Надежность конденсаторных банков
Несколько проблем способствуют общей надежности или ненадежности банков конденсаторов. В подробном анализе автоматизированных банков конденсаторов Kansas City Power & Light Геккелер сообщил, что перегоревшие предохранители являются самой большой проблемой KCP & L, но существует несколько других проблем.
Надежность или ненадежность банков-конденсаторов, режимы отказа и разрывы случаев (фото-кредит: nepsi.com)
Их автоматизация с двусторонней связью позволила им легко идентифицировать сбои банков. Частота отказов в таблице 1 высокая, намного выше, чем у большинства распределительных устройств.
Конденсаторные банки сложны, у них много оборудования для отказа. Тем не менее, показатели отказов должны быть значительно лучше, чем это.
Исследование EPRI по надежности конденсаторов обнаружило широкие различия в опыте использования утилит с конденсаторами (EPRI 1001691, 2002). Примерно одна треть ответов на опрос обнаружила, что питающие конденсаторы «очень хороши», еще одна треть признала их «типичными для линейного оборудования», а последняя треть их «проблематична».
Таблица 1 - Потребности в обслуживании, определяемые системой автоматизации конденсаторов Kansas City Power & Light на основе двух лет
| проблема | Годовые процентные сбои |
| Первичный предохранитель для продувки конденсатора (работа с предохранителем) | 9, 1 |
| Сбой масла | 8, 1 |
| Аппаратное обеспечение, случайно настроенное на «Local» или «Manual» | 4, 2 |
| Дефектный конденсаторный блок | 3, 5 |
| Разное | 2, 4 |
| Управляющий силовой трансформатор | 1, 5 |
| ВСЕГО: | 28, 8 |
В ходе опроса наряду с последующими контактами были освещены вопросы:
Неисправность конденсаторных предохранителей
Многие коммунальные предприятия имеют работу предохранителей, где банк конденсаторов невредим. Это может привести к дисбалансу напряжения цепи и уменьшению количества емкостей, доступных для
var support.
Просмотрите методы плавления, чтобы уменьшить эту проблему.
Контроллеры
Контроллеры были найдены «проблематичными» значительным количеством утилит. Некоторые утилиты имели проблемы с коммутаторами и самими контроллерами.
Молния и неисправности
В зонах с высокой молнией контроллеры могут выйти из строя из-за молнии. Контроллеры полностью подвержены перенапряжениям от молнии и питания во время сбоев. Ознакомьтесь с практикой защиты от перенапряжений и включением и заземлением контроллеров.
Молния может вызвать всплески вторичной стороны путем переноса через распределительные трансформаторы, мигание от первичных проводников к вторичным проводникам, прямое попадание на вторичные проводники или смещение потенциала земли.
Молниевые волны также могут достигать вторичных проводников через распределительные трансформаторы. На перенапряжение влияют многие факторы, в том числе напряжение, коэффициент вращения, электростатическое сцепление и электромагнитная связь обмоток, а также связанные нагрузки
По возможности избегайте заземления в проводке питания контроллера. Однако контуры заземления не всегда могут быть устранены, особенно когда контроллер конденсатора и силовой трансформатор управления не расположены на одном полюсе.
Рисунок 0 - Питание контроллера на том же полюсе: контур заземления, созданный путем заземления выходного сигнала силового трансформатора и нейтрального терминала контроллера конденсатора.
Человеческий элемент
Неправильно настроено множество контроллеров. Некоторым контроллерам сложно программировать, но это не оправдание плохой настройки.
И, полевые экипажи часто не имеют навыков или правильного отношения к конденсаторам и их средствам контроля. На некоторых коммунальных предприятиях экипажи часто вручную выключают соседние конденсаторы (и часто забывают вернуть их после завершения своей работы).
Чтобы уменьшить эти проблемы, должным образом обучите экипажи и отведите домой необходимость наличия конденсаторов в случае необходимости.
