Kondensator explodiert in einer Papierfabrik

Vor zwei Jahren war ich in einem Praktikum in einer Papierfabrik in der Superintendence of Electrocontrol im Bereich der Wartung elektrischer Geräte. Nun, sie hatten ein Problem mit einigen Kondensatorbänken, die installiert wurden, um den Leistungsfaktor auf einem bestimmten Niveau zu halten. Das System war einfach, es hatte mehrere Kondensatorbänke, die geschaltet wurden, um die Blindleistung zu ändern und den Leistungsfaktor zu steuern, und sie hatten viele Schaltvorgänge über einen Tag. Das Problem, das sie hatten, war, dass Kondensatoren nicht lange halten würden, sie explodierten auf monatlicher Basis, und dies war teuer aufgrund der Wartung und des Bedarfs an mehr Kondensatoren, um die nutzlosen zu ersetzen. Ich bin etwas verwirrt, weil es ein 3-Phasen-System war und die Nennspannung der Kondensatoren höher war als die Spannung der Quelle, an die sie angeschlossen waren (380 Netzspannung,

Meine Frage ist, warum Kondensatoren so schnell "explodiert" sind. Sie sollten mindestens 3 - 6 Monate gedauert haben (1 Jahr erwartet). Ich dachte an Überspannung aufgrund der Transienten beim Schalten und Erzeugen wie eine "Kettenreaktion", weniger Kondensatoren => Transient mit höherer Spannung. Es ist jedoch lange her, dass ich ein Schaltungsproblem nicht gelöst habe. Könnte es jemand mathematischer erklären? Bin ich in meiner Aussage richtig?

Ich würde eine harmonische Verzerrung der Systemspannung aufgrund nichtlinearer Lasten vermuten. Die Kondensatoren sind aufgrund der komplexen Impedanz der Kondensatoren bei der Netzfrequenz so ausgelegt, dass sie Strom führen. Wenn die tatsächliche Spannungswellenform einen signifikanten Gehalt an Spannungen bei harmonischen Frequenzen aufweist, erhöht dies den Kondensatorstrom, da die Impedanz bei diesen Frequenzen niedriger ist. Zusätzlich kann eine harmonische Verzerrung eine harmonische Resonanzsituation auslösen, die den Kondensatorstrom weiter erhöht.

Die nichtlinearen Lasten können elektronische Motordrehzahlregler oder andere leistungselektronische Geräte im Dreiphasenverteilungssystem oder sogar elektronische Geräte in Einphasenverteilungssystemen sein, die von den Dreiphasensystemen gespeist werden.

Viele große Motoren in Papierfabriken werden über elektronische Drehzahlregler für die Leistungsumwandlung angetrieben.

Die wahrscheinlichste Fehlerursache in diesem Fall ist, dass der Kondensator zu heiß geworden ist. Kondensatoren werden wie alles andere heiß, wenn Strom durch sie fließt. Die Höhe des Stromflusses hängt von der Spannung und der komplexen Impedanz der Kappe bei der Netzfrequenz ab. In der einfachsten möglichen Analyse Effektivstrom wird . In der Regel haben Kondensatoren, die für diese Art von Anwendung verwendet werden, eine Wechselspannungsspezifikation, die all dies berücksichtigt.$V_{line} \times 2 \pi f C$

Natürlich können mehrere Kondensatoren parallel geschaltet sein, die den Strom nicht richtig teilen. In diesem Fall dominiert der mit der niedrigeren Impedanz (höhere Kapazität).

Oder es gibt neben der Netzspannung noch andere Effekte, die zu Kondensatorströmen beitragen. Ich habe von Fällen gehört, in denen Resonanzeffekte zwischen verschiedenen Kondensatoren in einer Anlage sie höheren Strömen aussetzen, als sie sonst zu erwarten wären. Ich habe sogar von Fällen gehört, in denen der Ausfall eines Kondensators die Resonanz veränderte und das Problem verschwand.

Bis jemand den durchgebrannten Kondensator ersetzt hat, natürlich ...

Kondensatoren können frühzeitig ausfallen, wenn ihre Welligkeitsstromstärke und die Umgebungstemperatur verletzt werden.

Wenn der Welligkeitsstrom für diese Kappen mit einer Nennspannung von 600 V 20 A betrug, sie jedoch Spitzenwellen des Wechselstroms von 30 bis 40 A sahen (Einheitsgrößen sind nur Beispiele), nutzen sich die Kondensatoren aufgrund der internen Spannung viel schneller ab als vorgesehen Temperaturanstieg dank ESR (äquivalenter Serienwiderstand).

Hohe Umgebungstemperaturen machen dies noch schlimmer.

Die Realität des Kontaktwiderstands und der parasitären Induktivität bedeutet, dass kein Kondensator den Strom genau gleich teilt. Einige können knapp über ihrem Welligkeitsstrom liegen, während andere entlang der Kette (wenn Sie parallele Kappen als Kette modellieren, die durch parasitäre Widerstände in den Kontakten und Drähten zwischen ihnen verbunden ist) weitaus weniger haben. Diejenigen, die näher an der Eingangsquelle liegen, laden und entladen den Strom stärker als die anderen und fallen aus den oben genannten Gründen schneller aus.

Ich habe hier auch ein nützliches Dokument über PF-Korrekturkondensatorbänke und ihre Fehlermodi gefunden .