Szczegółowe wyjaśnienie typowych problemów i rozwiązań dla kondensatorów wysokiego napięcia

Problem z napięciem roboczym kondensatora​

Wielkość napięcia roboczego kondensatora znacząco wpływa na jego żywotność i zdolność wyjściową, co czyni go kluczowym wskaźnikiem monitorowania w systemie szyn rozdzielczych. Straty mocy czynnej wewnątrz kondensatora pochodzą głównie z strat dielektrycznych i strat oporowych przewodników, przy czym straty dielektryczne stanowią ponad 98%. Straty dielektryczne mają istotny wpływ na temperaturę pracy kondensatora. Ten wpływ można scharakteryzować następującym wzorem:

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

​Gdzie:​​

• Pr oznacza straty mocy czynnej wysokonapiężowego kondensatora
• Qc oznacza moc bierną
• tgδ to tangens strat dielektrycznych
• ω to częstotliwość kątowa sieci
• C to pojemność kondensatora
• U to napięcie robocze kondensatora

Jak wynika z powyższego wzoru, straty mocy czynnej (Pr) wysokonapiężowego kondensatora są proporcjonalne do kwadratu jego napięcia roboczego (U²). Wraz ze wzrostem napięcia roboczego, straty mocy czynnej rosną szybko. Ten szybki wzrost prowadzi do podwyższenia temperatury, co ma wpływ na żywotność izolacji kondensatora. Ponadto długotrwała praca kondensatora w warunkach nadnapięcia spowoduje przepływ nadprądu, co może uszkodzić kondensator. Dlatego systemy wysokonapiężowych kondensatorów wymagają kompleksowych urządzeń ochrony przed nadnapięciami.

▲ Wpływ wyższych harmonicznych

Wyższe harmoniczne w sieci energetycznej mogą również negatywnie wpływać na kondensatory. Gdy prądy harmoniczne płyną do kondensatora, nakładają się one na prąd podstawowy, zwiększając wartość szczytową prądu roboczego i napięcia podstawowego. Jeśli reaktancja pojemnościowa kondensatora jest zgodna z reaktancją indukcyjną systemu, wyższe harmoniczne zostaną wzmocnione. To wzmocnienie może prowadzić do nadprądów i nadnapięć, które mogą spowodować częściowe rozładowanie wewnątrz izolacyjnego dielektryka kondensatora. Takie częściowe rozładowanie może prowadzić do awarii takich jak ​wypukłość​ i ​przepalenie grupy bezpieczników.

​▲ Problem utraty napięcia na szynie

Utrata napięcia na szynie, do której podłączony jest kondensator, to kolejny kluczowy problem. Kondensator, który nagle traci napięcie podczas działania, może spowodować odłączenie po stronie zasilania stacji lub odłączenie głównego transformatora. Jeśli kondensator nie zostanie natychmiast odłączony w takich warunkach, może doświadczyć szkodliwego nadnapięcia. Ponadto, jeśli kondensator nie zostanie odłączony przed przywróceniem napięcia, może wystąpić ​nadnapięcie rezonansowe, co potencjalnie może uszkodzić transformator lub sam kondensator. Dlatego urządzenie ​ochrony przed utratą napięcia​ jest niezbędne. To urządzenie musi zapewnić, że kondensator zostanie niezawodnie odłączony po utracie napięcia i niezawodnie połączony dopiero po pełnym przywróceniu napięcia do normy.

▲ Nadnapięcie wywołane przez działanie przekaźnika

Działanie przekaźnika może również generować nadnapięcia. Ponieważ ​przekaźniki próżniowe​ są powszechnie używane do przełączania kondensatorów, ​odbicie kontaktów​ podczas operacji zamknięcia może wywołać nadnapięcia. Chociaż te nadnapięcia mają ​relatywnie niski szczyt, ich wpływ na kondensatory ​nie może być pominięty. Z drugiej strony, podczas otwierania przekaźnika (odłączenia), potencjalnie generowane nadnapięcia mogą być znacznie wyższe i mogą ​przeniknąć​ kondensator. Dlatego niezbędne jest zastosowanie ​skutecznych środków zmniejszających​ nadnapięcia generowane podczas operacji przekaźników.

​▲ Zarządzanie temperaturą pracy kondensatora

Temperatura pracy kondensatorów jest również kluczowym czynnikiem. Zbyt wysokie temperatury negatywnie wpływają na żywotność i zdolność wyjściową kondensatora, co wymaga proaktywnych środków kontroli i zarządzania. ​Zauważalnie, tempo spadku pojemności podwaja się przy każdym 10°C wzrostu temperatury.​​ Kondensatory działające długoterminowo w silnych polach elektrycznych i wysokich temperaturach doświadczają stopniowego starzenia się ich izolacyjnego dielektryka. To starzenie prowadzi do wzrostu strat dielektrycznych, co następnie powoduje szybki wzrost temperatury wewnątrz. To nie tylko skraca czas pracy kondensatora, ale w skrajnych przypadkach może nawet prowadzić do awarii z powodu ​rozpadu termicznego.

Aby zapewnić bezpieczne działanie kondensatorów, odpowiednie przepisy jasno określają:

• ​Gdy temperatura otoczenia przekracza 30°C, urządzenia wentylacyjne ​pownny być aktywowane​ w celu chłodzenia.
• ​Jeśli temperatura otoczenia osiągnie lub przekroczy 40°C, kondensatory ​muszą zostać natychmiast wyłączone.

Dlatego konieczne jest zaimplementowanie ​systemu monitorowania temperatury​ do ciągłego śledzenia temperatury pracy kondensatorów w czasie rzeczywistym. Ponadto ​środki wentylacji siłowej​ są kluczowe do poprawy warunków odprowadzania ciepła, zapewniając, że wytworzone ciepło jest efektywnie i efektywnie odprowadzane przez ​skuteczną konwekcję i promieniowanie.