Как конденсаторы заканчиваются?
Конденсаторы могут работать в двух режимах: низкий ток, прогрессивный отказ и большой ток, низкий импеданс.
1. Низкий ток, прогрессивный отказ
Диэлектрик выходит из строя в одном из элементов внутри конденсатора (см. Рис. 1). При одном замыкании одного элемента оставшиеся элементы в строке серии имеют повышенное напряжение и более высокий ток (поскольку общий емкостный импеданс ниже).
С большим стрессом другой элемент может быть коротким. Неудачи могут каскадироваться до тех пор, пока вся строка не закроется. В этом случае ток медленно растет, поскольку элементы последовательно терпят неудачу.
Рисунок 1 - Блок конденсатора с неисправным элементом
2. Высокий ток
Низкоимпедансный отказ развивается по клеммам конденсатора или от клеммы фазы к земле. Разрушенный разъем может вызвать такую ошибку.
Прогрессивная неудача
Большинство отказов являются прогрессивными. Внезапные прыжки к сильному течению редки. Чтобы быстро обнаружить прогрессивные сбои, слияние должно быть очень чувствительным. Конденсаторы пленочной фольги имеют небольшое количество разрывов в корпусе - намного меньше, чем старые бумажные блоки.
В обзоре EPRI об утилитах (EPRI 1001691, 2002) было обнаружено, что разрывы конденсата пленки-пленки редко встречаются. Это резко контрастирует с бумажными конденсаторами, где Newcomb (1980) сообщил, что конденсаторы пленки / бумаги разрываются в 25% отказов.
Конденсаторы бумаги и бумажной пленки имеют изоляционный слой бумаги между листами фольги. Когда происходит сбой в пакете, дуга сжигает бумагу и генерирует газ. При прогрессирующих отказах, хотя ток только несколько выше, чем нормальный ток нагрузки, устойчивая дуга может создать достаточное количество газа для разрыва корпуса.
До 1975 года конденсаторы преимущественно использовали полихлорированные бифенилы (ПХБ) в качестве изолирующей жидкости. Правила охраны окружающей среды на ПХД значительно увеличили затраты на очистку, если эти блоки были повреждены (производство, обработка, распределение в торговле и запреты на использование в США, США, США, 40 CFR Part 761).
Экологические проблемы и проблемы безопасности привели к тому, что коммунальные предприятия затягивали слияние конденсаторов.
В современных пленкообразных конденсаторах листы из полипропиленовой пленки диэлектрические отдельные слои алюминиевой фольги. Когда диэлектрик разрушается, тепло от дуги расплавляется пленкой; фильм отступает; и алюминиевые листы свариваются вместе.
При сплошном сварке один элемент может выйти из строя и не создавать никакого газа (ток все еще относительно низок). В пленочных конденсаторах режим прогрессивного отказа гораздо реже разрывает дело. Когда все пакеты последовательно выходят из строя, через конденсатор протекает большой ток. Это может привести к образованию достаточного количества тепла и газа для разрыва конденсатора, если он не будет быстро очищен.
На рисунке 2 показаны кривые разрыва конденсатора из нескольких источников. В большинстве случаев кривые разломов основаны на тестах с предопределенными конденсаторами. Конденсаторы не работают, применяя чрезмерное напряжение до тех пор, пока весь конденсатор не будет разрушен.
Затем неисправный конденсатор подвергается высоковольтному источнику короткого замыкания известного тока в течение заданного времени. Несколько таких образцов тестируются для разработки кривой разрыва случая.
Рисунок 2 - Кривые разрыва конденсатора
Кривые разрыва корпуса не представляют собой все режимы отказа. Такие кривые не показывают производительность во время наиболее распространенных сбоев: слаботочные и прогрессивные сбои элементов (до того, как все элементы проколоты).
