Поиск по сайту
Начало >> Статьи >> Как защитить батареи конденсаторов

Как защитить батареи конденсаторов

защита конденсаторов

Введение

Конденсаторные батареи служат для компенсации реактивной энергии, производимой нагрузкой электрической системы. Иногда они применяются для создания фильтров, снижающих гармоническое напряжение.
Их роль заключается в улучшении качества электрической системы. В зависимости от уровня напряжения и нагрузки системы, они могут соединяться в топологию звезды, треугольника, и двойной звезды.
Конденсаторная батарея поставляется в виде корпуса, сверху которого располагаются изолированные выводы. Она состоит из отдельных конденсаторов, имеющих ограничение максимального допустимого напряжения (например, 2250 В), и объединенных в последовательные группы, чтобы выдержать требуемое напряжение. Для получения требуемой величины мощности, компоненты батареи, соединяются параллельно.

Конденсаторная батарея

Конденсаторная батарея

  Существуют два типа конденсаторов:

1. Не имеющие внутренней зашиты
2. Имеющие внутреннюю защиту: каждый отдельный конденсатор в батарее снабжается предохранителем

Типы отказов

Основными отказами, которым подвержены конденсаторные батареи, являются:

  1. Перегрузка
2. Короткое замыкание
3. Каркасный отказ
4. Короткое замыкание компонентов конденсатора

 
1. Перегрузка

  Перегрузка происходит из-за временного или постоянного сверхтока:
  Постоянный сверхтоксвязан с:
- Подъемом напряжения на источнике питания,
- Потоком гармонического тока, связанным с присутствием нелинейной нагрузки, такой как статические преобразователи (ректификаторы, двигатели с переменной скоростью), дуговые печи, и т.п.
Временный сверхток связан с моментом подачи питания на конденсаторную батарею.
Перегрузки приводят к перегреву, снижающему сопротивление диэлектрика, и в свою очередь, приводящему к преждевременному старению конденсатора.

  2. Короткое замыкание

Короткое замыкание - это внутреннее или внешнее замыкание между компонентами конденсатора, находящимися под напряжением. Короткое замыкание может происходить между фазами, или между фазой и нейтралью, в зависимости от того, как соединены емкости, треугольником, или звездой.
Появление газа в герметичном корпусе конденсатора создает избыточное давление, которое может привести к разгерметизации корпуса и утечке диэлектрика.

  3. Каркасный отказ

Каркасный отказ - это внутреннее замыкание между компонентами конденсатора, находящими под напряжением, и каркасом, созданное металлическим корпусом. Как и в случае внутреннего короткого замыкания, появление газа в герметичном корпусе конденсатора создает избыточное давление, которое может привести к разгерметизации корпуса и утечке диэлектрика.

  4. Короткое замыкание компонентов конденсатора

  Короткое замыкание компонентов конденсатора происходит из-за пробоев отдельных емкостей.

  Без внутренней защиты: соединенные параллельно отдельные конденсаторы шунтируются отказавшей единицей:
- изменяется импеданс конденсатора
- подаваемое напряжение распределяется на последовательность, в которой на одну группу меньше.
- каждая группа подвергается большей нагрузке, что может сказаться в будущем, вызывая каскадные отказы, вплоть до полного короткого замыкания.

С внутренней защитой:расплавление соответствующего внутреннего предохранителя отключает отказавший отдельный конденсатор. Конденсаторная батарея остается свободным от отказов, но ее импеданс изменяется соответствующим образом.

 
Устройства защиты

  На конденсаторы не следует подавать энергию, если они не были разряжены. Повторная подача энергии должна происходить с задержкой по времени, чтобы избежать скоротечных перенапряжений. Для естественной разрядки конденсаторной батареи достаточна задержка в 10 минут.
Для снижения времени разрядки может быть использовано устройство быстрой разрядки.

  Перегрузки

Необходимо избегать тока перегрузки, связанного с увеличением напряжения источника питания, в течение длительного периода времени. Для этого используется защита от перегрузки, следящая за напряжением электрической системы. Этот тип защиты может быть связан с самим конденсатором, но, как правило, он используется в качестве общей защиты электрической системы.
Учитывая, что конденсатор может обычно выдерживать напряжение в 110% от его номинального напряжения в течение 12 часов, то данный тип защиты не всегда является необходимым.
Ток перегрузки, возникающий  в связи с потоком гармонического тока, и существующий в течение длительного периода времени, обнаруживается защитой от перегрузки, относящейся к одному из двух типов:
- Температурная перегрузка
- Перегрузка задержки времени
при условии, что система защиты учитывает гармонические частоты.
Величина тока перегрузки в течение короткого времени из-за подачи энергии на конденсаторную батарею ограничена последовательно установленными импульсными дросселями.

  Короткие замыкания

Короткие замыкания обнаруживаются устройством защиты от тока перегрузки времени задержки. Установки величины тока, и времени задержки дают возможность работать с максимально допустимым током нагрузки для закрытия шагового реле.

  Каркасные отказы

Каркасные отказы зависят от системы заземления.  Если нейтраль заземлена, то используется устройство защиты от отказов заземления при временных задержках.

  Короткие замыкания компонентов конденсатора: Обнаружение такого замыкания основано на изменении импеданса, созданного коротким замыканием компонентов конденсатора без внутренней защиты, или за счет отключения отдельных сбойных компонентов для конденсаторов с внутренними предохранителями.
Если конденсаторная батарея соединена в виде двойной звезды, то нарушение баланса, созданное изменением импеданса в одной звезде, приведет к тому, то ток потечет через соединение между нейтральными точками. Такой дисбаланс обнаруживается устройством защиты, чувствительным к току перегрузки.

 

   Примеры защиты конденсаторной батареи

  Конденсаторная батарея, соединенная в виде двойной звезды для реактивной компенсации энергии

Конденсаторная батарея, соединенная в виде двойной звезды

Конденсаторная батарея, соединенная в виде двойной звезды для реактивной компенсации энергии

 

  Фильтр

Фильтр
Фильтр

  Информация по установке

Тип отказа                                                Установка

Перегрузка                                          Установка напряжения перегрузки: < 110% Vn
Температурная перегрузка:  
установка < 1.3 In или ток перегрузки  
установка < 1.3 In непосредственная
установка времени или установка
задержки IDMT 10 секунд

Короткое замыкание                       Непосредственная установка времени тока перегрузки:
примерно 10 In
временная задержка около 0.1 секунды

Каркасный отказ                              Непосредственная установка времени отказа заземления:                                                                        < 20% максимального тока отказа заземления
и > 10% величины СТ, если питание с 3 CT
временная задержка около 0.1 секунды

Короткое замыкание                       Непосредственная установка времени тока перегрузки:
компонента конденсатора                             < 1 ампера временная задержка около 0.1 секунды

Метки: конденсатор |
 
« История элегазовых выключателей   Как смягчить влияние на высоковольтное оборудование VFT »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.