuden kan manglen på at fjerne kondensatoren før spændingsgenoprettelse føre til ​resonansoverspændelse, som potentielt kan skade transformator eller kondensatoren selv. Derfor er en ​beskyttelsesenhed mod spændingstab​ essentiel. Denne enhed skal sikre, at kondensatoren pålideligt afkobles efter spændingstab og kun genkobles efter spændingen fuldt er genoprettet til normalt niveau.

▲ Overspændelse forårsaget af kredsløbsbryderdrift

Kredsløbsbryderdrift kan også generere overspændelse. Eftersom ​vakuumkredsløbsbrydere​ primært anvendes til kondensatorafskalning, kan ​kontaktbounce​ under lukningstrinnet udløse overspændelse. Selvom disse overspændelser har en ​relativt lav top, må deres indflydelse på kondensatorer ​ikke oversees. Omvendt, under kredsløbsbryderåbning (afkobling), kan de potentielt genererede overspændelser være betydeligt højere og muligvis ​trænge igennem​ kondensatoren. Derfor er det afgørende at implementere ​effektive foranstaltninger til at mildne​ overspændelsen produceret under kredsløbsbryderoperationer.

​▲ Driftstemperaturens forvaltning for kondensatorer

Driftstemperaturen for kondensatorer er også en kritisk faktor. For høje temperaturer har en negativ indflydelse på kondensatorens servicelevetid og udgangsevne, hvilket gør det nødvendigt at implementere proaktive kontrol- og forvaltningsforanstaltninger. ​Betydende, at hastigheden af kapacitetsnedgang fordobles for hver 10°C stigning i temperatur.​​ Kondensatorer, der opererer over lange perioder under høje elektriske felter og høje temperaturer, oplever gradvis aldring af deres isolerende dielektrikum. Dette aldring fører til øget dielektrisk tab, hvilket derefter udløser en hurtig intern temperaturstigning. Dette forkorter ikke kun kondensatorens driftslevetid, men kan i alvorlige tilfælde endda føre til fejl på grund af ​termisk nedbrydning.

For at sikre sikker drift af kondensatorer, fastsætter relevante regler tydeligt:

• ​Når omgivende temperatur overstiger 30°C, skal ventilationsenheder ​aktiveres​ for at give køling.
• ​Hvis omgivende temperatur når eller overstiger 40°C, skal kondensatorer ​med det samme deaktiveres.

Derfor skal en ​temperaturmonitoringssystem​ implementeres for at kontinuerligt følge kondensatorernes driftstemperatur i realtid. Desuden er ​tvinget luftbevægelser​ afgørende for at forbedre varmeafledningsforhold, hvilket sikrer, at den genererede varme effektivt og effektivt expelleres gennem ​effektiv konvektion og stråling.