Yüksek Gerilimli Kondansatörler İçin Yaygın Sorunların ve Çözümlerin Ayrıntılı Açıklaması
Kondansatör İşletme Gerilimi Sorunu
Kondansatörün çalışma geriliminin büyüklüğü, hizmet ömrü ve çıkış yeteneği üzerinde önemli bir etkiye sahiptir, bu nedenle trase anahtarlama sisteminde önemli bir izleme göstergesidir. Kondansatör içindeki aktif güç kaybı çoğunlukla dielektrik kayıplardan ve iletken direnç kayıplarından kaynaklanır, dielektrik kayıpların %98'den fazlasını oluşturur. Dielektrik kayıplar, kondansatörün çalışma sıcaklığı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Bu etki aşağıdaki formül ile nicelendirilebilir:
Pr = Qc * tgδ = ω * C * U² * tgδ * 10⁻³
Burada:
- Pr yüksek gerilimli kondansatörün aktif güç kaybını temsil eder
- Qc reaktif gücünü gösterir
- tgδ dielektrik kayıp tanjantıdır
- ω şebeke açısal frekansıdır
- C kondansatörün kapasitesidir
- U kondansatörün çalışma gerilimidir
Yukarıdaki formülden görüleceği gibi, yüksek gerilimli kondansatörün aktif güç kaybı (Pr), çalışma geriliminin karesiyle (U²) orantılıdır. Çalışma gerilimi arttıkça, aktif güç kaybı hızla artar. Bu hızlı artış, sıcaklığın yükselmesine neden olur ve bu da kondansatörün yalıtım ömrünü etkiler. Ayrıca, kondansatörün aşırı gerilim altında uzun süre işletilmesi, aşırı akımı tetikleyebilir ve bu da kondansatörü hasar götürebilir. Bu nedenle, yüksek gerilimli kondansatör sistemleri kapsamlı aşırı gerilim koruma cihazları gerektirir.
▲ Yüksek Dereceli Harmoniklerin Etkisi
Şebeke içindeki yüksek dereceli harmonikler de kondansatörlere zararlı etkiler yaratabilir. Harmonik akımlar kondansatöre girdiğinde, temel akım üzerine eklenerek, çalışma akımının zirvesini ve temel gerilimi artırır. Eğer kondansatörün kapasitif reaktansı sistemin endüktif reaktansıyla eşleşiyorsa, yüksek dereceli harmonikler büyütülür. Bu büyütme, aşırı akım ve aşırı gerilime neden olabilir ve bu da kondansatörün iç yalıtım dielektriğinde kısmi boşalmaya yol açabilir. Bu kısmi boşalma, balonlaşma ve grup sigorta patlaması gibi arızaları tetikleyebilir.
▲ Ana Hat Gerilim Kaybı Sorunu
Kondansatöre bağlı olan ana hat üzerindeki gerilim kaybı, başka bir kritik endişedir. İşlem sırasında birden gerilim kaybeden bir kondansatör, trase taraflarında veya ana transformatörün kesilmesine neden olabilir. Eğer bu koşullar altında kondansatör anında devre dışı bırakılmazsa, zararlı aşırı gerilim yaşayabilir. Ayrıca, gerilim yeniden sağlanmadan önce kondansatör çıkarılmazsa, yankı aşırı gerilimi oluşabilir ve bu da transformatör veya kondansatörün kendisini hasar götürebilir. Bu nedenle, gerilim kaybı koruma cihazı gereklidir. Bu cihaz, gerilim kaybından sonra kondansatörün güvenilir bir şekilde devre dışı kalmasını ve sadece gerilimin tamamen normal seviyeye geri dönmesinden sonra yeniden bağlanmasını sağlamalıdır.
▲ Kesici Operasyon Tarafından Oluşan Aşırı Gerilim
Kesici operasyonu da aşırı gerilim oluşturabilir. Vakum kesicileri çoğunlukla kondansatör anahtarlaması için kullanıldığından, kapama işlemi sırasında temas sıçraması aşırı gerilim tetikleyebilir. Bu aşırı gerilimlerin zirveleri nispeten düşük olsa bile, kondansatörlere olan etkileri göz ardı edilemez. Buna karşılık, kesici açılırken (devre dışı bırakılırken) meydana gelebilecek aşırı gerilimler çok daha yüksek olabilir ve kondansatörü delik açabilir. Bu nedenle, kesici operasyonları sırasında oluşan aşırı gerilimi azaltmak için etkili önlemlerin uygulanması önemlidir.
▲ Kondansatör Çalışma Sıcaklık Yönetimi
Kondansatörlerin çalışma sıcaklığı da kritik bir faktördür. Çok yüksek sıcaklıklar, kondansatörün hizmet ömrü ve çıkış yeteneğine olumsuz etkiler yaratır, bu nedenle proaktif kontrol ve yönetim önlemleri gereklidir. Özellikle, sıcaklık her 10°C arttığında kapasite düşüş oranı ikiye katlanır. Uzun vadede yüksek elektrik alanları ve yüksek sıcaklıklarda çalışan kondansatörler, iç yerleştirilmiş dielektriklerinin yavaş yavaş yaşlanmasına neden olur. Bu yaşlanma, dielektrik kaybı artışıyla sonuçlanır ve bu da hızla iç sıcaklığın yükselmesine neden olur. Bu, kondansatörün işlem ömrünü kısaltır ve ciddi durumlarda ısıl bozulma nedeniyle başarısızlığa yol açabilir.
Kondansatörlerin güvenli çalışmasını sağlamak için ilgili düzenlemeler açıkça belirtir:
- Çevresel sıcaklık 30°C'yi aşarsa, soğutma cihazları etkinleştirilmelidir.
- Çevresel sıcaklık 40°C'ye ulaşır veya aşarsa, kondansatörler derhal devre dışı bırakılmalıdır.
Bu nedenle, kondansatörlerin çalışma sıcaklığını sürekli olarak gerçek zamanlı takip etmek için bir sıcaklık izleme sistemi uygulanmalıdır. Ayrıca, zorlanmış hava soğutma önlemleri ısı verimliliğini artırmak ve üretilen ısıyı etkili bir şekilde ve verimli bir şekilde etkili konveksiyon ve radyasyon yoluyla dışarı atmak için kritik öneme sahiptir.
