Detaljerad förklaring av vanliga problem och lösningar för högspänningskondensatorer

Problem med kondensatorns driftspänning​

Storleken på en kondensators driftspänning har en betydande inverkan på dess livslängd och utsignal, vilket gör det till ett viktigt övervakningsmått i understationsbussystemet. Aktiv effektspill i en kondensator kommer huvudsakligen från dielektriska förluster och ledningsresistansförluster, där dielektriska förluster utgör mer än 98%. Dielektriska förluster har en betydande inverkan på kondensatorns drifttemperatur. Denna inverkan kan kvantifieras med följande formel:

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

​Där:​​

• Pr representerar den aktiva effektspill av högspänningskondensatorn
• Qc anger dess reaktiv effekt
• tgδ är tangenten för dielektriska förluster
• ω är nätets vinkelfrekvens
• C är kapacitansen hos kondensatorn
• U är driftspänningen för kondensatorn

Enligt ovanstående formel är den aktiva effektspill (Pr) för en högspänningskondensator direkt proportionell mot kvadraten av dess driftspänning (U²). När driftspänningen ökar, ökar den aktiva effektspill snabbt. Denna snabba ökning leder till en temperaturhöjning, vilket påverkar isoleringslivet för kondensatorn. Dessutom, om kondensatorn drivas under överspänning för lång tid, kan detta orsaka överströmning, vilket potentiellt kan skada kondensatorn. Därför krävs det kompletta skyddssystem för överspänning i högspänningskondensatorsystem.

▲ Inverkan av högre ordningens harmoniker

Högre ordningens harmoniker i nätet kan också ha negativa effekter på kondensatorer. När harmoniska strömmar flödar in i en kondensator, superponeras de på grundströmmen, vilket ökar toppvärdet för driftströmmen och grundspänningen. Om kondensatorns kapacitiva reaktans matchar systemets induktiva reaktans, kommer högre ordningens harmoniker att förstärkas. Denna förstärkning kan orsaka överströmming och överspänning, vilket potentiellt kan leda till partiell avläggning inuti kondensatorns interna isolerande dielektrikum. Sådan partiell avläggning kan utlösa fel som ​utvidgning​ och ​sammangruppfusegrupper brister.

​▲ Förlust av spänning i bussystemet

Förlust av spänning i bussen som kondensatorn är ansluten till är en annan kritisk fråga. En kondensator som plötsligt förlorar spänning under drift kan orsaka utkoppling på understationsförsörjningssidan eller avkoppling av huvudtransformatorn. Om kondensatorn inte snabbt kopplas ur under sådana förhållanden, kan den uppleva skadlig överspänning. Dessutom, om kondensatorn inte tas bort innan spänningen återställs, kan det leda till ​resonansöverspänning, vilket potentiellt kan skada transformatorn eller kondensatorn själv. Därför är det väsentligt att ha ett ​skyddssystem för förlust av spänning. Detta system måste säkerställa att kondensatorn pålitligt kopplas ur efter spänningförlust och pålitligt åtkopplas bara efter att spänningen helt återställts till normal.

▲ Överspänning orsakad av strömbrytarens drift

Drift av strömbrytare kan också generera överspänning. Eftersom ​vakuumsströmbrytare​ mest används för koppling av kondensatorer, kan ​kontaktbouncing​ vid stängning utlösa överspänning. Även om dessa överspänningar har en ​relativt låg toppvärde, får deras inverkan på kondensatorerna ​inte underskattas. Å andra sidan, vid öppning av strömbrytaren (avkoppling), kan de genererade överspänningarna vara betydligt högre och kan ​genomborra kondensatorn. Därför är det nödvändigt att genomföra ​effektiva åtgärder för att minska​ överspänningen som produceras under strömbrytardrift.

​▲ Hantering av kondensatorns drifttemperatur

Kondensatorns drifttemperatur är också en kritisk faktor. För höga temperaturer påverkar kondensatorns livslängd och utsignal negativt, vilket kräver proaktiva kontroll- och hanteringsåtgärder. ​Signifikant, hastigheten för kapacitetsminskning fördubblas för varje 10°C temperaturökning.​​ Kondensatorer som drivs under lång tid i höga elektriska fält och höga temperaturer upplever gradvis åldring av sitt isolerande dielektrikum. Denna åldring leder till ökade dielektriska förluster, vilket i sin tur utlöser en snabb intern temperaturhöjning. Detta förkortar inte bara kondensatorns driftsliv, utan kan i allvarliga fall även leda till misslyckande på grund av ​termisk nedbrytning.

För att säkerställa den säkra drift av kondensatorer, fastställer relevanta regler explicit:

• ​När omgivningstemperaturen överstiger 30°C, bör ventilationsenheter ​aktiveras​ för att ge kylning.
• ​Om omgivningstemperaturen når eller överstiger 40°C, måste kondensatorerna ​genast deaktiveras.

Därför måste ett ​temperaturovervakningssystem​ implementeras för att kontinuerligt spåra kondensatorernas drifttemperatur i realtid. Dessutom är ​tvingad luftventilering​ viktig för att förbättra värmeavledningsförhållandena, vilket säkerställer att den genererade värmen effektivt och effektivt expelleras genom ​effektiv konvektion och strålning.