توضیحات دقیق مسائل رایج و راهحلهای آنها برای خازنهای فشار بالا
مشکل ولتاژ عملیاتی خازن
مقدار ولتاژ عملیاتی خازن تأثیر قابل توجهی بر طول عمر و قابلیت خروجی آن دارد و به عنوان یک شاخص کلیدی نظارت در سیستم مادرهای زیر ایستگاه تبدیل دارد. تلفات قدرت فعال در داخل خازن عمدتاً از تلفات دی الکتریکی و تلفات مقاومت رسانهای ناشی میشود، با تلفات دی الکتریکی بیش از ۹۸٪. تلفات دی الکتریکی تأثیر قابل توجهی بر دما عملیاتی خازن دارد. این تأثیر میتواند با استفاده از فرمول زیر کمّی شود:
Pr = Qc * tgδ = ω * C * U² * tgδ * 10⁻³
که در آن:
- Pr نشاندهنده تلفات قدرت فعال خازن فشار بالا است
- Qc نشاندهنده قدرت واکنشی آن است
- tgδ مماس زاویه تلفات دی الکتریکی است
- ω فرکانس زاویهای شبکه است
- C ظرفیت خازن است
- U ولتاژ عملیاتی خازن است
همانطور که از فرمول فوق مشهود است، تلفات قدرت فعال (Pr) خازن فشار بالا مستقیماً با مجذور ولتاژ عملیاتی (U²) آن متناسب است. با افزایش ولتاژ عملیاتی، تلفات قدرت فعال به سرعت افزایش مییابد. این افزایش سریع منجر به افزایش دما میشود که به نوبه خود بر طول عمر عایق خازن تأثیر میگذارد. همچنین، عملیات طولانیمدت خازن در شرایط ولتاژ بیش از حد منجر به جریان بیش از حد میشود که میتواند خازن را آسیب ببیند. بنابراین، سیستمهای خازن فشار بالا نیاز به دستگاههای محافظت از ولتاژ بیش از حد جامع دارند.
▲ تأثیر هارمونیکهای مرتبه بالا
هارمونیکهای مرتبه بالا در شبکه برق نیز میتوانند تأثیر منفی بر خازنها داشته باشند. وقتی جریانهای هارمونیکی وارد خازن میشوند، روی جریان اصلی اضافه میشوند و مقدار پیک جریان عملیاتی و ولتاژ اصلی را افزایش میدهند. اگر واکنش خازنی خازن با واکنش القایی سیستم مطابقت داشته باشد، هارمونیکهای مرتبه بالا تقویت میشوند. این تقویت میتواند منجر به جریانهای بیش از حد و ولتاژ بیش از حد شود که ممکن است به رهاش جزئی در عایق دی الکتریک داخلی خازن منجر شود. این رهاش جزئی میتواند شکستهایی مانند بالش و پرتاب فیوز گروهی را ایجاد کند.
▲ مشکل از دست دادن ولتاژ مادره
از دست دادن ولتاژ در مادرهای که خازن به آن متصل است، نیز یک نگرانی مهم است. خازنی که در حین عملیات به طور ناگهانی ولتاژ از دست بدهد میتواند باعث قطعی در سمت تأمین ایستگاه تبدیل یا قطعی ترانسفورماتور اصلی شود. اگر خازن در چنین شرایطی به طور سریع قطع نشود، ممکن است به ولتاژ بیش از حد آسیب ببیند. همچنین عدم خارج کردن خازن قبل از بازگشت ولتاژ میتواند منجر به ولتاژ بیش از حد رزونانسی شود که ممکن است ترانسفورماتور یا خازن خود را آسیب ببیند. بنابراین، دستگاه محافظت از از دست دادن ولتاژ ضروری است. این دستگاه باید اطمینان حاصل کند که خازن به طور قابل اعتماد بعد از از دست دادن ولتاژ قطع شده و فقط پس از بازگشت کامل ولتاژ به حالت عادی دوباره وصل شود.
▲ ولتاژ بیش از حد ناشی از عملیات دستگاه قطع کننده
عملیات دستگاه قطع کننده نیز میتواند ولتاژ بیش از حد ایجاد کند. چون قطع کنندههای خلاء عموماً برای تغییر وضعیت خازن استفاده میشوند، پرش تماس در عملیات بستن ممکن است ولتاژ بیش از حد ایجاد کند. اگرچه این ولتاژهای بیش از حد با پیک نسبتاً کم هستند، اما تأثیر آنها بر خازنها نباید نادیده گرفته شود. به طور معکوس، در عملیات باز کردن (قطع) دستگاه قطع کننده، ولتاژهای بیش از حد تولید شده ممکن است به طور قابل توجهی بیشتر باشند و میتوانند خازن را 穿刺。因此，在断路器操作期间必须采取有效措施来减轻过电压。
请注意，最后一句中“穿刺”一词没有翻译成波斯语。以下是完整的翻译：
▲ Capacitor Operating Temperature Management The operating temperature of capacitors is also a critical factor. Excessively high temperatures negatively impact a capacitor's service life and output capability, necessitating proactive control and management measures. Significantly, the rate of capacity decline doubles for every 10°C increase in temperature. Capacitors operating long-term under high electric fields and elevated temperatures experience gradual aging of their insulating dielectric. This aging leads to increased dielectric loss, subsequently triggering a rapid internal temperature rise. This not only shortens the capacitor's operational lifespan but, in severe cases, can even lead to failure due to thermal breakdown. To ensure the safe operation of capacitors, relevant regulations explicitly stipulate: Therefore, a temperature monitoring system must be implemented to continuously track the operating temperature of capacitors in real-time. Additionally, forced-air ventilation measures are crucial to improve heat dissipation conditions, ensuring the generated heat is effectively and efficiently expelled through effective convection and radiation. ▲ مدیریت دمای عملیاتی خازن دمای عملیاتی خازن نیز یک عامل بحرانی است. دماهای بسیار بالا تأثیر منفی بر طول عمر و قابلیت خروجی خازن دارند و نیازمند اقدامات کنترل و مدیریت پیشگیرانه هستند. به طور قابل توجه، نرخ کاهش ظرفیت دو برابر میشود برای هر 10 درجه سانتیگراد افزایش دما. خازنهایی که طولانیمدت در میدانهای الکتریکی بالا و دماهای بالا عملیاتی میشوند، به تدریج عایق دی الکتریکی آنها میسنجد. این سنکافت منجر به افزایش تلفات دی الکتریکی میشود که به نوبه خود منجر به افزایش سریع دمای داخلی میشود. این نه تنها طول عمر عملیاتی خازن را کاهش میدهد بلکه در موارد شدید میتواند حتی منجر به خرابی حرارتی شود. برای اطمینان از عملیات ایمن خازنها، مقررات مربوطه به صراحت تعیین میکنند: بنابراین، یک سیستم نظارت بر دما باید اجرا شود تا به طور مداوم دمای عملیاتی خازنها را در زمان واقعی ردیابی کند. همچنین، اقدامات تهویه مجبور برای بهبود شرایط تخلیه گرما ضروری هستند تا مطمئن شویم گرما تولید شده به طور موثر و کارآمد از طریق حمل و نقل مؤثر و تشعشع تخلیه میشود.
