Penjelasan Rinci tentang Masalah Umum dan Solusi untuk Kapasitor Tegangan Tinggi

Masalah Tegangan Operasi Kapasitor​

Besar tegangan operasi kapasitor sangat mempengaruhi umur layanannya dan kemampuan output, menjadikannya indikator pemantauan kunci dalam sistem busbar substation. Kerugian daya aktif dalam kapasitor utamanya berasal dari kerugian dielektrik dan kerugian resistansi konduktor, dengan kerugian dielektrik mencapai lebih dari 98%. Kerugian dielektrik memiliki pengaruh signifikan terhadap suhu operasi kapasitor. Pengaruh ini dapat dihitung dengan rumus berikut:

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

​Dimana:​​

• Pr mewakili kerugian daya aktif kapasitor tegangan tinggi
• Qc menunjukkan daya reaktifnya
• tgδ adalah tangen kerugian dielektrik
• ω adalah frekuensi sudut jaringan
• C adalah kapasitansi kapasitor
• U adalah tegangan operasi kapasitor

Seperti yang terlihat dari rumus di atas, kerugian daya aktif (Pr) kapasitor tegangan tinggi sebanding langsung dengan kuadrat tegangan operasinya (U²). Seiring meningkatnya tegangan operasi, kerugian daya aktif meningkat pesat. Peningkatan cepat ini menyebabkan kenaikan suhu, yang pada gilirannya mempengaruhi umur insulasi kapasitor. Selain itu, operasi kapasitor yang lama dalam kondisi overvoltage akan menyebabkan overcurrent, yang berpotensi merusak kapasitor. Oleh karena itu, sistem kapasitor tegangan tinggi memerlukan perangkat perlindungan overvoltage yang komprehensif.

▲ Dampak Harmonisa Orde Tinggi

Harmonisa orde tinggi dalam jaringan listrik juga dapat mempengaruhi kapasitor secara negatif. Ketika arus harmonis mengalir ke dalam kapasitor, mereka bertumpuk dengan arus fundamental, meningkatkan nilai puncak arus operasi dan voltase fundamental. Jika reaktansi kapasitif kapasitor cocok dengan reaktansi induktif sistem, harmonisa orde tinggi akan diperbesar. Pemperbesaran ini dapat menyebabkan overcurrents dan overvoltages, yang berpotensi menyebabkan discharge parsial dalam dielektrik insulasi internal kapasitor. Discharge parsial ini dapat memicu kegagalan seperti ​pembengkakan​ dan ​putusnya sekering kelompok.

​▲ Masalah Hilangnya Tegangan Busbar

Hilangnya tegangan pada busbar tempat kapasitor terhubung merupakan masalah kritis lainnya. Kapasitor yang tiba-tiba kehilangan tegangan selama operasi dapat menyebabkan trip pada sisi pasokan substation atau putusnya trafo utama. Jika kapasitor tidak segera diputuskan dalam kondisi tersebut, ia mungkin mengalami overvoltage yang merusak. Selain itu, gagalnya menghapus kapasitor sebelum pemulihan tegangan dapat menyebabkan ​overvoltage resonan, yang berpotensi merusak trafo atau kapasitor itu sendiri. Oleh karena itu, perangkat ​perlindungan hilangnya tegangan​ sangat penting. Perangkat ini harus memastikan kapasitor terputus secara andal setelah hilangnya tegangan dan terhubung kembali hanya setelah tegangan sepenuhnya pulih ke normal.

▲ Overvoltage yang Diinduksi oleh Operasi Pemutus Sirkuit

Operasi pemutus sirkuit juga dapat menghasilkan overvoltage. Karena ​pemutus sirkuit vakum​ banyak digunakan untuk switching kapasitor, ​lonjakan kontak​ selama operasi penutupan mungkin memicu overvoltage. Meskipun overvoltage ini memiliki ​puncak yang relatif rendah, dampaknya terhadap kapasitor ​tidak boleh diabaikan. Sebaliknya, selama operasi pembukaan (pemutusan) pemutus sirkuit, overvoltage yang mungkin dihasilkan dapat jauh lebih tinggi dan dapat ​menembus​ kapasitor. Oleh karena itu, sangat penting untuk menerapkan ​langkah-langkah efektif untuk mengurangi​ overvoltage yang dihasilkan selama operasi pemutus sirkuit.

​▲ Manajemen Suhu Operasi Kapasitor

Suhu operasi kapasitor juga merupakan faktor kritis. Suhu yang terlalu tinggi berdampak negatif pada umur layanan dan kemampuan output kapasitor, sehingga diperlukan langkah-langkah kontrol dan manajemen proaktif. ​Penting untuk dicatat, laju penurunan kapasitas berlipat ganda untuk setiap kenaikan suhu 10°C.​​ Kapasitor yang beroperasi jangka panjang dalam medan listrik tinggi dan suhu yang tinggi mengalami penuaan gradual pada dielektrik insulasinya. Penuaan ini menyebabkan peningkatan kerugian dielektrik, yang pada gilirannya memicu kenaikan suhu internal yang cepat. Ini tidak hanya mempersingkat umur operasional kapasitor, tetapi dalam kasus yang parah, dapat bahkan menyebabkan kegagalan akibat ​thermal breakdown.

Untuk memastikan operasi aman kapasitor, peraturan terkait secara tegas menetapkan:

• ​Ketika suhu lingkungan melebihi 30°C, perangkat ventilasi ​harus diaktifkan​ untuk memberikan pendinginan.
• ​Jika suhu lingkungan mencapai atau melebihi 40°C, kapasitor ​harus segera dimatikan.

Oleh karena itu, sistem ​monitoring suhu​ harus diterapkan untuk melacak suhu operasi kapasitor secara real-time. Selain itu, langkah-langkah ventilasi paksa sangat penting untuk meningkatkan kondisi disipasi panas, memastikan panas yang dihasilkan diekspel secara efektif dan efisien melalui ​konveksi dan radiasi yang efektif.