Хотя, к счастью, возможны редкие, сильноточные разломы, более сильные, чем те, которые были испытаны для кривых разрыва. Дуга через изоляционную диэлектрическую жидкость может вызвать значительное давление. Pratt et al. (1977) провели испытания на емкостях с пленкой / фольгой с длиной дуги длиной до 3 дюймов (7, 6 см). Они выбрали 3 дюйма в качестве максимальной реалистичной длины дуги в конденсаторе в качестве промежутка между промежутками между внутренними терминалами сечений.
В этих условиях они повреждали или разрывали несколько единиц тока и времени значительно ниже кривых разрыва конденсатора на рисунке 2. Также рассмотрите другое оборудование при установке конденсаторного банка.
Конденсаторные переключатели, особенно масляные переключатели, уязвимы для насильственного отказа. Этот тип отказа не получил почти того внимания, что разрывы конденсатора или сбои распределительного трансформатора.
Рисунок 3 - Высоковольтный выключатель / внешнее устройство / для отложенных конденсаторных батарей
600 - 630 A, макс. 170 кВ
Потенциальные трансформаторы, трансформаторы тока, трансформаторы питания контроллера и разрядники: они также могут сильно сбой. Любой сбой, при котором дуга развивается внутри маленького корпуса, может разрываться или взрываться.
В областях с высоким током короткого замыкания рассмотрите применение ограничивающих ток предохранителей. Это поможет защитить от сильных отказов конденсаторных блоков, переключателей и других аксессуаров в зонах с высоким током повреждения.
Таблица 1 - Количество секционных рядов в разных номиналах напряжения
| Единичное напряжение (В) | производитель | ||
| В | С | ||
| +2400 | 2 | 2 | 2 |
| +7200 | 4 | 4 | 4 |
| 7620 | 5 | 5 | 4 |
| 13280 | 8 | 8 | 7 |
| 13800 | 8 | 8 | - |
| 14400 | 8 | 8 | 8 |
Когда один элемент выходит из строя и замыкается, другие секции серии имеют более высокое напряжение, и они потребляют больше тока. Конденсаторные пакеты спроектированы с полипропиленовой пленкой толщиной менее одного миллиметра (0, 001 дюйма или 0, 025 мм), которая рассчитана на напряжение 2000 В.
В таблице 2 показано количество секционных рядов для нескольких конденсаторов, о которых сообщает Томас (1990).
В более поздних проектах может быть меньше групп. Один изготовитель использует три секции серии для блоков от 7, 2 до 7, 96 кВ и шесть секций серии для блоков от 12, 47 до 14, 4 кВ. По мере того как ряды сечений терпят неудачу, остальные элементы должны удерживать увеличивающееся напряжение, а конденсатор потребляет больше тока в той же пропорции.
Рисунок 4 - Ток на единицу времени, набранный банком с ошибкой, в зависимости от того, какая часть банка потерпела неудачу (при условии бесконечной шины). Это также однофазное напряжение, приложенное к оставшимся секциям серии.
На рисунке 4 показано влияние на ток на единицу времени, наносимый неисправным блоком, и на единицу напряжения на остальных сериях.
Если на конденсаторной батарее есть несколько блоков на одной фазе, и все блоки защищены одним предохранителем (групповое слияние), следует учитывать общий ток в банке. Рассмотрим банк с двумя блоками конденсаторов. Если один блок теряет половину своих секционных рядов, этот блок будет в два раза увеличивать номинальный ток.
Группа - две единицы вместе - будет в 1, 5 раза превышать номинальную нагрузку на банк. (Это ток, который видит предохранитель.)
Конденсаторный банк, используемый на сетке подстанции 33 кВ
Рекомендации //
- Распределительное оборудование и системы для распределения электроэнергии TA Short (Покупка печатной копии от Amazon)
-
Молниезащита распределительных конденсаторных контроллеров от FD Crudele, член, IEEE, PE Sutherland, старший член IEEE
и TA Short, старший член, IEEE