چگونه از بانک های خازن محافظت کنیم؟

بانک‌های خازن بمنظور جبران انرژی راکتیو (واکنش پذیر) که توسط بار‌های سیستم الکتریکی جذب شده اند و گاهی اوقات نیز برای ساختن فیلتر‌هایی برای کاهش ولتاژ هارمونیک، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

نقش آن‌ها، بهبود کیفیت سیستم الکتریکی است. بسته به سطح ولتاژ و بار سیستم، آن‌ها می‌توانند بصورت ستاره، مثلث و دوبل ستاره تنظیم و طبقه بندی شوند.

یک خازن به فرم موردی که دارای پایانه‌های عایق در بالای خود است، ظاهر می‌شود. این شامل ظرفیت‌های خازنی منفرد است که دارای حداکثر ولتاژ مجاز محدود به (به عنوان مثال V. ۲۲۵۰) می‌باشد و برای به دست آوردن مقاومت ولتاژ مورد نیاز بصورت سری در گروه‌ها نصب می‌شوند و برای بدست آوردن رتبه توان مورد نظر، بصورت موازی نصب می‌شوند.

دو نوع خازن وجود دارد:

خازن‌هایی که سیستم حفاظت داخلی ندارند.
خازن‌هایی که سیستم حفاظت داخلی دارند: یک فیوز با هر یک از ظرفیت‌های خازنی منفرد ترکیب می‌شود.

انواع خطا‌ها (عیب ها)

خطا‌های اصلی که در تحت تاثیر قرار دادن بانک‌های خازنی، مقصر هستند عبارتند از:

1- اضافه بار،
2- اتصال کوتاه،
3- خطای قاب،
4- اتصال کوتاه در مولفه‌ی (عناصر) خازن

۱-اضافه بار

اضافه بار به علت اضافه جریان موقت یا مستمر بوجود می‌آید:

اضافه جریان مداوم مرتبط است با:

بالا بردن ولتاژ منبع تغذیه
انتشار جریان هارمونیکی بدلیل حضور بار‌های غیر خطی مانند مبدل‌های استاتیکی (یکسو کننده ها، اینورتر‌ها با سرعت متغیر)، کوره‌های قوس، وغیره

اضافه جریان موقت، به گام مربوط به انرژی دهی به یک بانک خازن مرتبط است. نتایج اضافه بار در گرما بخشی بیش از حد، تاثیر زیانبار و معکوسی بر تحمل دی الکتریک داشته و منجر به پیری زودرس خازن می‌شود.

۲-اتصال کوتاه

بسته به اینکه آیا خازن‌ها بصورت مثلث و یا ستاره متصل می‌شوند، یک اتصال کوتاه، می‌تواند یک خطای داخلی یا خارجی بین رساناها، فاز به فاز یا فاز به خنثی باشد. ظاهر گاز موجود در اتاق گاز تنگ (غیر قابل نفوذ) از خازن، باعث ایجاد فشار مازادی می‌شود که ممکن است به باز شدن موردی و نشت دی الکتریک منجر شود.

۳-خطای قاب

خطای قاب یک خطای داخلی بین اجزای خازن بوده و خود قاب توسط محفظه فلزی ایجاد شده است.

مشابه اتصال کوتاه داخلی، ظاهر گاز موجود در اتاق گاز غیر قابل نفوذ از خازن باعث ایجاد فشار مازادی می‌شود که ممکن است به باز شدن موردی و نشت دی الکتریک منجر شود.

۴-اتصال کوتاه مولفه (جزء) خازن

اتصال کوتاه در یک جزء (عنصر) از خازن به دلیل جرقه‌ی یک ظرفیت خازنی منفرد است.

بدون هیچگونه حفاظت داخلی: ظرفیت‌های خازنی منفرد که بصورت موازی سیم کشی شده اند، به واحد معیوب سوق داده می‌شوند:

امپدانس خازن اصلاح شده است.
ولتاژ اعمال شده بین یک گروه کمتر، در سری‌ها توزیع شده است.
هر گروه به فشار بیشتری فرستاده می‌شود، که ممکن است باعث جرقه‌های آبشاری بیشتر و نهایتا به یک اتصال کوتاه کامل منجر شود.

