Explication détaillée des problèmes courants et des solutions pour les condensateurs haute tension
Problème de tension de fonctionnement du condensateur
L'ampleur de la tension de fonctionnement d'un condensateur a un impact significatif sur sa durée de vie et sa capacité de sortie, ce qui en fait un indicateur clé de surveillance dans le système de barres de collecteur. La perte de puissance active à l'intérieur d'un condensateur provient principalement des pertes diélectriques et des pertes par résistance des conducteurs, les pertes diélectriques représentant plus de 98 %. Les pertes diélectriques ont une influence importante sur la température de fonctionnement du condensateur. Cette influence peut être quantifiée par la formule suivante :
Pr = Qc * tgδ = ω * C * U² * tgδ * 10⁻³
Où :
- Pr représente la perte de puissance active du condensateur haute tension
- Qc désigne sa puissance réactive
- tgδ est la tangente de la perte diélectrique
- ω est la fréquence angulaire du réseau
- C est la capacité du condensateur
- U est la tension de fonctionnement du condensateur
Comme l'indique la formule ci-dessus, la perte de puissance active (Pr) d'un condensateur haute tension est directement proportionnelle au carré de sa tension de fonctionnement (U²). À mesure que la tension de fonctionnement augmente, la perte de puissance active augmente rapidement. Cette augmentation rapide entraîne une élévation de la température, affectant ainsi la durée de vie de l'isolation du condensateur. De plus, le fonctionnement prolongé du condensateur sous des conditions de surtension causera un surcourant, potentiellement endommageant le condensateur. Par conséquent, les systèmes de condensateurs haute tension nécessitent des dispositifs de protection contre les surtensions complets.
▲ Impact des harmoniques d'ordre supérieur
Les harmoniques d'ordre supérieur dans le réseau électrique peuvent également avoir un effet négatif sur les condensateurs. Lorsque les courants harmoniques entrent dans un condensateur, ils se superposent au courant fondamental, augmentant la valeur crête du courant de fonctionnement et de la tension fondamentale. Si la réactance capacitive du condensateur correspond à la réactance inductive du système, les harmoniques d'ordre supérieur seront amplifiés. Cette amplification peut causer des surcourants et des surtensions, potentiellement conduisant à une décharge partielle à l'intérieur de la diélectrique isolante du condensateur. Une telle décharge partielle peut provoquer des pannes comme le gonflement et la rupture de groupe de fusibles.
▲ Problème de perte de tension sur la barre de collecteur
La perte de tension sur la barre de collecteur à laquelle le condensateur est connecté est une autre préoccupation critique. Un condensateur qui perd soudainement la tension pendant son fonctionnement peut causer un déclenchement côté alimentation du poste ou la déconnexion du transformateur principal. Si le condensateur n'est pas déconnecté rapidement dans de telles conditions, il peut subir des surtensions dommageables. De plus, ne pas retirer le condensateur avant la restauration de la tension peut conduire à une surtension résonnante, potentiellement endommageant le transformateur ou le condensateur lui-même. Par conséquent, un dispositif de protection contre la perte de tension est essentiel. Ce dispositif doit garantir que le condensateur se déconnecte de manière fiable après la perte de tension et ne se reconnecte que après que la tension ait été totalement restaurée à la normale.
▲ Surtension induite par l'opération des disjoncteurs
L'opération des disjoncteurs peut également générer des surtensions. Comme les disjoncteurs à vide sont principalement utilisés pour le commutage des condensateurs, le rebond des contacts lors de l'opération de fermeture peut déclencher des surtensions. Bien que ces surtensions aient un pic relativement faible, leur impact sur les condensateurs ne doit pas être négligé. Inversement, lors de l'ouverture (déconnexion) du disjoncteur, les surtensions potentiellement générées peuvent être significativement plus élevées et peuvent perforer le condensateur. Il est donc essentiel de mettre en œuvre des mesures efficaces pour atténuer les surtensions produites lors des opérations de disjoncteur.
▲ Gestion de la température de fonctionnement du condensateur
La température de fonctionnement des condensateurs est également un facteur critique. Des températures excessivement élevées ont un impact négatif sur la durée de vie et la capacité de sortie d'un condensateur, nécessitant des mesures de contrôle et de gestion proactives. Il est important de noter que le taux de diminution de la capacité double pour chaque augmentation de 10°C de la température. Les condensateurs fonctionnant longtemps sous des champs électriques élevés et des températures élevées subissent un vieillissement progressif de leur diélectrique isolant. Ce vieillissement conduit à une augmentation des pertes diélectriques, déclenchant une élévation rapide de la température interne. Cela non seulement raccourcit la durée de vie opérationnelle du condensateur, mais, dans les cas graves, peut même conduire à une panne due à une dégradation thermique.
Pour assurer le fonctionnement sûr des condensateurs, les réglementations pertinentes stipulent explicitement :
- Lorsque la température ambiante dépasse 30°C, les dispositifs de ventilation doivent être activés pour fournir un refroidissement.
- Si la température ambiante atteint ou dépasse 40°C, les condensateurs doivent être désactivés immédiatement.
Par conséquent, un système de surveillance de la température doit être mis en place pour suivre en temps réel la température de fonctionnement des condensateurs. De plus, des mesures de ventilation forcée sont cruciales pour améliorer les conditions de dissipation de chaleur, garantissant que la chaleur générée est expulsée de manière efficace et efficiente par convection et rayonnement efficaces.
