Як захистити батареї конденсаторів

Конденсаторні батареї служать для компенсації реактивної енергії, виробленої навантаженням електричної системи. Іноді вони застосовуються для створення фільтрів, що знижують гармонійне напруга.
Їх роль полягає в поліпшенні якості електричної системи. Залежно від рівня напруги і навантаження системи, вони можуть з'єднуватися в топологію зірки, трикутника, і подвійної зірки.
Конденсаторна батарея поставляється у вигляді корпусу, зверху якого розташовуються ізольовані висновки. Вона складається з окремих конденсаторів, що мають обмеження максимального допустимого напруги (наприклад, 2250 на), і об'єднаних в послідовні групи, щоб витримати необхідну напругу. Для отримання необхідної величини потужності, компоненти батареї, з'єднуються паралельно.

Існують два типи конденсаторів:

1. Не мають внутрішньої зашиті
2. Ті, хто має внутрішню захист: кожен окремий конденсатор в батареї забезпечується запобіжником

Основними відмовами, до яких схильні конденсаторні батареї, є:

1. Перевантаження
2. Коротке замикання
3. Каркасний відмова
4. Коротке замикання компонентів конденсатора

Перевантаження відбувається через тимчасового або постійного сверхтока:
Постійний Надструм пов'язаний з:
- Підйомом напруги на джерелі живлення,
- Потоком гармонійного струму, пов'язаним з присутністю нелінійного навантаження, такий як статичні перетворювачі (ректіфікатори, двигуни зі змінною швидкістю), дугові печі, і т.п.
Тимчасовий Надструм пов'язаний з моментом подачі живлення на конденсаторних батарей.
Перевантаження призводять до перегріву, що знижує опір діелектрика, і в свою чергу, приводить до передчасного старіння конденсатора.

2. Коротке замикання

Коротке замикання - це внутрішня або зовнішня замикання між компонентами конденсатора, що знаходяться під напругою. Коротке замикання може відбуватися між фазами, або між фазою і нейтраллю, в залежності від того, як з'єднані ємності, трикутником, або зіркою.
Поява газу в герметичному корпусі конденсатора створює надлишковий тиск, що може привести до розгерметизації корпусу і витоку діелектрика.

Каркасний відмова - це внутрішнє замикання між компонентами конденсатора, що знаходять під напругою, і каркасом, створене металевим корпусом. Як і в разі внутрішнього короткого замикання, поява газу в герметичному корпусі конденсатора створює надлишковий тиск, що може привести до розгерметизації корпусу і витоку діелектрика.

4. Коротке замикання компонентів конденсатора

Коротке замикання компонентів конденсатора відбувається через пробоїв окремих ємностей.

Без внутрішньої захисту: з'єднані паралельно окремі конденсатори шунтуються відмовила одиницею:
- змінюється імпеданс конденсатора
- подається напруга розподіляється на послідовність, в якій на одну групу менше.
- кожна група піддається більшому навантаженню, що може позначитися в майбутньому, викликаючи каскадні відмови, аж до повного короткого замикання.

З внутрішньої захистом: розплавлення відповідного внутрішнього запобіжника відключає відмовив окремий конденсатор. Конденсаторна батарея залишається вільним від відмов, але її імпеданс змінюється відповідним чином.

На конденсатори не слід подавати енергію, якщо вони не були розряджені. Повторна подача енергії повинна відбуватися з затримкою за часом, щоб уникнути швидкоплинних перенапруг. Для природної розрядки конденсаторної батареї достатня затримка в 10 хвилин.
Для зниження часу розрядки може бути використаний пристрій швидкої розрядки.

Необхідно уникати струму перевантаження, пов'язаного зі збільшенням напруги джерела живлення, протягом тривалого періоду часу. Для цього використовується захист від перевантаження, що стежить за напругою електричної системи. Цей тип захисту може бути пов'язаний з самим конденсатором, але, як правило, він використовується в якості загального захисту електричної системи.
З огляду на, що конденсатор може зазвичай витримувати напругу в 110% від його номінальної напруги протягом 12 годин, то даний тип захисту не завжди є необхідним.
Струм перевантаження, що виникає в зв'язку з потоком гармонійного струму, і існуючий протягом тривалого періоду часу, виявляється захистом від перевантаження, що відноситься до одного з двох типів:
- температурна перевантаження
- Перевантаження затримки часу
за умови, що система захисту враховує гармонійні частоти.
Величина струму перевантаження протягом короткого часу через подачу енергії на конденсаторних батарей обмежена послідовно встановленими імпульсними дросселями.

Короткі замикання виявляються пристроєм захисту від струму перевантаження часу затримки. Установки величини струму, і часу затримки дають можливість працювати з максимально допустимим струмом навантаження для закриття крокової реле.

Каркасні відмови залежать від системи заземлення. Якщо нейтраль заземлена, то використовується пристрій захисту від відмов заземлення при тимчасових затримках.

Короткі замикання компонентів конденсатора. Виявлення такого замикання засноване на зміні імпедансу, створеного коротким замиканням компонентів конденсатора без внутрішнього захисту, або за рахунок відключення окремих збійних компонентів для конденсаторів з внутрішніми запобіжниками.
Якщо конденсаторна батарея сполучена у вигляді подвійної зірки. то порушення балансу, створене зміною імпедансу в одній зірці, призведе до того, то струм потече через з'єднання між нейтральними точками. Такий дисбаланс виявляється пристроєм захисту, чутливим до току перевантаження.

Приклади захисту конденсаторної батареї

Конденсаторна батарея, поєднана у вигляді подвійної зірки для реактивної компенсації енергії

Інформація по установці

Тип відмови Установка

Перевантаження Установка напруги перевантаження: <110% Vn
Температурна перевантаження:
установка <1.3 In или ток перегрузки
установка <1.3 In непосредственная
установка часу або установка
затримки IDMT 10 секунд

Коротке замикання Безпосередня установка часу струму перевантаження:
приблизно 10 In
тимчасова затримка близько 0.1 секунди

Каркасний відмова Безпосередня установка часу відмови заземлення: <20% максимального тока отказа заземления
і> 10% величини СТ, якщо харчування з 3 CT
тимчасова затримка близько 0.1 секунди

Коротке замикання Безпосередня установка часу струму перевантаження:
компонента конденсатора <1 ампера временная задержка около 0.1 секунды