Magas feszültségű kondenzátorok gyakori problémái és megoldásai részletes magyarázata

Kondenzátor működési feszültségi probléma​

A kondenzátor működési feszültségének nagysága jelentősen befolyásolja a szolgálási élettartamát és a kimeneti képességét, ezért fontos figyelmeztető mutatója a telepház rendszerének. A kondenzátoron belüli aktív teljesítményveszteség elsősorban dielektrikus veszteségekből és vezető ellenállásveszteségekből ered, ahol a dielektrikus veszteségek több mint 98%-ot tesznek ki. A dielektrikus veszteségek jelentősen befolyásolják a kondenzátor működési hőmérsékletét. Ez a hatás a következő formulával számszerűsíthető:

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

​Ahol:​​

• Pr a magfeszültségű kondenzátor aktív teljesítményveszteségét jelöli
• Qc a reaktív teljesítményt jelenti
• tgδ a dielektrikus veszteség tangense
• ω a hálózat szögfrekvenciája
• C a kondenzátor kapacitása
• U a kondenzátor működési feszültsége

A fenti formula alapján látható, hogy a magfeszültségű kondenzátor aktív teljesítményvesztesége (Pr) arányos a működési feszültség (U²) négyzetével. Ahogy a működési feszültség nő, az aktív teljesítményveszteség gyorsan nő. Ez a gyors növekedés hőmérséklet-emelkedést okoz, ami a kondenzátor izolációs élettartamát befolyásolja. Továbbá, a kondenzátor hosszú ideig tartó működése túlfeszültség esetén áramtúlterhelést okozhat, ami károsíthatja a kondenzátort. Ezért a magfeszültségű kondenzátor rendszerekhez szükségesek komplex túlfeszültségvédelmi berendezések.

▲ Magasabbrendű harmonikusok hatása

A hálózatban jelen lévő magasabbrendű harmonikusok is negatívan befolyásolhatják a kondenzátort. Ha harmonikus áramok áramlanak a kondenzátorba, ezek felhalmozódnak a fő áramra, növelve a működési áram csúcsértékét és a fő feszültségét. Ha a kondenzátor kapacitív ellenállása egyezik a rendszer induktív ellenállásával, a magasabbrendű harmonikusok erősödnek. Ez az erősödés áram- és feszültségtúlterhelést okozhat, ami a kondenzátor belső izoláló dielektrikum részleges kilövését eredményezheti. Ez a részleges kilövés olyan hibákat okozhat, mint a ​húzódás​ és a ​csoportos biztosító lekapcsolódása.

​▲ Telepfeszültség elvesztése

A kondenzátorhoz csatlakoztatott telepen bekövetkező feszültség elvesztése is egy másik fontos probléma. A működés közben hirtelen feszültségvesztést szenvedő kondenzátor áramtúlterhelést okozhat a telepenergiaforrás oldalán vagy a fő transzformátor leválasztását. Ha a kondenzátor ilyen körülmények között nem kerül rövidesen kiválasztásra, káros feszültségtúlterhelést szenvedhet. Továbbá, a kondenzátor leválasztása a feszültség visszaállítása előtt elkerülheti a ​rezonanciás feszültségtúlterhelést, ami károsíthatja a transzformátort vagy a kondenzátort. Ezért szükséges egy ​feszültségvesztés védelmi berendezés. Ez a berendezés biztosítania kell, hogy a kondenzátor megbízhatóan kiválasztódjon a feszültség elvesztése után, és csak akkor állítsa vissza, ha a feszültség teljesen visszaállt normális szintre.

▲ Átkapcsoló által okozott feszültségtúlterhelés

Az átkapcsoló működése is feszültségtúlterhelést okozhat. Mivel a kondenzátor kapcsolására leginkább ​vakuumszünetek​ használhatók, a zárás során bekövetkező ​kapcsolóugrás​ feszültségtúlterhelést okozhat. Bár ezek a feszültségtúlterhelések relatíve alacsony csúcsszintűek, a kondenzátorokra gyakorolt hatásukat ​figyelembe kell venni. Fordítva, az átkapcsoló nyitás (leválasztás) során fellépő potenciális feszültségtúlterhelések jelentősen magasabbak lehetnek, és megpiheníthetik a kondenzátort. Ezért szükséges, hogy az átkapcsoló működés során fellépő feszültségtúlterheléseket hatékonyan enyhítsük.

​▲ Kondenzátor működési hőmérséklet kezelése

A kondenzátor működési hőmérséklete is egy kritikus tényező. A túl magas hőmérséklet negatívan befolyásolja a kondenzátor szolgálási élettartamát és a kimeneti képességét, ezért előrelátható ellenőrzési és kezelési intézkedések szükségesek. ​Jelentősen, a kapacitás csökkenésének üteme duplázzódik minden 10°C hőmérséklet-emelkedésenként.​​ A kondenzátor hosszú távú működése magas elektromos mezőkben és magas hőmérsékleten lassan elöregedést okoz a belső izoláló dielektrikumban. Ez a folyamat növeli a dielektrikus veszteséget, ami gyorsan emeli a belső hőmérsékletet. Ez nemcsak rövidíti a kondenzátor működési élettartamát, de súlyos esetben még ​hőbontást is okozhat.

A kondenzátorok biztonságos működésének biztosítása érdekében a vonatkozó előírások világosan kimondják:

• ​Ha a környezeti hőmérséklet 30°C-nál magasabb, a szellőztető berendezések ​aktiválásra kerülnek​ hűtési célból.
• ​Ha a környezeti hőmérséklet 40°C-ra vagy annál magasabb, a kondenzátorokat ​azonnal kikapcsolni kell.

Ezért szükséges egy ​hőmérséklet-monitoring rendszer​ bevezetése, amely folyamatosan követi a kondenzátorok működési hőmérsékletét valós időben. Továbbá, a ​kényszerített szellőztetési intézkedések​ fontosak a hőkiadási feltételek javítása érdekében, biztosítva, hogy a generált hő hatékonyan és határozottan kerüljen el a ​hatékony konvekció és sugárzás segítségével.