Explicación detallada de problemas comúns e solucións para condensadores de alta tensión

Problema de Tensión de Operación do Condensador​

A magnitude da tensión de operación dun condensador ten un impacto significativo na súa vida útil e capacidade de saída, facendo que sexa un indicador clave de monitorización no sistema de barras de subestación. A perda de potencia activa dentro dun condensador orixinase principalmente das perdas dieléctricas e das perdas de resistencia do conductor, sendo as perdas dieléctricas máis do 98%. As perdas dieléctricas teñen unha influencia significativa na temperatura de operación do condensador. Esta influencia pode ser cuantificada coa seguinte fórmula:

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

​Onde:​​

• Pr representa a perda de potencia activa do condensador de alta tensión
• Qc denota a potencia reactiva
• tgδ é a tanxente da perda dieléctica
• ω é a frecuencia angular da rede
• C é a capacitancia do condensador
• U é a tensión de operación do condensador

Como se evidencia na fórmula anterior, a perda de potencia activa (Pr) dun condensador de alta tensión é directamente proporcional ao cadrado da súa tensión de operación (U²). A medida que a tensión de operación aumenta, a perda de potencia activa aumenta rapidamente. Este aumento rápido leva a unha subida de temperatura, afectando consecuentemente a vida útil do aislamento do condensador. Ademais, a operación prolongada do condensador en condicións de sobretensión causará sobrecorrente, potencialmente danando o condensador. Polo tanto, os sistemas de condensadores de alta tensión requiren dispositivos comprehensivos de protección contra sobretensión.

▲ Impacto dos Harmónicos de Ordem Superior

Os harmónicos de orde superior na rede eléctrica tamén poden afectar adversamente aos condensadores. Cando as correntes harmónicas flúen a un condensador, superpoñense á corrente fundamental, aumentando o valor pico da corrente de operación e a tensión fundamental. Se a reactancia capacitiva do condensador coincide coa reactancia inductiva do sistema, os harmónicos de orde superior amplificaránse. Esta amplificación pode causar sobrecorrentes e sobretensiones, levando potencialmente a descargas parciais dentro do dieléctrico aislante interno do condensador. Estas descargas parciais poden provocar fallos como ​abombamento​ e ​fusibles de grupo fundidos.

​▲ Problema de Pérdida de Tensión na Barra

A perda de tensión na barra á que está conectado o condensador é outra preocupación crítica. Un condensador que perde repentinamente a tensión durante a súa operación pode causar salto no lado de alimentación da subestación ou desconexión do transformador principal. Se o condensador non se desconecta de forma rápida baixo estas condicións, pode experimentar danosa sobretensión. Ademais, a falta de retirada do condensador antes da restauración da tensión pode levar a ​sobretensión resonante, potencialmente danando o transformador ou o propio condensador. Polo tanto, é esencial un dispositivo de protección contra pérdida de tensión. Este dispositivo debe asegurar que o condensador se desconecta de forma confiable despois da perda de tensión e que só se reconecta despois de que a tensión esté completamente restaurada ao normal.

▲ Sobretensión Inducida pola Operación do Interruptor

A operación do interruptor tamén pode xerar sobretensión. xa que os interruptores de vacío son predominantemente utilizados para o comutación de condensadores, o rebote de contactos durante a operación de pechado pode provocar sobretensión. Aínda que estas sobretensiones teñan un pico relativamente baixo, o seu impacto nos condensadores non debe ser ignorado. Por outro lado, durante a operación de abertura (desconexión) do interruptor, as sobretensiones xeradas poden ser significativamente máis altas e poden perforar o condensador. Polo tanto, é esencial implementar medidas eficaces para mitigar a sobretensión producida durante as operacións do interruptor.

​▲ Xestión da Temperatura de Operación do Condensador

A temperatura de operación dos condensadores é tamén un factor crítico. As temperaturas excesivamente altas afectan negativamente a vida útil e a capacidade de saída dun condensador, necesitándose medidas proactivas de control e xestión. Significativamente, a taxa de diminución da capacidade duplica por cada aumento de 10°C na temperatura.​​ Os condensadores que operan a longo prazo baixo campos eléctricos altos e temperaturas elevadas experimentan un envellecemento gradual do dieléctrico aislante. Este envellecemento leva a un aumento das perdas dieléctricas, desencadeando un rápido aumento da temperatura interna. Isto non só acorta a vida útil de operación do condensador, senón que, en casos graves, incluso pode levar a fallos debido a rompimento térmico.

Para garantir a operación segura dos condensadores, as regulacións relevantes estipulan explicitamente:

• Cando a temperatura ambiente supere os 30°C, deben activarse os dispositivos de ventilación para proporcionar refrixeración.
• Se a temperatura ambiente alcanza ou supera os 40°C, os condensadores deben desactivarse inmediatamente.

Polo tanto, debe implementarse un sistema de monitorización de temperatura para rastrear continuamente a temperatura de operación dos condensadores en tempo real. Ademais, as medidas de ventilación forzada son cruciais para mellorar as condicións de dissipación de calor, asegurando que o calor xerado sexa expulsado de forma efectiva e eficiente mediante convección e radiación eficazes.