Детальне пояснення типових проблем та рішень для високонапругових конденсаторів

Проблема робочого напруги конденсатора​

Величина робочої напруги конденсатора значно впливає на його термін служби та вихідну здатність, роблячи її ключовим показником для моніторингу в системі шин підстанції. Активні втрати в конденсаторі в основному походять від діелектричних втрат і втрат через опір провідника, причому діелектричні втрати становлять більше 98%. Діелектричні втрати мають значний вплив на робочу температуру конденсатора. Цей вплив можна кількісно оцінити за наступною формулою:

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

​Де:​​

• Pr - активні втрати високовольтного конденсатора
• Qc - реактивна потужність
• tgδ - тангенс діелектричних втрат
• ω - кутова частота мережі
• C - ємність конденсатора
• U - робоча напруга конденсатора

Як видно з наведеної вище формули, активні втрати (Pr) високовольтного конденсатора прямо пропорційні квадрату його робочої напруги (U²). При збільшенні робочої напруги активні втрати швидко зростають. Це швидке зростання призводить до підвищення температури, що, в свою чергу, впливає на термін служби ізоляції конденсатора. Крім того, тривале функціонування конденсатора у режимі перевищеної напруги призведе до перевищення струму, що може пошкодити конденсатор. Тому високовольтові конденсаторні системи потребують комплексних пристроїв захисту від перевищеної напруги.

▲ Вплив вищих гармонік

Вищі гармоніки в електромережі також можуть негативно впливати на конденсатори. Коли гармонічні струми потрапляють в конденсатор, вони наслаються на основний струм, збільшуючи пікове значення робочого струму та основну напругу. Якщо ємнісна реактивна опір конденсатора співпадає з індуктивною реактивною опір системи, вищі гармоніки будуть ампліфікуватися. Ця ампліфікація може призвести до перевищення струму та напруги, що, в свою чергу, може призвести до локального розряду всередині внутрішньої ізоляційної діелектрики конденсатора. Такий локальний розряд може спричинити аварії, такі як ​випуклість​ та ​вилучення групових запобіжників.

​▲ Проблема втрати напруги на шині

Втрата напруги на шині, до якої під'єднаний конденсатор, є ще одним важливим питанням. Конденсатор, який раптово втрачає напругу під час роботи, може спричинити відключення на стороні живлення підстанції або відключення головного трансформатора. Якщо конденсатор не буде вчасно відключений в таких умовах, він може дістати шкідливу перевищену напругу. Крім того, невідключення конденсатора перед відновленням напруги може призвести до ​резонансної перевищеної напруги, що може пошкодити трансформатор або сам конденсатор. Тому необхідний ​пристрій захисту від втрати напруги​. Цей пристрій повинен забезпечити надійне відключення конденсатора після втрати напруги та надійне повторне підключення лише після повного відновлення напруги до норми.

▲ Перевищена напруга, викликана роботою вимикача

Робота вимикача також може викликати перевищену напругу. Оскільки ​вакуумні вимикачі​ переважно використовуються для переключення конденсаторів, ​постукання контактів​ під час закриття може спричинити перевищену напругу. Хоча ці перевищені напруги мають ​відносно низьку амплітуду, їх вплив на конденсатори ​не можна знехтувати. Навпаки, під час відкриття вимикача (відключення) можуть бути створені значно більші перевищені напруги, що можуть ​пробити​ конденсатор. Тому важливо впровадити ​ефективні заходи для зниження​ перевищеної напруги, що виникає під час роботи вимикача.

​▲ Управління робочою температурою конденсатора

Робоча температура конденсаторів також є важливим фактором. Занадто високі температури негативно впливають на термін служби та вихідну здатність конденсатора, що вимагає проактивних заходів контролю та управління. ​Значно, швидкість зменшення ємності подвоюється при кожному підвищенні температури на 10°C.​​ Конденсатори, що працюють довгий час при високих електричних полях та високих температурах, поступово старіють свої ізоляційні діелектрики. Це старіння призводить до збільшення діелектричних втрат, що, в свою чергу, викликає швидке внутрішнє підвищення температури. Це не тільки скорочує термін служби конденсатора, але в крайньої міри може призвести до відмови через ​термічний розрив.

Для забезпечення безпечного функціонування конденсаторів, відповідні регулятиви чітко встановлюють:

• ​При надхідній температурі, що перевищує 30°C, повітряні пристрої ​повинні бути активовані​ для охолодження.
• ​Якщо надхідна температура досягає або перевищує 40°C, конденсатори ​мають бути відключені негайно.

Тому необхідно впровадити ​систему моніторингу температури​ для постійного відстеження робочої температури конденсаторів в реальному часі. Крім того, ​примусові повітряні міри​ є важливими для покращення умов тепловиділення, забезпечуючи ефективне та ефективне виведення згенерованого тепла через ​ефективну конвекцію та радіацію.