Detaljert forklaring av vanlige problemer og løsninger for høyspenningskondensatorer

Kondensator driftspenningsproblem​

Størrelsen på en kondensators driftspenning har betydelig innvirkning på dens levetid og utmatningskapasitet, noe som gjør det til et viktig overvåkningsindikator i understasjonens busbar-system. Aktive effektforbruk i en kondensator kommer hovedsakelig fra dielektriske tap og ledningstap, der dielektriske tap utgjør over 98%. Dielektriske tap har stor innvirkning på kondensatorens driftstemperatur. Denne innvirkningen kan kvantifiseres ved følgende formel:

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

​Hvor:​​

• Pr representerer den aktive effektforbruken til høyspenningskondensatoren
• Qc angir reaktiv effekt
• tgδ er tangensverdien for dielektriske tap
• ω er nettets vinkelfrekvens
• C er kapasitansen til kondensatoren
• U er driftspenningen til kondensatoren

Som synlig fra formelen ovenfor, er den aktive effektforbruken (Pr) av en høyspenningskondensator direkte proporsjonal med kvadratet av dens driftspenning (U²). Når driftspenningen øker, øker den aktive effektforbruken raskt. Dette raske økset fører til en temperaturøkning, som konsekvent påvirker isolasjonens levetid hos kondensatoren. Videre vil langvarig drift av kondensatoren under overspenning føre til overstrømning, potensielt skade på kondensatoren. Derfor krever høyspenningskondensator-systemer omfattende beskyttelsesenheter mot overspenning.

▲ Innvirkning av høyere harmoniske

Høyere harmoniske i strømnettet kan også ha negativ innvirkning på kondensatorer. Når harmoniske strømer flyter inn i en kondensator, legges de til grunnstrømmen, øker toppverdien av driftstrømmen og grunnspenningen. Hvis kapasitiv reaktans i kondensatoren samsvarer med systemets induktive reaktans, vil høyere harmoniske bli forsterket. Denne forsterkningen kan føre til overstrømning og overspenning, potensielt til delvis utløpsforhold inne i kondensatorens interne isolerende dieletrikk. Slike delvis utløpsforhold kan utløse feil som ​oppblåsthet​ og ​gruppefusesprang.

​▲ Tap av spenning i busbar

Tap av spenning i busbaren til hvilken kondensatoren er koblet, er en annen kritisk bekymring. En kondensator som plutselig mister spenning under drift, kan føre til tripping på understasjonens strømforsynings-side eller frakobling av hovedtransformator. Hvis kondensatoren ikke umiddelbart frakobles under slike forhold, kan den oppleve skadelig overspenning. I tillegg, hvis kondensatoren ikke fjernes før spenningen gjenopprettes, kan det føre til ​resonansk overspenning, potensielt skade på transformator eller selv kondensatoren. Derfor er en ​tap av spenning beskyttelse enhet​ essensiell. Denne enheten må sikre at kondensatoren pålitelig frakobles etter spenningsmangel og pålitelig kobles tilbake kun etter at spenningen fullstendig er gjenopprettet til normal.

▲ Overspenning forårsaket av sirkuitbryterdrift

Sirkuitbryterdrift kan også generere overspenning. Ettersom ​vakuum sirkuitbrytere​ hovedsakelig brukes for kondensator-kobling, kan ​kontaktbouncing​ under sluten drift utløse overspenning. Selv om disse overspenningene har en ​relativt lav toppverdi, bør deres innvirkning på kondensatorer ikke overseers. Omvendt, under åpning (frakobling) av sirkuitbryter, kan potensielt genererte overspenninger være betydelig høyere og kan trekke igjennom kondensatoren. Derfor er det essensielt å implementere effektive tiltak for å redusere overspenning produsert under sirkuitbryterdrift.

​▲ Kondensator driftstemperatur administrering

Driftstemperaturen til kondensatorer er også et kritisk faktor. For høye temperaturer påvirker kondensatorens levetid og utmatningskapasitet negativt, noe som krever proaktive kontroll- og administreringsforanstaltninger. Viktig, hastigheten av kapasitetsnedgang dobles for hver 10°C økning i temperatur.​ Kondensatorer som driftes lenge under høye elektriske felt og høye temperaturer, opplever gradvis aldring av sin isolerende dieletrikk. Denne aldringen fører til økte dielektriske tap, som etterhvert utløser en rask intern temperaturøkning. Dette forkorter ikke bare kondensatorens operasjonslevetid, men kan i alvorlige tilfeller enda føre til mislykket på grunn av termisk nedbryting.

For å sikre trygg drift av kondensatorer, fastsetter relevante regler tydelig:

• Når ambienttemperaturen overstiger 30°C, skal ventilasjonsenheter aktiveres for å gi kjøling.
• Hvis ambienttemperaturen når eller overstiger 40°C, må kondensatorer umiddelbart deaktiveres.

Derfor må en temperaturovervåkingssystem implementeres for å kontinuerlig spore driftstemperaturen til kondensatorer i sanntid. I tillegg er tvinget luftbevegelse tiltak nødvendige for å forbedre varmeavledningsforhold, og sikre at generert varme effektivt og effektivt utledes gjennom effektiv konveksjon og stråling.