با حفاظت داخلی: ذوب شدن فیوز مرتبط داخلی، باعث حذف خطای ظرفیت خازنی منفرد می‌شود. خازن بدون خطا باقی می‌ماند و امپدانس آن، بر این اساس، اصلاح می‌شود.

دستگاه‌های حفاظت

خازن‌ها نباید شارژ شوند، مگر اینکه آن‌ها دشارژ شده باشند. به منظور جلوگیری از اضافه ولتاژ گذرا، انرژی بخشی (شارژ) مجدد، باید با تاخیر همراه باشد. یک تاخیر زمانی ۱۰ دقیقه ای، اجازه می‌دهد تا تخلیه طبیعی کافی اتفاق افتد.

راکتور‌های تخلیه سریع (دشارژ سریع) ممکن است برای کاهش زمان تخلیه استفاده شوند.

اضافه بار

اضافه جریان در مدت زمان طولانی، به دلیل افزایش ولتاژ منبع تغذیه، ممکن است توسط سیستم حفاظت اضافه ولتاژ، که همواره بر ولتاژ سیستم الکتریکی نظارت می‌کند، جلوگیری شود. این نوع از حفاظت ممکن است به خود خازن اختصاص داده شود، اما بطورعمومی، یک نوع کلی از سیستم‌های حفاظت الکتریکی است.

با توجه به اینکه خازن می‌تواند به طور کلی، ولتاژ ۱۱۰ ٪ از ولتاژ محاسبه شده خود را برای ۱۲ ساعت در روز، در خود جای دهد، این نوع از حفاظت، همیشه لازم نیست.

اضافه جریان طولانی مدت به دلیل انتشار جریان هارمونیکی، توسط یکی از انواع سیستم‌های حفاظت اضافه بار در زیر شناسایی می‌شود:

اضافه بار حرارتی
زمان تاخیر اضافه جریان

به شرط آنکه فرکانس‌های هارمونیک در نظر گرفته شوند.

دامنه اضافه جریان در مدت زمان کوتاه، به دلیل انرژی دهی (شارژ نمودن) گام به گام بانک خازنی، توسط سری‌های نصب شده از راکتور‌های پالسی در هر گام، محدود می‌شود.

اتصال کوتاه

اتصال کوتاه، توسط یک دستگاه حفاظت اضافه جریان با یک تاخیر زمانی، شناسایی می‌شود. تنظیمات جریان و زمان تاخیر، انجام عملیات را با حداکثر جریان بار مجاز و بستن و تغییر دادن (سوئیچ کردن) مراحل را ممکن می‌سازد.

 

حفاظت بستگی به سیستم پایه (زمین) دارد. اگر اتصال خنثی به زمین باشد، از دستگاه حفاظت خطای اتصال زمین با تاخیر زمانی، استفاده می‌شود.

اتصال کوتاه مولفه خازن: تشخیص اتصال کوتاه مبتنی بر تغییر در امپدانس ایجاد شده توسط اتصال کوتاه اجزاء برای خاذن‌های بدون حفاظت داخلی توسط حذف نمودن ظرفیت‌های منفردی که دارای خطا هستند برای خازن‌هایی با فیوز‌های داخلی انجام می‌شود.

هنگامی که بانک خازنی بصورت دوبل ستاره متصل می‌شود، عدم تعادل ایجاد شده توسط تغییر در امپدانس یکی ازستاره‌ها، باعث ایجاد جریانی در اتصال بین نقاط خنثی می‌شود. این عدم تعادل توسط یک دستگاه حفاظت حساس به اضافه جریان شناسایی می‌شود.

نمونه‌هایی از حفاظت بانک خازن

دوبل ستاره وصل شده به بانک خازن برای جبران توان راکتیو (توان واکنش پذیری)

 

دوبل ستاره وصل شده به بانک خازن برای جبران توان راکتیو (توان واکنش پذیری)

فیلتر




مدار خازن و فیلتر (چوک هارمونیکی)